Sorry, this entry is only available in
Russian
На жаль, цей запис доступний тільки на
Russian.
К сожалению, эта запись доступна только на
Russian.

For the sake of viewer convenience, the content is shown below in the alternative language. You may click the link to switch the active language.

Современные морские водоемы не однородны по своему гидрологическому режиму, фауне и осадкам, но распадаются на три группы: нормальные моря, водоемы осолоняющиеся и водоемы опресняющиеся. В высшей степени вероятно, что те же типы водоемов существовали и в прошлом. Поэтому фациальный анализ морских толщ целесообразно начать с разбора признаков современного нормального моря и механизма, вызывающего опреснение и осолонение морских водоемов.

Современные океаны и широко сообщающиеся с ними нормальные моря характеризуются прежде всего постоянной соленостью и постоянным ионным составом солей как на поверхности воды, так и в ее глубоких горизонтах вплоть до дна. Соленость эта равна 3,5% с отклонением не свыше + 0,2%, в составе же солей резко преобладают хлориды, слагающие 87% (NaCl, KC1, MgCl2); за ними следуют сульфаты (CaSO4, MgSO4) и на последнем месте—карбонаты (СаСО3). Такая изумительная нивелировка солености и ионного состава солей объясняется непрерывной циркуляцией океанической воды, вызывающей их перемешивание. В полярных широтах (на севере и юге) холодная морская вода опускается вниз и по дну течет к экватору; в экваториальных же широтах ветры сгоняют воду в противоположном направлении, и холодное полярное течение превращается в восходящее, полярные воды становятся поверхностными и текут обратно к полюсу. Северный и южный циклы замыкаются, и вода, таким образом, непрерывно перемешивается.

Другую характерную черту нормального моря составляет обилие в его воде растворенного кислорода, как на поверхности, так и у дна, и отсутствие вредных для дыхания животных H2S и NH3 при очень незначительном содержании СО2. Такой режим также является следствием оживленной циркуляции морских вод. Кислород «запасается» в воде в поверхностной 50-метровой пленке, частью за счет поглощения из атмосферы (мало), частью же за счет фотосинтетической деятельности растительных организмов (главным образом). Вместе с охлажденной водой он опускается на дно, где и поддерживает условия окислительной, кислородной среды. При этом содержание его, конечно, постепенно убывает (расходуясь на дыхание животных), почему на участках подъема донной океанической воды на глубинах от 300 до 700 м в средних и низких широтах наблюдается обычно значительное недосыщение воды кислородом (рис. 7).

Распределение кислорода в восточной половине Атлантического океана (по Ваттенбергу)

Распределение кислорода в восточной половине Атлантического океана (по Ваттенбергу)

Существенно иначе выглядит гидрологический режим у опресняющихся морских водоемов.

Все современные опресняющиеся бассейны—Балтийское, Белое, Черное, Азовское моря — представляют собой участки океана, глубоко вдающиеся в континент й сообщающиеся с главной массой океанических вод при помощи узкого пролива (так называемые внутренние моря). При этом опреснение свойственно лишь тем внутренним морям, которые находятся в условиях влажного климата, либо служат резервуаром, куда дренируются воды с громадных гумидных зон. В условиях избыточ­ного увлажнения, свойственного гумидным поясам, на площадь внутреннего моря поступает воды значительно больше, чем испаряется. Этот избыток повышает уровень внутреннего моря сравнительно с океаном, и через горловину моря из него устремляется поток воды наружу, в океан (рис. 8). Так как с этим потоком неизбежно уносится часть солей, то, естественно, длительное существование выносящего течения неизбежно приводит к опреснению водоема. Само опреснение, конечно, раньше всего начинается в поверхностных слоях, а затем опускается вниз, захватывая постепенно все более глубокие горизонты водоема. Если пролив очень мелкий, то ток воды будет все время односторонним (наружу) и сам бассейн в итоге может опресниться весьма сильно. Но при значительной глубине пролива через некоторое время, когда опреснение опустится достаточно глубоко, возникает донное противотечение из океана во внутреннее море. Причина возникновения противотечения заключается в разнице плотностей нормальной морской и опресненной воды. Когда опреснение опустится на достаточную глубину, более соленая океаническая вода потечет внутрь и между морем и океаном установится двухъярусный водообмен. По поверхности пролива стекает опресненная вода в океан, на глубине — соленая вода из океана во внутреннее море. Точно такая система характеризует, например, проливы Босфор и Дарданеллы, т. е. связывает опресненные Мраморное и Черное моря со Средиземным. Наличие донного противотечения является, конечно, тормозом к дальнейшему опреснению, которое может и вовсе приостановиться. Совершенно очевидно, что если глубина пролива будет время от времени меняться и, следовательно, донное течение то устанавливаться, то прекращаться, то и степень опресненности внутреннего моря будет также меняться в ту или иную сторону. Этот любопытнейший механизм опреснения, впервые блестяще выясненный адмиралом С. О. Ма­каровым на Босфоре, несомненно, имел в прошлом широчайшее распространение и, в частности, регулировал всю четвертичную историю Черного моря.

