Морской осадок

Распределение типов отложений на морском дне
Внутри каждой окрашенной области преобладает показанный тип материала, хотя, вероятно, присутствуют и другие материалы.
Для получения дополнительной информации об этой диаграмме см. ниже ↓

Часть серии о
Осадки
По происхождению Терригенные (литогенные) Биогенный космогенный водородный
По текстуре Округлость Сортировка Размером с зернышко валун булыжник гравий галька гранула песок ил глина коллоид Другой оолит осыпь пока
По составу Марганцевые конкреции Оолитовый арагонитовый песок тектиты
По процессу Седиментация Осадочный бюджет Транспортировка наносов прибрежный выветривание эрозия Эолийский (ветряной) транспорт Биоминерализация Биотурбация уплотнение Конкреция уравнение Экснера Речные процессы Ледниковый поток динамика ледяного покрова ледовый рафтинг Литификация Заиление Мутные потоки
По структуре Осадочные структуры Кровати перекрестное напластование дюжина градуированное постельное белье следы ряби Аллювиальный вентилятор Аллювиальная река Вина Складывать Индикаторы палеотока единственная маркировка черепица Дельта реки Граница нанос-вода Осадочный бассейн Деформация мягких отложений Несоответствие Индуцированный растительностью
Почвенный осадок Почвы матрица поровое пространство проницаемость морфология текстура ценность цвет Катена Почвенный горизонт Гумус Гумин Засоленность почвы Гидропочвоведение Минерализация Микробное осаждение кальцита
Морской осадок Глубинный вентилятор Арагонит арагонитовое море оолитовый арагонитовый песок Кальцит кальцитовое море Аморфный карбонат кальция кальцификация Континентальный подъем заливная грязь Биоорошение Прибрежный перенос наносов Подача прибрежных наносов эвапориты Морская глина пелагическая красная глина Морская регрессия проступок Пелагический турбидит контурит гемипелагит Соляная тектоника Осадочный бассейн Приливный пучок
Биогенные отложения Известковый ил биогенная кальцификация Кремнистый ил биогенный кремнезем окремнение диатомовая земля радиолярит Микрофоссил Обратное выветривание
Осадочная экология Почвенная биомантия Почвенная зоология почвенные патогены педоразнообразие Биоразнообразие почвы ризосфера корневой микробиом
Осадочный углерод Хранение углерода в почве Почвенный углерод Хранилище углекислого газа в океане Каменный уголь Торф
Осадочная порода Бесплодные земли Карбонаты известняк доломит Обломочный конгломерат брекчия песчаник грязь Эвапорит Мел Черт Грейвак богатые железом Богатый органикой фосфорит Кремнистый
Связанный История геология геологический палеонтология почвоведение Устаревший осадок Принципы сквозные отношения боковая непрерывность исходная горизонтальность Происхождение Осадочная запись седиментология Стратиграфия Рок цикл кальций кремнезем карбонатно-силикатный Палеолимнология Биосигнатура
Категория
в т е

Морские отложения , или океанские отложения , или донные отложения представляют собой отложения нерастворимых частиц, скопившихся на морском дне . Эти частицы происходят из почвы и горных пород и переносятся с суши в море главным образом реками, а также с пылью, переносимой ветром и потоком ледников в море. Дополнительные отложения происходят от морских организмов и химических осадков в морской воде, а также от подводных вулканов и обломков метеоритов.

За исключением нескольких километров срединно-океанического хребта , где вулканическая порода еще относительно молода, большая часть морского дна покрыта отложениями . Этот материал поступает из нескольких разных источников и сильно различается по составу. Толщина донных отложений может варьироваться от нескольких миллиметров до нескольких десятков километров. Вблизи поверхности донный осадок остается рыхлым, но на глубинах от сотен до тысяч метров осадок литифицируется (превращается в горную породу).

Темпы накопления отложений относительно медленны на большей части океана, во многих случаях для образования каких-либо значительных отложений требуются тысячи лет. Осадки, переносимые с суши, накапливаются быстрее всего, порядка одного метра и более за тысячу лет для более крупных частиц. Однако скорости седиментации вблизи устьев крупных рек с большим расходом могут быть на порядки выше. Биогенные илы накапливаются со скоростью около одного сантиметра за тысячу лет, в то время как мелкие частицы глины откладываются в глубинах океана со скоростью около одного миллиметра за тысячу лет.

Наносы с суши отлагаются на континентальных окраинах поверхностным стоком , речным стоком и другими процессами. Мутные потоки могут переносить эти отложения вниз по континентальному склону на глубокое дно океана. Глубоководное дно океана подвергается собственному процессу расширения от срединно-океанического хребта, а затем медленно погружает накопившиеся на глубоком дне отложения в расплавленные недра земли. В свою очередь, расплавленный материал из недр возвращается на поверхность земли в виде потоков лавы и выбросов из глубоководных гидротермальных источников ., гарантируя, что процесс будет продолжаться бесконечно. Отложения обеспечивают среду обитания для множества морских организмов , особенно морских микроорганизмов . Их окаменелые останки содержат информацию о прошлом климате , тектонике плит , моделях циркуляции океана и сроках крупных вымираний . ^[1]

Обзор

За исключением нескольких километров срединно-океанического хребта , где вулканическая порода еще относительно молода, большая часть морского дна покрыта отложениями. Этот материал поступает из нескольких разных источников и сильно различается по составу в зависимости от близости к континенту, глубины воды, океанских течений, биологической активности и климата. Донные отложения (и осадочные породы ) могут иметь толщину от нескольких миллиметров до нескольких десятков километров. Вблизи поверхности донные отложения остаются рыхлыми, но на глубинах от сотен до тысяч метров (в зависимости от типа отложений и других факторов) осадки литифицируются . ^[2]

Различные источники донных отложений можно резюмировать следующим образом:  ^[2]

• Терригенные отложения образуются из континентальных источников, переносимых реками, ветром, океанскими течениями и ледниками. В нем преобладают кварц, полевой шпат, глинистые минералы, оксиды железа и земное органическое вещество.
• Пелагический карбонатный осадок образуется из организмов (например, фораминифер), живущих в океанской воде (на разных глубинах, но в основном вблизи поверхности), которые строят свои раковины (также известные как панцири) из карбонатных минералов, таких как кальцит.
• Пелагический осадок кремнезема образуется из морских организмов (например, диатомовых водорослей и радиолярий), которые делают свои пробы из кремнезема (микрокристаллического кварца).
• Вулканический пепел и другие вулканические материалы образуются как в результате наземных, так и подводных извержений.
• Железные и марганцевые конкреции образуются в виде прямых осадков из донной воды океана.

Распределение некоторых из этих материалов по морям показано на диаграмме в начале этой статьи ↑. Терригенные отложения преобладают вблизи континентов и в пределах внутренних морей и крупных озер. Эти отложения, как правило, относительно крупные, обычно содержащие песок и ил, но в некоторых случаях даже гальку и булыжник. Глина медленно оседает в прибрежной среде, но большая часть глины разносится океанскими течениями далеко от мест ее происхождения. Глинистые минералы преобладают на обширных территориях в самых глубоких частях океана, и большая часть этой глины имеет земное происхождение. Кремнистые илы (образованные радиоляриями и диатомовыми водорослями) распространены в южной полярной области, вдоль экватора в Тихом океане, к югу от Алеутских островов и на значительной части Индийского океана. Карбонатные илы широко распространены во всех океанах экваториальных и средних широт. На самом деле глина оседает повсюду в океанах,^[2]

