книги из ГПНТБ / Смирнов Г.Н. Океанология (в инженерном изложении) учебник

тяжести *, было установлено, что земная кора состоит из несколь­ ких слоев, характеризующихся различной скоростью распростране­ ния колебаний (табл. ѴІІ-2). Плотность земной коры изменяется не только в вертикальном, но и в горизонтальном направлениях (табл. ѴІІ-3). Анализ многочисленных данных, полученных в результате указанных исследований, позволил прийти к общему выводу о раз­ личии строения земной коры в области материков и океанического дна.

Т а б л и ц а Ѵ І І - 2

Скорость распространения колебаний в слоях земной коры

исхождения [38].

** При исследовании распространения колебаний в земной коре во время землетрясе­ ния 1909 г. в Хорватии югославский ученый С . Мохоровичич установил на глубине 40—50 км наличие поверхности, при переходе которой скорость распространения колебаний скачком

Земная кора материков состоит из верхнего слоя осадочных по­ род (рыхлых осадков и уплотненных осадочных и метаморфических пород), гранитного и базальтового слоев. Общая мощность первых

мощность гранитного слоя возрастает иногда до 30 км и более. Общая мощность земной коры в области океанического дна рез­

ко сокращается по сравнению с материками и составляет для океа­ нических котловин по теоретическим .подсчетам 2—7 км, а по ре­

* А н о м а л и е й си л ы т я ж е с т и н а з ы в а е т с я о т к л о н е н и е в е л и ч и н ы си л ы т я ж е с т и п о м а я т н и к о в ы м и с п ы т а н и я м о т т е о р е т и ч е с к и в ы ч и с л е н н о го ее з н а ч е н и я п р и у с л о ­ в и и с т р о г о э л л и п с о и д а л ь н о й ф о р м ы у р о в е н н о й п о в е р х н о с т и , о х в а т ы в а ю щ е й все п р и л е га ю щ и е м а с с ы , в р а щ а ю щ и е с я в о к р у г м а л о й о си э л л и п с о и д а с у г л о в о й с к о ­

н а п р и м е р , д л я г л у б о к о в о д н ы х ж е л о б о в а н о м а л и и в р е д у к ц и и Б у г е х а р а к т е р и ­

270

В области срединных океанических хребтов имеет место океани­ ческий тип земной коры, однако, общая ее мощность возрастает до 20 км и в некоторых случаях имеет место промежуточный слой более плотный, чем базальты, и менее плотный, чем мантия. Земная кора под котловинами глубоководных морей имеет также двуслой­ ное строение: гранитный слой выклинивается (рис. VI1-4) и осадоч­ ный слой, достигающий здесь очень большой мощности, подстилает­ ся непосредственно базальтами (табл. ѴП-4).

Дно океанов отличается от материков не только по геологиче­ ской структуре, но и в морфотектоническом отношении. В геологии различают устойчивые «жесткие» участки земной коры, — платфор­ менные области, — характеризующиеся медленными вертикальны­ ми движениями, слабыми сейсмичностью и вулканизмом и спокой­ ным рельефом, и участки земной коры, где наблюдаются резкие тектонические движения, сильно расчлененный в вертикальном и горизонтальном направлениях рельеф, сейсмичность и вулка­ низм,— так называемые геосинклинальные области. В геоморфоло­ гическом отношении первые представляют собой или поднятые над

271

океана, районы Карибского моря и моря Скотия (между оконечно­ стью Южной Америки и Антарктидой), представляющие собой сложные сочетания горных сооружений, морских бассейнов и ост­ ровных групп.

Повышенной тектонической активностью, резкой расчлененно­ стью рельефа, сейсмичностью и вулканизмом характеризуются так­ же срединные океанические хребты, которые выделяются в качестве геосинклиналей особого типа, названных океаническими геосинкли­ налями, так как они по геофизическим данным отличаются от ти­ пичных геосинклинальных областей.

§ 4. ОСНОВНЫЕ ФОРМЫ РЕЛЬЕФА ДНА МИРОВОГО ОКЕАНА

В свое время основные формы рельефа дна Мирового океана были выделены на основании анализа гипсографической кривой (рис. ѴІІ-5) *, вычисленной и построенной Э. Кассино в 1933 г.

