Осаждение

Подводные оползни и камнепады, песчаные бури в пустыне, лавины снега, грязи и камней, раскаленные потоки вулканического пепла, падение метеоритов — все это примеры процессов осаждения. Они происходят редко, но оказывают столь же значительное воздействие, как и медленное оседание мелких частиц на дно морей и океанов. Все эти процессы имеют один и тот же результат — образование осадочных отложений, состоящих из слоев как минерального, так и органического вещества.\

Снежная лавина срывается с ледника на Аляске. Взвешенные частицы льда и снега с грохотом несутся по склону горы. Разрушительная сила лавины еще более увеличивается за счет обломков горных пород, сорванных со своих мест. В конце концов они осядут у подножия горы.

ПРОЦЕСС ОСАЖДЕНИЯ

Осаждением называется процесс переноса осадочных частиц любого размера с одного места на другое. Осаждение может быть быстрым или медленным, занимать секунды или тянуться десятилетиями. Осадки могут заполнить крошечный пруд или район океанского дна размером с целую страну. Иногда осаждение происходит в результате катастрофических событий, иногда длится непрерывно. Осадки могут откладываться на суше или под водой, однако слои, отложившиеся в воде, чаще превращаются в стратиграфические пласты, хранящие геологическую информацию.

ПАЛЯЩИЕ ТУЧИ

Один из самых впечатляющих, грозных и разрушительных способов образования осадков — выброс вулканического пепла и частиц стекла, несущихся в потоке раскаленного газа вниз по склону вулкана. Такие палящие тучи могут двигаться очень быстро — до 300 км в час, вызывая катастрофические разрушения и неся смерть на своем пути. В 1902 году палящая туча, вырвавшаяся из жерла вулкана Мон-Пеле на карибском острове Мартиника, полностью уничтожила город Сен-Пьер. Погибли 28 000 человек. Осадки, образованные такими выбросами, состоят из камня и пепла. Они встречаются редко и составляют лишь очень малую часть осадочных пород на Земле.

ВЫПАДЕНИЕ ПЕПЛА

Гораздо более распространенным вариантом процесса осаждения является выпадение пепла на больших площадях в результате взрывных извержений вулканов. Пепел может выбрасываться в атмосферу на высоту до 40 км. Ветрами, дующими на больших высотах, эти мелкие частички размером с пылинки разносятся на громадные расстояния и выпадают с дождем на огромных территориях. При некоторых самых крупных извержениях, таких, как взрыв Кракатау в 1883 году, пепел разносится по всему земному шару. В периоды интенсивной вулканическои активности, например, при лавовых излияниях на плоскогорье Декан в Индии 65 млн. лет назад, в атмосферу выбрасывается столько пепла, что он влияет на климат на Земле и может в конце концов привести к массовым вымираниям.

ОТЛОЖЕНИЯ ВУЛКАНИЧЕСКОГО ПЕПЛА

Крупные частицы пепла не улетают далеко от вулкана, а оседают вокруг него, образуя осадочные породы под названием вулканический туф. Толщина отложений туфа варьируется от долей сантиметра до сотен метров. Туфы часто содержат такие минералы, как, например, циркон, которые легко поддаются радиометрической датировке. Когда они перекрываются слоями обычных сухопутных осадков, как это происходило в Восточно-Африканской рифтовой долине, то оказываются очень полезны для датирования этих осадков.

ПОДВОДНЫЕ ЛАВИНЫ

Потоки вещества, очень сходные с лавинами, могут возникать и под водой. Такие течения, называемые мутьевыми потоками, состоят из воде. Они поднимаются со дна под действием землетрясений или просто нарушения равновесия больших куч осадков, которые наносятся реками и накапливаются на дне озер или вдоль краев континентального шельфа. Когда в воду поднимается взвесь твердых частиц, плотность этого потока становится выше, чем плотность окружающей его воды, и под действием силы тяжести мутьевой поток несется вниз по склону шельфа, как лавина.

ГЛУБОКОВОДНЫЕ ОКЕАНИЧЕСКИЕ ОСАДКИ

Мутьевые потоки могут перемещаться на сотни миль от континентального шельфа, где они зародились, и только потом оседать на дно в глубинах океана. Там они образуют глубоководные донные осадки под названием турбидиты. За короткий промежуток времени — от нескольких часов до нескольких дней — может образоваться пласт песка и ила толщиной до метра. Значительная доля осадков, попадающих в океаны, в конце концов переносится мутьевыми потоками в океанские глубины. Турбидиты представляют собой самые распространенные отложения океанических впадин и нередко превращаются в осадочные горные породы.

СКОРОСТЬ МУТЬЕВЫХ ПОТОКОВ

Мысль о том, что мутьевые потоки могут перемещаться с огромной скоростью, была подсказана землетрясением, произошедшим у берегов Новой Шотландии в 1929 году. При этом землетрясении возник мутьевой поток, который перемещался вдоль подводного каньона вниз по склону континентального шельфа Большой Банки. На пути поток порвал 13 подводных телеграфных кабелей. Зная точное время, когда порвался каждый из кабелей, ученые вычислили скорость мутьевого потока — около 100 км в час. Осадки, принесенные этим одним-единственным потоком, покрыли площадь в 280 000 км².

ПАДЕНИЯ ВНЕЗЕМНЫХ ТЕЛ

Падая на поверхность Земли, метеориты расплавляют окружающие горные породы, и они выплескиваются, образуя метеоритный кратер. Капли расплавленной породы (тектиты) могут разлететься очень далеко. Испарение верхнего слоя метеорита оставляет в атмосфере частички пыли, которые, оседая на огромной площади, образуют характерные, легко различимые следы в осадочных породах.

