Четвертичная эпоха оледенений и ее геологические следствия

Четвертичные оледенения и их причины. В последний период геологической истории Земли, который называется четвертичным, произошло великое оледенение Земли. Материковым льдом были заняты большие площади суши как в северном, так и южном полушарии. Толщина льда достигала 1500—2000 м. По валунам и другим материалам, принесенным, ледниками, восстанавливается граница древнего оледенения. В четвертичном периоде, начиная с 2 млн. лет тому назад достоверно выделяется не менее 4-х ледниковых или криогенных эпох, следы которых прекрасно установлены в Евразии и в Северной Америке. В начале ХХ в. немецкими геологами А. Пенком и Э. Брюкнером в Альпах были обоснованы четыре крупных оледенения: гюнц (поздний плиоцен), миндель (ранний плейстоцен), рисс (средний плейстоцен) и вюрм (поздний плейстоцен) с двумя стадиями наступания ледников либо с двумя самостоятельными оледенениями.

Кайнозойский криогенный период (38 млн. лет - ныне), длящийся намного больше, чем хорошо изученные великие четвертичные оледенения. Начало этого периода относится к интервалу 38-25 млн. лет назад, т.е. к позднему олигоцену. Всеобщий ледниковый покров сформировался в раннем миоцене (25-20 млн. лет назад). В среднем миоцене (15 млн. лет назад), по-видимому, сформировался Гренландский ледник, а общее похолодание и резкое ухудшение климатической обстановки четко фиксируется с рубежа в 700 000 лет.

ПРИЧИНЫ оледенений:

1. космические

– изменение солнечной активности;

– изменение наклона оси Земли относительно наклона;

– происхождение Земли и солнечной системы в некоторой туманности.

2. земные

– активное действие вулканов (вулканического пепла было так много что лучи солнца не попадали на земную поверхность);

– повышенное содержание СО₂, которое не способствовало нагреванию поверхности;

– положение материков;

– расчлененный рельеф.

Криогений – второй геохронологический период неопротерозойской эры. Начался 850 миллионов лет назад и закончился около 635 миллионов лет назад. Характеризовался самым значительным, вплоть до экватора, оледенением Земли (гипотеза Земля-снежок)

«Земля-снежок» – гипотеза, предполагающая, что Земля была полностью покрыта льдом в части криогенийского и эдиакарского периодов Неопротерозойской эры, и, возможно, в другие геологические эпохи. Гипотеза была создана, чтобы объяснить отложения ледниковых осадков в тропических широтах во время криогения (850—630 млн лет назад) и другие загадочные черты геологической летописи криогения. После окончания последнего большого оледенения ускорилась эволюция многоклеточных.

10. Геологическая деятельность моря.

Мировой океан занимает более 70% поверхности Земли. Его общая площадь – 361 млн. кв. км. Поэтому океан играет огромную роль и в водном режиме географической оболочки нашей планеты, и в протекающих в ней экзогенных геологических процессах.

Происхождение Мирового океана :

Считается, что в архее океан был горячим. Благодаря высокому парциальному давлению углекислого газа в атмосфере, его воды были насыщены угольной кислотой и характеризовались кислой реакцией. В этой воде было растворено большое количество различных металлов, в особенности железа Деятельность фотосинтезирующих бактерий привела к появлению в атмосфере кислорода. Он поглощался океаном и расходовался на окисление растворенного в воде железа.

Существует гипотеза, что начиная с силурийского периода палеозоя и вплоть до мезозоя суперконтинент Пангею окружал древний океан Панталасса, который покрывал около половины земного шара.

Подразделения:

Литораль - участок берега, который затопляется морской водой во время прилива и осушается во время отлива. Располагается между самым высоким уровнем воды в прилив и самым низким в отлив. Зону, расположенную ниже литорали, называют сублиторалью, а зону, расположенную над литоральной — супралиторалью.

неритовая зона - в целом совпадает с шельфом. Эта область характеризуется наиболее широким распространением бентосных организмов. В пределах неритовой зоны выделяют три области: литоральную, сублиторальную (зона расположения высших водорослей), эпибатиальную – внешнюю периферию шельфа, глубже зоны распространения высших водорослей.

Батиаль - область приуроченная к континентальному склону. Эта область значительно беднее бентосной фауной

Абиссаль - самая глубоководная и бедная жизнью зона Мирового океана.