Карбонатные отложения образуются из широкого круга приповерхностных пелагических организмов, которые делают свои раковины из карбоната. Эти крошечные раковины и еще более мелкие фрагменты, которые образуются, когда они распадаются на части, медленно оседают в толще воды, но не обязательно достигают дна. В то время как кальцит нерастворим в поверхностных водах, его растворимость увеличивается с глубиной (и давлением), и на глубине около 4000 м карбонатные фрагменты растворяются. Эта глубина, которая зависит от широты и температуры воды, известна как глубина карбонатной компенсации .. В результате карбонатные илы отсутствуют в самых глубоких частях океана (глубже 4000 м), но они обычны в более мелководных районах, таких как Срединно-Атлантический хребет, Восточно-Тихоокеанское поднятие (к западу от Южной Америки), вдоль тренд Гавайских/Императорских подводных гор (в северной части Тихого океана) и на вершинах многих изолированных подводных гор. ^[2]

Текстура

Текстуру осадка можно исследовать несколькими способами. Первый способ – размер зерна . ^[1] Осадки можно классифицировать по размеру частиц по шкале Вентворта . Глинистые отложения являются самыми мелкими с диаметром зерен менее 0,004 мм, а валуны являются самыми крупными с диаметром зерен 256 мм и более. ^[3] Среди прочего, размер зерна отражает условия, при которых образовался осадок. Условия высокой энергии, такие как сильные течения или волны, обычно приводят к осаждению только более крупных частиц, поскольку более мелкие уносятся. Более низкие энергетические условия позволят более мелким частицам осесть и сформировать более мелкие отложения. ^[1]

Сортировка — еще один способ классификации текстуры отложений. Сортировка относится к тому, насколько однородны частицы по размеру. Если все частицы одинакового размера, как, например, в пляжном песке , осадок хорошо отсортирован. Если частицы очень разных размеров, осадок плохо отсортирован, например, в ледниковых отложениях . ^[1]

Третьим способом описания текстуры морских отложений является их зрелость или то, как долго их частицы переносятся водой. Один из способов, который может указывать на зрелость, заключается в том, насколько круглымчастицы есть. Чем более зрелый осадок, тем круглее будут частицы в результате истирания с течением времени. Высокая степень сортировки также может свидетельствовать о зрелости, поскольку со временем более мелкие частицы будут вымываться, а заданное количество энергии будет перемещать частицы аналогичного размера на то же расстояние. Наконец, чем старше и зрелее осадок, тем выше содержание кварца, по крайней мере, в отложениях, образованных из частиц горных пород. Кварц — распространенный минерал в земных породах, он очень твердый и устойчивый к истиранию. Со временем частицы из других материалов стираются, оставляя после себя только кварц. Пляжный песок представляет собой очень зрелый осадок; он состоит в основном из кварца, частицы округлые и одинакового размера (хорошо отсортированные). ^[1]

Истоки

Морские отложения также можно классифицировать по источнику их происхождения. Существует четыре типа:  ^{[3] [1]}

• Литогенные отложения, также называемые терригенными отложениями , образуются из ранее существовавших горных пород и поступают с суши в результате рек, льда, ветра и других процессов. Их называют терригенными отложениями, поскольку большая их часть поступает с суши.
• Биогенные отложения состоят из остатков морских организмов и происходят из таких организмов, как планктон, когда их экзоскелеты разрушаются.
• Водородные отложения возникают в результате химических реакций в воде и образуются, когда вещества, растворенные в воде, выпадают в осадок и образуют твердые частицы.
• Космогенные отложения происходят из внеземных источников, поступают из космоса, просачиваются через атмосферу или переносятся на Землю на метеоритах. ^{[3] [1]}

литогенный

Литогенные или терригенные отложения в основном состоят из небольших фрагментов ранее существовавших пород, которые пробились в океан. Эти отложения могут содержать весь диапазон размеров частиц, от микроскопических глин до крупных валунов, и они встречаются почти повсеместно на дне океана. Литогенные отложения образуются на суше в процессе выветривания, когда горные породы и минералы распадаются на более мелкие частицы под действием ветра, дождя, потока воды, растрескивания, вызванного температурой или льдом, и других эрозионных процессов. Эти мелкие разрушенные частицы затем переносятся в океаны с помощью различных механизмов:  ^[1]

Ручьи и реки: различные формы стока откладывают в океаны большое количество наносов, в основном в виде более мелкозернистых частиц. Считается, что около 90% литогенных отложений в океанах поступает из стока рек, особенно из Азии. Большая часть этих отложений, особенно более крупные частицы, будут отлагаться и оставаться довольно близко к береговой линии, однако более мелкие частицы глины могут оставаться во взвешенном состоянии в толще воды в течение длительных периодов времени и могут переноситься на большие расстояния от источника. ^[1]

Ветер: ветровой (эоловый) транспорт может уносить мелкие частицы песка и пыли и перемещать их на тысячи километров от источника. Эти мелкие частицы могут упасть в океан, когда стихнет ветер, или могут служить ядрами, вокруг которых образуются капли дождя или снежинки. Эоловый перенос особенно важен вблизи пустынных районов. ^[1]

Ледники и сплав по льду : по мере того, как ледники прокладывают свой путь по суше, они собирают много частиц почвы и камней, в том числе очень большие валуны, которые переносятся льдом. Когда ледник встречается с океаном и начинает распадаться или таять, эти частицы осаждаются. Большая часть отложений будет происходить недалеко от того места, где ледник встречается с водой, но небольшое количество материала также транспортируется на большие расстояния путем сплава, когда более крупные куски льда дрейфуют далеко от ледника, прежде чем высвободить свой осадок. ^[1]

Гравитация: оползни, сели, лавины и другие гравитационные явления могут привести к попаданию большого количества материала в океан, если они происходят близко к берегу. ^[1]

Волны: движение волн вдоль береговой линии разрушает скалы и уносит в воду свободные частицы с пляжей и береговой линии. ^[1]

Вулканы: извержения вулканов выбрасывают огромное количество пепла и других обломков в атмосферу, где они затем могут переноситься ветром и в конечном итоге оседать в океанах. ^[1]

Гастролиты : еще одним, относительно незначительным средством транспортировки литогенных отложений в океан являются гастролиты. Гастролит означает «желудочный камень». Многие животные, в том числе морские птицы, ластоногие и некоторые крокодилы, намеренно проглатывают камни и извергают их последними. Камни, проглоченные на суше, могут быть отрыгнуты в море. Камни могут помочь перемалывать пищу в желудке или выступать в качестве балласта, регулирующего плавучесть. В основном эти процессы отлагают литогенные отложения близко к берегу. Затем частицы отложений могут переноситься дальше волнами и течениями и в конечном итоге могут покинуть континентальный шельф и достичь глубоководного дна океана. ^[1]

Сочинение

Литогенные отложения обычно отражают состав любых материалов, из которых они были получены, поэтому в них преобладают основные минералы, из которых состоит большинство земных пород. Сюда входят кварц, полевой шпат, глинистые минералы, оксиды железа и наземные органические вещества. Кварц (диоксид кремния, основной компонент стекла) является одним из наиболее распространенных минералов, встречающихся почти во всех горных породах, и он очень устойчив к истиранию, поэтому он является доминирующим компонентом литогенных отложений, включая песок. ^[1]

Биогенный

Биогенные отложения образуются из остатков живых организмов, которые оседают в виде осадка, когда организмы умирают. Именно «твердые части» организмов способствуют образованию отложений; такие вещи, как панцири, зубы или элементы скелета, так как эти части обычно минерализованы и более устойчивы к разложению, чем мясистые «мягкие части», которые быстро портятся после смерти. ^[1]

Макроскопические отложения содержат крупные остатки, такие как скелеты, зубы или панцири более крупных организмов. Этот тип отложений довольно редко встречается на большей части океана, поскольку крупные организмы не умирают в достаточном количестве, чтобы эти останки могли накапливаться. Единственным исключением являются коралловые рифы ; здесь большое обилие организмов, оставляющих после себя свои останки, в частности обломки каменистых скелетов кораллов, составляющих большой процент тропического песка. ^[1]

