Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Рифы современные и древние

Содержание

Введение......................................................................................................3

1.Общая характеристика рифов………………………………………………….4

2.Типы коралловых рифов……………………………………..…………………6

2.1.Барьерные рифы………..…………………………………………………..6

2.2.Береговые рифы……………………………………………………………8

2.3.Атоллы…………...……...………………………………………………….9

3.Происхождение рифов…………………………………………...……………11

4.Древние рифы………………………………………………………………….16

4.1.Геологическое строение стерлитамакских шиханов…………………...18

4.2.Известковый карьер горы Шах-Тау………………………………………22

Заключение…………………………………….…………………….…………...24

Список используемой литературы…………………...…………………………25

Введение

Риф — образования, сложенные известняками, возникшие в результате жизнедеятельности колониальных кораллов при участии известковых водорослей, мшанок, фораминифер.

Площадь, занятая в наше время коралловыми рифами, очень велика — по подсчетам разных исследователей она колеблется в пределах от 150 тысяч до первых миллионов квадратных километров. Бурение на рифовом шельфе Индо-Пацифики (Австралия, Индонезия, Полинезия) показало, что с рифами очень часто связаны промышленные залежи горючих полезных ископаемых — нефти и природного газа. Что же касается древних, ископаемых коралловых рифов, то с ними связано примерно 15 % всех нефтяных и газовых месторождений мира. Продуктивные рифовые массивы обнаружены и в нашей стране (Предуралье).

Данную тему я выбрала с целью ознакомиться со стерлитамакскими шиханами. Они являются древними известняковыми рифами. Чтобы иметь представление об истории возникновения этих рифов, что поможет мне в дальнейшем при прохождении полевой практики в городе Стерлитамак.

При написании курсовой работы я использовала материал из книги «Знаменитые месторождения Урала» Д.А.Клейманов и др.

1.Общая характеристика рифов

Коралловые рифы — это постройки, возникающие при сочетании целого ряда сложных факторов, но самым главным фактором — и основным компонентом, составляющим большую часть породы рифа,— являются сами кораллы. Рифостроящие мадрепоровые кораллы — это колонии просто устроенных животных, бесчисленные миллиарды которых создали миллионы тонн горных пород. Каждая из форм жизни предпочитает свой определенный диапазон температур, и эти примитивные, но жизнеспособные создания не являются исключением. Они любят теплую воду и способны расти и строить рифы только при температуре морской воды от 18 до 30° С. В тех местах, где сезонные перепады температуры воды не выходят за эти пределы, расти могут и мадрепоровые кораллы.

Рифы, созданные мадрепоровыми кораллами, столь широко распространены в тропических морях, что само слово «риф» стало синонимом кораллового рифа. Однако, с точки зрения геологии, они представляют собой сравнительно недавнее явление. Ведь со времени появления многоклеточных существовали и другие типы рифов, построенные организмами, по своему систематическому положению очень далекими от коралловых полипов, и многие из этих рифов имели не менее важное значение, чем современные. Мадрепоровые кораллы являются лишь последним звеном в длинном ряду рифостроителей. Растения и животные, которые создавали рифы в течение неимоверно длительного периода, подчас не имели между собой ничего общего, за исключением присущей им всем способности формировать твердый, главным образом карбонатный скелет, со временем превращающийся в горные породы. Большинство из этих растений и животных способствовало развитию широкого разнообразия других форм жизни, а это в свою очередь оказывало огромное влияние на тропические моря того времени.

Некоторые постройки, создававшиеся кораллами в течение миллионов лет, достигают невероятных размеров. Это самые грандиозные сооружения, которые когда-либо создавались организмами на Земле. Есть сведения, что Большой Барьерный риф виден даже с Луны. Большинство из нас узнает о присутствии рифа просто по изменению цвета моря, когда синева морских глубин переходит в бирюзовые и изумрудные тона мелководья, сменяющиеся затем белой полосой прибоя. Кроме времени чрезвычайно низких отливов, покрытый живыми кораллами риф никогда не поднимается выше уровня моря: он — настоящее дитя моря.

