Основные группы фаций

Первая наиболее детальная и полная классификация морских и континентальных фаций по четырем соподчиненным категориям (фация - сервия - нимия - формация) была предложена Д.В.Наливкиным (1955). Сервия - это "букет" фаций, постепенно переходящих друг в друга и об­разующих единое географическое явление (пляж открытого моря, морской пролив и т.п.). Комп­лекс сервий - это нимия (например, шельф севера Евразии). Нимии объединяются в формацию материк или формацию море (например, Северный Ледовитый океан). Однако систематизацию фаций еще нельзя считать окончательно разработанной. Исследователи по-разному группируют фации и устанавливают категории различных рангов. Ниже приведена краткая характеристика трех основных групп фаций: морских, бассейнов ненормальной солености и континентальных.

Морские фации

Морские фации зависят прежде всего от глубины бассейна, поэтому они разделяются По бати­метрическим областям. Для современных морей и океанов составлена батиграфическая кривая и

Рис. 16. Распределение жизни по биономическим зонам 1-4 - сгущения жизни (/ - литораль и сублитораль, 2 - рифы, 3 - скопле­ния водорослей типа "Саргассово море", 4 - денсаль); 5, б - пленки жизни (5 - бентосная, 6 - планктонная с фитопланктоном, зоопланктоном и не-кгоном). (Заимствовано у И.А.Михайловой и О.Б.Бондареикр I99J1 Шельф. Литоральная и неритовая зоны

выяснены закономерности рас­пределения глубин в Мировом океане (рис. 16). Наибольшую площадь (76,3%) занимают глу­бины свыше 3000 м; 16,5% ле­жит на глубине от 200 до 3000 м; только 7,2% приходится на глу­бины до 200 м. Обычно выделя­ют следующие биономические зоны: литоральную (прибреж­ную глубиной несколько мет­ров) с супралиторалью — волноприбойной зоной; неритовую - до глубины 200 м; батиаль­ную - от 200 до 3000 м; абис­сальную - свыше 3000 м, Абис­сальная зона располагается над ложем океана, а остальные зоны - над подводной окраиной материка, состоящей из шельфа и материкового склона.

Супралитораль (лат. супер - вверху; литоралис - береговой) - волноприбойная зона, куда по­падают брызги и штормовые волны. Здесь возникают полосы выброса водорослей, среди которых встречаются морские беспозвоночные и мальки рыб.

Шельф (континентальная отмель) - относительно мелководная, примыкающая к суше часть дна. Одной границей шельфа служит береговая линия, а другой - перегиб в рельефе дна к более крутому материковому склону, который может быть на разной глубине. Условно за нижнюю гра­ницу шельфа принята изобата 200 м. Ширина современных шельфов колеблется в значительных пределах. Так, северный шельф Евразии простирается на многие сотни километров, а тихоокеанс­кий шельф Южной Америки прослеживается всего на несколько километров. Средний угол на­клона поверхности современных шельфов 7'. На фоне шельфовых равнин выделяются поднятия, впадины, шельфовые желоба. Поскольку шельф обычно является затопленной частью материка (например, шельф Северного Ледовитого океана), то на нем прослеживаются затопленные речные долины и другие реликты наземного рельефа.

Шельфу соответствует неритовая зона, которая включает литораль, сублитораль (лат. суб -под) и частично эпибатиаль (греч. эпи — над, батос — глубина). Сублитораль почти полностью со­впадает с континентальной отмелью, ее нижняя граница определяется глубиной исчезновения во­дорослей (примерно 200 м). Эпибатиаль - внешняя область шельфа до глубины 250-500 to, где нет растений, присутствуют только бактерии и животные - грунтоеды, падалееды, хищники.