Микроскопический осадок состоит из твердых частей микроскопических организмов, особенно их раковин или панцирей . Хотя эти организмы очень малы, они очень многочисленны, и, поскольку они умирают миллиардами каждый день, их тесты опускаются на дно, образуя биогенные отложения. Осадков, состоящих из микроскопических частиц, намного больше, чем отложений из макроскопических частиц, и из-за их небольшого размера они образуют мелкозернистые, кашеобразные слои осадка. Если осадочный слой состоит не менее чем на 30% из микроскопического биогенного материала, он классифицируется как биогенный ил. Остальная часть осадка часто состоит из глины. ^[1]

Основными источниками микроскопических биогенных отложений являются одноклеточные водоросли и простейшие (одноклеточные амебоподобные существа), которые выделяют пробы либо карбоната кальция (CaCO ₃ ), либо кремнезема (SiO ₂ ). Тесты кремнезема происходят из двух основных групп: диатомовых водорослей (водорослей) и радиолярий ( простейших ). ^[1]

Диатомовые водоросли являются важными представителями фитопланктона, небольших дрейфующих фотосинтезирующих водорослей. Диатомовая водоросль состоит из одной водорослевой клетки, окруженной сложной оболочкой из кремнезема, которую она выделяет для себя. Диатомовые водоросли бывают разных форм, от продолговатых, перистых форм до круглых или центрических форм, которые часто состоят из двух половинок, как чашка Петри. В районах, где много диатомовых водорослей, нижележащие отложения богаты диатомовыми отложениями кремнезема и называются диатомовыми землями . ^[1]

Радиолярии - это планктонные простейшие (что делает их частью зоопланктона), которые, как и диатомовые водоросли, выделяют кремнеземную пробу. Тест окружает клетку и может включать в себя множество небольших отверстий, через которые радиолярия может вытягивать амебоподобную «руку» или псевдоножку. Тесты радиолярий часто показывают несколько лучей, выступающих из их раковин, которые помогают им плавать. Илы, в которых преобладают диатомовые или радиоляриевые раковины, называются кремнистыми илами . ^[1]

Подобно кремнистым отложениям, карбонат кальция или известковые отложения также образуются из раковин микроскопических водорослей и простейших; в данном случае кокколитофориды и фораминиферы. Кокколитофориды — одноклеточные планктонные водоросли примерно в 100 раз меньше диатомей. Их тесты состоят из ряда взаимосвязанных пластин CaCO ₃ (кокколитов), которые образуют сферу, окружающую клетку. Когда кокколитофориды отмирают, отдельные пластинки опускаются и образуют ил. Со временем кокколитофорный ил превращается в мел. Белые скалы Дувра в Англии состоят из богатого кокколитофорами ила, превратившегося в меловые отложения. ^[1]

Фораминиферы (также называемые форамами ) — это простейшие, чьи раковины часто имеют камерную форму, похожую на раковины улиток. По мере роста организма он выделяет новые, более крупные камеры для проживания. Большинство фораминифер являются бентосными, живущими на отложениях или в них, но есть некоторые планктонные виды, живущие выше в толще воды. Когда кокколитофориды и фораминиферы отмирают, они образуют известковые илы . ^[1]

Более старые слои известняковых отложений содержат остатки другого типа организмов, дискостеров ; одноклеточные водоросли, родственные кокколитофорам, которые также продуцировали пробы карбоната кальция. Дискоустерные тесты имели звездообразную форму и достигали размеров 5-40 мкм в поперечнике. Дискостеры вымерли примерно 2 миллиона лет назад, но их отложения остались в глубоких тропических отложениях, которые предшествовали их исчезновению. ^[1]

Из-за своего небольшого размера эти тесты тонут очень медленно; один микроскопический тест может уйти на дно через 10–50 лет! При таком медленном спуске течение всего 1 см/сек может унести испытание на расстояние до 15 000 км от точки его происхождения, прежде чем оно достигнет дна. Несмотря на это, отложения в конкретном месте хорошо соответствуют типам организмов и степени продуктивности, встречающимся в верхних слоях воды. Это означает, что частицы осадка должны опускаться на дно с гораздо большей скоростью, поэтому они накапливаются ниже точки своего происхождения, прежде чем течения смогут их рассеять. Большинство тестов не тонут как отдельные частицы; около 99% из них сначала потребляются каким-либо другим организмом, а затем агрегируются и выбрасываются в виде крупных фекальных шариков ., которые тонут гораздо быстрее и достигают дна океана всего за 10–15 дней. Это не дает частицам достаточно времени для рассеивания, и осадок ниже будет отражать продукцию, происходящую вблизи поверхности. Повышенная скорость погружения за счет этого механизма была названа «фекальным экспрессом». ^[1]

водородный

Морская вода содержит множество различных растворенных веществ. Иногда происходят химические реакции, в результате которых эти вещества выпадают в осадок в виде твердых частиц, которые затем накапливаются в виде водородсодержащего осадка. Эти реакции обычно вызываются изменением условий, таких как изменение температуры, давления или рН, что уменьшает количество вещества, которое может оставаться в растворенном состоянии. Водородных отложений в океане немного по сравнению с литогенными или биогенными отложениями, но есть некоторые интересные формы. ^[1]

В гидротермальных жерлах морская вода просачивается на морское дно, где она перегревается магмой, прежде чем выбрасывается из жерла. Эта перегретая вода содержит много растворенных веществ, и когда она сталкивается с холодной морской водой после выхода из жерла, эти частицы выпадают в осадок, в основном в виде сульфидов металлов. Эти частицы составляют «дым», выходящий из вентиляционного отверстия, и в конечном итоге могут оседать на дне в виде водородосодержащих отложений. ^[1]Гидротермальные источники распределены вдоль границ земной плиты, хотя их также можно найти внутри плит, например, в горячих точках вулканов. В настоящее время известно около 500 активных подводных гидротермальных жерл, примерно половина из которых наблюдается визуально на морском дне, а другая половина предполагается по индикаторам водной толщи и/или донным отложениям. ^[4]

Марганцевые конкреции представляют собой округлые глыбы марганца .и другие металлы, которые образуются на морском дне, обычно имеют диаметр от 3 до 10 см, хотя иногда они могут достигать 30 см. Узелки формируются подобно жемчугу; есть центральный объект, вокруг которого медленно откладываются концентрические слои, в результате чего узелок со временем растет. Состав конкреций может несколько различаться в зависимости от их расположения и условий образования, но обычно в них преобладают оксиды марганца и железа. Они также могут содержать меньшее количество других металлов, таких как медь, никель и кобальт. Осаждение марганцевых конкреций является одним из самых медленных известных геологических процессов; они растут порядка нескольких миллиметров за миллион лет. По этой причине они образуются только в районах с низкой скоростью накопления литогенных или биогенных отложений. потому что любое другое отложение осадка быстро покроет конкреции и предотвратит их дальнейший рост. Таким образом, марганцевые конкреции обычно ограничены областями в центральной части океана, удаленными от значительных литогенных или биогенных притоков, где они могут иногда накапливаться в больших количествах на морском дне (рис. 12.4.2 справа). Поскольку конкреции содержат ряд ценных с коммерческой точки зрения металлов, в последние несколько десятилетий наблюдается значительный интерес к добыче конкреций, хотя до сих пор большая часть усилий оставалась на стадии разведки. Ряд факторов препятствует крупномасштабной добыче конкреций, в том числе высокая стоимость вдали от значительных литогенных или биогенных притоков, где они иногда могут скапливаться в больших количествах на морском дне (рис. 12.4.2 справа). Поскольку конкреции содержат ряд ценных с коммерческой точки зрения металлов, в последние несколько десятилетий наблюдается значительный интерес к добыче конкреций, хотя до сих пор большая часть усилий оставалась на стадии разведки. Ряд факторов препятствует крупномасштабной добыче конкреций, в том числе высокая стоимость вдали от значительных литогенных или биогенных притоков, где они иногда могут скапливаться в больших количествах на морском дне (рис. 12.4.2 справа). Поскольку конкреции содержат ряд ценных с коммерческой точки зрения металлов, в последние несколько десятилетий наблюдается значительный интерес к добыче конкреций, хотя до сих пор большая часть усилий оставалась на стадии разведки. Ряд факторов препятствует крупномасштабной добыче конкреций, в том числе высокая стоимостьглубоководные горные работы, политические вопросы, связанные с правами на добычу полезных ископаемых, и экологические проблемы, связанные с добычей этих невозобновляемых ресурсов. ^[1]

