Геология и минеральные ресурсы Мирового Океана - Владимир Судариков

1. Концепция дрейфа континентов А. Вегенера.

2. Роль бурового судна «Гюмар Челленджер» в исследовании океанов.

3. Конвекционная теория О.Г. Сорохтина.

4. Офиолиты на материках – признаки существования древних океанов.

5. Суперматерики – Гондвана, Лавразия, Пангея.

6. Дрейф материков и изменение климата на Земле.

7. Формирование океанической коры и её исчезновение.

2 Общая характеристика Мирового океана

2.1 Изменение уровня Мирового океана

Под изменением уровня Мирового океана понимаются глобально прослеживаемые (эвстатические) изменения уровня водной оболочки в отличие от эпейрогенических, региональных, т.е. связанных с колебательными движениями и не прослеживающимися на разных континентах одновременно. Эвстазия вызывает глобальные подъемы и понижения уровня океана, отражающиеся на континентах в глобальных трансгрессиях и регрессиях. Эпейрогенез приводит к местным региональным регрессиям и трансгрессиям. Водная оболочка более подвижна, чем твердая кора, поэтому все изменения объема Мирового океана в геологической истории фиксируются в глобальных изменениях его уровня. Исследования стратиграфических разрезов шельфов во многих местах планеты позволили выделить колебания уровней океана разных порядков.

Генерация воды за счет поступления ее из глубинных слоев – процесс постоянный по крайней мере для последних 200 млн лет и резко не влияет на изменение уровня океана. Наибольшее значение могут иметь колебания объема океанических котловин. Они могут быть связаны с изменением скорости спрединга и субдукции, объемом срединно-океанических хребтов.

С эоцена, когда началось оледенение Антарктиды и захват части воды на построение криосферы (ледовой оболочки) происходит снижение уровня океана. Образование криосферы происходило за счет морской и континентальной вод. Великое оледенение, которое происходило 18 тыс. лет назад понизило уровень на 100 м. при максимальном оледенении он снизится на 130-150 м. При таянии современных ледников уровень Мирового океана повысится на 72 м.

За последние 600 млн. лет (этап фанерозоя) максимальный подъем уровня Мирового океана составил 300-350 м выше современного уровня океана. Пики его повышения приходятся около 500 и 70-100 млн. лет назад. В триасе (200 млн. лет назад) оно было снижено примерно до современного уровня.

На протяжении последних 70 млн. лет уровень океана изменялся от +350 до -260 м, т.е. амплитуда достигала 600 м. В меловом периоде уровень достигал +350 м выше, чем сейчас. Если бы этот уровень был бы сейчас, то вся Европа, часть Азии и обеих Америк, Австралия были бы под водой. Возвышались над гладью океанов лишь горы.

Для последних сотен млн. лет цикл колебаний уровня океанов следующий: низкий уровень – медленный подъем – резкое падение. Продолжительность 37 млн. лет. Это существенно влияет на осадконакопление.

Рисунок 5 – На схеме показано соответствие глобальных изменений уровня океана для последних 600 миллионов лет с распределением главнейших месторождений угля и нефти (по А. Лисицину).

Колебание уровня океана имело большой климатический эффект. Во время наступления океана и расширения площади морей на континентах климат смягчался, приобретал черты средиземноморского, выпадало большое количество осадков. Наоборот, отступание океана, обнажение значительных площадей суши вело к континентализации климата (резкие перепады температур, а также его аридизация).

При резком снижении уровня океана реки лавинообразно размывают предыдущие осадки дельты в шельфе и сбрасывают их в океан с крутого склона за шельфом. Из-за скорости накопления в осадках не успевает отжиматься вода; осадки становятся текучими с небольшим содержанием органики. Органика преобразуется впоследствии в нефть и газ. В шельфе распространены месторождения угля. Подъем уровня способствует образованию месторождений нефти, а понижение – углей. Последние образуются в огромных болотах на идеальных равнинах бывшего шельфа. В глубоких частях склона океана происходят оползни, подводные сели, уплотнение и переработка органики, обогащенной планктоном.

Рисунок 6 – Относительные изменения уровня Мирового океана за последние 65 миллионов лет для разных частей Земли (по А. Лисицину).

С трансгрессиями связаны увеличение объема фитопланктона, интенсивность биогенной седиментации, а также важные геохимические последствия – увеличения содержания кислорода в атмосфере, снижение содержания углекислоты, рост содержания органогенного углерода в осадках, интенсивность диагенетических преобразований.

