Морское дно

Рис. 6. Схематическая карта грунтов северной части Атлантического океана.

У некоторых морских животных твёрдые скелетные частицы — не известковые, а кремниевые. Таковы, например, радиолярии. Их скелеты имеют симметричное кружевное строение (рис. 7, стр. 14). Радиоляриевые илы особенно широко распространены в Тихом океане.

Рис. 7. Кремниевые скорлупки и скелетные частицы радиолярий (под микроскопом).

В высоких широтах во множестве встречаются особые одноклеточные, так называемые диатомовые водоросли. Они имеют двойную скорлупку из кремнезёма, очень нежную и тонкую. Скопление на дне таких скорлупок даёт диатомовый ил. Частички имеют в основном размеры от 0,1 до 0,01 миллиметра.

Значительную часть донных отложений океана составляет масса красновато-бурого цвета, состав которой долго не могли разгадать, так как её частицы очень мелки (диаметром меньше 0,001 миллиметра). Эта масса залегает на больших глубинах в открытом океане. Океанографы называют её глубоководной красной глиной. Глина эта покрывает поверхность морского дна, превышающую половину площади всего земного шара.

Впоследствии учёные нашли, что в красной глине содержится много больше марганца и железа, чем в материковых породах (отсюда её своеобразный красно-бурый цвет). По некоторым характерным признакам установлено также, что глубоководная глина образовалась в результате разложения вулканических продуктов.

В толще красной глины найдены многие очень интересные образования, например мельчайшие правильные шарики железа, иногда с примесью никеля и кремния. В этих шариках учёные очень скоро распознали остатки метеоритов — твёрдых частиц вещества, попадающих в земную атмосферу из межпланетного пространства.

Но почему же мы не находим таких остатков на материках или в отложениях мелководных морей? Оказывается, они есть и там. Но если в илах Баренцева моря за многие годы было сделано всего две-три такие находки, то в глубоководной глине эти шарики содержатся в каждой пробе. Объясняется это вот чем.

В глубоководной глине были найдены кости и зубы рыб, вымерших ещё сотни тысячелетий назад. Однако толщина слоя, покрывающего эти остатки, ничтожна — всего 20–40 сантиметров. Следовательно, такая глина накапливалась чрезвычайно медленно, тысячелетиями. Скорость образования других отложений (на небольших глубинах) неизмеримо больше.

В центральные части океана не попадают материковые отложения Известковые частицы органического происхождения в глубинной воде растворяются , глубоководная же глина не растворяется. А так как её отложения образуются с ничтожной скоростью, то и метеоритного вещества в каждой пробе мы находим больше, чем где-либо.

Не менее интересным образованием, которое встречается преимущественно в глубоководной глине, являются желваки окислов железа и марганца — так называемые «конкреции». Они имеют величину от горошины до крупной картофелины. Если разрезать конкрецию, то будет видно, что она состоит из тонких слоёв; внутри неё часто имеется небольшое ядро, обычно — из твёрдых остатков животных (рис. 8) или комка ила. Происхождение этих глубоководных конкреций ещё не вполне ясно.

Рис. 8. Глубоководная железо-марганцевая конкреция в разрезе. Ядром её является зуб акулы.

Существуют и мелководные конкреции; они образуются там, где отложение илов замедлено.

Уже первые исследователи пытались выяснить, изменяется ли состав донных отложений в толще дна и носит ли такое изменение слоистый характер. Этот интерес совершенно естественен: ведь слоистость присуща большинству древних горных пород, образовавшихся в морских бассейнах. Однако употреблявшиеся на первых порах приборы весьма примитивного устройства не давали возможности получить столбик грунта высотой более 80–90 сантиметров. Обычно такие пробы давали совершенно однородный осадок, и лишь в отдельных случаях были получены различные по составу столбики грунта.

Было установлено, что в средней части Атлантического океана в некоторых случаях глобигериновый ил оказался залегающим на глубоководной глине. Там же, ближе к берегам, глобигериновый ил залегал на иле, имеющем материковое происхождение. Наконец, в антарктических водах под слоем диатомового ила были встречены ледниково-морские отложения, представляющие собой разновидность материкового ила с примесью валунов, гальки и т. д. Такие отложения разносятся по морю айсбергами.

Эти находки показали, что в сравнительно недавнее время климатические условия океанов претерпели резкие изменения. Их можно связать только с ледниковым периодом, который закончился на земном шаре около 8000—10 000 лет назад. В этот период айсберги заходили в низкие широты (близкие к экватору) и рассеивали по океану свой твёрдый материал.

Описанная картина строения морского дна не могла, однако, удовлетворить интересы геологов. Новый исключительно интересный материал был получен лишь в последние десятилетия, благодаря изобретению новых совершенных приборов и методов исследования морского дна. Одним из таких приборов явился эхолот.

Как устроен современный эхолот

Если крикнуть в горах, то через короткое время мы услышим отзвук — эхо. Причина этого известного природного явления проста. Звук — это колебания частиц воздуха или иной среды (воды, металла и т. д.). От источника звука распространяется звуковая волна, подобная той, которую мы часто наблюдаем на поверхности воды. Если на пути звуковой волны встречается какое-либо большое препятствие, то она частично отражается им и возвращается обратно в виде эха .

Звук распространяется не мгновенно, а с определённой скоростью. Для воздуха эта скорость приблизительно равна 340 метрам в секунду. Поэтому эхо будет слышно тем быстрее, чем ближе преграда, от которой отразился звук.

На использовании этих свойств и построен эхолот — прибор для измерения глубины моря по времени прохождения звуковой волны от источника звука до морского дна и обратно. Эхолот имеет длинную историю; разработать точный метод измерения глубин с помощью звука было очень трудно. Только в последние десятилетия благодаря новейшим достижениям физики этот способ нашёл практическое применение.

Первые действующие образцы эхолотов, в которых звук производился путём взрыва, удара пули о воду или удара молоточка о металлическую пластинку, были созданы в 20-х годах нашего столетия. Звук отражался от дна, а эхо улавливалось наблюдателем на борту судна с помощью специальных усилительных приборов. Однако точность такого метода была невелика, так как момент возвращения звуковой волны отмечался человеком на слух.

Этого удалось избежать, когда для излучения и улавливания звука было использовано одно интересное свойство кристаллов — так называемый пьезоэлектрический эффект. Если кристалл, например кварц, подвергнуть сжатию или растяжению, то на его гранях возникают электрические заряды. Если, наоборот, к граням кристалла присоединить металлические пластины — электроды и подключить их к электрической батарее, то кристалл немного сожмётся или, наоборот, расширится (это зависит от того, на какой грани сосредоточен положительный заряд, и на какой отрицательный). Такое явление и называется пьезоэлектрическим эффектом (пьезо по-гречески означает давить) . Если же подключить электроды к источнику переменного тока , то кристалл начнёт попеременно сжиматься и растягиваться с частотой этого тока Когда частота таких колебаний лежит в области звуковых частот , кристалл издаёт сильный звук. И, наоборот, если мы поместим кристалл на пути звуковых волн, то под воздействием звука он станет вибрировать, и на его электродах возбудится слабый переменный ток, который с помощью специальных приборов может быть усилен до нужной величины.