Введення
Здавна людей цікавило, як влаштовано дно океану. Перш за все, мореплавцям треба було знати, що чекає корабель у відкритому морі: величезні глибини або небезпечні скелясті мілині - таке питання ставив собі кожен, хто вирушав у плавання. У міру розвитку техніки мореплавання інтерес до океану зростав. Моряки навчилися вимірювати океанські глибини і за характером їх зміни навіть грубо визначати місцезнаходження корабля. Так, якщо глибини починали різко зменшуватися, капітани суден чекали наближення берега. Поява підводних човнів посилило інтерес моряків до будови морського дна на значно більших глибинах. Будовою дна стали цікавитися і рибалки: зазвичай тріска, палтус, камбала і інша промислова риба збирається у країв мілини, вершин підводних височин і деяких частин схилів; там її ловлять тралами. Разом з тим рибалкам важливо знати і характер грунту, щоб не зачепити за скелі і валуни - так можна порвати, а то й зовсім обірвати трал або забити тралових мережа мулом. Але навіть якщо рибалки ловлять і не донну рибу, а плаваючу поблизу поверхні або в товщі води - оселедець, сайру, тунця, то їм також цікаво будова дна океану. Виявляється, ці риби часто тримаються над банками (обмілинами) і вершинами підводних гір, тому що висхідні руху глибинних вод океану над схилами таких форм рельєфу виносять вгору солі, що сприяють розвитку планктону, яким харчуються риби.
Як встановлено, геологічна будова дна океанів дуже складно і багато в чому відрізняється від материкової суші. Між тим, якщо не знати геологічної будови дна Світового океану, не можна уявити собі і будову Землі в цілому, не можна зрозуміти закони її геологічного розвитку. А чи потрібно це людям? Чи є практична необхідність проникнути в таємниці океанського дна?
Сучасна океанологія вже має в своєму розпорядженні хорошими картами рельєфу дна морів і океанів, що відображають характер донних опадів, фізичні поля і глибинну будову земної кори; найбільш докладними картами, складеними за матеріалами Міжнародного геофізичного року радянськими вченими. «Російські карти океанів» отримали широке визнання у всіх країнах.
Головні риси будови океанічних западин
Уявімо собі, що якимось дивом води океанів раптом зникли і нашому погляду відкрилися простори океанських глибин. Ми побачили б там дивний і незвичайний світ, не схожий на все те, що оточує нас на суші.
Сучасні карти Світового океану, складені вченими, показують дійсну картину підводного рельєфу.
Поблизу підніжжя материкових схилів поверхня ложа океану через товщі накопичуються там опадів часто буває піднята, так що поступово зливається з нижньою частиною схилу. Якщо у підніжжя материкового схилу лежить глибоководний жолоб, то вздовж нього по краю ложа океану тягнеться, як правило, широкий крайової вал. Це утворення тектонічне - своєрідна реакція океанського ложа на прогинання жолоба.
З піднять, що розділяють ложе океану на окремі улоговини, найбільш значні серединно-океанічні хребти. Вперше їх виявили в Атлантичному та Індійському океанах, а потім виявилося, що вони з'єднуються в одну загальну планетарну систему і простягаються з Північного Льодовитого океану через Атлантичний і Індійський в Тихий. Ця гірська система, що оперізує всю земну кулю, досягає в довжину 60 тис. км. Нічого подібного серединно-океанічним хребтам на суші немає - адже всі гірські системи материків, як би великі вони не були, все ж роз'єднані між собою западинами океанів.
Серединно-океанічні хребти - величні гірські утворення шириною в кілька сотень кілометрів і висотою близько 2-3 км. Вони складаються з кількох паралельних гірських пасом. Їх схили опускаються до ложа океану широкими сходами.
У найвищій центральній частині уздовж гребенів тіло хребта прорізають глибокі так звані рифтові ущелини. За їх назвою всю осьову зону серединно-океанічних хребтів називають рифтовой. Рифтові ущелини і рифтові зони в геологічному відношенні надзвичайно цікаві. Тут виключно висока сейсмічна активність, кожен день буває до 100 землетрусів. З надр Землі виходить сильний потік тепла, широко розвинена вулканічна діяльність. У стінках рифтової ущелини і на гребенях прилеглих до нього рифтових гряд оголюються глибинні породи Землі. Припускають, що серединно-океанічні хребти утворилися там, де глибинні породи мантії піднімалися вгору під впливом радіоактивного розігріву. Вони вичавлюють вгору, крізь тріщини земної кори, розсовуючи її в сторони, - звідси горизонтальне зміщення навколишніх материків і підняття гірських гряд у рифтової зоні.
На океанському ложі зустрічаються вузькі, витягнуті, з крутими схилами і рівними вершинами плато. Вони мають брилові структуру - це підняті вгору блоки земної кори, які майже не схильні до землетрусів. До них відносяться: хребет Ломоносова в Північному Льодовитому океані, хребет Наска в Тихому і т. д.