Схема образования опресненного и осолоненного морского водоема

Схема образования опресненного и осолоненного морского водоема

Параллельно с разгрузкой от солей в опресняющемся водоеме резко меняется весь гидрологический и гидрохимический режим, как только опреснение верхних горизонтов четко обозначится.

В водоеме устанавливается устойчивая стратификация воды: наверху располагается наиболее пресная и легкая вода, внизу — соленая и тяжелая, в промежуточном горизонте — вода с переходными свойствами. При таком строении водной массы вертикальная циркуляция воды резко ослабляется, ибо при зимнем охлаждении опресненная и недостаточно тяжелая верхняя вода не может обычно доходить до дна. Придонная зона, долго не получая свежей воды, насыщенной кислородом, постепенно лишается его и становится средой анаэробной. В ней начинается восстановление (редукция) сульфатов десульфатизирующими бактериями и образование H2S, в большей или меньшей степени накопляющегося в придонной воде. Нормальный газовый режим сменяется аномальным с двухъярусным строением: кислородной зоной наверху и бескислородной внизу.

С наибольшей отчетливостью такого рода соотношения проявляются в современном Черном море. В этом типичном опресненном глубоководном бассейне верхние 50 м слагаются водой с соленостью 1,8%, ниже соленость возрастает, доходя у дна до 2,4%. Вследствие такого, слои­стого расположения воды вертикальная циркуляция в открытых частях моря может итти лишь немногим ниже 150 м. Вся нижележащая масса воды находится в состоянии покоя и связана с верхним слоем только через посредство медленно протекающих конвекционных токов. В результате вода, начиная от глубины 150 м, заражена H2S и в весьма значительной степени: например у дна (2000 м) она содержит от 6 до 6,5 см3 H2S на литр воды. Эта восстановительная зона в Черном море охватывает, по расчетам П. Т. Данильченко и Н. И. Чигирина, приблизительно 85—S0°/0 всей массы воды, тогда как окислительная —всего 10— 15°, (рис. 9).

Схема сероводородного заражения в Черном море и в норвежских фиордах

Схема сероводородного заражения в Черном море и в норвежских фиордах

Хорошо выражено то же явление. в норвежских фиордах, где имеются глубокие рытвины с соленой водой, прикрытой слоем опресненной воды меньшего удельного веса. В Азовском море, наоборот, заражение сероводородом, хотя и встречается, но развито гораздо слабее. Так как море это крайне мелководное, то при сильном ветре все слои перемешиваются и вся толща воды обильно снабжается кислородом. Поэтому и образование сколько-нибудь устойчивого придонного сероводородного слоя невозможно. Но при тихой погоде и фактическом более или менее полном прекращении вертикальной циркуляции (особенно в июле и августе) в придонном слое воды, лежащей на расстоянии от 0,5 до 1,0 м от дна, количество кислорода может понижаться иногда до незначительных долей куб. сантиметра на литр или даже до полного отсутствия этого газа. В Мариупольской бухте летом часто образуется настоящий сероводородный слой. Аналогичное явление наблюдается и в Балтийском море, в западинах его дна.

