Дно Мирового океана
Рельеф дна Мирового океана представляет собой сочетание разнообразных форм поверхности дна, имеющих древнюю историю. На дне обнаруживаются равнины и горы, низменности и возвышенности, глубокие ущелья и холмы. В зависимости от глубины и расположения относительно границ материка выделяются подводная окраина и океаническое ложе.
Подводная окраина
Подводная окраина является внешней частью континента, расположенной ниже уровня Мирового океана. В ее состав входят материковая отмель или шельф, материковый склон, материковое подножье.
| Название элемента рельефа | Максимальная глубина, м | Соотношение с площадью Мирового океана, % |
|---|---|---|
| Шельф | 200 | Около 9 |
| Материковый склон | 2500-3000 | Около 15,3 |
| Материковое подножье | 4000-5000 | спорный вопрос |
Остановимя подробнее на каждом элементе рельфева и на его особенностях.
Шельф
Шельф образовался в результате разрушения подводной части континента, с которым имеет общий рельеф и геологическое строение.
Пространство шельфа находится между береговой линией и шельфовой бровкой, по которой проходит перегиб поверхности дна, поэтому глубина, указанная в таблице, условна. Например, глубина бровки в Охотском море превышает 500 м. Северные и восточные побережья Евразии, северный берег Австралии, а также Гудзонов залив имеют самый большой по площади шельф.
Материковый склон
Материковый склон ограничивается шельфовой бровкой, после которой уклон морского дна увеличивается (от 4-5° до 40-45°). Материковый склон представляет собой продолжение континента, поэтому они имеют одинаковое геологическое строение.
На поверхности склона наблюдаются уступы с обрывами и каньоны в сторону океана. Каньоны не являются продолжением материковых объектов, могут быть достаточно продолжительными и глубокими. Самый крупный подводный каньон – Багамский, с тремя ответвлениями и высотой стенок до 5 км.
Подножье
Материковое подножье образуется в процессе отложения обломочного материала, перенесенного в океан при разрушении поверхности материка. Мощность накопленных обломочных пород достигает 2-5 км.
Ширина подножья 200-300 км, однако это спорные цифры. В некоторых регионах нет четкого деления подводной окраины на составляющие.
Ложе океана
Океаническое ложе занимает всю территорию дна между окраинами материков и составляет более 50% от площади океанов. Его средняя глубина около 6000 м.
В пределах ложа океана расположены срединно-океанические хребты, горы разной высоты и формы, глубоководные котловины и желоба.
Между окраинами материков и срединно-океаническими хребтами простираются глубоководные котловины, имеющие плоскую или холмистую поверхность.
Глубоководные желоба – это самые глубокие части океанов, где океаническое ложе изгибается и опускается на большую глубину. Больше всего желобов в Тихом океане (27), их глубина от 5,4 км (Манильский) до 11 км (Марианский).
| Название океана | Название желоба | Максимальная глубина, м |
|---|---|---|
| Тихий | Марианский | 11022 |
| Тонга | 10882 | |
| Филиппинский | 10265 | |
| Кермадек | 10047 | |
| Курило-Камчатский | 9717 | |
| Атлантическмй | Пуэрто-Рико | 8742 |
| Южно-Сандвичев | 8325 | |
| Кайман | 7090 | |
| Индийский | Романги | 7856 |
| Зондский | 7209 | |
| Восточно-Индийский | 6335 |
Горы, выступающие над поверхностью океана, образуют острова. Это могут быть цепи островов с действующими вулканами или архипелаги с множеством атоллов. Атолл представляет собой конус потухшего вулкана с коралловыми постройками, образующими сплошной либо прерывистый кольцеобразный барьер.
Основные принципы тектоники плит
Отпечатки водных организмов обнаружены в породах возраста около 3,8 млрд лет, но определить, каким образом сформировалось дно первичного океана, невозможно. Процесс формирования современного океанического дна объясняет концепция тектоники плит. Рассмотрим ее основные положения.
- Наружная оболочка планеты имеет 2 оболочки – это жесткая литосфера и пластичная астеносфера.
- Литосфера состоит из плит разного размера. Астеносфера подвижна, по ее поверхности медленно перемещаются плиты. Крупные плиты (всего 8) занимают 90% поверхности планеты. Пространство между крупными плитами занимают средние и мелкие плиты.
- Плиты имеют разный состав: одни сложены континентальной корой, другие океанической, есть плиты с блоками континентальной и океанической коры.
- Границы плит представляют собой активные зоны, где происходят землетрясения, извержения вулканов, формируются разломы.
- Существуют 3 типа границ: дивергентные, конвергентные и трансформные.
