Тема 11. Процессы отложения

По окончании транспортных процессов начинаются процессы отложения. Результатом процессов отложения являются осадки, которые называют также отложениями или рыхлыми горными породами. Области с преобладанием процессов отложения над другими геологическими процессами называются областями отложения.

Континентальное отложение. Процессы отложения на материках делят на три группы: механическое, химическое и органическое.

Механическое отложение состоит в накоплении минеральных обломков, которые образуются при разрушении горных пород и сносятся с мест образования транспортными силами. В зависимости от транспортного процесса это отложение бывает эоловое, текучими, стоячими водами и ледниками.

Эоловые отложения состоят из песка и пыли.

Представителями песчаных отложений являются барханы и дюны. Они формируются на месте препятствия переносу песка. Это может быть камень, дерево или неровность почвы. Вначале образуется бугорок, который затем превращается в холм. С наветренной стороны песчаный холм имеет пологий склон под углом 5 – 12⁰, а с подветренной под углом 30 – 33⁰. Этот угол соответствует углу естественного откоса песка, поскольку песчинки, достигнув вершины холма, затем падают отвесно к его основанию. Такие холмы в пустыне называют барханами. Они имеют в плане форму полумесяца с вогнутостью на подветренной стороне (рис. 11.1).

Барханы могут зарастать растительностью и тогда они превращаются в бугристые пески. Основным минералом барханных песков является кварц с размером частиц 0,25 – 0,5 мм; количество глины от 5 до 12%; имеются включения и других минералов.

На берегах моря или в долинах рек эоловые пески образуют дюны. В плане они имеют форму овала с углом наклона с наветренной и подветренной сторон, как и у барханов, т.е., 5 – 12 и 30 – 33⁰. Дюны могут достигать значительной высоты; например, на Атлантическом побережье Франции их высота составляет 100 – 120 м. Основным минералом дюн является кварц – до 98%; содержание других минералов в них незначительно.

Как уже отмечалось, пыль, поднятая ветром, в отличие от песка, уносится на значительные расстояния. Основное количество пыли на суше оседает в полосе степей, Они находятся вблизи от пустынь, которые и являются основным источником пыли. Осевшая пыль задерживается растительностью и утолщает почвенный слой. Наибольшее скопление пыли происходит в углублениях местности, что обеспечивает постепенное сглаживание рельефа. Порода, образованная из скоплений пыли, называется лессом. Это рыхлая мягкая горная порода светло – желтого или желто – бурого цвета. Основу лесса составляют глинистые и известковистые частицы размером от 0,01 до 0,05 мм. Мелкозернистые и сильно разложенные минералы лесса в избытке обеспечивают питанием растения и являются очень плодородной почвой. К примеру, в Центральной Азии лессом пользуются как удобрением. Огромные пространства занимает лесс в Северо – Восточном Китае и считается самой лучшей почвой; толщина его там достигает 170 м. Всего лессом покрыто около 4% суши.

Осадки, отлагаемые текучими водами, делятся на делювиальные, пролювиальные и аллювиальные.

Делювиальные осадки образуют дождевые и талые воды. При своем движении они захватывают с поверхности выветренную горную породу и переносят ее к основанию склона, где образуется делювиальный шлейф. В нем мелкие частицы сносятся дальше по ходу движения потока, а более крупные остаются в верхней части. Делювий имеет пористую рыхлую структуру и состав, соответствующий составу почвы. Обычно делювий отлагается в степях и полупустынях; здесь отсутствует сколько-нибудь существенный растительный покров, который бы препятствовал процессу смывания и отложения делювия.

Пролювиальные осадки вызываются быстрым таянием снега или проливными дождями в горных районах. Образуются бурные потоки воды, перемешанной с грязью, камнями, илом, которые называют селями. При выходе на равнину они формируют дельтовые конуса выноса материала. Как и делювиального шлейфа, в них наблюдается дифференциация материала по крупности. У вершины конуса, т.е., у выхода потока с гор на равнину, располагается щебень и галька, далее – более мелкий, а у основания скапливается ил. Такой тип отложений называют пролювием. Селевые потоки могут разрушать дома, уничтожают сельскохозяйственные земли, занося их обломочным материалом, иногда даже погибают люди. Мощный селевой поток может нести с собой даже валуны массой 25 и более тонн.