Для неритовой зоны шельфа характерны небольшие давления, движение воды, проникнове­ние солнечного света. Температура воды зависит от широты, на которой находится бассейн, и от времени года. Активное перемешивание водной толщи при волнении может распространяться до глубины 50-70 м; это приводит к обогащению воды кислородом воздуха, поэтому в верхней части неритовой зоны возникает окислительная среда. Все это благоприятствует обитанию здесь разно­образных растений и животных. Биомасса обитателей морского дна шельфа составляет в среднем 200-250 г/м², но может достигать 70-80 кг/м², а число экземпляров может доходить до 1 млн. на 1м².

Воды неритовой зоны активно заселяются. Так, в толще воды на шельфе Атлантического оке­ана биомасса планктона составляет 0,5 г/м³, а в центральной части океана - в 10 раз меньше (ко­личество нектона соответственно 1450 и 12 кг/км²). Наиболее заселена ее верхняя часть, куда про­никает солнечный свет (рис. 17).

Живые организмы играют важную роль в геологической истории моря. В результате их жиз­недеятельности и отмирания создаются горные породы. Живые организмы разрушают твердые породы и перерабатывают рыхлые осадки, извлекают из воды взвесь, концентрируют химические элементы и соединения, изменяют рельеф дна.

Отложения шельфа представлены обломочными, органогенными, хемогенными и вулканогенными образованиями.

Обломочные осадки шельфа сложены грубообломочным (глыбы, валуны, щебень, гальки, гра­вий), песчаным и пелитовым материалом. На шельфе перемещается, перерабатывается и отлагает­ся огромное количество обломочного, или терригенного, материала. Большая часть шельфа покры­та рыхлыми осадочными образованиями. Распределение обломочного материала по размерам об­ломков и по зернистости зависит от многих причин: рельефа и строения прилегающей суши и морского берега, характера береговой линии, рельефа морского дна, направления господствующих ветров, действия течений и т.п. Поэтому только в 50% выполненных к настоящему времени наблю­дений отмечается закономерное уменьшение размера зерен по мере удаления от берега. Глины мо­гут отлагаться и у самого берега, а галечники - за полосой песка вдали от берега. Вместе с тем установлено, что в мелководной части шельфа (до глубины 50-70 м), где волнение распространяет­ся почти до дна, преобладают пески и алевриты. В более глубокой части шельфа обстановка срав­нительно спокойная, сюда значительная часть обломочного материала поступает из взвеси, пере­носимой в верхней толще воды. Здесь накапливаются тонкозернистые осадки, преобладают глины.

Органогенные отложения подразделяются на карбонатные и кремнистые. Обычно органо­генными называют отложения, состоящие более чем на треть из органических остатков. Кремнис-

тые осадки - это радиоляриевые и диатомовые илы. Карбонатные породы более многочисленны и разнообразны. Одни из них являются результатом жизнедеятельности бактерий или водорослей (строматолитовые и онколитовые известняки). Другие состоят из карбонатного скелета (например, раковин, кораллитов и т.д.) или его фрагментов. К таким образованиям древних морей относят фораминиферовые, археоциатовые, строматопоратовые, коралловые, криноидные известняки и брахиоподовые, пелециподовые, гастроподовые ракушечники.

Хемогенные отложения включают карбонатные, кремнистые, железистые, марганцевые по­роды, а также глауконит и фосфориты. К хемогенным карбонатным отложениям относятся доло­миты и известняки, в том числе оолитовые известняки, характерные для мелководья теплых мо­рей. Кремнезем приносится в море реками, а также поступает в воду во время вулканических из­вержений, поэтому кремнистые отложения очень часто ассоциируют с вулканическими образова­ниями. К железистым отложениям мелководья относятся оолитовые железняки (например, кер­ченские железные руды). Глауконит - минерал зеленого цвета, образующийся в окислительной среде одновременно с обломочными или карбонатными отложениями. Фосфориты имеют преиму­щественно морское происхождение. Полагают, что глубины 50-150 м и окислительная среда наи­более благоприятны для отложения соединений фосфора. Глауконит и желваковые фосфориты не­редко встречаются в зоне подводных течений.

