Что же представляют собой морские осадки? Как они выглядят? Попробуем понаблюдать за получением колонки донных отложений и процессом извлечения ее из трубки.
Вот судно пришло в заданную точку, С капитанского мостика раздается команда: «Лечь в дрейф. Можно приступать к работе».
Морские геологи уже на своих местах. Длинная стальная труба уложена вдоль борта на низких деревянных подставках. На одном конце ее надеты плоские чугунные блины — грузы. На другом конце — острый кольцевой нож — наконечник. Во внутренней части трубы — упругий лепестковый клапан «апельсиновая корочка». Он свободно пропустит осадок в трубу, но не позволит выпасть ему при подъеме трубки.
При помощи системы блоков, канатов и грузовой стрелы все сооружение весом в несколько сот килограммов постепенно выводится за борт и повисает на тросе. Следует команда: «Майна!» Включена лебедка, начинается спуск. Быстро вращается стрелка блок-счетчика, отмечающего длину выпущенного троса. С капитанского мостика сообщают последнее показание эхолота. И вот, наконец, трубка врезалась в грунт. Слегка дернулась и расправилась пружина динамометра под блоком грузовой стрелы, чуть ослабился туго натянутый трос, уменьшилась нагрузка на лебедку.
Начинается подъем. Проходит несколько минут (или часов — это зависит от глубины), и трубка, поблескивая мокрой сталью, висит над бортом. Ее начинают подтягивать на палубу. Нужно внимательно следить, чтобы во время качки она не ударилась о борт.
После того как трубку уложат на ее прежнее место, начинают выталкивать колонку. Снимают наконечник и клапан. Вместо них навинчивают «колокол» с толстым резиновым шлангом, идущим к насосу. Под «колокол» внутрь трубки вставляют поршень. Насосом нагнетают воду, которая заставляет двигаться поршень и выталкивать колонку. Из другого конца трубки медленно выползает длинная пластичная «колбаса», которую принимают в специальные лотки. Отрезки колонки приносят в лабораторию, размечают на сантиметры, зачищают снаружи ножом и разрезают вдоль.
На срезе хорошо видны отдельные слои, полосы, пятна. Каждый слой отражает новые условия накопления осадков: изменения климата, течений, характера органической жизни. Это то, что называют геологической летописью.
В океане можно встретить самые разнообразные осадки. Различаются они по происхождению, механическому и химическому составу, цвету и консистенции.
Широко распространены терригенные осадки, состоящие из обломков пород, разрушенных на суше. Весьма многообразны известковые отложения (фораминиферовые, коралловые, ракушечные, птероподовые), состоящие главным образом из остатков морских организмов, строящих свой скелет из углекислого кальция. Другие обитатели моря — радиолярии, диатомеи — имеют кремнистые раковинки и дают начало радиоляриевым, диатомовым илам. Существуют также смешанные типы осадков, в состав которых могут входить и различные раковины, и обломки пород.
Некоторые отложения образуются путем химического выделения из морской воды тех или иных минералов: фосфорита, глауконита. В испаряющихся бассейнах на дне скапливаются отложения различных солей — поваренной, калийной, глауберовой и других. Извержения вулканов на суше и под водой выбрасывают в океан огромное количество пепла, песка, пемзы. Образуются вулканические осадки. Наконец, заметную примесь в отложениях океана составляет космический материал, распределенный среди других осадков в виде мельчайших микрометеоритных шариков.
Все генетическое многообразие осадков (терригенные, биогенные, вулканогенные, химические) принято делить еще и по механическому составу, то есть в зависимости от размера частиц. Наиболее характерны в этом отношении глинистые илы, состоящие из тончайших частиц размером не более 10 микрон. Более крупные осадки — алевритовые, песчаные, гравийные, галечные, встречаются даже валунные.
Все это положено в основу современной классификации морских отложений, разработанной в Институте океанологии видными морскими геологами — П. Л. Безруковым, А. П. Лисициным, В. П. Петелиным, Н. С. Скорняковой. Ими же составлена карта донных осадков Мирового океана.
Но и в самой детальной классификации невозможно учесть всего многообразия осадков. Взять хотя бы цвет: серые, белые, красные, желтые, зеленые, синие, фиолетовые, черные — вся гамма оттенков от самых бледных и нежных до густых и сочных.
Встречаются и удивительно однообразные осадки. Таковы, например, серые глинистые илы, скрытые в глубоководной впадине Черного моря под небольшим слоем более молодых отложений. Или красная глубоководная глина, покрывающая свыше 100 млн. кв. км океанского дна. Или несметные поля железо-марганцевых конкреций — своеобразных химических образований, устилающих дно иногда так плотно, что оно напоминает булыжную мостовую. И в то же время среди миллиардов конкреций вы не встретите двух одинаковых, в точности совпадающих по форме, размерам, внутреннему строению.
Геохимия диагенеза
Важнейшая сторона морской геологии — механизм формирования осадка. Ведь каждая частичка, прежде чем попасть на дно, проходит сложный и нередко очень длинный путь, и это отражено в ее генетических особенностях (то есть связанных с ее происхождением). Обломки горных пород, образовавшихся в недрах земной коры, скорлупки диатомей, живших в море, сгустки гидроокислов железа, выделившиеся из речной воды, попавшей в море, обломки дерева, мягкие ткани морских животных — все это скапливается в процессе осаждения.
Попав в одинаковые условия, эти столь разнородные частички начинают заявлять о своих «привычках», своих химических «вкусах». Известно, что всякая система стремится к равновесию, — ведь природа не терпит неустойчивого состояния. Морской осадок представляет собой очень сложную физико-химическую систему. — Сразу после отложения в осадке начинаются разнообразные химические процессы, которые стремятся уравновесить эту систему. Часть компонентов растворяется и переходит в иловую воду (так называется морская вода в донных отложениях). Другие компоненты, наоборот, выпадают из иловой воды в осадок. Важную роль во всех этих процессах играют различные микроорганизмы, особенно на ранних стадиях формирования осадка. Пищей им служит органическое вещество — своеобразная энергетическая база осадка. Весь комплекс физических, химических, биохимических, минералогических процессов, которые протекают в осадке и приводят в конечном итоге к образованию осадочной породы, получил название диагенеза. Им занимается морская геохимия — наука, изучающая поведение химических элементов в морях и океанах.
Возникновение и интенсивное развитие морской геохимии, или, как ее иначе называют, геохимии океана, свидетельствует о том, что морская геология поднялась на новый, более высокий уровень.
Период накопления морской геологией отдельных, в общем-то разрозненных фактов проходит. Возникла необходимость комплексного изучения морских геологических и геохимических проблем, критического пересмотра и обобщения накопленного материала. Нужно объединить усилия десятков и сотен исследователей, направить их творческий труд по нужному руслу.
Потребность в геохимическом осмыслении геологических процессов в океане требует слаженной работы большого коллектива ученых в экспедиции. Летом 1969 г. на научно-исследовательском судне «Витязь» был организован первый специализированный геохимический рейс, в котором довелось участвовать и автору этих строк. Перед экспедицией поставили задачу — всесторонне изучить ход диагенетического процесса в донных отложениях Тихого океана на обширном разрезе от Японии до Маршалловых островов. Комплексное изучение осадков и иловых вод в колонках донных отложений, полученных с самых различных глубин — от шельфа и материкового склона до глубоководных впадин и ложа океана, дало много новых и чрезвычайно интересных сведений. Будущее морской геологии, несомненно, тесно связано с дальнейшим развитием морской геохимии, открывающей самые сокровенные тайны морского дна.