Аллювиальные осадки отлагаются рекой в долине, на дне и в устье.

Отложения в долине происходят во время половодья. Река сначала заполняет всю долину, а при снижении уровня воды переносимые песок и глина оседают в боковых частях долины и образуют заливную террасу или пойму реки.

При транспортировке материала потоком воды от трения и ударов обломков друг о друга происходит их измельчение и истирание. В итоге даже самые крупные обломки превращаются в песок и ил. Отложения на дне реки, которые заливаются в половодье и выступают из-под воды при ее спаде, называют мелями. Между мелями проходит тальвег, самая глубокая часть русла (рис. 11.2).

Если мель подходит к берегу, то образуется коса. Перекат - это наиболее мелкая часть русла, где тальвег пересекает линию, соединяющую соседние мели от противоположных берегов.

В устье принесенный рекой обломочный материал слоями оседает на дне принимающего бассейна, т.е., моря или озера. Он отлагаются в форме плоского конуса, обращенного вершиной к устью реки. Когда такой конус поднимается до уровня моря или озера, то он принимает форму греческой буквы D («дельта»). Такие отложения называют дельта и она увеличивается по мере выноса пород водами реки. Например, дельта реки Миссисипи имеет длину 320 км, а ширину 300 км; площадь дельты реки Волга составляет около 12 000 км².

Механические континентальные отложения стоячими водами осуществляются в озерах. Озера располагаются на отметках от -392 м (Мертвое море) до +5400 м (оз. Хорпатсо в Тибете); они имеют разную глубину, соленость, площадь. По происхождению они делятся на экзогенные и эндогенные.

Экзогенные озера бывают котловинные и плотинные. В зависимости от происхождения котловины котловинные озера делятся на эрозионные и карстовые (провальные). Эрозионные – это ледниковые, речные и эоловые. Ледниковые заполняют троговые долины; речные образуются из стариц; эоловые - в котловинах выдувания. Карстовые озера образуются на месте провалов в земной поверхности.

У плотинных озер одной из стенок служит плотина; в зависимости от происхождения они делятся на ледниковые, лавинные, обвальные, моренные и т.д.

Эндогенные озера бывают тектонического и вулканического происхождения. Тектонические образованы при опускании или прогибах участков земной коры (оз.Байкал, Рица); вулканические располагаются в кратере потухших вулканов.

На рис. 11.3 показана схема механических отложений на дне озера. Обломочный материал от физического выветривания и дефляции берегов образует береговые отмели – озерный аллювий. Речной аллювий, выносимый реками, отлагается в форме дельтового конуса. Мелкие частицы ила и глины, принесенные рекой и вымытые озерными водами у берегов, достаточно долго пребывают в воде во взвешенном состоянии. Они постепенно отлагаются на дне и скапливаются в наиболее глубоких местах. Скопления ила и глины на дне озера называют озерным илом. Он содержит обычно не только минеральные частицы, но и органический ил – сапропель.

Ледниковое отложение происходит при отступлении ледника. Принесенные ледником морены при таянии льда остаются на месте его ложа и такие осадки называют отложенными моренами. Они делятся на основную морену и моренные валы.

Основная или донная морена – это отложения из нижней, придонной части ледника. Она может создавать равнинный или холмистый покров в зависимости от того отлагается она относительно ровным слоем или в форме холмов. Основная морена обычно состоит из валунов, щебня и песка, а связующим материалом является глина. Такой материал называют валунным суглинком или валунной глиной. Если вместе с глиной связующим является СаСО₃, то осадок называют валунный мегрель; при малом количестве глины его называют валунный супесок, а при отсутствии песка образуется скопление валунов.

Конечной мореной называют моренный вал на нижней границе ледника. При стаивании льда здесь скапливается материал поверхностных, внутренних и нижних морен. По форме он соответствует очертаниям ледникового языка, а высота пропорциональна времени пребывания ледника в стационарном положении. При медленном отступлении ледника образуется холмистый конечно-моренный покров, а при быстром – равнинный.

