Читая каменную летопись Земли... - Александр Конюхов

Совершенно особые образования могут возникать в прибрежной зоне тропических стран. Это так называемые иловые холмы, описанные впервые у побережья Суринама, а затем и у Малабарского берега Индостана в Аравийском море. Их высота обычно превышает 5 м при размерах (50–60)×(10–20) км. Они ориентированы по косой относительно береговой линии, но в то же время вытянуты в своего рода цепочку. Иловые холмы сложены тонкими, в основном глинистыми илами полужидкой консистенции, легко взмучиваемыми при любых движениях в водной среде. Эти подводные отмели играют роль барьеров, принимающих на себя удары океанских волн, под воздействием которых они начинают течь в сторону побережья, где граничат с приливными площадками и мангровыми зарослями. В результате взмучивания концентрация глинистой взвеси в морской воде над иловой банкой может достигать нескольких граммов на литр. Особенно велика она во время прилива и отлива. Подсчитано, что за год вдоль побережья Суринама вместе с иловыми банками перемещается от 15–106 до 65–106 м3 осадков. Можно сказать, что иловые холмы занимают в прибрежной части шельфа тропических стран примерно то же место, что и песчаные подводные «волны» и дюны на шельфах в умеренной зоне. При этом они играют ту же роль, гася частично энергию волн и приливно-отливных течений и защищая таким образом побережье от абразии.

Бездонные водовороты и мутьевые облака

Анализ снимков поверхности океана, сделанных со спутников, позволил обнаружить явления, о которых до той поры ученые имели весьма отдаленное представление. Одним из них оказались гигантские водовороты — ринги, наблюдаемые в определенные сезоны. Так, ринги диаметром в несколько километров наблюдались близ южной оконечности Африки, в полосе действия течения Агульяс. Аналогичные образования наблюдались в Северной Атлантике в зоне действия Гольфстрима. Ринги образуются при завихрениях крупных струй поверхностных океанских течений в сезоны, когда происходит заметное ослабление их скорости.

Приборы, установленные на дне глубоководной впадины Сом в районе частого зарождения рингов, зафиксировали значительное и периодическое ускорение движения воды в придонном слое, которое было охарактеризовано как глубоководный шторм. Последние, в частности, наблюдались в осенне-зимний сезон 1985/86 г., когда возросшая гидродинамическая активность у дна продолжалась от 2 до 8 сут. Затем наступала фаза относительного покоя, в течение которого скорость движения воды снижалась до 1–5 см/с. Когда же вновь разыгрывался глубоководный шторм, она возрастала до 10–22 см/с. Было высказано предположение, что зафиксированные у дна аномалии, названные штормами, связаны с образованием на поверхности океана гигантских рингов. «Корни» этих водоворотов захватывают всю толщу воды и ощущаются у самого дна, на глубинах до 5 км и более. Впрочем, описываемые явления еще не получили однозначного толкования, а количество наблюдавшихся подводных штормов пока невелико. Ажиотация воды в придонном слое во время «шторма» приводит к взмучиванию части рыхлого осадка, выстилающего дно. Замеры показали, что концентрация взвеси в двухметровом слое воды над ложем нередко превышала 5000 мг/л. Максимальное содержание взвеси в воде фиксировалось в течение нескольких часов, а общее количество взмученных частиц в расчете на 1 см2 дна достигало 25 тыс. мг/л [Gross et al., 1988].

Выяснилось, что во многих районах океана у дна почти постоянно существует так называемый нефелоидный слой, т. е, слой воды, обогащенный осадочными частицами. Их концентрации здесь на 1–2 порядка выше, чем в остальной водной толще, исключая поверхностный фотический горизонт, в котором сосредоточена большая часть живых существ, главным образом фотосинтезирующих планктонных организмов. Чтобы установить распределение взвешенных частиц, с разных горизонтов (интервалов глубин) отбирают батометрами пробы воды, а затем в лаборатории на борту судна с помощью нефелометра, определяющего степень рассеивания света в среде, оценивают количественное содержание в ней взвеси. Последнюю можно выделить, пропуская воду через фильтры. Это дает возможность исследовать минеральный и химический состав взвешенного материала.