Форма рифа в значительной степени определяется воздействием на него моря, а затем и процессами жизнедеятельности самого рифа. Несмотря на то, что рифы имеют самые разнообразные формы — это хорошо видно с воздуха. — разрез любого из них покажет, что все они имеют и много общего, и сходство между ними существеннее, чем различия. В жизни рифового сообщества все его обитатели в сильнейшей степени зависят друг от друга, а процессы роста рифа и его разрушения находятся в динамическом равновесии. Однако в какие-то отдельные длительные периоды первые преобладают над вторыми, и в результате этого процесса и образовались современные рифы мира. В некотором смысле мадрепоровые кораллы и другие организмы, строящие рифы, представляют собой живые породы, и именно от них и от обитающих на них растений и животных зависит благополучие богатейших по разнообразию форм жизни районов тропических морей.

2.Типы современных коралловых рифов

Современные коралловые рифы по своей морфологии разделяются на барьерные, береговые, и атоллы.

Барьерные рифы располагаются на некотором удалении от берега, отделяясь от него лагуной, достигающей иногда ширины в несколько десятков километров.

Береговые рифы протягиваются вдоль берега, образуя как бы его подводное продолжение.

Атоллы, представляющие собой кольцевые рифы, внутри которых располагается неглубокая лагуна, не менее многочисленны.

2.1.Барьерные рифы

Расположены полосой вдоль берега, от суши отделены широкой и глубокой лагуной. Ширина лагуны барьерных рифов варьирует от сотен метров до десятков километров, а глубина — от 5 до 70 м. Полосы барьерного рифа имеют ширину от 100 м до нескольких километров. Эти полосы часто сложно структурированы и могут быть двойными или содержать внутри себя плоские, линейные и кольцевые рифы.

рис.2.1.1

Пользующийся широкой известностью Большой барьерный риф протягивается вдоль восточного берега Австралии более чем на 2000 км — от широты Южного тропика до самой северной точки Австралии — мыса Йорк. В некоторых местах он отступает от берега материка на 50—100 км. Барьерные рифы окружают многочисленные острова в архипелагах Микронезии, Меланезии и Полинезии.

рис.2.1.2

Большой барьерный риф - гряда коралловых рифов и островов в Коралловом море, протянувшаяся вдоль северо-восточного побережья Австралии на 2300 км. В северной части его ширина достигает 2 км, в южной — 150 км. Большая часть рифов находится под водой (которые обнажаются во время отливов). В 1979 году здесь был основан Морской национальный парк площадью свыше 5 млн. га. История Большого барьерного рифа насчитывает уже около 18 миллионов лет. Современная история его развития длится около 8000 лет. На старом фундаменте по-прежнему появляются все новые пласты. Основная часть рифа охватывает более 2100 отдельных рифов, которые окружены почти 540 барьерами, образующими прибрежные острова. Между Рифом и побережьем простирается лагуна. Этот район отмелей редко превышает глубину 100 м. Со стороны моря склоны рифа круто впадают на тысячи метров в глубь моря. Барьер в этом месте подвержен влиянию волн и ветров. Рост кораллов тут самый быстрый, тогда как в местах, где волны и температура достигают экстремальных высот, рифы теряют наибольшее количество строительного материала. Большая часть свободного материала вплетается в рифы и образует новые скалы, таким образом на рифе происходят постоянные, сменяющие друг друга процессы разрушения и последующего восстановления.

2.2. Береговые рифы

Береговые рифы расположены прямо на уровне моря или чуть ниже его, окружая острова на мелководье. Представляют собой неширокую терассу, начинающуюся с кромки берега, и обрывающуюся на некотором удалении

Береговые рифы, встречающиеся не только по одному, но по два и даже по три, могут быть сложены из песка, гравия, галек и т. п.

На берегах морей, в которых зимою образуются льды, береговые рифы могут состоять так же из огромных валунов самых разнообразных пород.

Иногда отложения эти цементируются углекислым кальцием и превращаются в твердую породу. Они отделяются от берега более или менее узкою ложбиною, которая при дальнейшем примыве наполняется более мелкими материалами (тонкий песок, ил) и по обсыхании новой ложбины риф присоединяется к берегу.