Сублитораль- область моря, расположенная рядом с литоралью и находящаяся ниже уровня моря при отливе.

Ультрабисаль- глубоководные желоба.

Температура морской воды.

Вода в океанах прогревается только в поверхностном слое, поэтому лишь 8% океанических вод теплее +8 градусов Цельсия, а больше 50 % имеют температуру ниже +2,3 градусов. Температура в океанах с увеличением глубины понижается. на расстоянии по вертикали до 100 метров температура уменьшается на 10-12 градусов. Теплый слой воды как бы плавает над более холодной толщей, которая отделяется от вышележащего слоя зоной резкого скачкообразного изменения температуры и плотности, называемой термоклином. Верхний слой, подверженный воздействию ветровых волн называется перемешанным слоем, являющимся основным местом процессов фотосинтеза водорослей. В поверхностном слое температура изменяется от +30 в низких широтах до 0 в высоких широтах. Среднегодовая температура приповерхностных вод около +17 градусов, но в северном полушарии она выше (+19), чем в южном (+16). На глубине примерно 4 км температура составляет от 0 до +1 градуса, а в придонном слое мощностью 200 метров – до -1 градуса.

Соленость и химический состав морской воды.

Одной из важнейших особенностей вод мирового океана является их повсеместно повышенная солёность (более 3 г/л). Общепринятая единица измерения солёности морских вод – промилле (одна десятая процента). Средняя величина солёности океанических вод – 35 промилле. При этом в отдельных районах она повышается вплоть до 47 промилле. Резкий скачок изменения солёности называется галоклином. Среди растворённых в морской воде солей резко преобладает NaCl (78,3%), далее следуют MgCl2 (9,4%), MgSO4 (6,4%), CaSO4 (3,9%), KCl (1,6%), CaCO3 (0,04%). Морская вода представляет собой истинный, ионный раствор в чистом виде. Коллоидных частиц (мицелл) здесь не содержится. Причина в том, что истинный раствор с высокой концентрацией ионов действует, как электролит, и это вызывает коагуляцию коллоидов. Поэтому коллоидные частицы, попадая в морскую воду, быстро осаждаются.

Газы в морской воде.

Океанические воды содержат и растворённые газы. Среди них ведущую роль играют кислород и углекислый газ; иногда важное значение приобретает аммиак. В котловинах с ограниченным водообменном могут формироваться восстановительные условия, и в таких случаях ведущую роль среди растворённых газов приобретает сероводород.

Давление и плотность.

Давление в океанических водах возрастает на 1 атм на 10 метров глубины. В наиболее глубоководных районах давление увеличивается до 800 – 1100 атм.

Плотность вод мирового океана зависит от температуры, солёности, давления, т.е. от глубины. Плотность воды возрастает с глубиной. При температуре равной +20 градусов плотность пресной воды составляет 1,0 гр/см³ , а морской воды с солёностью 35‰ – 1,025 гр/см³ при температуре +2 плотность увеличивается до 1,028 гр/см³ , на глубине 5000 м – 1,050 гр/см³ , а на глубине 10000 м – 1,077 гр/см³. Увеличение плотности воды приводит к её погружению, что в свою очередь приводит обогащенные кислородом поверхностные воды к погружению на более низкий уровень. Происходит медленное перемешивание водных масс.

Органический мир морей и океанов:

Планктон - организмы, свободно дрейфующие в толще воды и неспособные сопротивляться течению.

Нектон – организмы, активно передвигающиеся в толще воды.

Бентос – организмы, обитающие на морском дне.

Стеногалинные – организмы, не способные переносить изменения солёности водной среды.

Эвригалинные – организмы, способные переносить изменения солёности водной среды.

Подразделения:

Литораль - участок берега, который затопляется морской водой во время прилива и осушается во время отлива. Располагается между самым высоким уровнем воды в прилив и самым низким в отлив. Зону, расположенную ниже литорали, называют сублиторалью, а зону, расположенную над литоральной — супралиторалью.

неритовая зона - в целом совпадает с шельфом. Эта область характеризуется наиболее широким распространением бентосных организмов. В пределах неритовой зоны выделяют три области: литоральную, сублиторальную (зона расположения высших водорослей), эпибатиальную – внешнюю периферию шельфа, глубже зоны распространения высших водорослей.