Друмлинами называют невысокие удлиненные холмы из придонной морены за препятствием из твердой горной породы, например, за скалой, на пути движения ледника (рис. 11.4).

Помимо моренных отложений протекают также процессы отложения подледниковыми водами. Осадки подледниковых вод называют флювиогляциальными.

Вода от таяния льда с поверхности ледника стекает в трещины или вертикальные шахты, которые называют ледниковыми мельницами. Глубина их зависит от мощности ледника и обычно колеблется в пределах от 50 до 250 м. При движении в них вода вращается, как в воронке. По достижении ложа ледника она ударяется в него и образует большие вертикальные котлы, как под водопадами. Эта вода вместе с водой, образующейся в ложе, движется в подледниковых туннелях и вытекает на краю ледника из ледниковых ворот, т.е., выходных отверстий подледниковых туннелей. Поток выносит с собой продукты размыва нижней морены и ложа; это гравий, песок и ил. Этот материал отлагается впереди ледника на равнине или на дне долины в виде песчаных полей, называемых зандрами. Их площадь может составлять 500 и более км².

Формой флювиогляциальных отложений являются озы. Это длинные узкие валы из гальки и песка. Их длина может достигать 250 км, высота 50 м, ширина – от десятков до сотен метров; в плане они похожи на реку. Они распространены в областях бывшего материкового оледенения, например, в Швеции и Финляндии. Озы возникли за счет накопления обломочного материала в ледниковых туннелях у ложа. После заполнения туннелей и стаивания ледника озы выступили наружу в виде длинных насыпей.

Химическое отложение. Как уже отмечалось, при химическом выветривании под действием воды и растворенных в ней химических реактивов горные породы и слагающие их минералы разрушаются. Часть химических элементов при этом переходит в раствор и уносится водой, а другая остается на месте в виде остатка от растворения. Скопление остатков от растворения горных пород и минералов называют элювием. Элювий является минеральной частью почвы.

Континентальные химические отложения делятся на отложения источников, рек и озер. Рассмотрим первый тип отложений.

Минеральные вещества, вымываемые атмосферными осадками, опускаются через слои поверхностных рыхлых отложений до уровня грунтовых вод. В некоторых местах эти грунтовые воды выходят на поверхность в виде источников. Химические осадки у источников могут образовываться при высокой степени минерализации вод. Примером подобных отложений в северных и умеренных широтах являются болотные руды или бурый железняк. Вода источников содержит значительные количества соединений железа, в основном в виде FeO, с примесями глинозема и оксидов марганца. При выходе на поверхность и контакте с кислородом воздуха FeO доокисляется до Fe₂O₃, причем в процессе окисления FeO до Fe₂O₃ активную роль играют бактерии, которые накапливают Fe₂O₃. В результате возникают болотные руды – бурый железняк. С точки зрения получения металла это весьма качественное железорудное сырье; такая руда имеет очень мало примесей, в первую очередь серы. Следует заметить, что металлургические заводы центра России в Туле, в Выксе и Кулебаках Нижегородской губернии (заводы Баташова) вначале базировались именно на переработке добываемых там болотных руд. В результате получали высококачественный металл, который использовали, в частности, для отливки коней на Большом театре в Москве. Конечно, запасы таких руд были незначительными, добыча трудоемкой и со временем пришлось искать другое сырье для производства металла. Были построены заводы Демидова, где использовалась залежи железной руды в Уральских горах.

Озерная руда накапливается на дне озер при сносе в них реками и грунтовыми водами железистых растворов. Она имеет форму шариков, толщина слоя на дне от 5 до 10 см, количество в некоторых озерах в Карелии до 350 – 400 тысяч м³ при содержании железа и марганца около 35%. Эту руду использовали для производства железа на Петрозаводском и других заводах. Месторождения озерной руды постепенно истощались, добычу руды прекращали, но через 10 – 15 лет запасы снова восстанавливались. К этому же типу месторождений, но более древним, относятся железные руды Липецкого и Тульского месторождений.

