1. Цели и задачи изучения геологии дна Мирового океана 1ч.

2. Методы изучения 1ч.

3. Морфоструктурные элементы дна Мирового океана (12 ч):

4. Строение земной коры:

5. Геофизические поля: (4 и 5 - 2ч.)

Раздел II Современное осадконакопление и седиментология Мирового океана (И.О.Мурдмаа) 16ч.

Литологические типы океанских осадков (4ч):

Фациальные признаки океанских осадков (4ч):

Литодинамические (генетические) типы океанских отложений (4ч.): 

Фациальное районирование океана (4ч):

Раздел III Магматизм и метаморфизм дна Мирового океана (Л.П.Зоненшайн, Н.Л.Добрецов, Мияширо, Рингвуд) 8ч.

Магматизм и метаморфизм в срединно-океанических хребтах (2ч):

Магматизм и метаморфизм в островных дугах и задуговых бассейнах (4ч):

Магматизм океанских островов (2ч):

Раздел IV Тектоническое районирование и геологическое строение океанов (Тектоника континентов и океанов) 16ч.

Северный Ледовитый океан (2ч):

Атлантический океан (4ч):

Индийский океан (4ч):

Тихий океан (6ч):

Раздел V Геодинамическая эволюция и полезные ископаемые Мирового океана(Геология и полезные ископаемые...., История океана Тетис ????) 4ч.

Геодинамическая эволюция мирового океана (2ч):

Полезные ископаемые Мирового океана (2ч):

Рекомендованная литература

Мурдмаа И.О. Фации океанов. М.:Наука, 1987. 303с.

Леонтьев О.К. Морская геология. М.:В.Ш. 1982. 343с.

Геология и полезные ископаемые Мирового океана. М.:Недра, 1978. 206с.

Тектоника континентов и океанов (объяснительная записка к международной тектонической карте мира масштаба 1:15 000 000. М.:Наука, 1988. 245с.

Зоненщайн Л.П., Кузьмин М.И. Палеогеодинамика. М.: Наука, 1992. 192с.

Богатиков О.А., Цветков А.А. Магматическая эволюция островных дуг. М.: Наука, 1988. 248с.

Цели и задачи изучения дна Мирового океана.

Моря и океаны занимают 2/3 поверхности Земли. В СОХ происходит образование новой земной коры океанического типа, а в зонах субдукции формируется кора океанического типа. Эти процессы являются наиболее значительными проявлениями эндогенной активности Земли. Однако, суть этих процессов стала выясняться только после того, как геология из чисто “сухопутной” науки обратилась к изучению дна океанов. То, что многие осадочные горные породы образовались в морских бассейнах было известно давно, но, как известно, континентальная геология не могла показать актуалистических аналогов в современных обстановках. Не случайно одним из слабых мест теории геосинклиналей было отсутствие современных аналогов. Изучение океанического дна привело к рождению новой геологической парадигмы - теории тектоники литосферных плит, которая в корне перевернула все представления о развитии Земной коры. Из сказанного вытекают главные цели и задачи изучения океанического дна - это всестороннее изучение геологического строения большей части земной коры, скрытой под водами морей и океанов. Изучение проводится в двух аспектах - во-первых, познание общих закономерностей образования и эволюции океанической коры, процессов магматизма, метаморфизма и седиментогенеза, связанных с этой эволюцией, и во-вторых, - изучение процессов современного рудообразования на дне океанов, с целью прогноза потенциальной рудоносности, как современных океанических бассейнов, так и с целью прогноза и поисков МПИ, образовавшихся в геологическом прошлом. Прикладной аспект морской геологии связан не только с твердыми полезными ископаемыми, но и с нефте-газоносными областями, широко развитыми в шельфовых областях.

Т.о. цель - 1) изучение общих закономерностей образования и эволюции Земной коры океанического типа;

              2) изучение современного рудообразования с целью металлогенического пргноза современных океанов и расшифровки генезиса МПИ в древних складчатых областях.

Методы изучения

Методы изучения геологии дна океана можно разделить на 2 большие группы:

1) Дистанционные методы

2) Методы непосредственного изучения вещества океанической коры.

К первой группе дистанционных методов относятся разнообразные геофизические методы - магнитная и гравиметрическая съемка, методы отраженных и преломлённых сейсмических волн, измерения теплового потока, сейсмо-акустическое зондирование, сейсмическая томография и т.п.