Батиаль - область приуроченная к континентальному склону. Эта область значительно беднее бентосной фауной

Абиссаль - самая глубоководная и бедная жизнью зона Мирового океана.

Сублитораль- область моря, расположенная рядом с литоралью и находящаяся ниже уровня моря при отливе.

Ультрабисаль- глубоководные желоба.

Движение морской воды:

Поверхностная циркуляция – зависит в основном от ветров нижней атмосферы, влияющих на перемещение воды в самом верхнем слое. Характер циркуляции обусловлен перемещением атмосферы и вращением Земли. В северном полушарии ветры образуют круговорот воды по часовой, а в южном – против часовой стрелки. Круговые течения особенно сильны и узки по ширине в западной половине круговорота и расплывчаты в восточной. Они служат переносчиками тепла. Нагреваясь у экватора в Северном полушарии, вода переносит тепло далеко на восток, примером является Гольфстрим. Все круговые течения с их асимметрией обусловлены вращением Земли с запада на восток. Из-за этого возникает ускорение Кориолиса. Течения, вызванные деятельностью ветра, уменьшают свою скорость с глубиной. На поверхности океана вода не движется точно по направлению ветра, а под действием ускорения Кориолиса течение, относительно направления движения ветра, будет направлено под углом 45 градусов, причём, чем глубже расположен слой воды, тем отклонение от направления ветра будет больше.

Апвеллинг - это процесс, при котором глубинные воды океана поднимаются к поверхности

глубинная циркуляция – движущей силой является разница в плотности вод, обусловленная их охлаждением в высоких широтах, опусканием в придонные глубоководные области, а на смену этим холодным водам из низких широт поступают более нагретые воды.

приливы и отливы – периодические вертикальные колебания уровня океана или моря, являющиеся результатом изменения положений Луны и Солнца относительно Земли вкупе с эффектами вращения Интенсивность этих явлений зависит от многих факторов, однако наиболее важным из них является степень связи водоёмов с мировым океаном. Чем более замкнут водоём, тем меньше степень проявления приливо-отливных явлений.

Приливно-отливные волны наиболее масштабны, так как распространяются на всю массу воды Мирового океана в виде периодических колебаний. При этом в открытом океане высота приливной волны не превышает 1 м, но у берегов, в зависимости от их очертаний, она может быть значительно выше. В областях, где перемещение приливных волн не встречает препятствий, возникают постоянно действующие приливные течения. Скорость приливно-отливных течений различна на разной глубине. В мелководных (шельфовых) морях она максимальна на глубинах в несколько десятков метров, в открытом океане – первые сотни. Но даже в придонных частях глубоководных областей океана скорость движения вод, связанного с приливно-отливными процессами, составляет около 10 см/с.

волнения, связанные с действием ветра - Ветровые волны возникают при скоростях ветра, превышающих 1,1 м/с. Морфология волн различна в зависимости от скорости ветра. Кинетическая энергия волн с увеличением скорости ветра возрастает. Когда ветер стихает, энергия волн расходуется на преодоление трения, и волнение постепенно прекращается. Только самые крупные волны могут ещё долго сохраняться даже при полном штиле, образуя так называемую мёртвую зыбь. С приближением к берегу на участках с пологим дном энергия волн постепенно затухает и происходит их разрушение. При крутом уклоне дна этого не происходит. Напротив, амплитуда волны с приближением к берегу возрастает, и тогда кинетическая энергия прибойных волн вызывает разрушение берегов, нередко очень значительные

цунами - длинные волны, порождаемые мощным воздействием на всю толщу воды в океане или другом водоёме. Причиной большинства цунами являются подводные землетрясения, во время которых происходит резкое смещение (поднятие или опускание) участка морского дна. Цунами образуются при землетрясении любой силы, но большой силы достигают те, которые возникают из-за сильных землетрясений (с магнитудой более 7). В результате землетрясения распространяется несколько волн. Более 80% цунами возникают на периферии Тихого океана. Огромная энергия такой волны реализуется в прибрежных зонах, где такая волна производит гигантские разрушения. Расчеты показывают, что такие волны могут возникать и в случае падения в океан очень крупных метеоритов.

Строение и действие волн.