рис.2.2

2.3.Атоллы

Крупные коралловые постройки, имеющие кольцевую форму. Основанием для атолла служит обычно вершина подводного вулкана. Атоллы отличаются очень сложным строением. В составе атолла могут быть острова, банки, плоские рифы, микро-атоллы. В центре атолла часто бывает одна или несколько лагун.

рис.2.3.1

Высота атолла обычно не превышает 3-4 метров над средним уровнем океана. Атоллы могут иметь разнообразные конфигурации и размеры. Один из крупнейших атоллов на Земле — Кваджалейн (Меньшикова)(рис.2.3.2) в архипелаге Маршалловы острова — достигает 2336 км², из которых 92 % приходится на лагуну, вытянутую на 300 км. Суммарная площадь 92 островков этого атолла — 14,5 км². Другой крупный атолл — Рангироа (Рангирой) (рис.2.3.3) в архипелаге Туамоту — занимает 1639 км², а его 241 островок занимает 43 км². Коралловые рифы таких крупных атоллов обрамляют поднятие на дне океана, являющееся вулканическим плато, а не конусом отдельного вулкана. За исключением небольших атоллов, площадь рифов обычно составляет несколько процентов от площади самих атоллов, а на долю суши часто приходится лишь доли процентов. В случае небольшого атолла Пангелаи, на рифы и сушу приходится 3 из 4 км² площади атолла.

Атоллы обычно образуются путём обрастания вулканического острова коралловым рифом, формирующим кольцевой пояс. Часто это сопровождается погружением вулканической основы под воду, если такого погружения не происходит, то формируется ядерный атолл с вулканическим островом внутри лагуны. Небольшое понижение уровня воды (или поднятие тектонической основы атолла) приводит к превращению кораллового рифа в атолл. Дальнейшее поднятие суши может привести к формированию поднятого атолла. Если же атолл погружается под воду, то формируется подводная банка (то есть отмель), которая может быть названа погружённый атолл.

рис.2.3.2

рис.2.3.3

3.Происхождния рифов

Строя риф, мадрепоровые кораллы создают колонии невероятно разнообразных форм и размеров. Однако в основе этого разнообразия лежит несколько основных форм, что позволяет разбить рифы всего лишь на несколько типов.

Уже много лет ученые, изучающие рифы, спорят о том, как образовались атоллы и коралловые банки, рассеянные по Индийскому, Тихому и Атлантическому океанам.

Есть несколько теорий возникновения рифов. И каждая из них пытается по-своему подойти к решению двух взаимосвязанных и в то же время совершенно самостоятельных проблем: как образовались платформы, на которых находятся рифы, и почему современные рифы имеют именно такую, а не иную форму. Одни теории дополняют друг друга, некоторые же построены на противоположных точках зрения. Какие-то положения этих теорий сохраняют свое значение и на сегодняшний день, другие были отвергнуты или же рассматриваются как некий частный случай.

Первым изящное решение проблемы образования атоллов предложил Чарлз Дарвин. Встречая во время своего кругосветного путешествия ископаемые виды морских организмов на больших высотах в Андах, он предположил, что некоторые участки земной коры, по-видимому, испытали значительное поднятие по вертикали. В те годы возможность смещения отдельных блоков земной коры представлялась почти такой же невероятной, какой несколько позже будет казаться современникам эволюционная теория самого Дарвина. Его теория образования атоллов исходила из двух основных предпосылок — что платформы, на которых росли мадрепоровые кораллы, постепенно опускались и что коралловые постройки и рифы, которые они созидали, могли расти вверх, по крайней мере, с такой же скоростью, с какой происходило опускание платформ. Эта теория в основном выдержала проверку на протяжении полутора веков. К тому же она объясняет образование не только атоллов, но также и двух других типов рифов: и береговые, и барьерные рифы, и атоллы, по Дарвину, представляют собой последовательные этапы развития одной и той же коралловой постройки.