Если источники вытекают из карбонатных пород, таких как известняки, мрамор, доломит, мергель, то на почве происходит отложение углекислого кальция в виде известнякового туфа. Он образуется аналогично формированию сталактитов и сталагмитов, т.е. путем перехода растворенного в воде бикарбоната кальция в нерастворимый осадок карбоната кальция:

Са(НСО₃)₂ = СаСО₃↓ + Н₂О + СО₂↑.

В местах залегания соляных пластов на поверхность выходят подземные воды, насыщенные хлористым натрием. Это наблюдается, например, в районе Соликамска на Урале. Здесь в течение более 3 столетий добывали поваренную соль путем выпаривания ее из вод соленых источников. Сейчас ее добывают здесь подземным способом.

Озера, в которых из воды на дне отлагаются слои соли, называют самосадочными. Например, в Прикаспийской низменности России и Западном Казахстане таких озер около 2 000. Эти озера образовались двумя путями:

1.За счет растворения нижележащих залежей каменной соли, провалов почвы в этих местах и выхода на поверхность рассолов. К таким озерам относятся, например, Эльтон и Баскунчак;

2.За счет отгораживания морской воды в заливах и лиманах косами и дюнами с последующим ее испарением.

В зависимости от преобладающей соли озера делятся на содовые, борные, глауберовые и хлористонатровые.

Содовые озера при высыхании отлагают соду в форме минералов натрона Na₂CO₃·10H₂O и трона Na₂CO₃·NaНCO₃·2H₂O. Такие озера есть в Мексике, Египте, в штате Невада, в Армении.

Борные озера отлагают на берегах борнокислую соль в виде минерала тинкал или бура Na₂B₄O₇·10H₂O. Эти озера есть в Тибете, Непале, Калифорнии.

В глауберовых озерах соль отлагается на дне в форме минерала мирабилита Na₂SO₄·10H₂O. Эти озера расположены на юге России, в Алтайском крае, в Забайкалье.

Хлористонатровые или соленые озера осаждают на своем дне хлористый натрий, в основном, летом при пересыхании. Кроме NaCl, в некоторых из них отлагаются горькие соли сернокислого магния в виде минералов эпсомита MgSO₄·7H₂O и астраханита MgSO₄·Na₂SO₄·4H₂O.

Если река не доходит до моря или озера из-за сильного испарения и недостатка питания, например, в пустыне, то химические осадки в виде солей вместе с механическими она отлагает на месте своего окончания, Если река впадает в пустынное озеро, то озерная вода постепенно обогащается принесенными солями. Их накопление ведет к выпадению солей на дне водоема. Например, накопление солей, приносимых рекой Иордан в Палестине, происходит в Мертвом море. Интенсивное испарение с его поверхности приводит к тому, что их содержание достигает 23 – 24% и на дне Мертвого моря происходит непрерывное отложение поваренной соли.

При высыхании соленого озера осадочные слои заносятся песками и образуются пласты ископаемой соли.

Органические континентальные отложения представлены, в основном, скоплениями растительных остатков. Органическими осадками современной геологической эпохи являются торф и сапропель, а более древних эпох – ископаемые угли и нефть.

Торф – это скопление растительных остатков малой плотности и механической прочности с примесями песка и глины. По характеру слагающей растительности различают торф осоковый, образованный из остатков осоки и болотных трав, гипновый и сфагновый, образованных из остатков соответствующих мхов.

Сначала берега и дно мелководного водоема зарастает травянистой растительностью. У берега это осока, глубже – тростник и камыш, а дальше кувшинки и водоросли. Отмирающие растения накапливаются на дне, где при отсутствии кислорода из них образуется торф (рис. 11.5). Водоем заполняется торфом, полностью зарастает растительностью и превращается в осоковое или травяное болото.

Затем место травяной растительности начинает занимать мох типа гипнум и сфагнум. Это вызвано уменьшением количества воды и недостатком ресурсов питания болотных и водных растений растворенными веществами. Этим же мхам достаточно для питания тех растворов, которые поднимаются по капиллярам снизу, а также солей атмосферных осадков. Болото превращается в моховое; оно уже растет за счет отмирания мха.