Волна обладает гребнем и подошвой (впадиной). Высота волны - это вертикальное расстояние между гребнем (самая высокая точка волны) и впадиной (самая низкая точка). Длина волны – это горизонтальное расстояние между двумя гребнями (или между двумя впадинами). Частицы воды двигаются по орбите, по круговой траектории, во время движения волны; частицы возвращаются в изначальное положение, когда волна проходит. На поверхности, диаметр круговой траектории движения частиц воды равен высоте волны. Чем ниже от поверхности, тем меньше размер орбит, и он продолжает уменьшаться до глубины, равной половине длины волны. Волны меняют прибрежный рельеф, разрушая горные породы и перемещая частицы вдоль береговой линии.

Движение воды вблизи берегов под действием волн.

Большинство волн подходят к берегу не под прямым углом. Один конец волны разбивается первым, затем постепенно разбивается вся волна.

Угловой подход волны к берегу, может изменить её направление. Один конец волны достигает мелководья первым. Этот конец волны «чувствует дно» и замедляется, в то время как остальная вода находится на глубоководной территории, и продолжает двигаться с той же скоростью. Волна замедляется постепенно по всей длине, гребни изменяют направление, и становятся параллельными береговой линии. Такое сгибание волн называется преломлением волн. Создается прибрежное течение, движущееся вдоль берега.

Пляжи - это полоса отложений (обычно песка или гравия), которая начинается на линии наибольшего отлива, и заканчивается на утесе, или в зоне постоянной растительности.

волноприбойная ниша - ниша, образованная разрушительным действием волн (абразией) в нижней части берегового обрыва.

Берма - узкая аккумулятивная поверхность в пределах верхнего пляжа, образованная откатывающимися волнами. Со стороны моря ограничена гребнем. В бермах, по отношению к отложениям нижнего пляжа, сортировка обломочного материала заметно ухудшается. Слоистость осадков в бермах субгоризонтальная.

Аккумулятивная терраса - Терраса, полностью сложенная аллювием. Аккумулятивные террасы образуются в пределах низменных платформенных равнин, в межгорных и предгорных впадинах.

Перемещение осадков и образование прибрежных аккумулятивных форм – короткие и высокие волны, набегая на отмелый берег, забуруниваются на глубинах в несколько метров, откладывая песчаный материал под водой в виде подводного песчаного вала, который разрушаясь, со временем может примкнуть к пляжу. Иногда аккумулятивный вал, вырастая, выступает из воды, протягиваясь параллельно берегу иногда на десятки километров. Такие валы называются барами. Бары отделяют от океана пространства воды, называемые лагунами. Если волны низкие и длинные, то, набегая на берег и неся с собой песок и гальку, они формируют пляж или, точнее нижний пляж. В зимний период часто штормит, высота волн увеличивается и образуется верхний пляж.

Косы - низкая намывная полоса суши на берегу моря или озера, причлененная одним концом к берегу, а другим свободно заканчивающаяся в акватории; сложена песком, галькой, ракушей. Образуется в результате направленного устойчивого перемещения наносов волнами и волновыми течениями вдоль берега и их аккумуляции в местах снижения волновой энергии перед естественными преградами – мысами, бухтами и др. Вначале коса имеет подводный характер, но со временем становится надводной. Размеры поперечников кос варьируют в широком интервале – от нескольких метров до километров; протяженность – от десятков до сотен километров; высота достигает нескольких метров. Косы могут иметь различные очертания – прямолинейные, вальные, крючковидные; могут быть простыми и сложными. Коса, перегораживающая залив или бухту, называется пересыпь; коса, причленяющая остров к берегу, – томболо или перейма.

Переймы - пересыпь, соединяющая остров с материком. Возникает в результате ослабления энергии волнового поля, которое перемещает береговые наносы. Перейма образуется как бы в ветровой тени острова. Происходит дифракция волн с уменьшением их энергии, и наносы отлагаются на мелководье. Сначала образуется наволочек, рост которого приводит к «приращению» острова к берегу. Иногда образуются две пересыпи с лагуной между ними.

Бары - длинная (десятки и сотни километров) асимметричная гряда морских песчано-галечных наносов, поднятая над уровнем моря и протягивающаяся в море параллельно берегу на некотором расстоянии от него.

томболо - перейма, образующаяся между прибрежным островом и берегом при осаждении за ним обломочного материала (прежде всего это песок), переносимого волнами.