Вулканогенные образования шельфа представлены подводными эффузивами, туфами, туфо-песчаниками.

Отложения шельфа преимущественно параллельно-слоистые, в зонах движения воды - косослоистые. Нередки знаки симметричной и несимметричной ряби, знаки размывов, разнообраз­ные биоглифы.

Примеры фаций ш ельфа

Поскольку ископаемые морские отложения континентов представлены преимущественно об­разованиями неглубоких бассейнов типа шельфовых морей, приведем примеры соответствующих фаций.

Береговые фации. Скалистый крутой берег, обрывающийся в воду, подвергается сильным ударам волн, поэтому для него характерны процессы разрушения. Только немногие прирастаю­щие и всверливающиеся эвригалинные организмы могут выжить в таких условиях. Источенные камнеточцами скалы и прибрежные камни с приросшими раковинами низших ракообразных - балянусов позволяют установить древнюю береговую линию. Пляж сложен рыхлыми обломочными отложениями и полого уходит под воду. Волна, набегая на такой берег, постепенно теряет свою силу и, оставляя часть принесенного материала, формирует береговые валы. Для них характерны отсутствие сортировки, беспорядочное расположение обломков, разная сохранность органических остатков. Ископаемые береговые валы также помогают определить положение береговой зоны древних морей.

Прибрежные фации. В прибрежном мелководье у пляжа располагаются зоны подвижных и неподвижных песков и галечников. В первой зоне обломки и зерна непрерывно перемещаются. При этом совершенствуется их окатанность, полируется поверхность, вырабатывается уплощен­ная форма. Попавшие сюда органические остатки разрушаются, измельчаются. Далее от берега располагается зона накопления обломочного материала, образуются массовые скопления ракуши; время от времени осадки здесь перемываются. Еще дальше от берега в зоне неподвижных песков и галечников создаются благоприятные условия для обитания бентосных животных и водных рас­тений. В отложениях этой зоны можно найти окаменелости в прижизненном положении.

Фации морского дна. Несмотря на общий выровненный рельеф шельфа, в его пределах есть сейчас и были в прошлом замкнутые депрессии. Неподвижность придонных вод приводит здесь к обеднению кислородом, к развитию восстановительного органического вещества. Нередко это сор

провождается сероводородным заражением, поэтому в таких впадинах бентос отсутствует. Иско­паемые отложения подобных впадин представлены тонкозернистыми битуминозными глинисты­ми и карбонатно-глинистыми породами, горючими сланцами с остатками планктонных и нектон-ных организмов.

Участки морского дна с подводным течением характеризуются либо отсутствием осадков, либо накоплением более грубого материала, часто сокращенной мощности. На твердом морском

дне в зоне движения воды поселяются прикрепленные формы. Такие участки морского дна найдены в ископаемом виде (рис. 18).

Особую роль играют на морском дне органогенные постройки. Рифообразователями в прошлом были известьвыделяющие водоросли, археоциаты строматопораты, кораллы, губки, мшанки, иглокожие. Тело рифа, его по­верхность, углубления и полости ис­пользуются для обитания множеством организмов, поэтому биоценозы совре­ менных и ископаемых рифов очень Рис. 18. Выходы гранита с приросшими устрицами (И.А.Пяновская,

Р.Ф.Геккер, 1966): 1 - устрицы; 2 - ракушечник (альб) сложные. Погребенные рифы часто яв-

ляются ловушками нефти и газа.