Болотный ил или сапропель накапливается на дне открытых водоемов. Это студенистая масса из остатков органических веществ в смеси с минеральными частицами. Сапропель обычно имеет коричневый, желтый или серый цвет и отлагается на дне слоями. При высушивании сапропель становится твердым как камень. Состав органической части сапропеля: С = 40 – 50%; Н = 6 – 7%; О = 34 – 44%; N до 6%; неорганическая часть составляет 20 – 60%. Основу органической массы сапропеля составляют остатки микроскопических растений, водорослей и животных, например, сине-зеленые водоросли, которые вызывают цветение воды. Толщина слоя сапропеля на дне водоема обычно от 1 до 10 м, но иногда он достигает и 30 м. Из сапропеля путем термической деструкции можно получать такие ценные продукты, как кокс, генераторный газ, бензин, керосин, масла, парафин, стеарин и некоторые другие.

Ископаемые угли образовались, в основном, из наземных растений, частично из морских водорослей, в процессе обугливания или углефикации. Углефикация представляет собой гниение растительной клетчатки без доступа кислорода. Ископаемые угли - это бурые, каменные угли и антрацит, причем чем древнее уголь, тем глубже обугливание (табл. 11.1). Из древних сапропелей образовались богхеды и кеннельские угли.

Таблица 11.1.

Состав различных видов твердого топлива

Вещество	Содержание элементов в органической массе, %
С	Н	О	N
Древесина
Торф
Бурый уголь (лигнит)		5,5		0,8
Каменный уголь				0,8
Антрацит		2,5	2,5	Следы

Нефть, согласно современным представлениям, образовалась из остатков растений и животных в глубинах земли под действием бактерий. Они вызывали брожение и распад органического вещества при повышенных температурах и давлениях с выделением горючих газов и жидких углеводородов. Основоположником теории органического происхождения нефти является академик Губкин, открывший запасы нефти в Западной Сибири.

Представителем неорганической теории происхождения нефти является Д.И. Менделеев. Он считал, что нефть возникла в глубинах земли при взаимодействии карбидов тяжелых металлов с водой в присутствии катализаторов, в частности, алюмосиликатов, при высоких температурах и давлениях. Но указанная теория не нашла такой широкой поддержки в научных кругах, как теория органического происхождения.

Известняк в центральной части является битуминозным и служит нефтепроизводящим пластом. Нефть, как более легкая, мигрирует из этого пласта вверх в слой песчаника. Над слоем нефти скапливается углеводородный газ.

Наибольшие залежи нефти расположены на Ближнем Востоке (более 60% мировых запасов). Помимо Ближнего Востока, наиболее крупными регионами добычи нефти являются Северная и Южная Америка, Северная Африка и Россия. Нефть составляет основу топливно-энергетического баланса промышленно- развитых стран.

Структура нефтеносного пласта показана на рис. 11.6.

Добывают нефть фонтанным, компрессорным (или еще его называют газлифтным) и глубинно-насосным способами.

Фонтанный способ применяют в начальный период эксплуатации скважины. При этом нефть на поверхность выталкивается высоким давлением газов в пласте (обычно оно составляет от 7,5 до 25 МПа). При открытом фонтанировании значительны потери нефти, есть опасность возникновения пожара и разрушения скважины. Поэтому устье скважины укрепляют стальной арматурой, способной выдержать эти давления и отвести нефть по трубам на переработку.

Со снижением давления в пласте переходят к компрессорному или газлифтному способу добычи. В скважину опускают расположенные одна в другой две колонны труб. По кольцевому пространству между ними в пласт компрессором нагнетают воздух. Он аэрирует жидкость, образуется газонефтяной столб, который поднимается на поверхность по внутренним трубам.

На последней стадии эксплуатации скважины применяют глубинно-насосный метод. Нефть при этом откачивают из скважины с помощью плунжерных насосов. Плунжер в трубе скважины движется возвратно - поступательно с помощью станка-качалки. Следует, однако, отметить крайне низкую эффективность применяемых способов добычи нефти. Их применение позволяет извлечь из нефтяного пласта лишь 30 – 50% нефти.