Эвапориты представляют собой водородосодержащие отложения, которые образуются при испарении морской воды, в результате чего растворенные вещества осаждаются в твердые вещества, особенно галит (соль, NaCl). На самом деле выпаривание морской воды является старейшей формой производства соли для использования человеком и осуществляется до сих пор. Крупные залежи галитовых эвапоритов существуют в ряде мест, в том числе под Средиземным морем. Начиная примерно 6 миллионов лет назад, тектонические процессы закрыли Средиземное море от Атлантики, а теплый климат испарил столько воды, что Средиземное море почти полностью высохло, оставив на своем месте большие залежи соли (событие, известное как мессинское Солевой кризис). В конце концов Средиземное море снова затопило около 5,3 миллиона лет назад, и залежи галита были покрыты другими отложениями, но они все еще остаются под морским дном. ^[1]

Оолиты представляют собой мелкие округлые зерна, образованные концентрическими слоями осадков материала вокруг взвешенной частицы. Обычно они состоят из карбоната кальция, но могут также состоять из фосфатов и других материалов. Накопление оолитов приводит к образованию оолитового песка, который в наибольшем количестве встречается на Багамах. ^[1]

Гидраты метана представляют собой еще один тип водородосодержащих месторождений с потенциальным промышленным применением. Все продукты наземной эрозии включают небольшую долю органического вещества, полученного в основном из наземных растений. Крошечные фрагменты этого материала, а также другие органические вещества морских растений и животных накапливаются в терригенных отложениях, особенно в пределах нескольких сотен километров от берега. По мере накопления отложений более глубокие части начинают нагреваться (от геотермального тепла), и бактерии начинают разрушать содержащееся в них органическое вещество. Поскольку это происходит в отсутствие кислорода (то есть в анаэробных условиях), побочным продуктом этого метаболизма является газ метан (CH ₄). Метан, выделяемый бактериями, медленно поднимается пузырьками вверх через отложения к морскому дну. На глубине от 500 до 1000 м и при низких температурах, типичных для морского дна (около 4 °C), вода и метан объединяются, образуя вещество, известное как гидрат метана. В пределах от нескольких метров до сотен метров от морского дна температура достаточно низка, чтобы гидрат метана оставался стабильным, и гидраты накапливались в отложениях. Гидрат метана легко воспламеняется, потому что при нагревании метан выделяется в виде газа. Метан в отложениях морского дна представляет собой огромный резервуар энергии ископаемого топлива. Хотя энергетические корпорации и правительства стремятся разработать способы производства и продажи этого метана, любой, кто понимает последствия его добычи и использования для изменения климата, может понять, что это было бы безумием.^{[1] [2]}

космогенный

Космогенные отложения происходят из внеземных источников и бывают двух основных форм; микроскопические шарики и более крупные метеоритные обломки. Сферулы состоят в основном из кремнезема или железа и никеля, и считается, что они выбрасываются, когда метеоры сгорают после входа в атмосферу. Метеоритный мусор возникает в результате столкновения метеоритов с Землей. Эти сильные ударные столкновения выбрасывают частицы в атмосферу, которые в конечном итоге оседают обратно на Землю и способствуют образованию отложений. Как и шарики, обломки метеоров в основном состоят из кремнезема или железа и никеля. Одной из форм обломков от этих столкновений являются тектиты ., которые представляют собой маленькие капельки стекла. Вероятно, они состоят из земного кремнезема, который был выброшен и расплавлен во время удара метеорита, а затем затвердел при охлаждении при возвращении на поверхность.^[1]

Космогенные отложения встречаются в океане довольно редко и обычно не накапливаются в крупных отложениях. Однако к нему постоянно добавляется космическая пыль, которая непрерывно падает на Землю. Около 90% поступающего космогенного мусора испаряется при попадании в атмосферу, но, по оценкам, ежедневно на поверхность Земли оседает от 5 до 300 тонн космической пыли. ^[1]

Сочинение

Кремнистый ил

Кремнистый ил представляет собой тип биогенных пелагических отложений , расположенных на глубоководном дне океана . Кремнистые илы являются наименее распространенными из глубоководных отложений и составляют примерно 15% дна океана. ^[5] Илы определяются как отложения, содержащие не менее 30% скелетных остатков пелагических микроорганизмов. ^[6] Кремнистые илы в основном состоят из основанных на кремнеземе скелетов микроскопических морских организмов, таких как диатомовые водоросли и радиолярии . Другие компоненты кремнистых илов вблизи континентальных окраин могут включать частицы кремнезема наземного происхождения и спикулы губок. Кремнистые илы состоят из скелетов опалового кремнезема Si (O2 ) , в отличие от известковых илов , которые состоят из скелетов карбонатных кальциевых организмов (т.е. кокколитофоридов ). Кремнезем (Si) является биоважным элементом и эффективно перерабатывается в морской среде посредством круговорота кремнезема . ^[7] Расстояние от суши, глубина воды и плодородие океана — все это факторы, влияющие на содержание опалового кремнезема в морской воде и наличие кремнистых илов.

• Диатомовая земля представляет собой мягкую кремнистую осадочную породу , состоящую из микроокаменелостей в виде панцирей (панцирей) одноклеточных диатомовых водорослей (щелкните, чтобы увеличить)

Известковый ил

Термин « известковый » может применяться к ископаемому, отложению или осадочной породе, которая образована или содержит высокую долю карбоната кальция в форме кальцита или арагонита . Известняковые отложения ( известняк ) обычно откладываются на мелководье вблизи суши, поскольку карбонат осаждается морскими организмами, которым необходимы питательные вещества, получаемые с суши. Вообще говоря, чем дальше от суши падают отложения, тем менее они известняковы. В некоторых районах могут быть прослои известняковых отложений из-за штормов или изменений океанских течений. Известковый ил представляет собой форму карбоната кальция, полученную из планктонных организмов, которая накапливается на морском дне .. Это может произойти только в том случае, если океан мельче, чем глубина карбонатной компенсации . Ниже этой глубины карбонат кальция начинает растворяться в океане, и устойчивы только неизвестковые отложения, такие как кремнистый ил или пелагическая красная глина .

• Известковые микрофоссилии из морских отложений, состоящие в основном из звездчатых дисков с вкраплениями кокколитов.
• Иллюстрация ила Globigerina

• Раковины ( тесты ), обычно сделанные из карбоната кальция, из фораминиферового ила на глубоководном дне океана.