Различают два типа органогенных построек: биостромы и биогермы. Биостром - органоген­ная постройка из нарастающих друг на друге рифостроителей (рис. 19), не достигающая уровня воды, караваеобразной или лепешковидной неправильной формы. В ископаемом виде биостром

Рис. 19. Разрез неогенового (сарматского) биострома на левобережье Днестра (В.С.Саянов, 1968). Видны слои с разными типами столбчатых, куполо- и шаровидных построек, образованных прикреплявшимися фораминиферами и известьвыделяющими водорослями; общая мощность известняков 6 м

выглядит как линза массивного известняка среди слоистых известняков. Биогерм - постройка бо­лее изометричных очертаний, резко возвышающаяся над морским дном, вершина биогерма может достигать уровня воды. С крупными биогермами связан целый комплекс отложений. Тело рифа

сложено массивными известняками. По его окраинам располагаются продукты разрушения: изве­стняковые глыбы, валуны, гальки, песчаный материал, превращающийся в дальнейшем в обло­мочные известняки. На кольцевых рифах - атоллах (в их центральной части) появляются мелко­водные лагуны, в которых из тончайшей взвеси (известковое молоко) отлагается тонкозернистый осадок. Примером таких пород могут служить верхнеюрские литографские сланцы Центральной Европы (близ Г.Нюрнберга). Высота рифовых массивов колеблется в значительных пределах: от первых метров до нескольких сотен метров.

Материковый склон. Батиальная зона

Материковый склон сменяет шельф в сторону океана, опускаясь на значительную глубину* Средний уклон его 3-5°, но известны и более крутые склоны (до 10 и даже 30°). Поверхность материкового склона обладает различным рельефом. Наблюдаются склоны пологие, с небольшим укло­ном и ровной поверхностью; пологие, осложненные холмами и впадинами; крутые (до 20-30°).

На материковых склонах идут активные геологические процессы. Из-за крутизны склонов и сейсмичности осадки находятся в неустойчивом состоянии, часто возникают оползни, мутьевые (суспензионные) потоки, скатывающиеся к подножию склона. В пределах материкового склона на­капливаются преимущественно алевритовые и глинистые илы, реже пески и биогенные илы (диа-томово-радиоляриевые, диатомовые, фораминиферовые). В осадках часто присутствует глауконит. Батиальная зона этого батиметрического уровня отличается бедностью органического мира.

В нижней части батиальная зона по своим особенностям близка к абиссальной: высокое дав­ление, низкая температура, отсутствие света. В целом органический мир беден по сравнению с неритовой зоной. Это - глубоководный нектон, ило- и трупоядные животные. В верхней части зоны обитают единичные губки, мшанки, иглокожие. Находки достоверных глубоководных отложений в ископаемом виде очень редки. Примером таких образований могут служить нижнепермские тон­козернистые известняки в центральной части Предуральского прогиба.

Ложе океана. Абиссальная зона

Ложе океана характеризуется значительными глубинами, а следовательно, высоким давлени­ем, низкой постоянной температурой и вечным мраком. Высокое давление влияет на газовый ре­жим и химический состав воды. Так, глубже 3,5-4 км карбонаты находятся только в растворе. Ус­ловия обитания для живых существ в абиссальной зоне, соответствующей ложу океана, весьма неблагоприятны. Тем не менее на фотоснимках дна видны следы жизнедеятельности организмов.

Встречаются участки абиссали, резко отличающиеся от окружающих пространств составом, обликом и интенсивностью жизни. Они получили названия: абиссальные оазисы жизни, рифтовые оазисы жизни, рифтовые сгущения жизни, денсаль. Абиссальные оазисы жизни связаны не только с подводными гидротермальными выбросами, но и с участками, где через поры отложений проса­чиваются в воду газообразные и жидкие выделения недр. Гидротермальные выбросы извергаются из конусовидных образований, называемых "курильщики", наподобие дыма, отличаясь по темпе­ратуре и цвету струй от морской воды. Выбросы курильщиков богаты многими элементами, мак­симальная температура их достигает 320-370°, быстро падая к периферии. Общее количество ви­дов в оазисах жизни - более 200. Они принадлежат к трем царствам: бактерий, грибов и живот­ных. Кольцами вокруг курильщиков располагаются покровы хемосинтезирующих бактерий, посе­ления червей - серпулид и погонофор (вестиментифер) с двустворками, гастроподами, ракообраз­ными. Далее идут банки двустворок, актинии, губки, иглокожие. Основой питания являются хемосинтезирующие бактерии. Характерен гигантизм организмов.

