Читая каменную летопись Земли...
Шрифт:
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
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
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.
Как и реки, текущие по пустыне, океанские течения могут внезапно изменить русло и направиться в другую сторону. Обычно это приводит к катастрофическим последствиям для природы сопредельных районов океана и близ-расположенных континентов — к массовой гибели живых существ и непредсказуемым изменениям климата. Пример — относительно небольшое и до последнего времени малоизвестное течение Эль-Ниньо (исп. «ребенок»). Примерно раз в 7-10 лет оно отклоняется от привычного своего маршрута: от экватора вдоль берегов Южной Америки (Колумбии и Эквадора) и далее к центру океана, а затем на север, образуя с приэкваториальным течением замкнутое кольцо, иначе говоря, циклоническую ячейку тропических широт. Так вот, Эль-Ниньо вдруг пробивается гораздо южнее, к берегам Центрального и Южного Перу, оттесняя холодные, богатые кислородом и другими биогенными элементами воды, что приводит к катастрофическим заморам фито- и зоопланктона, рыб, а также морских млекопитающих и птиц, которые остаются без пищи.
В 1985 г. Эль-Ниньо внезапно повернуло в открытый океан почти у самого экватора, нарушив устоявшуюся систему перераспределения вод в тропических широтах Тихого океана. Последствия этого ощутили миллионы людей по обеим сторонам этого океана. В Гонконге и прилегающих районах Китая три месяца без перерыва шли дожди, а в Австралии установилась непривычная жара, приведшая к лесным пожарам. Отдаленные последствия этих событий ощущались в Европе и Северной Америке. Удивленные люди во многих странах впервые узнали о существовании капризного «ребенка», способного так круто влиять на их повседневную жизнь. Случай с Эль-Ниньо показал, что если бы океанские реки часто меняли свои маршруты, то это привело бы к хаосу на Земле, гибели многих устоявшихся экосистем. К счастью, этого не происходит, точнее сказать, пока не происходит, так как сумбурная хозяйственная деятельность людей еще не способна влиять на систему атмосферных потоков, которые в основном и регулируют круговорот воды в океане.
В этом разделе мы расскажем об океанских реках, имеющих дно, вернее текущих близ океанского дна. Многие из них имеют даже «берег», один из берегов, так как двигаются вдоль подводного края континента над его подводным склоном и подножием. Течения эти самые протяженные, мощные из ныне известных. Поскольку они перемещаются вдоль контура материков, то получили название контурных геострофических течений. В Атлантическом океане они «прижимаются» к западным континентальным окраинам, продвигаясь над подводным склоном Северной и Южной Америки. Эти течения единственные в своем роде. Одно из них, зарождаясь в арктических широтах, проходит все северное полушарие и, пересекая экватор, спускается на юг вдоль контура Южной Америки. Другое прослеживается из приантарктических районов южного полушария к экватору и переходит в северное полушарие, достигая широты полуострова Флорида и Багамских островов. Над подножием атлантического склона Бразилии оба течения встречаются и двигаются в противоположных направлениях, одно над другим. При этом более холодные и тяжелые воды антарктического происхождения оказываются ниже, у самого дна, а над ним текут на юг воды арктического контурного течения. Через проход Вима в северном направлении переносится (3–9)·104 г/с взвешенных веществ.
Скорости движения отдельных водных струй, действующих у дна, по данным измерений, могут достигать 30 см/с, хотя в среднем они ниже, около 10–15 см/с. Этих скоростей достаточно для перемещения частиц не только пелитовой и алевритовой, но и тонкопесчаной размерности. Выяснилось, что с активностью контурных течений связано возникновение придонного нефелоидного слоя в западных районах Атлантики. Здесь же с помощью приборов для подводного фотографирования были обнаружены на дне сыпучие «волны», сложенные песчаными и более тонкими осадками. Все это свидетельства высокой активности придонных течений. Однако самым интересным оказалось открытие гигантских аккумулятивных сооружений — насыпных хребтов протяженностью в несколько сот километров при ширине от 30 до 100 км и более. Они поднимаются над окружающим ложем на высоту 500-2000 м, заканчиваясь либо отчетливо выраженным гребнем, либо довольно покатой вершиной. Эти образования сложены преимущественно тонкозернистыми осадками алевритовой и пелитовой размерности, которые формируют четко выраженные слойки толщиной от 0,1 до 10 см. Алевритовый осадок хорошо отсортирован и иногда напоминает шлих. Впрочем, в других случаях отложения контурных течений описываются как слабо отсортированные, с неясно выраженными контактами между соседними слоями и высоким содержанием карбонатного детрита. Вероятно, структура осадка определяется скоростями отдельных струй придонного течения. Там, где она велика, контуриты имеют грубый состав и лучше отсортированы. Наличие косой слоистости в некоторых горизонтах контуритов свидетельствует о том, что они могут перемещаться в виде подводных дюн или «иловых» волн.