Впоследнее же время появились предложения некоторых ученых и,

вчастности, проф. О. К. Леонтьева классифицировать основные формы рельефа дна океана исходя не только из их гипсометрии и морфологических различий, но и с учетом генетических признаков, используя при этом геологические данные о свойствах и характере залегания пород, соответствующих тем или иным формам релье­ фа [39].

Принимая такую классификацию крупных форм рельефа для океанов, можно выделить подводную окраину материков, переход­

ную зону, ложе океанов и срединно-океанические хребты (табл. ѴІІ-5 и рис. ѴІІ-1).

* Г и п с о г р а ф и ч е с к а я к р и в а я и з о б р а ж а е т р а с п р е д е л е н и е з е м н о й п о в е р х н о с т и п о с т у п е н я м в ы с о т и г л у б и н . В с о о т в е т с т в и и с э т о й к р и в о й , п р и н и м а я ее з а д е й ­ с т в и т е л ь н ы й с р е д н и й п р о ф и л ь п о в е р х н о с т и з е м л и , в ы д е л я ю т с я ч е ты р е к р у п н ы е ф о р м ы р е л ь е ф а д н а о к е а н а : м а т е р и к о в а я о т м е л ь с г л у б и н а м и д о 2 0 0 м\ м а т е р и ­ к о в ы й с к л о н , р а с п р о с т р а н я ю щ и й с я д о г л у б и н ы 2 4 5 0 лг, л о ж е о к е а н а с г л у б и н а м и 5 7 5 0 м и г л у б о к о в о д н ы е в п а д и н ы с г л у б и н о й б о л е е 5 7 5 0 м.

272

Рис. VI1-5. Гипсографическая кривая:

ские хребты

436,7 100

273

Подводная окраина материков состоит из материковой отмели, материкового склона и подножия материкового склона *. Материко­ вая отмель (или шельф) соответствует наиболее мелководной части океанов и морей, непосредственно примыкающей к материкам, и морфологически представляет собой волнистую или холмистую рав­ нину, полого опускающуюся в сторону моря.

Вгенетическом отношении материковая отмель является частью материка, затопленного океаном в период послеледниковой транс­ грессии в результате повышения уровня. Ширина материковой от­ мели изменяется в очень больших пределах и достигает 600—800 км

вСеверном Ледовитом океане, окраинные моря которого (Карское море, море Лаптевых и др.) располагаются целиком в ее пределах.

Наиболее часто глубины в нижней части материковой отмели составляют 130—200 м, но имеются случаи распространения этой формы рельефа и до глубин 350—400 м (Баренцево море) и даже до глубин — 1000 м (Охотское море). Средние уклоны поверхности материковой отмели характеризуются величиной порядка (ТОТ' и только при локальных понижениях и повышениях дна возрастают до 0°25'. Верхняя часть материковой отмели, называемая по пред­ ложению ряда исследователей прибрежной отмелью, характери­ зуется более выровненным рельефом по сравнению с нижней ча­ стью. Это объясняется аккумулятивно-абрадирующим действием волн при неоднократных трансгрессиях и регрессиях океана. Рав­ нинный характер рельефа материковой отмели не исключает нали­ чия отдельных поднятий, а также котловин и впадин, глубина кото­ рых иногда достигает многих сотен метров, так например, впадина Дерюгина в Охотском море имеет глубину 1780 м.

Врельефе материковой отмели, особенно в ее средней части, на­ блюдаются реликтовые субаэральные формы рельефа. В зонах, при­ легающих к областям оледенения, имеются вытянутые понижения, которые являются затопленными трогами**, здесь же наблюдаются

элементы рельефа, образованные типичными ледниковыми отложе­ ниями. В пределах материковой отмели встречаются древние затоп­ ленные береговые линии, иногда в виде абразионного уступа. Глу­ бина расположения этих береговых линий достигает 500 м (Ислан­ дия), в дфугих районах значительно меньше. В Баренцевом море древняя береговая линия располагается на глубине 180—220 м, в- Каспийском море — на глубинах 30 и 40 м. Часто реликтовые фор­ мы представлены затопленными речными долинами (подводные до­ лины рек Гудзон, Конго и др.), выровненными денудационными по­ верхностями (пенепленами), иногда прикрытыми морскими при­ брежными отложениями, а иногда образующими непосредственно морское дно. Некоторые крупные реликтовые формы рельефа имеют тектоническое происхождение.