Литифицированные отложения

• Опал может содержать протистические микрофоссилии диатомовых водорослей, радиолярий, силикофлагеллят и эбридианов ^{[13] .}

• В мраморе могут содержаться протистские микрофоссилии фораминифер, кокколитофориды, известковый наннопланктон и водоросли, остракоды , птероподы , кальпионеллиды и мшанки ^{[13] .}

• Карбонатно-силикатный цикл

Распределение

Где и как накапливаются отложения, будет зависеть от количества материала, поступающего из источника, расстояния от источника, количества времени, в течение которого отложения должны были накапливаться, от того, насколько хорошо отложения сохраняются, а также от количества других типов отложений, которые также добавляются в систему. ^[1]

Темпы накопления отложений относительно медленны на большей части океана, во многих случаях для образования каких-либо значительных отложений требуются тысячи лет. Литогенные отложения накапливаются быстрее всего, порядка одного метра и более за тысячу лет для более крупных частиц. Однако скорости седиментации вблизи устьев крупных рек с большим расходом могут быть на порядки выше. ^[1]

Биогенные илы накапливаются со скоростью около 1 см в тысячу лет, в то время как мелкие частицы глины откладываются в глубинах океана со скоростью около одного миллиметра в тысячу лет. Как описано выше, марганцевые конкреции имеют невероятно медленную скорость накопления, набирая 0,001 миллиметра за тысячу лет. ^[1]

Морские отложения имеют наибольшую толщину вблизи континентальных окраин , где их толщина может превышать 10 км. Это связано с тем, что кора вблизи пассивных континентальных окраин часто очень старая, что позволяет проводить длительный период накопления, а также потому, что с континентов поступает большое количество терригенных отложений. Вблизи систем срединно-океанических хребтов , где формируется новая океаническая кора , отложения тоньше, поскольку у них было меньше времени, чтобы накопиться на более молодой коре. ^[1]

По мере увеличения расстояния от центра распространения хребта отложения становятся все толще, увеличиваясь примерно на 100–200 м отложений на каждые 1000 км расстояния от оси хребта. При скорости расширения морского дна около 20–40 км/миллион лет это соответствует скорости накопления наносов примерно 100–200 м каждые 25–50 миллионов лет. ^[1]

Диаграмма в начале этой статьи ↑ показывает распределение основных типов отложений на дне океана. Космогенные отложения потенциально могут оказаться в любой части океана, но они накапливаются в таком малом количестве, что подавляются другими типами отложений и, таким образом, не доминируют ни в каком месте. Точно так же водородсодержащие отложения могут иметь высокие концентрации в определенных местах, но эти регионы очень малы в глобальном масштабе. Таким образом, космогенные и гидрогенные отложения можно в основном игнорировать при обсуждении глобальных моделей отложений. ^[1]

Грубые литогенные / терригенные отложения преобладают вблизи континентальных окраин, поскольку поверхностный сток , речной сток и другие процессы откладывают огромные количества этих материалов на континентальном шельфе . Большая часть этих отложений остается на шельфе или рядом с ним, в то время как потоки мути могут переносить материал вниз по континентальному склону на глубокое дно океана ( абиссальную равнину ). Литогенные отложения также распространены на полюсах, где толстый ледяной покров может ограничивать первичную продукцию , а отложения отложений ледников образуются вдоль кромки льда. ^[1]

Грубые литогенные отложения менее распространены в центральной части океана, так как эти районы находятся слишком далеко от источников для накопления этих отложений. Исключением являются очень мелкие частицы глины, и, как описано ниже, они могут накапливаться в областях, недоступных для других литогенных отложений. ^[1]

Распределение биогенных отложений зависит от скорости их образования, растворения и разбавления другими отложениями. В прибрежных районах наблюдается очень высокая первичная продукция, поэтому в этих регионах можно ожидать обильных биогенных отложений. Однако отложения должны быть > 30% биогенными, чтобы считаться биогенным илом, и даже в продуктивных прибрежных районах литогенный вклад настолько велик, что он затапливает биогенные материалы, и этот порог 30% не достигается. Таким образом, в прибрежных районах по-прежнему преобладают литогенные отложения, а биогенные отложения будут более распространены в пелагических средах, где литогенный приток незначителен. ^[1]

Для накопления биогенных отложений скорость их образования должна быть выше скорости растворения проб . Кремнезем недонасыщен во всем океане и растворяется в морской воде, но он легче растворяется в более теплой воде и при более низком давлении; то есть он быстрее растворяется у поверхности, чем в глубокой воде. Следовательно, отложения кремнезема будут накапливаться только в более прохладных регионах с высокой продуктивностью, где они накапливаются быстрее, чем растворяются. Сюда входят районы апвеллинга вблизи экватора и в высоких широтах, где много питательных веществ и более прохладная вода. ^[1]

В илах, формирующихся вблизи экваториальных районов, обычно преобладают радиолярии, а в полярных илах чаще встречаются диатомеи. После того, как кремнеземные пробы осядут на дно и будут покрыты последующими слоями, они перестают растворяться и будет накапливаться осадок. Примерно 15% морского дна покрыто кремнистыми илами. ^[1]

Биогенные отложения карбоната кальция также требуют, чтобы производство превышало растворение для накопления отложений, но вовлеченные процессы немного отличаются от процессов для кремнезема. Карбонат кальция легче растворяется в более кислой воде. Холодная морская вода содержит больше растворенного CO ₂ и немного более кислая, чем более теплая вода. Таким образом, тесты на карбонат кальция с большей вероятностью растворятся в более холодной и глубокой полярной воде, чем в более теплой тропической поверхностной воде. На полюсах вода равномерно холодная, поэтому карбонат кальция легко растворяется на всех глубинах, и карбонатные отложения не накапливаются. В умеренных и тропических регионах карбонат кальция растворяется легче, так как он погружается в более глубокие воды. ^[1]

Глубина, на которой карбонат кальция растворяется так же быстро, как и накапливается, называется глубиной компенсации карбоната кальция или глубиной компенсации кальцита , или просто ПЗС. Лизоклин представляет собой глубины, на которых скорость растворения карбоната кальция резко возрастает (аналогично термоклину и галоклину) .). На глубинах меньших, чем CCD, накопление карбонатов будет превышать скорость растворения, и будут отлагаться карбонатные отложения. В областях глубже, чем CCD, скорость растворения будет превышать производительность, и карбонатные отложения не смогут накапливаться (см. Диаграмму справа). ПЗС обычно находится на глубинах 4 – 4,5 км, хотя на полюсах, где поверхностные воды холодные, она гораздо мельче. Таким образом, известковые илы в основном встречаются в тропических или умеренных водах на глубине менее 4 км, например, вдоль систем срединно-океанических хребтов и на вершинах подводных гор и плато . ^[1]

ПЗС глубже в Атлантике, чем в Тихом океане, поскольку Тихий океан содержит больше CO ₂ , что делает воду более кислой, а карбонат кальция более растворимым. Это, наряду с тем фактом, что Тихий океан глубже, означает, что Атлантический океан содержит больше известковых отложений, чем Тихий. В целом около 48% морского дна покрыто известняковыми илами. ^[1]

На большей части остальной части глубоководного дна океана (около 38%) преобладают абиссальные глины. Это не столько результат обилия глинистых образований, сколько отсутствие каких-либо других типов наносов. Частицы глины в основном имеют наземное происхождение, но поскольку они настолько малы, что легко разносятся ветром и течениями и могут достигать областей, недоступных для других типов отложений. Глины преобладают, например, в центральной части северной части Тихого океана. Этот район находится слишком далеко от суши, чтобы до него могли дойти крупные литогенные отложения, он недостаточно продуктивен для накопления биогенных отложений и слишком глубок, чтобы известковые материалы достигли дна до растворения. ^[1]

Поскольку частицы глины накапливаются очень медленно, глубоководное дно океана с преобладанием глины часто является домом для водородосодержащих отложений, таких как марганцевые конкреции. Если бы здесь образовывался какой-либо другой тип отложений, он накапливался бы гораздо быстрее и погребал бы конкреции до того, как они успеют вырасти. ^[1]

Прибрежные отложения

Мелководные морские среды встречаются в областях между берегом и более глубокими водами, такими как стена рифа или разлом шельфа. Вода в этой среде мелкая и прозрачная ^[15] , что позволяет формировать различные осадочные структуры, карбонатные породы, коралловые рифы, а также позволяет некоторым организмам выживать и превращаться в окаменелости.