Дивергентные границы характеризуются расхождением плит с образованием рифтовых зон, где из астеносферы через вулканы поступают базальтовые расплавы и формируется молодая океаническая кора. Рифт может быть океаническим и континентальным. Примером океанических рифтов служат срединно-океанические хребты. Наиболее выраженный континентальный рифт – Восточно-Африканский разлом.
Вдоль конвергентных границ происходит столкновение плит, где одна плита погружается под другую (зона субдукции), или обе дробятся, сминаются и образуют горные системы (Гималаи).
Трансформные границы характеризуются преимущественно сдвиговыми движениями при отсутствии вертикальных. Типичный пример – калифорнийский разлом Сан-Андреас.
Как формируется рельеф дна Мирового океана
С позиций тектоники плит океаническим дном называется литосферная плита, покрытая Мировым океаном. Главными тектоническими элементами океанического дна являются активные океанические окраины, срединно-океанические хребты и вулканические архипелаги вдали от побережий.
Активные океанические окраины являются зонами субдукции, где океанические плиты погружаются под континентальные или сталкиваются 2 океанических плиты с погружением одной из них. В первом случае процесс сопровождается землетрясениями, формированием прибрежных горных систем и вулканизмом на материках (Анды). Во втором случае образуются вулканические островные дуги (Курильские острова) и глубоководные желоба (Курило-Камчатский желоб) с повышенной сейсмической активностью. Смена континентальной коры на океаническую происходит между материковым подножьем и океаническим ложем.
Срединно-океанические хребты – зоны раздвижения, где рифт наблюдается в центральной части.
| Название океана | Название хребта |
|---|---|
| Атлантический | Северо-Атлантический |
| Южно-Атлантический | |
| Индийский | Аравийско-Индийский |
| Центрально-Индийский | |
| Западно-Индийский | |
| Тихий | Восточно-Тихоокеанское поднятие |
| Южно-Тихоокеанское поднятие |
Считается, что поступление молодых базальтов в зоне рифта компенсируется погружением океанической коры при субдукции.
Вулканические архипелаги вдали от побережий объясняются подъемом горячих потоков из мантии, которые расплавляют океаническую кору (Гавайи). Такие образования называют горячими точками.
Методы исследования дна океана
Существует множество методов изучения дна океана, при этом исследуются разные характеристики:
- тепловой поток, проходящий через дно;
- поля силы тяжести;
- магнитное поле;
- отражательная способность дна для получения донного рельефа (эхолот).
Используются обитаемые и необитаемые подводные аппараты, спутниковое зондирование (для шельфа). Геологическое строение дна изучается с помощью глубоководного бурения.
Источник
ПРОИСХОЖДЕНИЕ, СТРОЕНИЕ И РЕЛЬЕФ ДНА МИРОВОГО ОКЕАНА. ДОННЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ
Происхождение ложа океана
Установлено, что главный источник всей воды на Земле — дегазация вещества мантии Земли. Однако вопрос о происхождении ложа океана до сих пор не решен. Существует несколько гипотез, которые относятся к проблемам геотектоники.
Все гипотезы происхождения океанов пытаются объяснить весьма различные свойства земной коры под океанами и под материками. Под материками земная кора имеет большую толщину — до 70 км, а в среднем 30—40 км. Под океанами земная кора значительно тоньше (5—10 км), и ее подошва лежит выше, чем под материками.
Земная кора может включать несколько слоев (сверху вниз): осадочный, «гранитный», «базальтовый». Истинный состав двух последних слоев может и не соответствовать гранитам и базальтам, но скорость прохождения сейсмических волн свойственна таким породам. Под континентами толща осадочного слоя достигает в среднем 5 км, «гранитного» — 15—20, «базальтового» — 15—20 км. Под крупными горными системами толщина слоев возрастает.
На дне океанов осадочная толща значительно меньше — от сотен метров до нескольких километров. Гранитный слой отсутствует, а ложе океанов, подстилающее осадочную толщу, сложено только базальтами особого, океанского типа толщиной до 10 км.
Рельеф дна Мирового океана
В первых представлениях географов о характере рельефа дна ложе океана, в противоположность рельефу суши, рисовалось как ровная, плоская поверхность, не имеющая ни гор, ни впадин. С развитием исследований океана, а в особенности с широким использованием эхолота в середине XX в. взгляды коренным образом изменились. В настоящее время рельеф дна океана изучен довольно подробно и предстает перед нами не менее сложным, чем рельеф суши.
Общее, осредненное представление о распределении на Земле высот на континентах и глубин дна океана дает гипсографическая кривая (для дна океана — батиграфическая кривая).