Сначала вокруг вулкана, вздымающегося над теплым коралловым морем, на мелководье вырастает коралловая полоса — береговой риф. Постепенно вулкан погружается в море, по мере его опускания происходит рост кораллов вверх — и таким образом риф постоянно держится на одном и том же уровне. Если риф все время растет вверх и в сторону моря, постепенно между ним и островом может образоваться канал. Когда этот канал достигнет определенной ширины, риф из берегового превращается в барьерный. (Совершенно ясно, что момент, начиная с которого береговой риф превращается в барьерный, можно определять по-разному — скажем, некоторые специалисты давно уже предложили считать береговой риф барьерным, когда по образовавшемуся каналу уже может проходить большая лодка.) В Мировом океане существует множество береговых и барьерных рифов.

В конце концов, вулкан, исчезнув совсем в морских глубинах и оставив после себя лишь кольцо кораллов, превращается в атолл. В Индийском и Тихом океанах разбросаны сотни и сотни атоллов, диаметры которых могут колебаться от одного до 160 и более километров; однако большинство атоллов имеет диаметр от трех до 30 километров. Теория Дарвина, прекрасно объяснившая наличие столь большого числа атоллов, пришла на смену бытовавшему ранее представлению о том, что атоллы были образованы рифами, которые выросли по краям кратеров потухших и погрузившихся в море вулканов. Рост кораллов вокруг кратера вулкана, расположенного на подходящей глубине, действительно мог иметь место, но никак не удавалось объяснить, почему такое множество кратеров вулканов оказалось на одной и той же глубине.

Сегодня в коралловых морях можно видеть все три этапа развития коралловой постройки и много промежуточных стадий. Результаты глубокого бурения на рифах подтвердили справедливость предположения Дарвина: в большинстве случаев коралловый известняк действительно покоится на более древних вулканических породах, а ископаемые остатки наземных и прибрежных морских организмов, которые обнаружены в кернах, извлеченных из скважин с больших глубин, свидетельствуют о том, что этот ныне глубоко погребенный известняк некогда находился на уровне моря или несколько выше его. С помощью радиоизотопов в некоторых случаях удалось определить возраст известняка — оказалось, что он колеблется от нескольких тысяч до многих миллионов лет.

Однако процесс образования многих рифов не поддавался столь простому объяснению, Какое предлагал Дарвин. Большой Барьерный риф, например, не является обычным барьерным рифом гигантского размера. В действительности это огромный комплекс множества совершенно различных по форме, размерам и типам рифов, расположенный в пределах континентального шельфа на значительно меньших глубинах, чем рифы, лежащие где-то в просторах океана.

Несколько позднее дарвиновская теория происхождения рифов получила некоторое развитие, когда стало ясно, что уровень Мирового океана неоднократно поднимался и опускался, испытывая значительные колебания. Начинались и заканчивались ледниковые периоды, когда колоссальные объемы воды то накапливались в ледниках, то опять возвращались в Мировой океан, происходили вертикальные подвижки земной коры — и рифы то появлялись на поверхности океана, то снова затапливались. Таким образом, современные мелководные районы не всегда были расположены на небольших глубинах, а время от времени то поднимались над уровнем Мирового океана, то опять уходили под воду. И этот факт сильно усложняет наше представление о том, как образовывались коралловые постройки.

Когда окончательно подтвердилось, что уровень Мирового океана испытывал значительные колебания, американец Дэли в начале нашего века создал теорию «ледникового контроля» рифообразования. Поначалу некоторым ученым показалось, что она опровергает теорию Дарвина. Однако Дарвин, в сущности, объяснил, как возникли рифы, а Дэли — как изменения уровня моря и эрозия могли сформировать современный облик рифов. Когда во время ледникового периода понижался уровень моря и одновременно падала среднегодовая температура воды и кораллы прекращали свою созидательную деятельность, тогда, считает Дэли, рифы, и даже вулканы, разрушались и срезались волнами. Когда же уровень воды вновь повышался, кораллы получали на разрушенных рифах и вулканах весьма подходящую для своей жизнедеятельности платформу и в силу определенных причин начинали наиболее активно расти по ее краям. На сегодняшний день к теории Дэли относятся достаточно скептически, в частности, из-за того, что эрозия происходит медленнее, чем считал Дэли. Тем не менее, Дэли убедительно показал, что ни одна теория не может игнорировать ни изменения уровня Мирового океана, ни эрозию под воздействием морских волн и дождей.

