De
zee bedekt ruim 2/3 van het aardoppervlak. 90% Van de op het land voorkomende
sedimenten is van mariene oorsprong. De verdeling tussen land en water over het aardoppervlak is in de geschiedenis van de aarde heel vaak veranderd.
Tijdens de geologische geschiedenis van de aarde hadden er grote
eustatische zeespiegelveranderingen, die over de gehele aarde gelijk zijn, plaats over de gehele aarde. Als oorzaken zijn vooral te noemen:
- uitbreiding en terugtrekking van de ijskappen rond de polen en de gletsjers;
- volumveranderingen van oceanische ruggen. Eustatische zeespiegelveranderingen door glaciaties verliepen vermoedelijk sneller dan die door veranderingen in gebergtemassa's onder water.
Bijna alle bekende chemische elementen komen ook in zee voor. Het zeewater bevat chemische stoffen in verschillende vorm.
Het gehalte aan opgeloste ionen bepaalt de
saliniteit (zoutheid) van het zeewater. De onderlinge verhouding van de hoofdbestanddelen
Cl = chloor,
Na = natrium,
Mg = magnesium,
Ca = calcium en
K = kalium varieert heel weinig. Het totale zoutgehalte kan variëren als gevolg van verschillen in zoetwatertoevoer door regenval en rivieren en in verdamping. Zo is door verdamping de saliniteit van de
Dode Zee zeer hoog.
Waterbeweging in zeeDe belangrijkste waterbewegingen zijn:
- oppervlaktegolven, die worden veroorzaakt door wind. Het transporterend vermogen ervan is gering. Alleen bij kusten is het groot;
- tsunami's zijn zeer lange golven, veroorzaakt door onderzeese afschuivingen, aardbevingen of door vulkaanerupties. Ze kunnen grote schade aanrichten;
- getijgolven en getijstromen ontstaan door eb en vloed en dus door de aantrekking van zon en maan;
- niet-oscillerende stromen ontstaan door wind (driftstromen) of door horizontale verschillen in waterdruk (gradiëntstromen). Gradiëntstromen kunnen op alle diepten voorkomen;
- convectiestromen zijn stromingen als gevolg van temperatuurverschillen. Ze veroorzaken horizontale stromen.
Mariene sedimenten en bewonersOmdat een groot deel van de oudere mariene afzettingen, die we nu aantreffen op het land, zijn gevormd in
shelfzeeën of continentaal plat. De shelfsedimenten, hun
faciës is in hoofdzaak neritisch (betrekking hebbend op ondiepe zeeën (tot ongeveer 200 meter diepte) langs de continenten.). Het in deze zone gevormde materiaal bestaat vooral uit
terrigeen materiaal (in zee afgezet materiaal), dat afkomstig is van het land en verder uit resten van benthonische organismen (organismen, die de zeebodem zelf bewonen).
Terrigene afzettingen vertonen normaal een korrelgrootteverdeling met een afneming van de grootte van de kust af. Toch treft men vaak na het passeren van de
siltzone en
kleizone nog verder van de kust af weer een bedekking aan met grove, zandige en zelfs grindhoudende sedimenten. Deze grove sedimenten zijn afgezet tijdens het
Pleistoceen door rivieren, die over de shelven stroomden. Deze lagen toch, droog als gevolg van de zeespiegelverlagingen tijdens de ijstijden.
In de kustzone en op de shelfs is er een grote rijkdom aan leven. Dit is niet verwonderlijk, daar de rivieren veel voedselrijk water aanvoeren.
Biogene afzetting verloopt overigens uiterst langzaam. Men heeft bv. vastgesteld, dat de bodem op een diepte van 50 - 150 m. in de Adriatische zee niet sneller wordt opgehoogd dan 0.5 - 1 cm per 1000 jaar. Zou men hieruit nu moeten afleiden, dat een pakket kalksteen, bestaande uit
nerietische benthosbewoners, zou zijn afgezet in 10 - 20 miljoen jaar? Daarbij moet men bedenken, dat in ondieper water, bv. niet dieper dan enkele tientallen meters, de sedimentatie waarschijnlijk veel sneller was. Dergelijke omstandigheden komen nu weinig of niet voor, omdat de huidige shelfzeeën dieper zijn, als gevolg van het afsmelten van de
Pleistocene ijskappen.
Een biogene afzetting is bv. de riffen.
Riffen worden gevormd door kolonievormende koralen. Maar ook door
sponzen en
kalkalgen. Hierbij niet te vergeten de op een vast rif levende organismen als
mollusken of weekdieren,
echinodermen of stekelhuidigen en
foraminiferen of gaatjesdragers. Factoren voor het goed ontwikkelen van riffen zijn: ondiep, helder voedselrijk water met een goede doorluchting en een temperatuur van 25 - 30°C. Beneden 18°C worden geen grote riffen gevormd. Ook in de Noordzee leven op verschillende plaatsen koralen.
