Гравитационные подводные процессы

К гравитационным процессам относят такие, в возникновении и развитии которых основная роль принадлежит силе тяжести. Это в общем аналоги склоновых гравитационных процессов, происходящих на суше. Для проявления склоновых процессов на батиальных и абиссальных глубинах на морском дне условия особенно благоприятны, так как донные отложения из-за высокого насыщения их водой обладают повышенной пластичностью. Именно гравитационные процессы осуществляют в океане основную работу по перемещению осадков на склонах.

Пока имеются лишь отрывочные сведения о крипе — процессе медленного сползания или оплывания толщ осадков на относительно пологих склонах. Одним из проявлений крипа являются песчаные потоки, а на резких перепадах профиля склона даже «пескопады», описанные при проведении подводных наблюдений в каньонах. Более широко известны подводные оползни, которые были впервые обнаружены еще в 1930;х гг. А. Д. Архангельским и Н. М. Страховым при изучении осадков в Черном море. Уже при уклонах 3—5° на морском дне могут возникнуть оползневые явления. Для того чтобы спровоцировать подводное оползание, достаточно небольшого сейсмического толчка или даже серии ритмических колебаний давления столба воды в верхней части материкового склона или на бровке шельфа, возникающих при прохождении гребней и ложбин волн во время крупных штормов. На более крутых склонах оползни могут возникать самопроизвольно, как только масса накапливающейся на наклонной поверхности толщи осадков превысит предел их прочности.

Подводные оползни могут быть «структурными»: сползают целые блоки пород без существенных нарушений структуры внутри блока. Более обычны пластичные подводные оползни: перемещение блока пород, постепенно переходящее в пластическое течение грунта с внутренним взаимодействием частиц, подобное лавинам или грязекаменным потокам на суше. В результате массового развития подводных оползней на материковом склоне в его нижних частях и на материковом подножии формируется холмисто-западинный рельеф, как это, например, наблюдается в Мексиканском заливе, в море Бофорта и в других районах. Довольно часто встречаются ископаемые подводные оползни, вскрываемые в геологических разрезах. Примером могут служить мощные оползневые блоки фораминиферовых слоев палеогена в толще майкопских отложений, характерные для поднятия Кукурттау в Восточном Дагестане.

Другой тип гравитационных процессов — мутьевые потоки — гравитационное течение водной суспензии твердых частиц. Так как суспензия содержит взвешенные минеральные частицы, у нее большая плотность, чем у простой морской воды. В результате суспензия погружается на наклонное дно и скатывается по нему. Большая скорость течения потоков обеспечивает не только перенос взвешенного минерального материала, но в ряде случаев и эрозию дна.

Мутьевые потоки получают питание: 1) на приустьевых участках шельфа во время речных паводков, когда резко возрастает взвешенный сток рек; 2) в результате перехвата потоков наносов в береговой зоне моря; 3) путем разжижения движущейся вниз по склону оползневой массы. Подводные оползни, следовательно, способны переходить в мутьевые потоки. Именно так образовался мощный мутьевой поток в результате небольшого землетрясения на южном склоне Большой Ньюфаундлендской банки (рис. 20.1).

Сначала возник оползень, который вскоре еще в верхней части материкового склона превратился в широкий и мощный мутьевой поток. Этим потоком было разорвано и деформировано более 10 подводных телеграфных кабелей, проложенных на его пути. Отдельные куски кабеля были перемещены на десятки километров вниз по пути следования потока. По усилиям, необходимым для разрыва кабелей и перемещения их обрывков на большие расстояния, были рассчитаны скорости потока до 120 км/ч. Ширина потока достигала 330 км при общей протяженности около 920 км. Однако в большинстве случаев мутьевые потоки локализуются в подводных каньонах, поэтому ширина их гораздо меньше, но длина может достигать 1800 км и более. Используя подводные каньоны как трассы, мутьевые потоки активно перестраивают их борта и тальвеги. Достигнув значительных скоростей еще до скатывания в подводный каньон, мутьевой поток эродирует поверхность шельфа и благодаря регрессивной эрозии способствует продвижению вершины каньона в сторону берега. Нередко в вершине каньона образуется несколько эрозионных врезов, напоминающих водосборные воронки верховий горных рек.

Рис. 20.1. Последствия подводного оползня и деятельности мутьевых потоков на материковом склоне Ньюфаундлендской банки:

• 1 — эпицентр землетрясения 1929 г.; 2 — подводный оползень; 3 — зона, охваченная деятельностью мутьевых потоков (стрелками показаны их тальвеги);
• 4 — ненарушенные участки телеграфных кабелей; 5 — разрывы телеграфных кабелей (по Дрейку и др., 1982)

В каньоне мутьевые потоки также эродируют дно и борта каньона, но ближе к его середине уже преобладает аккумулятивная деятельность. Формируются террасы и прирусловые валы. В устье каньона происходит массовое выпадение материала из суспензии и образование обширного конуса выноса. Осадки, переносимые мутьевыми потоками и слагающие конусы выноса, называются турбидитами. В отдельных случаях они представляют собой грандиозные по размерам и мощности осадков образования. Их размеры находятся в прямой зависимости от величины твердого стока реки, питающей своими выносами мутьевые потоки. Самым крупным образованием такого рода является конус выноса каньона Ганга (рис. 20.2), который занимает весь Бенгальский залив и внешним краем выдвигается далеко в пределы Центральной и Кокосовой котловин ложа Индийского океана. Следует заметить, что твердый сток Ганга — Брахмапутры превышает 2,2 млрд т, что составляет более 13% твердого стока всех рек мира. Мощность осадков, слагающих этот конус, превышает 5 км.

Рис. 20.2. Конусы выноса мутьевых потоков в северо-восточной части Индийского океана (по О. К. Леонтьеву):

1 — шельф; 2 — материковый склон; 3 — русло мутьевых потоков; 4 — конусы выноса; 5 — горный рельеф дна океана; 6 — глубоководный желоб; 7 — равнины ложа океана.

Рис. 20.3. Абиссальные долины в северо-восточной части Тихого океана (по О. К. Леонтьеву, 1976):

• 1 — шельф; 2 — материковый склон; 3 — дно глубоководного желоба;
• 4 — материковое подножие; 5 — плоские абиссальные равнины ложа океана;
• 6 — абиссальные холмы; 7 — подводные горы; 8 — абиссальные долины

Если материковый склон густо изборожден подводными каньонами, конусы выноса смежных каньонов сливаются друг с другом и в целом образуют волнистую наклонную равнину материкового подножия. Таким образом, мутьевые потоки представляют собой важнейший механизм формирования рельефа материкового подножия.

Мутьевые потоки даже после того, как большая часть переносимых ими минеральных частиц отложится в каньонах и конусах выноса, еще сохраняют характер суспензии, хотя и гораздо менее плотной, чем ранее. Такие мутьевые потоки малой плотности эродируют поверхность конуса и устремляются в пределы ложа океана, где они служат одним из основных источников образования плоских абиссальных равнин, примыкающих к материковому подножию, образованному конусами выноса подводных каньонов. Наиболее значительные, далеко проникающие в пределы абиссальных равнин мутьевые потоки эродируют их поверхность, образуют крупнейшие долинообразные врезанные формы рельефа, именуемые абиссальными долинами. Такие же абиссальные долины, глубина вреза которых колеблется от 50 до нескольких сотен метров, образуются и на крупных конусах выноса (рис. 20.3). Абиссальные долины нередко бывают обвалованы прирусловыми валами высотой до нескольких десятков метров. Густая сеть абиссальных долин (см. рис. 20.3) развита в северо-восточной части Тихого океана.