Основными химическими элементами нефти являются: С = 82 – 87%; Н = 11 – 15%; S = 0,1 – 7%; N до 2,2%; О до 1,5%. В состав нефти входят парафиновые (С_nH_2n+2), олеиновые (С_nH_2n), нафтеновые и ароматические углеводороды. В зависимости от плотности нефти бывают легкие (плотность до 828 кг/м³), утяжеленные (828 – 884 кг/м³) и тяжелые (более 884 кг/м³). В зависимости от содержания серы различают нефть малосернистую (S < 0,5%), сернистую (0,5 – 2%) и высокосернистую (более 2%).

Первичную переработку нефти выполняют методом перегонки. При этом смесь углеводородов различной молекулярной массы, т.е., нефть, разделяется по фракциям по температурам кипения и получают бензин, керосин, дизтопливо, мазут. Более глубокая переработка достигается деструкцией высокомолекулярных соединений с образованием новых углеводородов меньшей молекулярной массы. Это группа процессов вторичной переработки, к которым относятся термический и каталитический крекинг, риформинг, гидрогенизация и т.д.

Зоны морского отложения. По характеру глубин и форм рельефа морское дно делится на 4 зоны:

1. Береговая или литоральная зона; расположена между границами прилива и отлива;

2. Шельф или континентальная ступень; расположена до глубины 200 м, средняя ширина 60 – 70 км, но в различных районах она различна. Например, на севере Евразии ширина шельфа достигает 600 км, а к востоку от Японии, где на берегу расположены молодые складчатые горы, он вовсе отсутствует. По условиям обитания морских животных и растений эту зону называют неритовой областью (по названию находящегося здесь моллюска нерита). Как известно, органический мир моря разделяется на бентос, планктон и нектон. Бентос – это организмы прикрепленные ко дну; планктон – это организмы, пассивно плавающие в воде; нектон – это активно плавающие организмы, в том числе, рыбы и морские животные.

3. Континентальный склон; это круто падающую часть дна с углом наклона в несколько градусов; глубина - до 1 000 м; ширина – несколько десятков километров. По условиям обитания животных и растений зону называют батиальной областью. Свет здесь проникает лишь в верхние слои и не достигает более глубоких.

4. Ложе океана; это горизонтальная равнина с глубинами от 1 до 6 км, возвышенностями из коралловых и вулканических островов и впадинами глубиной до 11 км. Температура здесь около 0⁰С; почти нет движения воды; полностью отсутствует свет. По условиям обитания эту область называют абиссальной.

Морские отложения деляются на механические, химические и органические.

Механические морские отложения из обломков континентальных горных пород называют терригенными. В основном они отлагаются на дне в прибрежной полосе. Обломки горных пород от разрушения берега морскими волнами падают в воду. Волны перекатывают и перетирают эти обломки в валуны, а затем в гальку и песок. С достижением уклона дна определенной величины происходит отложение материала. Для гальки этот угол около 10⁰, для крупного песка – 5–7⁰, для мелкого – 2-5⁰.

На верхней границе движения на пологом берегу волны образуют невысокую гряду из обломочного материала, т.е. песка, гальки, раковин. Она называется береговым валом и проходит параллельно наступающей волне. Высота вала зависит от высоты волн и обычно составляет 1 – 2 м. Береговых валов может быть несколько. Наиболее высокий и удаленный от моря вал образуется волнами при сильных бурях; более мелкие образуются при меньших волнениях. Береговая полоса от верхней границы волны до линии отлива, т.е., береговая терраса, сложена из того же материала (песка, гравия, гальки, иногда раковин).

Песчаный вал, называемый песчаным рифом, возникает на входе в бухту, ограниченную полуостровами. Это обусловлено тем, что скорость волн при входе в бухту падает и происходит отложение переносимого ими песка. Постепенно такой риф может превратиться в косу или пересыпь, которая полностью отделит бухту от моря. Аналогично возникают косы по обеим сторонам острова, расположенного вблизи берега.