Долговременные наблюдения в океане с использованием специальных седиментационных ловушек, закрепленных на тросе (заякоренном на дне и поддерживаемом в воде с помощью буя), подтвердили существование двух основных нефелоидных слоев — поверхностного и придонного. Облака взвеси в них, однако, распространены отнюдь не равномерно. Как выяснилось, наиболее высокие концентрации взвешенных частиц фиксируются в западных районах Атлантического и Индийского океанов в полосе действия поверхностных пограничных течений — Гольфстрима, Гвианского, Агульянс и Сомалийского. В восточной периферии океанов, находящейся под воздействием пассатов и примыкающей к территориям с засушливым, а то и с сухим, аридным климатом, поверхностный и особенно придонный нефелоидные слои выражены значительно слабее. Облака взвеси, в основном органического генезиса, наблюдаются здесь в полосе устойчивого подъема глубинных вод, или апвеллинга, где происходит бурное цветение фитопланктона. Такие участки в виде отдельных пятен или полос располагаются над шельфом (во внешней его части) и над прилегающими участками континентального склона. Эти «пятна» смещаются во времени, меняют форму, а нередко и рассасываются в периоды ослабления подтока глубинных вод. Однако, когда последний снова возобновляется, концентрации планктона, а вместе с тем и взвеси в воде возрастают на несколько порядков по сравнению с соседними районами океана.

Более детальные исследования последних лет показали, что в составе приповерхностного нефелоидного слоя обособляются области, с которыми связаны устойчивые потоки взвешенных частиц или часто наблюдаемые облака мути. Происхождение некоторых из них до сих пор остается загадкой. Например, к северу от острова Андрос (Багамские острова) в поверхностном водном слое неоднократно отмечалось появление так называемых молочных облаков [Shinn et al., 1989], прекрасно видных на аэрофотоснимках. Размеры этих облаков достигают нескольких десятков километров в диаметре. Исследование проб воды показало, что они образованы тончайшей карбонатной взвесью в концентрациях до 10–20 мг/л. До сих пор трудно определить, связана ли эта муть с эрозией карбонатных отмелей острова Андрос, или речь идет о выделениях кальцита из воды, пересыщенной карбонатом кальция.

Выше говорилось о том, что речная взвесь является основным источником терригенного материала, поступающего с суши в моря и океаны. Хотя очень большие ее массы оседают в речных дельтах и авандельтах, значительная часть все же проникает через эту область в составе нефелоидных струй или потоков. Самый мощный из них обычно перемещается вблизи дна. В Лионском заливе перед устьем реки Роны толщина такого слоя достигает 20 м. Несколько менее мощных и насыщенных взвесью нефелоидных струй фиксируются над и под поверхностью термоклина. Концентрации суспензированных частиц в них колеблются от 10 до 1 мг/л, а в придонном слое они обычно выше 5 мг/л. Скорости перемещения нефелоидных потоков невелики. В Лионском заливе они не превышают, видимо, 1 км/сут. Чаще всего, доходя до кромки шельфа, потоки взвешенных частиц отклоняются морскими течениями в сторону и рассеиваются над континентальным склоном и прилегающими участками подножия (рис. 6). Масштабы аккумуляции взвешенных частиц, выпадающих на дно из облаковидных нефелоидных скоплений, весьма внушительны. Так, на Атлантическом побережье США скорости накопления тонких однородных осадков, получивших название гемипелагических илов и имеющих в основном алеврито-глинистый терригенный состав, на отдельных участках континентального склона достигали в постледниковое время 22 см/1000 лет. Это очень высокий темп аккумуляции осадков.

Особым типом мути, наблюдаемой в высоких широтах, является так называемая ледниковая мука, поступающая в придонные воды вокруг Антарктиды при таянии льдов, сползающих с суши.

Реки без берегов

Самые протяженные и мощные реки на нашей планете, если подразумевать под рекой устойчивый во времени и в пространстве водный поток, находятся в океане. Это океанские течения, способные преодолевать тысячи и даже десятки тысяч километров и переносить гигантские объемы воды. В отличие от привычных нам рек они не имеют берегов, а некоторые и дна. Их истоки трудно проследить, устье же можно лишь условно обозначить на карте. Для океанских речных систем не характерны притоки, зато ответвлений и дочерних водных потоков, становящихся самостоятельным течением, сколько угодно.