Классификация морских отложений

Первая классификация современных отложений принадлежит Д. Меррею (1891 г.). Он разделил их на следующие:
1) неорганические (прибрежные);
2) органические (лежащие вдали от берегов);
3) красную глину (на очень больших глубинах).

Кроме того, Д. Меррей показал, что прибрежные (до уровня отлива) и мелководные (до бровки материковой отмели) отложения состоят преимущественно из гравия, песка и ила.

Глубоководные отложения, по Д. Меррею, делятся на следующие: отложения материкового склона, к которым относятся: коралловый, вулканический, зеленый, красный и синий илы и отложения океанского ложа: глобигериновый, птероподовый, радиоляриевый и диатомовый илы и красная глина.

Принятое Д. Мерреем деление отложений океанского ложа по «преобладающим ископаемым», т. е. по остаткам тех организмов, которые имеют наибольшее значение в образовании отложений, используется и в настоящее время.

Глобигериновый ил состоит из скорлупок одноклеточных животных— глобигерин и фораминифер, обитающих главным образом в теплых морях. В подавляющем большинстве их скелеты состоят из извести. Ил имеет розоватый или палевый цвет. Больших глубин океана достигает сравнительно незначительное количество известковых скелетиков, так как большинство из них успевает раствориться в морской воде ранее, чем они упадут на дно. По этой причине известковый ил не может залегать очень глубоко.

В основном глобигериновый ил находится на глубинах 700—5400 м преимущественно в Атлантическом океане, в восточной части Тихого (к югу от экватора) и в западной части Индийского океанов. На север область залегания глобигеринового ила протягивается узкой полосой между Исландией и Скандинавией, где на поверхности проходит одна из ветвей Гольфстрима. Глобигериновый ил покрывает около 36% площади дна Мирового океана.

Птероподовый ил тоже является осадком теплого моря. В его образовании участвуют и глобигерины, и крылоногие моллюски — птероподы. Встречается птероподовый ил на глубинах от 700 до 2800 м, но большого распространения не имеет.

Радиоляриевый ил образован по преимуществу кремнистыми скелетиками теплолюбивых одноклеточных животных — радиолярий. Цвет радиоляриевого ила красноватый, коричневый, изредка встречается желтоватый. Так как кремнистые скелетики растворяются более медленно, чем известковые, то радиоляриевый ил встречается на очень больших глубинах — от 4300 до 8200 м, в тропических частях Тихого и Индийского океанов. В Атлантическом океане его нет. Радиоляриевым илом занято около 3% площади дна Мирового океана.

Диатомовый ил состоит из остатков кремнистых скелетиков диатомовых водорослей, которые распространены преимущественно в умеренных и холодных зонах океана. Как правило, диатомовый ил находится на глубинах от 1000 до 3500 м, но в отдельных местах встречается и глубже (до 6000 м). Цвет его соломенно-желтый. Диатомовый ил встречается в антарктических частях всех океанов и в Тихом океане вдоль Алеутской гряды. Диатомовый ил покрывает 7% площади дна Мирового океана.

В перечисленных глубоководных илах содержание неорганических составных частей колеблется примерно от 20% (птероподовый ил) до 40% (радиоляриевый ил). Состав глубоководных илов очень сложен.

Анализ 1 см³ глобигеринового ила показал, что в нем содержится около 500 тыс. раковин и обломков глобигерин, 150 тыс. иголочек губок, 100 тыс. радиолярий и диатомей и около 12 млн. иголочек и пылинок различного происхождения.

Красная глина — осадок шоколадно-бурого цвета, выстилает наиболее глубокие части ложа океана. М. В. Кленова называет ее глубоководным глинистым илом или глубоководной глиной.

Красная глина в основном состоит из частиц неорганического (вулканического) происхождения диаметром меньше 0,001 мм с небольшой примесью кремнистых скелетиков радиолярий. Полагают, что она образовалась в результате подводного выветривания, т. е. разложения под действием морской воды продуктов вулканических извержений.

Накапливается красная глина чрезвычайно медленно. Толщина слоя едва достигает 1 м. Красная глина встречается во всех океанах, но особенно большую площадь занимает в Тихом океане. Всего ею занято 28% площади дна Мирового океана. О том, как распределяются глубоководные отложения на дне Мирового океана (по Андре), дает представление табл. 9.

Всего глубоководные отложения занимают 265,5 х 10⁶ км² или 74% площади дна Мирового океана.

Недостатки классификации Д. Меррея, особенно явные в части терригенных отложений, вызвали появление новых классификаций. В 1929 г. М. В. Кленова предложила так называемую динамическую классификацию. Основу ее составляет деление отложений по механическому составу, т. е. по крупности зерен. Мелкозернистые отложения делятся, кроме того, на группы по проценту содержания частиц, диаметр которых меньше 0,01 мм (мелкая фракция):

Это деление хорошо совпадает с принятым в обычной морской практике. В то же время распределение в различных отложениях мелких частиц непосредственно связано с движениями воды (течениями, приливами, волнением) или, по выражению М. В. Кленовой, с гидродинамической, активностью района отложения.