В свое время было выдвинуто предположение, что кольцевая форма атолла — это результат растворения породы, лежащей в центре плоско срезанного рифа, морской водой. Однако когда стало ясно, что морская вода не могла бы растворять известняковую породу с необходимой скоростью, от этой теории отказались. Согласно последней, существующей на сегодняшний день точке зрения, середина рифа действительно разрушается, придавая ему форму кольца, но происходит это под воздействием кислой реакции дождевой воды, когда риф обнажается во время отлива. И эта теория признана сейчас наиболее правдоподобной.

Итак, на сегодняшний день нам ясно, что формирование кораллового рифа зависит от многих факторов. За последнее столетие наши представления о жизни рифа значительно расширились. Но, чтобы понять процесс рифообразования до конца, нам еще предстоит проделать огромную работу.

4.Древние рифы

Миллионы лет назад территория, которую в настоящее время занимает Башкортостан, была дном огромного тёплого моря. Учёные назвали его Девонским. На правом берегу Белой против города Стерлитамака поднимаются одиночные горы-шиханы. Они образовались из скелетов морских животных. Стерлитамакские шиханы — это известняковые рифы.

В районе города Стерлитамак на правом берегу реки Белой строго с севера на юг возвышаются горы одиночки (шиханы): Юрак-Тау, Куш-Тау, Тра-Тау. Четвертый шихан – Шах-Тау, когда-то величественно возвышавшийся над долиной реки на 206 метров, сегодня за десятилетия производственных разработок стал ниже и его контуры почти сливаются с окружающими холмами.

Юрак-Тау (Журяк-Таш-Гора - сердце)(рис.4.а) она стоит на ровном месте, кругла и к верху островата. К реке Белой гора весьма утесиста и имеет навислые камни, которые местами представляют как бы некое порядочное строение. Озеро служит разделением Журяк-Тау с другой горой Кош-Тау (гора Стана) называемую: поскольку в прежние времена это место в первом с весны станом или кочевьем служило Кубанскому хану. Гора вышиной прежним не уступает, но только гораздо продолговатее и состоит, как и прежняя, из дикого камня. Третья гора около версты отстоит от Кош-Тау и называется Шишак-Тау(современное название горы – Шах-Тау).

Одной из самых ранних геологических описаний шиханов было сделано английским геологом Р.И. Мурчисоном, который посеьил окрестности Стерлитамака в 1844г.: «Внешняя полоса известняка, появляющаяся из-под котловины, наполненной пермскими породами, идет близко от севера на юг, прилегая непосредственно к левому берегу реки Белой; она обозначена четырьмя почти коническими холмами, которые в этой плоской стране, где они вышли на поверхность, как будто произведены вулканическими поднятиями. Гора Чеке-Тау (Шах-Тау) непосредственно на востоке у самого Стерлитамака- третий из конусообразных высот, считая от севера, может быть описана как лучший представитель целой цепи. Она имеет неровную поверхность, совершенно оголена, увенчена двойной верхушкой; воздымаясь круто от берега реки Белой и притока ее Селеука, она представляет весьма поучительный образец двойного расходящегося или антиклинального падения пластов; одни из них сильно наклонены на восток, другие на запад. К востоку срываются они от лого под другие плитнякам подобные извястняки, содержащие гипс; на востоке же пласты несходят почти отвестно, примыкая к большому углублению, по которому течет река Белая. Известняк имеет светл-серый и буроватый цвета, представляют частью скопление одних раковин.

Две из них замечательно правильной конической формы с крутыми склонами и розовато-белыми вершинами, сверкающими на солнце, напоминают из дали вулканы. Особенно высок и красив обособленный от всех южный шихан- Тра-Тау(рис.4.б), конус которого царит над окрестностью и виден на громадные расстояния около 50 верст. В пасмурную погоду горы имеют темно-синий цвет.

рис.4.а

рис.4.б

Принадлежность шиханов к ископаемым рифам была установлена знаменитым ученым Д.В. Наливкиным, который привез фотографию горы Тра-Тау как пример ископаемого рифа в первом напечатанном курсе учения о фациях(1932г.).