На гипсографической кривой хорошо выделяются: на суше — высокие горы, занимающие малую площадь, и равнины, площадь которых на суше преобладает; в океане — прилегающая к берегу моря небольшая по площади мелководная часть, обширное ложе океана со средними глубинами 4000—5000 м и очень малые по площади участки больших глубин. С помощью батиграфической кривой можно выделить главные элементы рельефа дна океана (рис. 10.1):
подводная окраина материков (22% площади дна Мирового океана), включающая шельф, или материковую отмель (0—200 м), материковый склон (200—2000 м) и материковое подножие (2000— 2500 м);
ложе океана (2500—6000 м), занимающее почти всю остальную площадь дна, за исключением особого вида рельефа — океанических желобов;
океанические желоба (глубже 6000 м), занимающие всего лишь 1,3% площади дна.
На рис. 10.1 показано распределение по площади различных ступеней высот суши и глубин дна Мирового океана. Выделяют два максимума площадей — от 0 до 1000 м на суше и от 4000 до 5000 м на ложе океана. Это служит косвенным показателем существования двух элементов земной коры — материков и океана.
Рис. 10.1.Гипсографическая кривая земного шара (объяснения см. в тексте)
Материковая отмель (шельф) — верхняя мелководная часть подводной окраины материков (с глубинами в среднем до 200, иногда до 400 м). Шельф окаймляет материки и острова. Наибольшая ширина шельфа — вдоль северных берегов Евразии, где его внешняя граница уходит в Северный Ледовитый океан на сотни километров. Велика его ширина и в Атлантическом океане вдоль берегов Европы и Северной Америки, а также у берегов Патагонии. Наименьшая ширина шельфа в Тихом океане вдоль западных берегов Северной и Южной Америки. Шельф занимает около 40% площади подводных окраин материков. Остальную, большую часть составляют материковый склон и материковое подножие.
Материковый склон распространяется от внешней границы шельфа и иногда до глубин 3500 м. Это боковая грань материковой глыбы. Материковый склон имеет большие утлы наклона (в среднем 4—7°, иногда до 30°). На некоторых участках океана материковый склон прорезан глубокими подводными каньонами. Полагают, что часть каньонов — результат тектонических процессов, а большинство — следствие воздействия так называемых «мутьевых», или суспензионных, потоков, «пропиливающих» склон. Некоторые каньоны представляют собой затопленные долины и русла крупных рек.
Материковое подножие занимает пространство с глубинами 2000— 2500 м, а кое-где до 4000 м. Здесь встречаются конусы выноса упомянутых выше каньонов (их называют «глубоководными конусами выноса»). А в целом это шлейф осадков, накопленных у материкового склона, подобный шлейфам, образующимся у подножия гор на континентах.
За подножием в сторону океана (на глубинах более 4000—4500 м) располагается ложе океана, которое по рельефу весьма неоднородно. На ложе океана выделяют как положительные, так и отрицательные формы рельефа.
К положительным формам относятся: срединно-океанические хребты, подводные плато, отдельные подводные горы — гайоты (в том числе подводные вулканы).
Срединно-океанические хребты, как и ложе океана, имеют тот же таксономический ранг, что и материковые структуры — шельф, склон и материковое подножие, но занимают вдвое большую площадь. В каждом океане существует хребет меридионального направления. Южные оконечности хребтов смыкаются с широтным подводным хребтом, расположенным между Антарктидой и другими южными материками: Южной Америкой, Африкой и Австралией. Это величайшая горная система Земли, поэтому ее называют планетарной системой срединно-океанических хребтов. Общая протяженность системы более 60 000 км. Она занимает более 15% поверхности дна Мирового океана, имеет очень сложную геологическую структуру. Вдоль гребня хребта проходят рифтовые долины, хребет пересекают многочисленные поперечные разломы. Наиболее отчетливо на дне Мирового океана выражен Срединно-Атлантический хребет, который и изучен лучше других.
К отрицательным формам рельефа дна океана относятся котловины, ложбины и океанические желоба (глубиной более 6000 м). Океанические глубоководные желоба — узкие и длинные, в плане обычно дугообразные депрессии, располагающиеся вдоль внешнего края островных дуг, а также некоторых материков. Ширина желобов от 1—3 до нескольких десятков километров, а длина — сотни километров. Хотя океанические желоба и занимают малую долю площади дна в океане, они представляют собой очень своеобразный объект дна, привлекающий внимание не только геологов, но и гидрологов, так как в этих желобах создаются совершенно особые условия для развития гидрологических, гидрохимических и биологических процессов.
На дне океана выделяют также рифтовые долины, трансформные разломы и другие элементы геотектонической структуры земной коры. К подобным образованиям относятся также островные дуги, как, например, Курильская, Марианская, Малая Антильская и др.
Донные отложения
В морской воде находится много примесей: растворенных веществ, коллоидов, взвесей, живых организмов и продуктов их жизнедеятельности. Эти примеси в океане, как в гигантском отстойнике, постепенно осаждаются на дно и формируют донные отложения, или донные осадки. Самый верхний слой этих осадков образует грунт дна, поверхностный слой литосферы под океаном.