Скопления обломочного материала у подножья крутого берега дают начало образованию шельфа (рис. 11.7). Терригенные отложения обломочного материала обычно осуществляются до глубины 200 м. Это валуны, галька, песок, дельтовые осадки рек; далее идет континентальный скат.

Химическое отложение. Ежегодно с суши в океан сносится около 5 млрд тонн растворенных веществ. В основном это NaCl, KCl, MgCl₂, CaSO₄, MgSO₄, CaCO₃, MgCO₃, FeO, Fe₂O₃, MnO₂, SiO₂.

Отложения руд бурого железняка происходят благодаря коагуляции оксидов железа и марганца в морской воде хлористым натрием. Подобное происхождение имеют руды Камыш - Бурунского месторождения на Керченском полуострове. Их до недавнего времени подвергали агломерации на железо-рудном комбинате в Керчи, а затем на баржах перевозили через Азовское море в Мариуполь на комбинат «Азовсталь», где выплавляли чугун в доменном цехе. Эти же руды еще раньше использовались и на заводе им. Войкова в самой Керчи, когда там работали небольшие доменные печи.

Растворенный кремнезем выпадает на дно в коллоидном виде и образует минералы главконит и шамуазит. Они представляют собой соединения калия и оксида железа с кремнеземом; например, главконит - это КН₂Fe₃(Al,Fe)Si₃O₁₂. Кроме того, растворенный кремнезем потребляют диатомовые водоросли и радиолярии.

Фосфориты FCa₅P₃O₁₂ отлагаются в виде тонких пластов или конкреций. Фосфор для их образования дают массы отмирающих микроорганизмов, а фтор, кальций и кислород забирается из морской воды.

Часть растворенной в воде извести выпадает на дне слоем или в виде шариков, которые называют оолитами. При взаимодействии извести с хлористым магнием образуется углекислый магний. Он затем образует двойную соль с углекислым кальцием и выпадает на дне в виде минерала доломита. Механизм этого процесса можно представить последовательностью реакций:

СаСО₃ + MgCl₂ → CaCl₂ + MgCO₃; СаСО₃ + MgCO₃ → СаСО₃•MgCO₃

Легкорастворимые соли, такие как NaCl, KCl, MgCl₂, CaSO₄, MgSO₄, находятся в морской воде в растворенном виде и на дне не отлагаются. Примерное количество веществ, которые растворены в морской воде: Cl^- = 55,29%; SO₄^2- = 7,69%; CO₃^2- = 0,21%; Na⁺ = 30,59%; К⁺ = 1,1%;Mg²⁺ = 3,79%; Ca²⁺ = 1,19%.

В осадочной земной коре среди морских отложений часто встречаются залежи каменной соли – галита NaCl. Эти пласты образовались в прошлые геологические эпохи на месте лагун, отделенных от моря. После испарения воды из них образовавшиеся отложения соли заносились сверху водонепроницаемыми глинистыми слоями. Примером подобного процесса в наши дни является накопление глауберовой соли или мирабилита Na₂SO₄•10H₂O на дне залива Кара – Богаз – Гол в Каспийском море. Этот залив имеет большую площадь испарения, находится в жарком климате пустынь и соединен с Каспием проливом шириной всего около 250 м. Через этот пролив воды моря текут в залив, где испаряются, и повышают концентрацию растворенных солей в нем с 1,4% до 20%.

Органическое морское отложение. В области шельфа не только осуществляется отложение мощных слоев терригенных и химических осадков. Основная масса органических отложений накапливается в области шельфа. Хорошая освещенность и прогрев воды создают здесь благоприятные условия для роста водорослей и обитания морских животных, а их остатки осаждаются на дне. Водоросли обеспечивают пищей травоядные виды животных, а они, в свою очередь, становятся добычей различных хищников, например, рыб, раков и т.д. Некоторые виды, к примеру, губки, кораллы, для адаптации к волнениям в этой мелководной части моря прикрепляются ко дну и ведут сидячий образ жизни.

Растворенная в воде известь идет на построение известковых покровов морских животных и водорослей. После их отмирания из песка и раковин формируются известковистые песчаники, из глины и раковин – мергель, а из скоплений известковистых раковин - известняки.