* Классификация дается по О. К. Леонтьеву [39]. Другие отечественные исследователи (Г. Б. Удинцев, В. Ф. Канаев) относят материковый склон к пере­ ходной зоне и подножия материкового склона не выделяют.

** Трог (нем. — корыто) — ледниковая эрозионная долина.

274

2 4

Рис. ѴП-6. Генетические типы материкового склона (по О. К. Леонтьеву):

/ — ступенчато-сбросовой; 2 — сбросово-глыбовый; 3 — типа флексуры; 4 — аккумулятивный

Кроме реликтовых форм рельефа в пределах материковой отме­ ли встречаются и формы рельефа, созданные морем, к которым, прежде всего, следует отнести прибрежную отмель в целом, а также формы, образовавшиеся в результате действия волнения и течений: абразионные* и аккумулятивные. Последние типичны для районов, прилегающих к устьям крупных рек, где часто реликтовые формы субаэрального происхождения оказываются захороненными под толщей аллювиальных отложений. Некоторые формы рельефа ма­ териковой отмели созданы эндогенными факторами (соляные купо­ ла, грязевые вулканы), в результате действия мутьевых потоков, подводных оползней, и, наконец, связаны с деятельностью организ­ мов (коралловые рифы).

Материковый склон представляет собой сравнительно неболь­ шую по площади область, круто наклоненную в сторону океана (или моря): в верхней части средние уклоны составляют 7— 15°; за счет перемещающихся сверху вниз рыхлых отложений с глубины, при­ мерно, 2000 м уклоны выполаживаются и в нижней части матери­ кового склона наблюдается холмисто-западинный рельеф. По мне­ нию многих авторов, материковый склон имеет тектоническое про­ исхождение; он образовался в результате поднятия материков и одновременного опускания ложа океана, что в ряде случаев сопро­ вождалось разломами земной коры, расположенными па нормали и параллельно границе между зонами с разнонаправленным движе­ нием. При этом формируется материковый склон сбросово-глыбо­ вого и ступенчато-сбросового типов с одной или несколькими (по

* С генетической точки зрения абразионные прибрежные отмели у молодых гористых побережий (например, у Кавказского побережья Черного моря), по мнению О. К. Леонтьева, нельзя относить к подводной окраине материков; их следует выделить как отдельную морфоструктуру.

275

всего Кавказского побережья Черного моря, — здесь максимальные уклоны достигают 20—30°, —-и других районов. Более сложное по­ строение материкового склона наблюдается, например, у Южного берега Крыма, где имеются две ступени в виде подводных террас с выровненной поверхностью.

Если деформация земной коры при относительном движении ма­ териков и ложа океана происходила без разрывов, образовался ма­ териковый склон типа флексуры*; при этом поверхность склона следует направлению пластов горных пород. Такой тип материково­ го склона наблюдается, например, на некоторых участках Мекси­ канского залива (рис. ѴІІ-6 ).

При мощном слое осадков формы коренного рельефа оказы­ ваются погребенными, и материковый склон имеет небольшие укло­ ны (1—2 °) и спокойный рельеф.

Поверхность материкового склона, особенно первого типа, имею­ щего наибольшее распространение, изрезана ложбинами, располо­ женными перпендикулярно бровке склона (рис. VI1-7). Наиболее крупные из этих ложбин, имеющие большую протяженность и глу­ бину (до 1000 м и больше), получили название подводных каньонов.

Обычно подводные каньоны не имеют своего продолжения ни на материковой отмели, ни на равнинах материкового подножия. Из многочисленных гипотез образования подводных каньонов наиболь­ шее распространение получили эрозионная, тектоническая и мутьевых потоков. Первая предполагает, что каньоны образовались в ре­ зультате эрозионного действия рек и последующего затопления реч­ ных долин водами океана. Гипотеза мутьевых потоков объясняет образование каньонов эродирующим действием этих потоков за дли-

* Флексура — тектоническая форма в виде коленчатого изгиба пластов.

276

ность рыхлого слоя осадков, которые поступают сюда с материко­ вой отмели и склона.

Материковое подножие хорошо развито у Северо-Американско­ го побережья в Атлантическом океане, несколько хуже — у берегов Европы, у Западных берегов Африки, в Северной части Индийского океана.