Ряд рудоносных районов сформировался в таких условиях. Подобные комплексы известны из карбона и перми Урала, мела Дальнего Востока и других регионов.

Строение ложа океана или океанического дна сложное. Огромные площади занимают абис­сальные котловины с плоским или холмистым (превышения 200-300 м) рельефом. Котловины раз­деляются срединно-океаническими и подводными хребтами. Срединно-океанические хребты име­ют ширину 300-2000 км, а высота их гребней достигает 3,5-4 км, некоторые вершины даже высту­пают над уровнем моря в виде островов. Рельеф срединных хребтов резко расчлененный с рифтовыми долинами и рифтовыми поднятиями. Подводные хребты имеют преимущественно вулкано­генное происхождение, так же как и многие гайоты (плосковершинные горы) на дне Тихого океа­на. Некоторые гайоты - это опустившиеся вместе с океаническим дном коралловые постройки. По окраинам абиссальных котловин на границе с островными дугами располагаются глубоковод­ные желоба - длинные (до 5500 км), узкие (5-18 км) и глубокие (8-10 км) прогибы с крутыми склонами и плоским дном.

Большую часть ложа океана покрывают карбонатные илы; за ними по своему значению сле­дуют так называемые красные глубоководные глины, кремнистые (радиоляриевые и диатомовые) и терригенные илы. Карбонатные илы широко распространены в средних и низких широтах. Они состоят из микроскопических раковинок планктонных фораминифер и скорлупок известьвыделяющих одноклеточных водорослей (фитопланктон). Красная глубоководная глина имеет красно-ко­ричневый цвет и состоит из частиц глинистых минералов размером менее 0.005 мм. С красной глиной обычно связаны железомарганцевые конкреции, которые местами покрывают 70-90% по­верхности дна. Красная глубоководная глина образовалась в основном за счет осаждения прино­симой с материков пыли (космической, вулканической), и скорость ее накопления ничтожная (око­ло 1 мм за 1000 лет). В глубоководных впадинах и рифтовых долинах отлагаются тонкие терри­генные илы с примесью биогенного, а иногда и более крупного обломочного материала, поступа­ющего при обвалах, мутьевых потоках и других процессах.

На некоторых участках океанического дна глубоководные осадки обогащены железом (до 14%), марганцем (до 6%), а также медью, никелем, кобальтом, цинком, что связывают с действием гидротерм (горячих источников). Для рифтовых зон ложа океана характерно излияние базальто­вых лав.

Бурение, проведенное с корабля "Гломар Челленджер", показало, что на дне современных океанов распространены кайнозойские, меловые и местами юрские осадки. Единичность находок ископаемых глубоководных отложений среди пород, слагающих современные континенты, объяс­няется в значительной мере трудностью их распознавания среди других морских отложений. Вме­сте с тем существует мнение, что глубоководные отложения появились в истории Земли довольно поздно - в процессе развития океанов и закономерного расчленения рельефа поверхности нашей планеты.

В пределах каждой батиметрической области моря существуют свои парагенетические комп­лексы фаций: например, фации краевых морей, береговой зоны шельфа, прибрежного мелково­дья, глубокой части шельфа, верхней части материкового склона, подводных каньонов, подножия материкового склона, коралловых и вулканических островов, различных типов абиссальных рав­нин, подводных хребтов, глубоководных желобов. Каждый комплекс состоит из нескольких групп фаций. Так, в комплексе фаций береговой зоны шельфа выделяются фации берегов с интенсивной (или ослабленной) динамикой и берегов, защищенных от волн. Первая группа может состоять из фаций скал, камней, валунно-галечниковых и галечниковых пляжей.