ОТЛОЖЕНИЯ ИРИДИЯ

Пыль, образованная при распаде метеорита, имеет необычный для земных пород химический состав. Там, где она опустилась на Землю, осадочные породы будут содержать следы редкого элемента иридия. Например, осадки, сформировавшиеся на границе мелового и палеогенового периодов, — они распространены по всему миру — богаты иридием. Они возникли 65 млн. лет назад при падении 10-километрового метеорита на полуострове Юкатан в Мексике. Пыльное облако, образовавшееся при ударе, закрыло свет Солнца, уничтожило растительность и стало одной из причин вымирания динозавров.

ДВИЖУЩИЕСЯ ЛЕДНИКИ

Движение ледников может в корне изменить характер ландшафта и способствовать быстрому образованию больших количеств осадков. Движущийся ледник сдирает верхний слой лежащих под ним пород, измельченное вещество впаивается в придонные слои ледяного потока. Эти частицы действуют наподобие крупинок абразивного материала на наждачной бумаге — царапают и сглаживают поверхность горных пород, оказавшихся на пути ледника.

ЛЕДНИКОВЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ

Когда лед тает, валуны и обломки горных пород, находившиеся в его толще, опускаются на землю и остаются на ней в виде морены, валунной глины или тиллитов. Эти породы состоят из камней самого разнообразного состава и размера, окруженных глинистой средой. Длина этих отложений может достигать нескольких километров. Иногда они оседают в виде отдельных гребней, параллельных переднему краю ледника (краевые морены) или же параллельных направлению потока ледника (поперечные морены). Иногда они откладываются ровными пластами или собираются в яйцевидные холмы (друмлины). Там, где ледник наталкивается на слишком твердый выступ горной породы, смести который ему «не по зубам», образуются так называемые «бараньи лбы»: ледник карабкается вверх по склону, оставляя с другой стороны, на спуске, длинный шлейф каменных обломков.

ЭРРАТИЧЕСКИЕ ВАЛУНЫ

Валунные глины включают в себя многочисленную гальку самого разного размера, чей путь с толщей ледника начался за много сотен километров от места оседания, и валуны величиной с дом, называемые эрратическими (от лат. arraticus — блуждающий). Они остаются лежать на месте после того, как более мелкозернистое вещество морены исчезло в результате выветривания. Например, ледник перенес камни из Норвегии очень далеко на юг — к Норфолкским островам у восточного побережья Англии. В Канаде, Ирландии и Шотландии были найдены тиллиты позднего докембрийского времени, возрастом 550 млн. лет. Они указывают, что ледниковые эпохи повторялись не раз за долгую историю Земли.

НЕПРЕРЫВНОЕ ОСАЖДЕНИЕ

Многие осадочные породы непрерывно откладываются на поверхности Земли. На пляжах или в дельтах рек скапливаются речные осадки; у основания рифов оседают обломки кораллов и другие твердые частицы, глубоко под водой на ровных участках океанского дна идет непрерывный «дождь» из пыли и органических частиц.

ДАТИРОВАНИЕ ГЛУБОКОВОДНЫХ ОКЕАНИЧЕСКИХ ОСАДКОВ

Осадочное вещество, достигающее глубоководного океанского дна, имеет разную природу. Его неорганическая составляющая — вулканический пепел, космическая пыль и очень тонкие частицы песка, принесенные из пустынь песчаными бурями, остальное же представляет собой скелеты плавающих или «подвешенных» в воде существ, состоящие из карбоната кальция или оксида кремния. Из этих скелетов слагается летопись осадков океанского дна, однако на очень больших глубинах карбонат кальция, содержащийся в скелетах, вымывается и не откладывается в виде осадков.

ИЗМЕНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Осадочные породы озер, расположенных в климатических зонах с резким сезонным изменением погоды, предоставляют множество ценной информации о том, как менялись условия окружающей среды в прошлом. Например, в осадочных породах возрастом от 200 000 до 400 000 лет, найденных в бассейне реки Параны в Бразилии, каждому году соответствует светлый слой, образовавшийся летом, и темный, богатый остатками живых существ слой, образовавшийся зимой.

ПОСЛЕ ОСАЖДЕНИЯ

Как только осадок образовался, он начинает подвергаться выветриванию или преображается под воздействием различных процессов. Например, в воде волны могут уменьшить размер существующих частиц или «провеивать» смешанные отложения песка и ила, унося более мелкие частицы. В результате на дне откладывается песчаник. Когда такой песчаник перекрывается слоями других осадков, его частицы могут вступать в реакцию с водой, запертой в толще породы. На суше любые осадочные породы подвергаются эрозии и разрушаются под действием ветра, мороза и дождя.

ОТЛОЖЕНИЯ, СОЗДАННЫЕ ЧЕЛОВЕКОМ

В наши дни человеческая раса оставляет после себя мощные слои неразрушимых отложений, например, громадные массы отбросов, содержащих бутылочное стекло и пластик в смеси с потенциально токсичными химическими веществами. Они станут предметом изучения геологов будущего — их будут расшифровывать точно так же, как мы путем анализа осадочных пород изучаем древнюю природную среду.

Кратер в Каньоне Дьявола, Калифорния, образовался 50 000 лет назад при падении железоникелевого метеорита диаметром 60 м.

Ледник Перито-Морено в Патагонии, Аргентина. В последнюю ледниковую эпоху площадь ледников была гораздо больше, чем в наши дни, сейчас она сокращается.