Сам осадок часто состоит из известняка , который легко образуется на мелководье в теплых спокойных водах. Мелководные морские среды состоят не только из терригенных или углеродистых отложений. Хотя они не всегда могут сосуществовать, возможна мелководная морская среда, состоящая исключительно из углеродистых отложений или полностью состоящая из терригенных отложений. Мелководные морские отложения состоят из более крупных зерен, потому что более мелкие зерна были вымыты в более глубокие воды. В осадочных породах, состоящих из углеродистых отложений, также могут быть эвапоритовые минералы. ^[16]Наиболее распространенными минералами эвапорита, обнаруженными в современных и древних месторождениях, являются гипс, ангидрит и галит; они могут встречаться в виде кристаллических слоев, изолированных кристаллов или скоплений кристаллов. ^[16]

Что касается геологического времени, то говорят, что большая часть фанерозойских осадочных пород отложилась в мелководных морских средах, поскольку около 75% осадочного панциря состоит из мелководных морских отложений; тогда предполагается, что докембрийские осадочные породы также откладывались на мелководье в морских водах, если только не указано иное. ^[17] Эта тенденция наблюдается в Северной Америке и Карибском регионе. ^[18] Кроме того, в результате распада суперконтинента и других процессов сдвига тектонических плит мелководные морские отложения демонстрируют большие колебания количества в геологическое время. ^[18]

Биотурбация

Биотурбация – это переработка осадка животными или растениями. К ним относятся закапывание, проглатывание и дефекация зерен отложений. Биотурбация оказывает глубокое воздействие на окружающую среду и считается основной движущей силой биоразнообразия . ^{[19] [20]} Формальное изучение биотурбации началось в 1800-х годах Чарльзом Дарвином , экспериментирующим в своем саду. ^[20] Разрушение водных отложений и наземных почв посредством биотурбации обеспечивает значительные экосистемные услуги . К ним относятся изменение питательных веществ .в водных отложениях и вышележащих водах, убежище для других видов в виде нор в наземных и водных экосистемах и почвообразование на суше. ^{[21] [22]}

Биотурбаторы являются инженерами экосистем , потому что они изменяют доступность ресурсов для других видов посредством физических изменений, которые они вносят в свою среду. ^[22] Этот тип изменения экосистем влияет на эволюцию сосуществующих видов и окружающей среды, ^[22] что проявляется в следах окаменелостей, оставленных в морских и наземных отложениях. Другие эффекты биотурбации включают изменение текстуры отложений ( диагенез ), биоирригацию и вытеснение микроорганизмов и неживых частиц. Биотурбацию иногда путают с процессом биоирригации., однако эти процессы различаются тем, что они смешивают; биоирригация относится к смешиванию воды и растворенных веществ в отложениях и является следствием биотурбации ^[20]

Моржи и лосось являются примерами крупных биотурбаторов. ^{[23] [24] [25]} Хотя деятельность этих крупных биотурбаторов макрофауны более заметна, доминирующими биотурбаторами являются мелкие беспозвоночные, такие как полихеты , креветки-призраки и грязевые креветки. ^{[20] [26]} Деятельность этих мелких беспозвоночных, которая включает закапывание, проглатывание и дефекацию зерен отложений, способствует перемешиванию и изменению структуры отложений.

Биоорошение

Биоирригация – это процесс промывания донными организмами своих нор вышележащей водой . Возникающий в результате обмен растворенными веществами между поровой водой и вышележащей морской водой является важным процессом в контексте биогеохимии океанов. В прибрежной водной среде часто обитают организмы, дестабилизирующие отложения . Они изменяют физическое состояние осадка. Тем самым улучшая условия для других организмов и самих себя. Эти организмы часто также вызывают биотурбацию , которая обычно используется взаимозаменяемо или в связи с биоирригацией. ^[27]

Биоирригация работает как два разных процесса. Эти процессы известны как переработка частиц и вентиляция , которые являются работой бентосных макробеспозвоночных ( обычно роющих). Эта переработка частиц и вентиляция вызываются организмами, когда они питаются (фаунистическое питание), испражняются , зарываются и дышат . Биоирригация отвечает за большой объем окислительного транспорта и оказывает большое влияние на биогеохимические циклы .

Пелагические отложения

• Пелагические и гемипелагические процессы
• Поступление наносов из терригенных и биологических источников
  , а также их диспергирование и осаждение в толще воды  ^[28]

Пелагические отложения , или пелагит , — мелкозернистые отложения , накапливающиеся в результате оседания частиц на дно открытого океана, вдали от суши. Эти частицы состоят в основном из микроскопических, известковых или кремнистых оболочек фитопланктона или зоопланктона ; глинистые терригенные отложения ; _ или их смесь. Следовые количества метеоритной пыли и переменное количество вулканического пепла также встречаются в пелагических отложениях. По составу ила различают три основных типа пелагических отложений: кремнистые илы , известковые илы икрасные глины . ^{[29] [30]}

Обширный объем работ по глубоководным процессам и отложениям был выполнен за последние 150 лет, прошедшие с момента плавания HMS Challenger (1872–1876 гг.), во время которого было проведено первое систематическое исследование донных отложений. ^{[31] [32]} В течение многих десятилетий после той новаторской экспедиции и в течение первой половины двадцатого века глубокое море считалось исключительно пелагическим по своей природе. ^[28]

Состав пелагических отложений определяется тремя основными факторами. Первым фактором является удаленность от основных массивов суши, что влияет на их разбавление терригенными или наземными отложениями. Второй фактор — глубина воды, влияющая на сохранность как кремнистых, так и известковых биогенных частиц по мере их оседания на дно океана. Последним фактором является плодородие океана, которое контролирует количество биогенных частиц, образующихся в поверхностных водах. ^{[29] [30]}

Турбидиты

• Континентальные окраины могут испытывать обрушения склонов, вызванные землетрясениями или другими геологическими нарушениями. Это может привести к мутным потокам , поскольку мутная вода, густая с взвешенными частицами, устремляется вниз по склону. Хаотическое движение в потоке наносов может поддерживать поток мутности, и, достигнув глубокой абиссальной равнины , он может течь на сотни километров. ^[33]

Турбидиты представляют собой геологические отложения мутного течения , представляющего собой тип слияния гравитационного потока жидкости и осадка, ответственного за распространение огромного количества обломочных отложений в глубины океана . Турбидиты отлагаются в глубоких океанских желобах под континентальным шельфом или в подобных структурах в глубоких озерах подводными лавинами, которые сползают с крутых склонов края континентального шельфа. Когда материал останавливается в океаническом желобе, сначала оседает песок и другой крупнозернистый материал, затем ил и, наконец, очень мелкие твердые частицы. Эта последовательность осаждения создает последовательности Баума .которые характеризуют эти породы.