Магнитная съемка и палеомагнитные исследования- это один из важнейших методов изучения строения океанического дна. С помощью этого метода были обнаружены и закартированы линейные магнитные аномалии, располагающиеся параллельно осям срединно океанических хребтов. Линейные аномалии представляют собой чередование участков положительных и отрицательных аномалий магнитного поля, разница между которыми достигает нескольких сотен гамм. Выяснилось, что участки соответствующие положительным и отрицательным аномалиям образуются во время разной направленности магнитного поля земли, а смена этой направленности называется инверсией магнитного поля. Инверсии магнитного поля были открыты при изучении наслоений базальтовых лав, в которых обнаружилась неоднократная смена полярности палеомагнитных векторов. В последующем, Ф.Вайн и Д.Мэтьюз применили открытие инверсий к интерпретации полосового линейного магнитного поля океанов. Положительно и отрицательно намагниченные полосы отражают смену полярности магнитного поля. Все эти положения основываются на фундаментальном положении, согласно которому остаточная (т.е. существующая в данный момент времени) намагниченность горных пород параллельна индуцировавшему её полю и приобретается Fe содержащими минералами при понижении температуры ниже точки Кюри (500-800°).

 В настоящее время подробно разработана шкала инверсий магнитного поля (для океанов до 160млн.лет), каждой полосовой аномалии присвоен номер и определён её возраст. Длительность однообразного магнитного поля, т.е. от одной инверсии до другой, составляет от 0.2-0.5 до 4-5 Ма (в ср. 1-2Ма), инверсии происходят быстро, за первые десятки тысяч лет. Существуют длительные периоды без инверсий, самый большой в середине мела - 34 Ма.

Обнаружение линейных магнитных аномалий явилось одним из важнейших открытий, лежащих в основе теории тектоники лиосферных плит.

Гравиметрические исследования - основаны на различии плотности горных пород разного состава и происхождения - осадочные и магматические, у/о, основные, кислые и т.д. Положительные аномалии свидетельствуют о ультрабазит-базитовом составе коры, отрицательные - о кислом. Обычно эти данные используются в совокупности с сейсмическими магнитными и др. Геофизическими исследованиями.

Сейсмические методы- основаны на зависимости скорости прохождения сейсмических волн, от плотности пород. Существует множество разновидностей сейсмических методов призванных решать конкретные задачи. Пр изучении дна океана наиболее широко применяются метод Непрерывного сейсмоакустического профилирования (НСП), глубинное сейсмическое зондирование (ГСЗ), метод отражённых волн (МОВ) и некоторые другие. Подробно сгеофизическими методами будете знакомиться в курсе «Геофизики», а сейчас подробней рассмотрим метод непрерывного сейсмоакустического профилирования.

Сейсмоакустическое профилирование (показать рисунок) широко применяется для изучения осадочного слоя океанической коры. В зависимости от степени уплотнения осадков выделяют акустически прозрачные горизонты, сложенные не литифицированными рыхлыми осадками, акустически непрозрачные слои, представленные плотными литифицированными осадочными породами и акустический фундамент. Акустический фундамент совпадает с кровлей слоя базальтовых лав. На базе НПС развилась новая геологическая дисциплина - сейсмическая стратиграфия. Сейсмопрофилирование позволяет различать генетические типы отложений. Такие как турбидиты, гемипелагиты, подводные оползни, отложения гравитационных потоков, рифовые массивы. На сейсмопрофилях видны фациальные переходы одних генетических типов к другим. Т.О. этот метод позволяет не только установить мощность осадочного слоя, но и изучать его внутреннюю структуру и состав.

Сейсмическая томография - наиболее современный метод - позволяет получить 3х-мерную картину строения земной коры с большой точностью.

Измерение теплового потока - позволяет выявить и оконтурить термические аномалии, отвечающие районам повышенной эндогенной активности, современные гидротермальные системы, области молодого или современного вулканизма и т.д. Нормальный тепловой поток 4.186 х 10 ^-6 Вт/см².

Все эти методы дают определенный набор физических характеристик горных пород и земной коры в целом, что позволяет создать геофизическую модель строения земной коры (независимо в океанах или на континентах).

Для проверки правильности этих построений, а также для получения вещественных характеристик горных пород служат прямые методы.

К ним относятся:

1) Глубоководное драгирование океанического дна

2) Изучение рыхлых осадков с помощью пробоотборных трубок

3) Глубоководное бурение

4) Изучение океанического дна с помощью глубоководных обитаемых аппаратов.

Драгирование,  дночерпатели, тралы - использование этих приспособлений это относительно простой и дешевый способ изучения поверхности океанского дна. Суть его в том, что на дно опускается большой ковш - типа скрепера и судно тянет его за трос на определенное расстояние. Затем этот ковш поднимают на борт, извлекают его содержимое и затем изучают. По сути - это просто скребок, который соскребает со дна все, что окажется на пути. Обычно драгировки проводят на склонах подводных морфоструктур. С помощью этого метода удается составить геологические карты дна для отдельных полигонов.

Грунтовые пробоотборные трубки, используются для взятия проб рыхлых осадков. Это просто тяжелая металлическая труба, которая под собственным весом погружается в осадок. С их помощью можно опробовать 10-15 м, реже - до 30 м осадка, отвечающего по возрасту нескольким последним млн. лет.