Геофизические исследования и анализ геологических данных по­ зволили установить, что материковой отмели соответствует мате­ риковый тип земной коры, мощность которой здесь составляет 30— 40 км. В пределах материкового склона также везде наблюдается

277

материковый тип земной коры. В области материкового подножия гранитный слой по толщине постепенно уменьшается и выклини­ вается у его внешнего края, где осадочный слой располагается уже на базальтовом фундаменте.

Переходная зона характеризуется наличием определенных гео­ морфологических элементов, расположенных в строгой последова­ тельности (рис. ѴІІ-8 ): к материковому подножию примыкает кот­ ловина окраинного моря, в некоторых случаях занятая плоской и холмистой равниной, в других — горными цепями и хребтами, раз­ лично ориентированными в плане; со стороны океана котловины окраинных морей ограничены крутыми склонами линейноориенти­ рованных поднятий в виде подводных горных хребтов, цепочек не­ больших островов или больших массивов островной суши (Япон­ ские, Филиппинские острова). Эти поднятия, обычно выгнутые в сторону океана, получили название островных дуг. Очень часто они бывают двойными; например, Курильская дуга состоит из внутрен­ ней дуги островов и внешней, представленной на большем своем протяжении подводным хребтом «Витязь». В этом случае между двумя дугами располагается глубокая продольная депрессия, обычно с глубинами 4,0—5,0 тыс. м. С внешней стороны островные дуги сопрягаются с глубоководными желобами, имеющими глуби­ ну до 10,0—11,0 тыс. м (табл. ѴІІ-6 ), и протяженностью до несколь­ ких тысяч километров. Боковые склоны желобов очень крутые, из-

278

резаны ложбинами и каньонами, дно шириной от 10 до 20 км плос­ кое, сложено рыхлыми осадками. В отдельных случаях те или иные указанные элементы переходной зоны могут отсутствовать или их сочетание может быть более сложным.

По морфологическим признакам О. К. Леонтьев выделяет четы­ ре типа переходных зон: западно-тихоокеанский, восточно-тихооке­ анский, антильский и средиземноморский.

Западно-тихоокеанский тип, построение которого описано выше, характерен для нашего Дальневосточного побережья. К югу от Японских островов и к востоку от Австралийского материка пере­ ходная зона этого типа построена как бы в два эшелона. В первом случае внешний эшелон образован островами Бонин, Марианскими, Палау с соответствующими им глубоководными желобами, отде­ ляющими от океана Филиппинскую впадину. Внутренний эшелон образован островами Рю-Кю, Тайвань и Филиппинскими также с системой желобов. Во втором случае внешний эшелон составляют островные дуги и желоба «Витязя», Тонга, Кермадек, внутренний — острова и желоба Ново-Британские, Бугенвильские, Новогебрид­ ские.

Переходные зоны восточно-тихоокеанского типа построены зна­ чительно проще. Здесь в пределах океана расположены только глу­ боководные желоба, роль островных дуг играют горные образова­ ния, расположенные вдоль побережий, внутренние моря отсутст­ вуют. Этот тип переходной зоны характерен для тихоокеанского побережья Центральной и Южной Америки; он более молодой, чем западно-тихоокеанский тип.

Весьма сложное построение имеют переходные зоны антильского типа, к которым относятся районы Индонезии, морей Карибского и Скотия. Островные дуги здесь имеют петлевидное строение, жело­ ба нередко располагаются не только с внешней, но и с внутренней стороны островных дуг. На дне внутренних морей наблюдается большое число горных цепей и хребтов, разделяющих дно на от­ дельные котловины. Сложное строение переходных зон этого типа О. К. Леонтьев объясняет их географическим положением между материковыми платформами, которые препятствовали свободному развитию островных дуг. По возрасту эти зоны более древние, чем западно-тихоокеанские. Еще более древними являются переходные зоны средиземноморского типа, где уже отсутствуют глубоководные желоба, нет явно выраженных островных дуг, глубоководные кот­ ловины разобщены крупными массивами суши. К этой зоне отно­ сятся моря Средиземное, Черное и Каспийское.

Переходные зоны приурочены к геосинклинальным областям и характеризуются повышенной сейсмичностью и современным вул­ канизмом.

В пределах переходных зон наблюдаются различные типы зем­ ной коры: котловинам глубоководных морей соответствует субокеа­ нический тип, отличающийся от собственно океанического большой толщей осадочных пород (см. табл. ѴІІ-4); массивам суши и под­ водным хребтам соответствует материковый тип земной коры — гра­

279