Riffen vindt men zelfs in de brakke Zeeuwse wateren. Dit zijn kalkriffen, gevormd door
bryozoën of mosdiertjes in
symbiose met
blauwalgen. Men onderscheidt
koraalriffen naar hun vorm in:
- franjeriffen, die aan kusten zijn vastgegroeid;
- barrièreriffen, langgerekt en meestal evenwijdig aan een kust;
- atollen, grote ringen van riffen, die een lagune omsluiten. Ze liggen meestal in diepere zeeën.
Stroomribbels, als gevolg van bodemtransport zijn vaak fossiel zeer goed waarneembaar. Bij getijstromen zijn ze meestal te herkennen aan hun grotere variatie in vormen.
In oude formaties zijn
bathyale en
abyssale afzettingen, bestaande uit terrigene bestanddelen zeer algemeen, vooral in geosynclinale series, m.a.w. in sedimentatiebekkens, die zijn ontstaan door plooiingen van de aardkorst.
In dit verband spreekt men over de term
Flysch. Men bedoelt hiermee de enorme sedimentaccumulaties, die zijn ontstaan langs de rand van de Alpen, als gevolg van de opheffing en de erosie van de Alpen.
Flysch wordt gekenmerkt door dikke series fossielarme, kleiige sedimenten, met siltige of zandige tussenlaagjes (van
turbidieten), soms met ingeschakelde
breccies en
conglomeraten (van grove turbidieten en van afglijdingspakketten).
Tot slot nog iets over afzettingen in de
pelagische zone (de pelagische sedimenten). men heeft het dan over de diepe oceaanbodem, die buiten het bereik ligt van de kusten, de invloed van rivieren enz.
De voedselcyclusAan het begin van de voedselcyclus staat
plankton (de verzamelnaam voor microscopisch kleine organismen, die vooral leven nabij de oppervlakte van zeeën en oceanen).
Fytoplankton bestaat uit zwevende plantaardige organismen zoals
algen,
diatomeeën of kiezelwieren,
coccolieten en
dinoflagellaten. Het fytoplankton dient o.a. als voedsel voor het zoöplankton (dierlijke plankton), b.v. wormen, eieren en larven. Dat dient op zijn beurt als voedsel voor grotere organismen.
Eén kubieke meter zeewater kan wel tot honderd miljoen microorganismen herbergen. Na de dood en afbraak van organismen ontstaat er vooral weer CO
2. Dode resten van flora en fauna zinken naar dieper water, waar door ontleding voedingszouten vrijkomen en oplossen. Waar door dieptestromen deze voedingszouten ergens anders aan de oppervlakte komen ontwikkelt zich veel fytoplankton. Bepalend voor het optreden van fytoplankton is de aanwezigheid van ijzer. Dat is vnl. van terristische oorsprong, bv. van inwaaiend woestijnzand. Waar ijzer ontbreekt, zal er ondanks voedselrijkdom weinig plankton tot ontwikkeling komen.
Veel plankton komt voor in het noordelijk deel van de Atlantische, de Indische en de Pacifische Oceaan. Het fytoplankton bestaat hier vooral uit geweldige hoeveelheden diatomeeën, waarvan de naar de bodem zinkende skeletdeeltjes het hoofdbestanddeel vormen van het sediment. Dit diatomeeënslik ligt als een brede gordel om het gehele Antarctische continent. Langs sommige kusten van Amerika en Afrika ontstaan er door passaatwinden opwaartse stromingen, die een enorme planktonontwikkeling tengevolge kunnen hebben, vooral van de warmteminnende
flagellaten. Deze scheiden giftige stoffen af, waardoor er een massale sterfte ontstaat van vissen en andere zeedieren. Door accumulatie (ophoping) van hun fosfaatrijke beenderresten ontstaan er hier op de zeebodem fosfaatafzettingen. Sommige diepe zeebekkens zijn door een drempel min of meer afgesloten. Doordat stromingen stagneren ontstaat er een zuurstofgebrek, waardoor leven op grotere diepte vrijwel onmogelijk wordt. Er ontwikkelt zich een flora van
anaërobe (geen zuurstof gebruikende bacteriën). Deze produceren H
2S (diwaterstofsulfaat) of zwavelwaterstof. Onder normale omstandigheden wordt organisch materiaal door oxidatie gemineraliseerd. In de boven beschreven bijna zuurstofloze omstandigheden gebeurt dit veel minder. Hierdoor is het bezinksel veel rijker aan organische stoffen. Zo bevat bv. het bodemslik in de Zwarte Zee tot 35% organisch materiaal, terwijl ca. 10% normaal is. Behalve rijk aan organisch materiaal is dit slik meestal ook rijk aan
pyriet.
Het zeebodemreliëfDe samenstelling van de aardkorst onder de continenten en de oceanen verschilt wezenlijk. Onder de oceanen bestaat dekristallijne korst vooral uit relatief
SiO2-arme gesteenten. Bovenin vooral
basalt, dieper ook
gabbro,
amfiboliet en
serpentiniet.