Кроме деления отложений по механическому составу и содержанию мелких частиц, в классификации М. В. Кленовой большое внимание уделяется характеру химических (окислительных или восстановительных) процессов, имеющих место в зоне залегания отложений.

Окислительную среду создает, как известно, избыток свободного кислорода. При его недостаче и при избытке органических веществ развиваются восстановительные процессы и, в частности, образуется сероводород (Н₂S). Это сказывается на химическом составе и на окраске отложений. В окислительной среде они приобретают коричневый цвет, в восстановительной — серый, голубовато-серый и черный.

Содержание кислорода в придонных слоях воды связано в основном с интенсивностью вертикальной циркуляции, т. е. все с той же гидродинамической активностью. Ее индикатором оказывается, таким образом, не только механический состав отложений, но и их окраска. В то же время учет цвета отложений позволяет судить о важнейших химических преобразованиях морских отложений, включая и органические вещества.

Общая классификация грунтов дна морей и океанов, принятая на морских навигационных картах, основана на разделении грунтов по их механическому составу. В главных чертах она одинакова во всем мире и различается только в деталях. В табл. 10, разработанной С. Л. Бергом, приведена классификация, принятая в СССР.

Большая часть наименований грунтов в этой таблице совершенно ясна. Ниже приводятся лишь основные признаки более сложных по своему составу грунтов.

Пылеватый, тонкий песок — самый мелкий из всех сыпучих отложений. Его песчинки простым глазом почти не различимы.

Илистый песок—переходный тип грунта от сыпучих (зернистых) к связным. Он имеет еще вид песка, но уже содержит от 5 до 10% мелких глинистых частиц диаметром менее 0,01 мм, которые легко обнаружить при взмучивании с водой, так как они долго не осаждаются.

Песчанистый ил — илистый грунт с заметной примесью частиц песка, которые обнаруживаются на ощупь; вязкость грунта незначительна.

Ил — вязкий, но не особенно плотный грунт; частиц песка на ощупь обнаружить нельзя.
Глинистый ил — очень вязкий грунт, плотный, липкий, на ощупь маслянистый.

Изучение характера грунта и рельефа дна имеет в настоящее время большое практическое значение для целей мореплавания и для решения многих других практических задач.

Качество грунта определяет собой надежность держания якорей, возможность лежания подводных лодок на грунте и постановки различных заграждений. Величина оседания в грунт тяжелых предметов может достигать 5—10 м.

Тот или иной цвет грунта в мелководных районах может являться фоном, на котором хорошо выделяются или маскируются подводные объекты.

Различные морские грунты по-разному отражают звуковые сигналы, причем характеристика отражения для каждого типа грунта почти постоянна.

Наиболее существенными из всех свойств грунтов, которые оказывают основное влияние на силу и скорость звука, являются плотность грунта, его влажность, упругость, пористость и вязкость.

Плотность сказывается в основном на скорости распространения звука. Вязкость влияет на затухание преломленной звуковой волны и на амплитуду отраженной волны.

Плотность тесно связана с влажностью и пористостью грунта, которые в свою очередь зависят от механического состава, т. е. от величины зерен, слагающих данный грунт. Зависимость между влажность и плотностью грунта и его влажностью и пористостью близка к линейной, причем линия зависимости влажности и плотности является зеркальным изображением линии зависимости влажности и пористости.

Таким образом, механический состав грунта позволяет в первом приближении судить об его акустических свойствах.

Исследования распространения звука на частоте 24 кгц, выполненные в США, показали, что морские грунты можно подразделить на хорошо отражающие грунты, включающие скалу, коралл, плотный песок и глину, и плохо отражающие, главным образом ил, песчанистый ил и илистый песок.

Для указанных типов грунтов получены следующие значения коэффициента отражения: ил 0—0,2; песчанистый ил 0,20—0,40; илистый песок 0,40—0,60; песок 0,40—0,85; массивный грунт 0,50—0,85.

При производстве промера эхолотом вид отраженных от дна звуковых импульсов используется для определения характера грунта и его распределения. Применяется для этой цели эхолот с подключенным к нему электронным осциллографом, на экране которого при приеме отраженного от морского дна ультразвукового импульса получаются фигуры, различные для различных грунтов.

С помощью эхолотов с самописцем можно изучать слоистость морских отложений. Отражающими поверхностями в толще осадков являются либо прослойки вулканического пепла, либо границы между илами различных типов, либо, наконец, поверхность коренных пород. На глинистых илах с прослойками вулканического пепла на глубине 700 м удавалось, например, записывать до 8 слоев общей мощностью около 70 м.