Турбидиты были впервые обнаружены в 1950-х годах  ^[34] , а первая фациальная модель была разработана Боумой в 1962 году. ^[35] С того времени турбидиты стали одной из наиболее известных и наиболее интенсивно изучаемых фаций глубоководных отложений. В настоящее время они очень хорошо известны по кернам отложений, извлеченным из современных глубоководных систем, подземных (углеводородных) скважин и древних выходов на поверхность, теперь обнажающихся на суше. Каждое новое исследование конкретной турбидитной системы выявляет специфические характеристики и фации этой системы. Наиболее часто наблюдаемые фации были по-разному синтезированы в ряд схем фаций. ^{[36] [37] [28]}

Контуриты

• Донное (контурное) течение океана
• Идентификация текущего ядра, водоворотов и тяжей в глубоководной толще  ^{[38] [28]}

Контурит представляет собой осадочное отложение, обычно образующееся на континентальном подъеме до более низких склонов, хотя они могут встречаться в любом месте ниже основания штормовой волны . Каунтуриты образованы глубоководными придонными течениями, вызванными термохалинами, и могут подвергаться влиянию ветра или приливных сил. ^{[39] [40]} На геоморфологию контуритовых месторождений в основном влияют скорость глубоководного придонного течения, поступление наносов и топография морского дна. ^[41]

Контуриты были впервые идентифицированы в начале 1960-х годов Брюсом Хизеном и его сотрудниками из Океанографического института Вудс-Хоул . Их ставшая основополагающей статья  ^[42] продемонстрировала весьма значительное влияние контурных донных течений на формирование осадконакопления на глубоком континентальном поднятии у востока Северной Америки. Отложения этих полупостоянных вдольсклоновых течений вскоре стали известны как контуриты, а демаркация параллельных склону, удлиненных и холмистых осадочных тел, состоящих в основном из контуритов, стала известна как контуритовые наносы. ^{[43] [44] [28]}

Гемипелагический

Гемипелагические отложения , или гемипелагит , представляют собой тип морских отложений, состоящих из зерен глины и ила, которые являются терригенными , и некоторого биогенного материала, полученного из суши, ближайшей к отложениям, или от организмов, живущих в воде. ^{[45] [46]} Гемипелагические отложения откладываются на континентальных шельфах и континентальных поднятиях и отличаются от пелагических отложений по составу. Пелагические отложения состоят в основном из биогенного материала организмов, живущих в толще воды или на морском дне, и практически не содержат терригенного материала. ^[45] Терригенный материал включает минералы излитосфера , как полевой шпат или кварц . Вулканизм на суше, переносимые ветром отложения, а также твердые частицы, выбрасываемые из рек, могут способствовать формированию гемипелагических отложений. ^[47] Эти отложения могут быть использованы для определения климатических изменений и изменений в происхождении отложений. ^{[48] ​​[49]}

• Диаграммы типов пелагических отложений
• Семейство среднезернистых турбидитов
  Идеальная фациальная модель Баума, показывающая полную последовательность подразделений А–Е ^[50] , в то время как F представляет собой типичную частичную последовательность, встречающуюся в природе. ^[28]

• Семейство песчаных контуритов
  для илистых песков, песков от мелких до средних и песков
  от средних до крупных  ^{[51] [28]}

• Модели фации гемипелагитов
  Стандартная модель, показывающая простую цикличность между глинистыми и биогенными частями. Вариации зависят от входных данных компонентов. ^[28]

Экология

Бентос (от древнегреческого βένθος (бентос)  «глубины (моря)») — это сообщество организмов , обитающих на морском дне , внутри или вблизи него, также известное как бентическая зона .

• Гипербентос (или гипербентосные организмы), приставка от древнегреческого hupér  «над», живут прямо над отложениями.
• Эпибентос (или эпибентосные организмы), приставка от древнегреческого слова epí  «поверх», живут поверх отложений.
• Эндобентос (или эндобентосные организмы), приставка от древнегреческого éndon  «внутренний», живые погребенные или зарывающиеся в отложениях, часто в насыщенном кислородом верхнем слое.

Микробентос

Морской микробентос — это микроорганизмы, обитающие в придонной зоне океана, то есть вблизи или на морском дне, внутри или на поверхностных отложениях морского дна. Слово бентос происходит от греческого и означает «глубина моря». Микробентос встречается повсюду на морском дне континентальных шельфов или около него, а также в более глубоких водах, с большим разнообразием в донных отложениях или на них. На мелководье луга с водорослями , коралловые рифы и леса из водорослей обеспечивают особенно богатую среду обитания. В фотических зонах в качестве фотосинтезирующих организмов преобладают донные диатомеи. В приливных зонах меняющиеся приливыстрого контролировать возможности для микробентоса.

• Elphidium широко распространенный многочисленный род бентосных форм.

• Heterohelix , вымерший род бентосных форм.

• Морские микроживотные
• Фотография в темном поле гастротриха длиной 0,06–3,0 мм, червеобразного животного, живущего между частицами осадка.

• Панцирные Pliciloricus enigmaticus , длиной около 0,2 мм, обитают в пространствах между морским гравием .

Диатомовые водоросли образуют (спорный) тип, содержащий около 100 000 признанных видов в основном одноклеточных водорослей. Диатомовые водоросли производят около 20 процентов кислорода, производимого на планете каждый год, ^[52] поглощают более 6,7 миллиардов метрических тонн кремния каждый год из вод, в которых они живут, ^[53] и составляют почти половину органического материала, обнаруженного в океаны.

• Диатомовые водоросли — один из самых распространенных видов фитопланктона.

• Их защитные оболочки (панцири) изготовлены из кремния.

• Они бывают разных форм и размеров

Кокколитофориды — крошечные одноклеточные фотосинтезирующие протисты с двумя жгутиками для передвижения. Большинство из них защищено оболочкой, покрытой декоративными круглыми пластинами или чешуйками, называемыми кокколитами . Кокколиты состоят из карбоната кальция . Термин кокколитофор происходит от греческого слова « камень, несущий семена », имея в виду их небольшой размер и камни кокколита, которые они несут. При правильных условиях они цветут , как и другой фитопланктон, и могут сделать океан молочно-белым . ^[54]

• Кокколитофориды названы в честь документального сериала BBC
  «Голубая планета».

Радиолярии — одноклеточные хищные протисты , заключенные в сложные шаровидные раковины, обычно состоящие из кремнезема и пронизанные отверстиями. Их название происходит от латинского слова «радиус». Они ловят добычу, вытягивая части своего тела через отверстия. Как и кремнеземные панцири диатомовых водорослей, раковины радиолярий могут опускаться на дно океана, когда радиолярии умирают и сохраняются как часть океанских отложений . Эти останки, как и микрофоссилии , предоставляют ценную информацию об океанических условиях в прошлом. ^[56]

• Как и диатомовые водоросли, радиолярии бывают разных форм.

• Как и у диатомей, раковины радиолярий обычно состоят из силиката.

• Однако раковины акантарианских радиолярий состоят из кристаллов сульфата стронция .

• Схематическая диаграмма в разрезе сферической оболочки радиолярии

Подобно радиоляриям, фораминиферы ( сокращенно forams ) — одноклеточные хищные протисты, также защищенные панцирями с отверстиями. Их название происходит от латинского слова «носители отверстий». Их раковины, часто называемые тестами , имеют камеры (формы добавляют больше камер по мере своего роста). Раковины обычно состоят из кальцита, но иногда из агглютинированных частиц осадка или хитона и (реже) из кремнезема. Большинство форм бентосные , но около 40 видов планктонные . ^[57] Они широко исследованы с хорошо установленными записями окаменелостей .которые позволяют ученым делать много выводов об окружающей среде и климате в прошлом. ^[56]

И фораминиферы, и диатомеи имеют планктонные и бентосные формы, т. е. могут дрейфовать в толще воды или обитать на отложениях на дне океана. В любом случае, их раковины после смерти оказываются на морском дне. Эти оболочки широко используются в качестве прокси климата . Химический состав раковин является следствием химического состава океана во время образования раковин. О температуре воды в прошлом также можно судить по соотношению стабильных изотопов кислорода .в раковинах, поскольку более легкие изотопы легче испаряются в более теплой воде, оставляя более тяжелые изотопы в раковинах. Информация о прошлом климате может быть получена дополнительно по обилию форамов и диатомовых водорослей, поскольку они, как правило, более многочисленны в теплой воде. ^[58]

Внезапное вымирание, унесшее жизни динозавров 66 миллионов лет назад, также привело к исчезновению трех четвертей всех других видов животных и растений. Однако после этого глубоководные бентические формы процветали. В 2020 году сообщалось, что исследователи изучили химический состав тысяч образцов этих бентических образований и использовали свои выводы для создания самой подробной климатической записи Земли за всю историю. ^{[59] [60]}