Итак, процессы, протекающие в океане, в первую очередь, в срединных хребтах, где идет новообразование коры, во многом определяют изменение уровня морей, характер климата, тип и силу вулканизма, процессы терригенной и биогенной седиментации. Океан оказывал решающее влияние на условия среды прошлого на континентах. Соленость вод океана за 150 млн. лет практически не изменилась.

Выявлено, что целый ряд крупных рек имеют продолжение в морях в виде глубоких подводных долин, протягивающихся подчас на сотни км. Подобное обнаружено в Северном, Охотском, Японском морях и в других. Т.е. эти участки суши погрузились на глубину 200-300 м, вследствие подъема уровня мирового океана. Подобные подводные долины могут быть проложены по разломам. При этом надо иметь в виду, что в дельте рек накапливаются большие объемы осадков. При воздымании суши реки пропиливают дальше свое русло. При опускании суши и затоплении рыхлые накопленные отложения становятся текучими и они начинают плыть. При движении их происходит дальнейшая проработка русла и резче проявляются разломы.

Колебание уровня океана происходило на протяжении четвертичного периода неоднократно. Последнее поднятие уровня было примерно 5-6 тыс. лет назад и выглядело как всемирный потоп для человечества. За 12 тыс. лет уровень Мирового океана поднялся на 10 м.

2.2 Неотектонические колебательные движения в районе морей

На морских побережьях неотектонические движения обнаруживаются по перемещениям береговых линий. Для определения поднятий используются террасы, волноприбойные уступы и ниши, береговые валы, а также морские осадки, поднятые выше уровня моря и содержащие остатки организмов, по которым определяется возраст осадков. В Скандинавии, переживающей после оледенения сводовое поднятие (7500 лет назад), осадки подняты в настоящее время на 200 м.

Опускание суши устанавливаются по особенностям береговой линии. Сильно расчлененная береговая линия с многочисленными заливами и бухтами свидетельствует часто о быстром погружении берега. О затоплении берега свидетельствуют продолжение речных долин, затопленные береговые валы. Затопленные берега установлены в Баренцовом море на глубинах 100-200 м, в Черном море – до 500 м. Подобные явления известны по всему миру. В Индонезии образованные в море в плиоцене и плейстоцене коралловые рифы обнаружены на островах на высоте иногда более 100 м. На острове Серал морские плиоценовые отложения подняты над уровнем моря на 3 000 м.

Китайское, Японское и Охотское моря отсутствовали или представляли собой неглубокие внутренние моря еще в начале кайнозойской эротемы. Азия соединялась с Америкой. Острова Великобритании, Новая Земля и Шпицберген были частями материка. Некоторые долины рек Европы простирались далеко под водами Северного моря. Тогда намечавшиеся Средиземное, Черное и Каспийское моря то соединялись в один бассейн, то отшнуровывались друг от друга.

Следует отметить, что при изучении неотектонических колебаний побережий, необходимо учитывать эвстатические колебания уровня Мирового океана. Эти колебания могут происходить от уменьшения объема океанических впадин в связи с заполнением их осадками; от тектонических движений, изменяющих рельеф дна; выделением дополнительного объема воды из недр; при образовании льдов или, наоборот, их таяния.

2.3 Соленость Мирового океана

Морская вода представляет собой раствор солей, общая концентрация которых обозначается как «соленость» морской воды. Средняя соленость мирового океана равна 35 г/кг. В морской воде преобладает хлористый натрий – 78,32 %, (далее по степени убывания содержания) хлористый магний – 9,44 %, сернокислый кальций – 3,94 %, хлористый калий – 1,6 %, углекислый кальций – 0,04 %, кремнезем – 0,009 % (все от 35 г/кг). В ничтожных количествах обнаружены бром, йод, марганец, свинец, медь, золото и др. Однако, некоторые эти элементы имеют большое биологическое значение. Йод усваивается некоторыми водорослями, медь – некоторыми моллюсками и т.д. Из водорослей йод добывается в больших количествах, тогда как из воды его добывать очень трудно.

Из растворенных в морской воде газов наиболее важны кислород и углекислый газ. Нередко встречается также аммиак. В морях, из которых сток воды затруднен в океан (Черное море), на глубине скапливается сероводородный продукт разложения органических остатков. В Черном море глубже 183 м в связи с сероводородным заражением воды могут существовать только анаэробные бактерии.