В течении всего времени накопления рифогенной толщи полоса шиханов представляла собой хорошо освещенную отмель с теплой водой, богатой питательными веществами. Глубина в лагунах колебалась в пределах 20-40 м., дно было неровным, в связи с чем выделялись участки с разными гидродинамическими условиями. Это определило образование большого количества экологических ниш и обособление морских организмов.

Сложная история формирования рифов запечатлена в разнообразных известняках, которых насчитывается более 30 разновидностей.

4.1.Геологическое строение стерлитамакских шиханов

Образование шиханов происходило более 280 миллионов лет назад. Они являются биогермными постройками ране пермского морского бассейна. Сформировались они в зоне перехода от мелководного моря, покрывающую восточную окраину русской платформы, к более глубоководной части морского бассейна. Соответствующей Предуральскому краевому прогибу. Их формирование началось в начале Ассельского века, когда на месте пологих морских отмелей возникли мощные рифовые массивы, простиравшиеся в виде цепочки на многие сотни км. Процесс роста стерлитамакских коралловых рифов прекратился после их поднятия выше уровня вод раннепермского моря в начале Артинского века. Позднее большинство рифовых массивов было погребено под мощной толщей гипсов, ангидритов и каменной соли кунгурского яруса, а стерлитамакский участок рифовой полосы наряду с некоторыми другими был поднят и выведен на поверхность.

Резкий контраст в рельефе обусловлен глубоким различием в геологическом строении шиханов и прилегающей к ним местности, сложенной рыхлыми кунгурскими и уфимскими осадками.

На шиханах выявлено большое разнообразие морских обитателей древних рифов: 35 тысяч видов известковых водорослей, более 100 тысяч фораминифер, более 30 видов караллов, более 150 видов брахипод и др.

Известняки шиханов по своему составу отличаются исключительной чистотой и по литологическому облику весьма однообразны, а наблюдающиеся в них внешние отличия обусловлены в основном процессами выветривания.

На месторождении Шах-Тау наиболее распространены известняки тонкокристаллические светло-серого, жиловатого и грязно-белого цвета. Богатые скелетами различных ископаемых организмов, они иногда преобретают типично органогенный характер(известняки криноидные, брахиоподовые, фузулиновые и др.) .Вторым типом, встречающимся в верхней части толщи, являются коричневато-серые и бурые плотные известняки с большим количеством обломком криноидных стеблей и колонильных кораллов. Третяя разновидность, заслужвающая упоминания, представдена темно-серым почти черным плотным тонкокристаллическим известняком, содержащим в большом количестве остатки мелких одиночных кораллов и очень редко других организмов; это разновидность приурочена, видимо, лишь к самой верхней части сохранившихся от размыва толщи нижнеартинских известняков.

Верхнеартинские отложения представлены пачкой темно-бурых глинястых известняков с остатками фауны головоногих. Эти известняки плотные тонкозернистой, имеют хорошовыраженную тонкую слоистость. Для их состава характерно содержание глинястого материала и некоторая примесь песчаных частиц. Из органических остатков чаче всего встречаются раковмны ганиотитов и ортоцератитов, иногда весьма хорошей сохранности.

Известняки Шах-Тау содержат в своем составе более 90% корбаната кальция(кальцита), в пределах 1% окиси марганца, менее 1% окислов железа и алюминия и столько же кремнезема, то есть отличаются от известняков других месторождений высокой химической частотой.

В полостях известняков месторождения Шах-Тау изредко встречаются гнезда, сложенные крупными прозрачными кристаллами самородной серы длиной до 10-15 см. (рис.4.1.1).

Также красивы и весьма декоративны образцы, в которых трещинные полости в известняках выполнены полупрозрачным красновато-розовым родохрозитом, образующим ритмичную слоистость с медовым мраморным ониксом.

Уникальные находки медных минералов – малахита и азурита в известняках месторождениях Шах-Тау.

Шиханы, будучи сложены из достаточно чистых известняков, являются не только на редкость красивым созданием природы и интересными геологическими объектами, но и необходимой сырьевой базой промышленности – химической и цементной. В начале 30-х гг 20 в были проведены исследования стерлитамакских известняков и глин в качестве сырья для цементного производства. А также разведочные рабоит по оценке запасов известняков.