Наиболее интенсивно накопление известняка проходит в коралловых рифах. Кораллы распространены в тропическом поясе на глубинах до 80 м, где температура воды не ниже 20⁰С. Они прикрепляются ко дну и растут кустовидными колониями со скоростью около 1 см в год. Эти животные – полипы - имеют незначительные размеры и живут в известковой трубочке - кораллите, причем известь они выделяют из своего тела. Отдельные ячейки кораллов и образуют куст. Он разрастается, соединяется с другими и образует коралловый риф. В его пустотах поселяются моллюски, губки, морские ежи и морские звезды, раки и рыбы. Известковые водоросли и мшанки заполняют углубления и превращают риф в сплошную массу. Коралловые рифы делят на три типа:

1. Береговые, которые примыкают к суше и тянутся в виде пояса вдоль берега на относительно небольшом расстоянии от него;

2. Барьерные, которые отделены от берега каналом. Примером может служить Большой барьерный риф; он тянется на 2 400 км вдоль восточного побережья Австралии и отделен от материка каналом шириной от 50 до 100 км;

3. Коралловые острова, наиболее распространенным типом из которых является атолл. Он имеет форму кольца, внутри которого находится лагуна.

За счет частичного разрушение рифа при сильных волнениях и истирания обломков вокруг него образуется пояс кораллового песка.

Осадки средних глубин – это терригенный ил с размером частиц до 0,01 мм на откосе континентальной платформы на глубинах от 200 до 900 м; ширина его распространения обычно 250 – 300 км. Однако в устьях больших рек и в районах морских течений эта ширина может быть значительно больше. Например, при устье Амазонки он покрывает дно Атлантики на 400 – 600 км от берега. Окраска терригенного ила зависит от присутствия в нем различных минералов. Серый или синий цвет определяет присутствие сернистого железа; красная окраска обусловлена отложениями снесенной с суши красной почвы тропических стран; зеленый ил содержит минерал зеленого цвета – главконит. Терригенный ил является крайним осадком, заносимым с суши на морское дно.

Глубоководные осадки. Органический ил образован за счет оседания из верхних слоев на дно известковистых и кремнеземистых покровов фито- и зоопланктона. Его разновидностями являются глобигериновый, диатомовый и радиоляриевый ил.

Глобигериновый ил отлагается из отмирающих простейших – глобигерин, которые имеют известковистый покров. Они распространены в теплом поясе. В сыром состоянии такой ил желтый; при высыхании он делается белым. Слеживаясь и окаменевая, этот ил образует плотные известняки. Примером окаменевшего глобигеринового ила служит белый пишущий мел.

Диатомовый ил образован из кремнеземистых панцирей диатомовых водорослей, которые обитают в северных морях. При отвердении этот ил переходит в связную породу кизельгур или горную муку.

Радиоляриевый ил слагается на морском дне на глубинах от 4 до 8 км из кремнеземистых скелетов радиолярий и некоторого количества диатомей.

Красная глубоководная глина является главным осадком морских глубин и выстилает наибольшие пространства дна. Красный ее цвет обусловлен присутствием оксидов железа и марганца; в ней содержится глинозем, примеси кремнезема, кусочки пемзы. Эта глина является продуктом химического разложения в морской воде продуктов извержений наземных и подводных вулканов, таких как пепел, пемза, вулканический песок.

Диагенез. Геологический процесс превращения осадков в твердые горные породы называется диагенезом, что в переводе с греческого означает «перерождение». Диагенез протекает путем уплотнения и цементации.

При большой толщине осадков верхние слои создают давление на нижележащие. Минеральные частицы сближаются, между ними начинают действовать силы молекулярного притяжения и происходит их сцепление.

При цементации частицы осадка соединяются находящимся между ними связующим веществом. Например, на суше проникающие в дюны гидроксиды железа цементируют песок в прочный железистый песчаник, который называют орштейн. Сернокислые, фосфорнокислые, углекислые и кремнекислые соли на морском дне также проникают в поры осадков, вступают с ними в химическое взаимодействие и цементируют рыхлые осадки в горные породы.

Дата добавления: 2013-12-12