Строение и действие волн. Волна обладает гребнем и подошвой (впадиной). Высота волны - это вертикальной расстояние между гребнем (самая высокая точка волны) и впадиной (самая низкая точка). Длина волны – это горизонтальное расстояние между двумя гребнями (или между двумя впадинами). Частицы воды двигаются по орбите, по круговой траектории, во время движения волны; частицы возвращаются в изначальное положение, когда волна проходит. На поверхности, диаметр круговой траектории движения частиц воды равен высоте волны. Чем ниже от поверхности, тем меньше размер орбит, и он продолжает уменьшаться до глубины, равной половине длины волны. Волны меняют прибрежный рельеф, разрушая горные породы и перемещая частицы вдоль береговой линии.

Береговые процессы: приглубые и отмелые берега отмелые берега - имеющий малые углы наклона. Отличается большой шириной подводного склона. При прохождении над аром  волны теряют значительную часть энергии, поэтому не могут абрадировать сушу и их работа сводится к перемещению наносов и их отложению на пляже и подводном склоне.

Приглубый берег – берег, обладающий сразу большой глубиной.

абразионные и аккумулятивные берега

абразионный берег - крутой до отвесности берег, рельеф которого оформляется главным образом под действием абразии. Под ударами волн в основании берегового откоса возникают углубления - придонные ниши; карниз над нишей обрушивается, образуя подводный обрыв - клиф, непрерывно отступающий внутрь суши (во многих. местах со скоростью 20-30 см/г.), при этом основание превращается в ровную, наклоненную к морю и изрезанную породами площадку - абразионную террасу, или бенч. Терраса покрывается самыми грубыми материалами, образующимися в результате разрушения берега. Часть отложений накапливается у основания бенча, образуя подводную аккумулятивную террасу. Отступление клифа ведет к расширению зоны мелководья (бенча и подводной аккумулятивной террасы), принимающего на себя энергию волн, которая полностью расходуется, не достигая берега, вследствие чего абразия постепенно прекращается.

Аккумулятивный берег - наступающий берег океана, моря, озера или водохранилища, сложенный наносами, приносимыми волнами и прибоем.

приподнятые и затопленные берега приподнятый берег - приподнятый пологий берег образованный намывом материала.

затопленный берег – берег, оказавшийся под водой в связи с поднятием морского уровня.

Берега, сформированные живыми организмами, окаймляющие береговые рифы располагаются недалеко от береговой полосы или непосредственно примыкают к ней, достигая в ширину нескольких сотен метров, а в длину десятков километров.

Барьерные рифы простираются вдоль берегов, но отдалены от них мелководным пространством – лагунами.

Атоллы – представляют собой рифовое кольцо, которое чуть выступает над поверхностью океана и сложено рифовым детритом. Внутри коралла располагается лагуна.

Так же мангровые леса могут задерживать осадки.

Образование осадков, типы осадков.

Обломочный материал, поступающий в море в результате абразии, подвергается обработке и сортировке в результате той же самой волноприбойной

деятельности. Обломки горных пород, постоянно перемещаемые волнами,

трутся друг о друга, и в результате – дробятся, окатываются, истираются.

Продуктами этой обработки являются песок, гравий и галька

Климатическая, вертикальная и циркумконтинентальная зональность осадков.

Циркумконтинентальная зональность (по сути – зависимость осадконакопления от удалённости материков): 1) литоральные, или прибрежные, осадки образуются в приливно отливной и прибойной зонах, 2) неритовые, или сублиторальные, осадки зоны шельфа до глубины 200, редко 500 метров, 3) батиальные осадки приурочены ко всем элементам континентального склона, включая его подножие, 4) абиссальные осадки связаны с глубоководными котловинами океанов.

Вертикальная зональность проявляется прежде всего в распределении карбонатных осадков по глубинам. На глубинах, не превышающих 100-200 м, в фораминиферовых осадках преобладают бентические, донные формы. Этими же глубинами ограничено распространение ракушечниковых осадков. До глубины 100 м в тропической зоне развиваются рифостроящие кораллы, служащие исходным материалом для образования кораллово-водорослевых осадков, области распространения которых протягиваются вдоль склонов до глубины более 1 - 2 тыс. м.