De aardkorst is onder oceanen zelden dikker dan 5-7 km. De sedimentbedekking kan oplopen tot verscheidene kilometers. In randbekkens, van de oceanen gescheiden door eilandenreeksen of onderzeese ruggen, loopt het sedimentpakket wel op tot meer dan 10 km. Een ondiepe randzone van een continent heet een shelf (
continentaal plat). De bodem van oceanen bestaat uit gedeelten, die vanuit de grote oceanische ruggen uiteendrijven met een snelheid van enkele cm's per jaar. Dit gaat gepaard met de toevoer van nieuw gesteente in de mediane gedeelten van de oceanische ruggen, dat oprijst deels in vaste toestand, deels in vloeibare vorm als basalt. Het hier beschreven proces leidt tot het geleidelijke iets breder worden van b.v. de Atlantische Oceaan. Bij de Pacifische Oceaan ligt dat iets anders, doordat de oceaankorst hier langs schuine vlakken wegduikt onder de randen van de opdringende continenten. Deze wegduikstroken worden over het algemeen gemarkeerd door
diepzeetroggen. Landinwaarts ontstaan hier gebieden met veel vulkanisme. Behalve de hiervoor beschreven horizontale bewegingen (
drift van continenten), die invloed hebben op de vorm van zeeën en hun bodem, bestaan er ook verticale bodembewegingen. Waar voor kusten ondiepe zones zijn en waar de bodem zich leent voor erosie, kunnen door sterke getijstromen, samen met enkele andere factoren, langgerekte banken ontstaan met geulen ertussen. Zulke banken liggen bv. in het
Nauw van Calais en in delen van het
Kanaal.
In de omgeving van Leuven (België) zijn er langgerekte heuvelruggen. Dat zijn fossiele
stroomruggen, waarbij men moet bedenken, dat sinds hun opheffing boven de zeespiegel de tussenliggende geulen grotendeels zijn opgevuld, zodat de hoogteverschillen tussen ruggen en dalen (stroomsleuven) nog tientallen meters meer moeten zijn geweest.
Ver van de kusten spelen onder water erosie en sedimentatie een geringe rol. Onderzeese
canyons, bergen, troggen, vulkanen enz. zijn veel geprononceerder dan die op het land.
Afzettingen in zeeHet meeste in zee afgezette materiaal is afkomstig van het land en als
klastisch materiaal vervoerd en bezonken. Ze vormen
terrigene sedimenten. Rivieren spelen bij het transport een hoofdrol. Golferosie neemt nauwelijks 1% voor zijn rekening. Vanzelfsprekend komt vrijwel alle materiaal dicht voor de kust tot bezinking. Maar heel weinig partikeltjes bereiken zwevend in zeestromingen het midden van oceanen. Bovendien is een deel van het hier voorkomende sediment
eolisch getransporteerd.
Een aparte bron voor aangevoerd materiaal vormt het vulkanisme. Ook kosmogene (uit de ruimte afkomstige bestanddelen) vallen in de zee. Biologische componenten spelen bij zeeafzettingen een grote rol.
Dat kunnen zijn
pelagische (vrij in het water rondzwemmende of zwevende) organismen of benthonische (bodembewonende) organismen.
De hoofdbestanddelen van organische oorsprong zijnde sedimenten zijn koolzure kalk en kiezel.
De belangrijkste pelagische kalkleveranciers zijn
foraminiferen. Benthonische kalkproducenten zijn veel gevarieerder. Ze behoren tot de foraminiferen,
sponzen, koralen, bryozoën, mollusken,
brachiopoden (armpotigen),
echinodermen (stekelhuidigen) en
anneliden (ringwormen).
Kalkwieren zijn plantaardige kalkleveranciers.
Kiezelzuur wordt geleverd door
diatomeeën (kiezelwieren),
radiolariën (stralendiertjes), silicoflagellaten en sommige sponzen. Het wordt ook aangevoerd door rivieren.
Zeewater is aan de oppervlakte vaak bijna geheel verzadigd en soms zelfs oververzadigd met opgeloste CaCO
3. In het laatste geval kan bv. in ondiep water
precipitatie (afzetting) optreden. De kalk slaat bij voorkeur neer op bestaande kleine kernen, waardoor in turbulent water concentrisch gelaagde bolvormige lichaampjes kunnen ontstaan, vaak maar enkele mm's groot. Dergelijke oöieden kunnen door verkitting tot gesteente verharden tot
oölieten. Een oön (ei), zo genoemd vanwege de gelijkenis van het gesteente met viskuit. Andere afzettingen zijn
franjeriffen, barrièreriffenen,
atollen. Ca-fosfaten, verhard tot gesteenten noemt men
fosforiet.
Fosfaten worden afgezet in de vorm van knollen, knollige platen enz.
Glauconietkorrels zijn meestal groen van kleur. Het is een waterhoudend K-Mg-Fe-Al-silicaat. Het wordt neergeslagen in korreltjes van zandgrootte.
Bewoningszones in zeeEnkele namen van zones, waarin organismen in zeeën voorkomen:
- de pelagische zone wordt bevolkt door rondzwemmende en zwevende organismen.
- de benthonische zone is de levensruimte van op de bodem levende organismen.