Из сказанного видно, что развитие в большей или меньшей степени сероводородного заражения в придонной части опресняющихся внутренних морей представляет, повидимому, явление, неизбежно сопутствующее самому процессу опреснения. Но степень его выраженности стоит в зависимости не только от величины поверхностного опреснения водоема, но и от глубины и характера рельефа. Бассейны глубокие, особенно с дном, имеющим вид ям с застойной водой, особенно приспособлены к возникновению H2S у дна и вообще к аномальному газовому режиму, и последний возникает в них даже при ничтожном поверхностном опреснении. Бассейны мелководные с плоским дном, легко перемешиваемые волнением, не испытывают сероводородного заражения даже при большом опреснении или развивают H2S лишь в слабой степени и как периодическое, а не постоянное явление.

Опреснение внутреннего морского водоема со всеми сопутствующими ему особенностями возможно, по-видимому, не только при помощи описанного выше выносящего течения, но и в случае изоляции бассейна от океана, путем простого разбавления его воды атмосферной водой. Но опреснение таким путем потребует не только большего времени, но и наличия крупной котловины, которая могла бы вместить накапливающуюся массу пресной воды. Замкнутый водоем неизбежно должен разрастаться по площади и глубине (трансгрессия без тектонических погружений), и заражение H2S здесь должно быть неизбежным. Хорошего примера подобного рода бассейна в настоящее время нет; отчасти к нему приближается небольшое (всего 1 км2) озеро Могильное на острове Кильдине.

Осолонение внутренних морских водоемов, связанных с океаном, происходит в условиях, прямо противоположных опреснению, т. е. в обстановке климата аридного. Механизм самого осолонения прост. Вследствие скудости метеорных осадков на площади моря и дренируемой им территории годичное испарение превышает поступление вод с суши. Уровень водоема понижается относительно океанического, и возникает течение, направленное из океана во внутренний бассейн. Вносимые этим течением соли служат основной причиной осолонения внутреннего моря.

С достижением значительной степени осолонения, когда у дна на обоих концах соединительного протока окажется вода с заметно различной плотностью, вероятно возникновение донного противотечения, выносящего сильно осолоненную воду из внутреннего моря. В современных условиях такого рода сложная система из двух противоположно направленных потоков, располагающихся друг над другом, пока не констатирована, но принципиально не исключена, и могла иметь место в прошлом.

На газовом режиме водоема его осолонение сказывается, по-видимому, в том же направлении, как и при опреснении. Испарение воды происходит, конечно, лишь с поверхности. Сконцентрированный здесь рассол в силу своей высокой температура может долгое время удерживаться наверху, но при ночном (и особенно зимнем) охлаждении он погружается, и, таким образом, у дна постепенно скопляются массы тяжелой воды. Возникает стратификация, аналогичная той, какая свойственна бассейнам опресненным, и, следовательно, дефицит О2 у дна и появление H2S. Последнее осуществляется еще и потому, что при прогрессирующем осолонении на некотором интервале (от 5 до 10° Ве) деятельность десульфатизаторов, по А. Д. Пельш и Л. Исаченко, активизируется и поступление H2S в придонную воду возрастает. Интересно в связи с этим отметить, что в придонной воде Кара-Богаз-гола при исследовании его в 1897 г. действительно был обнаружен сероводород. Все же в силу обычной мелководности осолоняющихся водоемов и волнового перемешивания воды сероводородное заражение представляет здесь, по-видимому, более редкое и слабо выраженное явление.

Обратимся теперь к составу органического мира и к осадкам нормального моря, а также внутренних «аномальных» морей, и посмотрим, чем они характеризуются, — в частности, какие изменения во флоре, фауне и осадках происходят при осолонении и при опреснении.