Некоторые эндолиты имеют чрезвычайно долгую жизнь. В 2013 году исследователи сообщили о наличии эндолитов на дне океана, возраст которых, возможно, составляет миллионы лет, а время генерации составляет 10 000 лет. ^[61] Они медленно метаболизируются и не находятся в состоянии покоя. Возраст некоторых актиномицетов , обнаруженных в Сибири , оценивается в полмиллиона лет. ^{[62] [63] [64]}

Керны отложений

На диаграмме справа показан пример керна отложений. Образец был извлечен из фьорда Упернавик примерно в 2018 году. Были проведены измерения размера зерен, а верхние 50 см были датированы методом 210 Pb . ^[65]

Углеродная обработка

В последние годы взгляды на углерод в океане и связывание углерода сместились с точки зрения структурной химической реактивности на точку зрения, включающую роль экосистемы в скорости разложения органического углерода. ^[69] Этот сдвиг во взглядах на органический углерод и участие экосистемы включает в себя аспекты «молекулярной революции» в биологии, открытия пределов жизни, достижения в количественном моделировании, палео-исследования круговорота углерода в океане , новые аналитические методы и междисциплинарные усилия . . В 2020 году ЛаРоу и соавт. изложил широкий взгляд на этот вопрос, который распространяется на несколько научных дисциплин, связанных с морскими отложениями и глобальным круговоротом углерода. ^{[70] [69]}

Эволюционная история

Начнем с того, что Земля была расплавлена ​​из-за сильного вулканизма и частых столкновений с другими телами. В конце концов внешний слой планеты остыл, образовав твердую кору , и в атмосфере начала накапливаться вода. Вскоре после этого образовалась Луна , возможно, в результате столкновения планетоида с Землей. Дегазация и вулканическая деятельность создали первичную атмосферу. Конденсация водяного пара , дополненная льдом, принесенным кометами , породила океаны . ^{[71] [72] [73]}

К началу архея , около четырех миллиардов лет назад, горные породы часто представляли собой сильно метаморфизованные глубоководные отложения, такие как граувакки , аргиллиты , вулканические отложения и полосчатые железные образования . Зеленокаменные пояса — типичные архейские образования, состоящие из чередующихся высоко- и низкометаморфических пород. Породы с высоким содержанием были получены из вулканических островных дуг , в то время как метаморфические породы с низким содержанием были представлены глубоководными отложениями, вымытыми из соседних островных пород и отложившимися в преддуговом бассейне . ^[74] Самый ранний из известных суперконтинентов Родиния .собрались около миллиарда лет назад и начали распадаться примерно через 250 миллионов лет во второй половине протерозоя .

Палеозой , от 542 до 251 миллионов лет назад ( млн лет назад ), начался вскоре после распада Паннотии и в конце глобального ледникового периода. На протяжении всего раннего палеозоя земной массив был разбит на значительное количество относительно небольших континентов. К концу эры континенты объединились в суперконтинент под названием Пангея , в который входила большая часть суши Земли. ^[75] В силурийском периоде , который начался 444 млн лет назад, ^[75] Гондвана продолжала медленный дрейф на юг в высокие южные широты. Таяние ледяных шапок и ледников способствовало повышению уровня моря ., узнаваемый по тому факту, что силурийские отложения залегают на эродированных ордовикских отложениях, образуя несогласие . Другие кратоны и фрагменты континентов дрейфовали вместе вблизи экватора, положив начало формированию второго суперконтинента, известного как Еврамерика .

В течение триаса глубоководные отложения откладывались и впоследствии исчезали в результате субдукции океанических плит, поэтому об открытом океане триаса известно очень мало. Суперконтинент Пангея раскололся в течение триаса, особенно в конце этого периода, но еще не отделился. Первые неморские отложения в рифте , знаменующем начальный раскол Пангеи, относятся к позднетриасовому возрасту. ^[76] Из-за ограниченной береговой линии одного суперконтинентального массива триасовые морские отложения глобально относительно редки; несмотря на их известность в Западной Европе , где впервые был изучен триас. В Северной Америке, например, морские отложения ограничены несколькими обнажениями на западе. Таким образом, триасовая стратиграфия в основном основана на организмах, живущих в лагунах и гиперсоленых средах, таких как ракообразные Estheria и наземные позвоночные. ^[77]

В литифицированных породах сохранились узоры или следы биотурбации . Изучение таких закономерностей называется ихнологией или изучением «следов окаменелостей», которые, в случае биотурбаторов, представляют собой окаменелости, оставленные роющими или закапывающимися животными. Это можно сравнить со следом, оставленным этими животными. В некоторых случаях биотурбация настолько распространена, что полностью стирает осадочные структуры , такие как ламинированные слои или косая слоистость . Таким образом, он влияет на дисциплины седиментологии и стратиграфии в рамках геологии. При изучении ихноткани биотурбаторов используются глубина залегания окаменелостей, пересечение окаменелостей и резкость (или то, насколько четко определены) окаменелости.^[78] для оценки активности, имевшей место в старых отложениях. Как правило, чем глубже залегает окаменелость, тем лучше сохраняется и лучше определяется образец. ^[78]

Важные следы окаменелостей биотурбации были обнаружены в морских отложениях из приливных, прибрежных и глубоководных отложений. Кроме того, песчаные дюны или эоловые отложения важны для сохранения большого разнообразия окаменелостей. ^[79] Доказательства биотурбации были обнаружены в кернах глубоководных отложений, в том числе в длинных записях, хотя акт извлечения керна может нарушить признаки биотурбации, особенно на небольших глубинах. ^[80] Членистоногие, в частности, важны для геологической летописи биотурбации эоловых отложений. Записи о дюнах показывают следы роющих животных еще в нижнем мезозое, 250 млн лет назад ^[79] , хотя биотурбация в других отложениях наблюдалась еще 550 млн лет назад.^{[81] [82]}

История исследований

Первое крупное исследование глубоководных отложений было проведено между 1872 и 1876 годами с помощью экспедиции HMS Challenger , которая преодолела почти 70 000 морских миль для отбора проб морской воды и морских отложений. ^[83] Научная цель экспедиции состояла в том, чтобы провести физические измерения морской воды на различных глубинах, а также взять пробы, чтобы можно было определить химический состав, наряду с любыми твердыми частицами или морскими организмами , которые присутствовали. Это включало взятие проб и анализ отложений с глубоководного дна океана. ^[84] До путешествия « Челленджера » океанография была в основном спекулятивной. ^[83]Как первый настоящий океанографический круиз, экспедиция « Челленджер » заложила основу для всей академической и исследовательской дисциплины. ^[85]

Более ранние теории дрейфа континентов предполагали, что движущиеся континенты «вспахивают» неподвижное и неподвижное морское дно. Позднее, в 1960-х годах, Гарольд Хесс и Роберт Дитц предложили идею о том, что морское дно само движется, а также увлекает за собой континенты, поскольку оно расширяется от центральной оси разлома . ^{[86] [87]} Это явление известно сегодня как тектоника плит . В местах, где две плиты раздвигаются, на срединно-океанических хребтах во время расширения морского дна постоянно формируется новое морское дно. ^[88] В 1968 году океанографическое исследовательское судно « Гломар Челленджер» было спущено на воду и приступило к 15-летней программеПрограмма глубоководного бурения . Эта программа предоставила важные данные, подтверждающие гипотезу о спрединге морского дна, путем сбора образцов породы, которые подтвердили, что чем дальше от срединно-океанического хребта , тем старше была порода. ^{[89] [90]}

Смотрите также

использованная литература

Источники

• Стэнли, Стивен М. (1999). История системы Земля . Нью-Йорк: WH Freeman. ISBN 978-0-7167-3377-5.

Викискладе есть медиафайлы, связанные с морскими отложениями .

В Викиучебнике есть книга на тему: Историческая геология .