климатическая зональность проявляется в распределении как биогенных компонентов осадков, так и терригенных. Выделение климатических зон в океане, аналогичных тем, которые существуют на континентах, неоднократно производилось гидрологами, гидробиологами. Однако только в последнее время достаточно надежно удалось обосновать наличие в океане природных (климатических) зон осадкообразования, показать, каким образом такие климатические факторы, как температура и водообмен между океаном и атмосферой, находят отражение в составе и распределении современных донных осадков.

Характеристика осадков: литораль, лагуны и лиманы, шельф, континентальный склон, ложе Мирового океана.

В литоральной зоне формируются осадки непосредственно связанные с береговой зоной, в зависимости от строения которой они быстро изменяются по простиранию. Для этой зоны у приглубого берега характерны крупные глыбы, гравий, галька, валуны, разнозернистые пески. На отмелом берегу формируются песчаные и реже галечные пляжи.

В области шельфа, или сублиторали, то есть до глубины 200 метров формируются разнообразные терригенные, органические и другие осадки. Вынос материала реками – главный источник поступления терригенного материала в области шельфа, хотя какая-то его часть «проскакивает» шельф и сгружается уже на континентальном склоне.

Глубоководные осадки развиты в пределах абиссальных котловин, глубже 4 тыс. м, представлены главным образом красными и коричневыми пелагическими глинами, окрашенными оксидами железа. Эти тонкие полигенные осадки состоят не только из глинистых материалов, но и из очень мелких зёрен полевого шпата, кварца, пироксенов, метеоритной пыли, вулканических частиц, а так же обломков костей рыб, зубов, мельчайших марганцевых конкреций. Такой осадок накапливается очень медленно, около 1 мм за 1000 лет, а их генезис связан с выносом глинистых материалов с суши и переотложением их в океане.

Характеристика осадков континентального склона: Специфика осадконакопления определяется наличием уклона, способствующего образованию мутьевых потоков (называемых турбидитные потоки), перемещающих вниз по склону огромные массы материала. Часто турбидитные потоки тяготеют к подводным каньонам, являющимся продолжением речных долин или связанным с зонами разломов. Турбидитные потоки образуют у подножья континентального склона огромные подводные конусы выноса или фены, покрывающие и прилегающую область абиссальных котловин. С турбидитными потоками связано образование специфичных отложений –турбидитов, характеризующихся гравитационной слоистостью. Такая слоистость образуется при последовательном выпадении всё более и более мелких частиц.

Лиманы – наиболее редкий тип. Нередко они рассматриваются как разновидность эстуариев, полностью находящиеся вне зоны влияния приливо-отливных течений. Для лиманов характерно развитие песчаных кос, которые создают препятствия на пути стока речных вод в море.

Если в результате накопления осадков верхняя часть бара выступает над уровнем моря, на его месте возникает коса. В результате участок моря может оказаться полностью или почти целиком отделённым от него. Такие обособленные прибрежные участки морского мелководья называются лагунами. Процессы седиментации в лагунных бассейнах отличаются от типично морских и сходны с озёрными. Основной объём терригенного материала заносится в лагуну лишь сильными штормами и представлен наиболее тонкой взвесью. После прекращения шторма эта взвесь медленно оседает в спокойной обстановке, в результате чего формируются алеврито -глинистые отложения с горизонтальной слоистостью. При формировании застойной обстановки и, как следствие – восстановительных условий, на дне лагуны могут накапливаться органогенные отложения. В условиях сухого и жаркого климата в лагунах доминируют процессы хемогенной испарительной седиментации и накапливаются соляные осадки.

Диагенез морских осадков.

Любой осадок постепенно превращается в горную породу, проходя несколько стадий. Так, осадок, весь пропитанный водой начиная с самых верхних частей, постепенно изменяется, дегидратируется и уплотняется. Высокая влажность, присутствие бактерий, разложение органических веществ, образование кислорода или, наоборот, его недостаток и появление сероводорода способствует формированию окислительных или восстановительных условий и, соответственно, образованию минералов гидроксида железа, сидератов, сульфидов железа. Одни минералы могут замещаться другими, возникают разнообразные конкреции. Некоторые минералы замещают раковины аммонитов, брахиопод, и тогда образуются псевдоморфозы. Так постепенно рыхлый осадок уплотняется, цементируется различными веществами и превращается в твёрдую горную породу.