В соответствии с характером исходного материала, из которого образуются донные отложения, они подразделяются на два основных типа: терригенные и органогенные, или биогенные. Такое деление в большой степени условно, так как в природе отложения обоих типов не локализованы строго, и отнесение грунта к одному или другому типу определяется степенью преобладания органогенных или терригенных осадков.
К терригенным отложениямотносятся продукты размыва суши — взвешенные наносы, выносимые реками, а также продукты разрушения берегов океана (абразии). Эти отложения занимают ближайшие к суше пространства дна — приблизительно одну четверть всей площади дна океанов.
Основная масса терригенных отложений в Мировом океане представлена илами. На дне океана формируются илы особого химического состава и цвета. Так, в высоких широтах встречается голубой ил, в Тихом и Индийском океанах — синий, у берегов Южной Америки — красный (определяется цветом выносимых реками наносов), в Черном море — черный (влияние содержащегося на глубинах H2S), в других районах океана — серый, белый, коричневый ил. Часто и название илу на океанском дне дают по его цвету.
Органогенные отложенияформируются из остатков отмерших (в основном планктонных) организмов, живущих в воде, — скелетов, раковин и др.
В состав донных отложений входят также (в небольших количествах) эоловые (приносимые ветрами с суши), пирокластыческие (вулканогенные), хемогенные (осаждение солей из морской воды) и космические материалы, попадающие в океан из космического пространства в виде пыли и магнитных шариков.
Ежегодно реки приносят в Мировой океан около 16 млрд т наносов; ветры и вулканы — по 2 млрд т, абразия берегов и айсберги — по 1 млрд т, космический материал составляет всего 10 млн т в год. Всего же, если учесть еще и сток растворенных веществ, а также жизнедеятельность морских организмов, в донные отложения Мирового океана ежегодно поступает около 25 млрд т разных осадков. Скорость осадкообразования в океанах очень мала, она измеряется миллиметрами за 1000 лет и весьма разнообразна: для красной глины — менее 1 мм/1000 лет, органогенного ила — до 60 мм/1000 лет. Скорость накопления осадков в морях на один-два порядка выше, чем в океанах.
Поступая в океаны и моря, терригенные наносы движениями воды сортируются по крупности. Вблизи берега отлагаются наиболее крупные фракции (валуны, галька, гравий, песок). Более мелкие фракции — ил (алеврит) и глина (пелит) — течениями могут быть вынесены на большие глубины.
Органогенные отложения на дне океана представлены остатками различных организмов. Наиболее широко распространены известковые и кремниевые отложения. Первые представлены двумя разновидностями: глобигериновыми (покрывают около 3% ложа Мирового океана) и птероподовыми илами, вторые — диатомовыми илами, свойственными умеренным и полярным широтам, и радиоляриевыми, приуроченными к экваториальным широтам.
Вулканогенные отложениясвязаны с извержениями вулканов и поступлением в океан лавы, пепла, вулканической пыли как из вулканов на дне океана, так и из вулканов на суше.
Хемогенные отложенияна дне океана — это результат химических или биохимических процессов на дне и в придонных водах океана. Среди таких отложений — железомарганцевые конкреции; биохимические процессы, участвующие в их образовании, еще недостаточно изучены. Железомарганцевые конкреции представляют большой экономический интерес как концентраты полиметаллической руды. Уже разработана технология их добычи. На дне океана встречаются и фосфоритные конкреции.
В некоторых районах в прибрежных пляжевых песках формируются россыпи тяжелых минералов. Внебольших прибрежных морских районах в условиях засушливого климата иногда выпадают самосадочные соли, например глауберова и поваренная.
Космогенные отложенияна дне океана представлены в основном космической пылью, «космическими шариками», метеоритами.
Разные по происхождению отложения на дне океана формируются одновременно, поэтому они имеют сложный состав. Примером морских отложений смешанного состава является так называемая глубоководная красная глина, состоящая из частиц вулканического и космического происхождения, а также из алюмосиликатов органического происхождения и занимающая более 25% площади ложа океана.
Изучение донных грунтов необходимо для решения многих как научных, так и прикладных вопросов. Для морской биологии донные грунты — это биотоп, место обитания донных организмов (бентоса). Для морской и не только морской геологии — это первая фаза образования горных пород (процессы диагенеза), а также геологическая хронология, изучаемая по стратификации донных отложений. Тесно связано с характером грунта геоморфологическое строение морского дна. Огромное значение имеет изучение грунта для морского и промыслового флота (в связи с тралением по дну, с постановкой судна на якорь, с возможностью его посадки на грунт и т.д.), для добычи полезных ископаемых со дна океана, прокладки газо- и нефтепроводов по морскому дну.
Источник