Глубоководное бурение

Глубоководное бурение в океане началось в 1968 г. со специального бурового судна “ Гломар Челенджер”. Работы проводились в рамках международного проекта DSDP - Deep Sea Drilling Project. За первые 10 лет выполнено 59 рейсов и пробурено 688 скважин в Атлантическом, Тихом и Индийском океанах, Мексиканском и Калифорнийском заливах и Средиземном море. Было поднято более 50 000 м керна. Максимальная глубина океана в точках бурения 7044 м - в Марианском желобе. Максимальная глубина скважины 1300 м., наиболее древние из вскрытых пород имели возраст 160 млн. лет

Ведущей организацией по выполнению этого проекта был Скриппсовский океанографический институт Калифорнийского университета в Сан-Диего. В рейсах, как правило, принимали участие международные экипажи в состав которых входили геологи разных стран, в т.ч. и СССР. Судно имеет водоизмещение 10 тыс. тонн, высота буровой вышки ~ 60 м. под ватерлинией. Это первый корабль способный вести бурение в открытом океане. На нем используются динамическая система фиксации для удержания корабля над буровой скважиной, что обеспечивает возможность повторного вхождения, отбора керна и смену буровых колонок. Глубина бурения ограничивается длиной буровой колонны, которая составляет 7317 м.

При бурении использовался весь комплекс методов геофизических исследований (каротаж) в скважинах, который включает: звуковой, плотностной, индукционный, нейтронный, температурный и гамма-каротаж. С помощью этих методов устанавливаются следующие свойства горных пород: пористость и наличие каверн, проницаемость, плотность, электрическое сопротивление и температура. Комплекс этих методов позволил сделать ряд важных открытий, например, были обнаружены и прослежены слои осадочных пород в верхних горизонтах базальтов океанического дна, установлена большая плотность древней океанской коры по сравнению с молодой (заполнение трещин вторичными минералами) и др. С 1975 г. проект DSDP сменил международный проект IPOD - International Phase of Ocean Drilling (Международная фаза бурения дна океана) Этот проект отличало большее число участников и широкая программа исследований.

Помимо глубоководного бурения большой объём информации получен при разведочном бурении на нефть и газ в шельфовых областях мироваого океана.

Глубоководные обитаемые аппараты - батискафы. С их помощью удалось впервые увидеть и сфотографировать океаническое дно на больших глубинах, установить морфологию лавовых потоков и характер микрорельефа в целом, обнаружить “черные курильщики” и т.д. Широкое применение получило использование обитаемых аппаратов для изучения осадочных образований. Кроме фотографирования используется телевизионный обзор. Особенно богатую информацию дают многокадровые (до сотен и тысяч снимков) фотопрофили и непрерывная телевизионная съёмка с буксируемых у дна аппаратов. Фотографии и телеизображения дна позволяют изучать характер литодинамических процессов в контактной зоне вода-дно. В частности, с помощью этого метода было доказано существование сильных придонных течений - одного из важнейших факторов фациальных систем. Кроме того фотографии и изображения дают информацию о донном микрорельефе, следах жизнедеятельности морских организмов, обнаружить и оценить объёмы железо-марганцевых конкреций и т.д. С помощью глубоководных аппаратов, помимо наблюдения, фото и телесъёмки, проводится отбор проб. Использование глубоководных обитаемых аппаратов особенно ценно, поскольку это единственный способ реально, а не по косвенным данным увидеть геологические взаимоотношения в подводных условиях.

Перечисленные методы относятся к разряду специфических - используемых только в морской геологии. Кроме них применяется весь комплекс лабораторных методов изучения горных пород, включающий минералого-петрографические исследования, разнообразные аналитические методы определения макро и микрокомпонентного состава пород и минералов, методы изотопной геологии и абсолютной геохронологии, палеонтологические методы и т.д.

Метод геологических полигонов. Редкая сеть буровых скважин или точек отбора проб донных осадков позволяет выявить глобальные закономерности океанского седиментогенеза, но не может обеспечить исследование конкретных фаций и фациальных переходов. Для решения этой задачи используется методгеологических полигонов предложенный П.Л.Безруковым и впервые применённом в 43 рейсе НИС «Витязь». МГП - это детальное исследование небольших, но типичных для данной геологической структуры или седиментационной провинции участков. Этот метод даёт двухмерную картину фациальной изменчивости.

Геологический полигон представляет собой прямоугольный участок дна, размеры которого определяются целью, степенью детальности и техническими возможностями исследований. В среднем размеры составляют 20 х 20 км. Навигация осуществляется с помощью заякоренного буя, координаты которого определяются любым из современных методов. Полигон покрывается сетью галсов эхолотного промера, сейсмопрофилирования и магнитометрии. По детальной батиметрической карте (составляются автоматически на судовых ЭВМ) производят отбор проб дночерпателем, грунтовыми трубками, тралами и драгами, производят фотографирование и другие сопутствующие работы.

Л Е К Ц И Я № 2