Є ще один різновид підводних хребтів - вулканічні хребти. Вони утворені ланцюжками підводних вулканів, що сидять на загальних цоколі і зімкнулися своїми схилами. Наприклад, Гавайський підводний хребет в Тихому океані. Він тягнеться на кілька тисяч кілометрів з центральної частини океану майже до Командорських островів. Вершини південній частині цього хребта виступають над водою у вигляді Гавайських островів.
На ложі океану зустрічаються і так звані вали - широкі масивні підняття з сильно пологими схилами. Дуже часто на поверхні валів розташовуються конусоподібні підводні гори. Як правило, це діючі або згаслі вулкани; зазвичай вони увінчані величезними кораловими спорудами, виступаючими над поверхнею океану у вигляді коралових островів - атолів. Якщо навіть згаслий вулкан, прогинаючи своєю вагою земну кору, буде опускатися, безперервно зростаючі корали підтримають існування острова. Хіба що різке похолодання вод вб'є корали або опускання вулкана виявиться таким швидким, що вони не «викрадення» за ним. У просторах океанів (особливо в Тихому) розкидано безліч атолів. Це острова Туамоту, Тубуаї, Каролінські, Маршаллові, Елліс, Гілберта, Фенікс і безліч одиночних атолів. Велика частина цих островів витягнута ланцюжками, - значить, їх вулканічні основи розташовуються уздовж підводних валів. Система валів ділить ложе Тихого океану на кілька великих улоговин: Північно-Західну, Північно-Східну, Маріанську, Центральну, Південну, Беллінсгаузена, Чилійську, Панамський.
Є ще одна чудова риса будівлі океанського ложа - так звані зони розломів. Це вузькі і надзвичайно довгі смуги складно роздробленого дна: то круті скидний уступи, то гребені і жолоби, то просто складно розчленований рельєф. Вони тягнуться на сотні і тисячі кілометрів. Зони розлому говорять про те, що коли-то окремі брили або плити зміщувалися стосовно один одного; в результаті в земній корі утворилися шви. Зсуви могли бути як у горизонтальному напрямку, місцями на сотні кіло метрів, так і у вертикальному - на сотні і навіть на дві-три тисячі метрів. Зараз вважають, що головною причиною утворення зон розломів послужило нерівномірне розсування земної кори в бік від рифтових зон серединно-океанічних хребтів.
Опади Світового океану
Всі ті великі форми рельєфу підводного світу створені силами внутрішнього розвитку Землі: тектонічними рухами і вулканізмом. Вони змінюються під впливом водної товщі океану і які в ній відбуваються. Морські хвилі зрізують біля берегів навіть тверді скелі, засипають піском і мулом западини і долини. Проте основна частина опадів, яка створюється при руйнуванні берегів і виноситься в море ріками, не утримується поблизу берега і відкладається за межами материкової обмілини. Особливо багато опадів скидається у вигляді стрімких каламутних потоків (їх називають суспензійним) через підводні каньйони материкового схилу. На материковому схилі опади теж здебільшого не затримуються - вони сповзають у вигляді зсувів або виносяться течіями у відкритий океан. Там вони осідають у величезних товщах поблизу підніжжя материкового схилу, а частково виносяться течіями далеко в центральні частині океану.
За межами берегів і мілин, там, де хвилі вже перестають діяти на дно, опади накопичуються дуже повільно і нерівномірно: за тисячу років від 0,3-0,4 мм до десятків сантиметрів. Тому-то в одних районах складний тектонічний і вулканічний рельєф довго зберігається, а в інших швидко вирівнюється.
Розрізняють чотири основних типи донних опадів: теригенні - зносяться з суші, біогенні - від залишків живих організмів, хемогенние - випадають з розчинів хімічним шляхом і вулканогенні - виверження вулканів вулканами. Швидкість накопичення різних опадів залежить від відстані до суші, географічної широти, від глибини океану і характеру підводного рельєфу, від течій. Наприклад, теригенні опади, як правило, швидше накопичуються поблизу берегів, утворюючи навколо материків характерний пояс потужних осадових товщ. Біогенні опади накопичуються швидко там, де умови сприяють бурхливому розвитку життя. Наприклад, в антарктичних водах бурхливо розвиваються дрібні діатомові водорості з крем'янистим панциром. Відмираючи, вони утворюють діатомовий мул, що оточує Антарктиду. У тропічних водах головним чином осідають вапняні мули з дрібних раковінок найпростіших організмів - форамініфер і птеропод, а також уламків коралів. Біогенні опади у відкритих частинах океанів накопичуються майже в 10 разів швидше, ніж виносяться туди течіями теригенні опади.
Хемогенние опади у відкритому океані накопичуються дуже повільно, але в деяких відокремлених частинах морів і океанів, де вода швидко випаровується, вони можуть осідати швидко. Так, у Каспійському морі в затоці Кара-Богаз-Гол за сто років осідає кілька сантиметрів солі. У відкритому океані хемогенние опади зустрічаються у вигляді фосфатних і залізо-марганцевих конкрецій - кулястих скупчень. Це цінна / сировина для видобутку фосфатних добрив, заліза, марганцю, міді, молібдену, нікелю і кобальту. Як хімічна сировина цінні солі Кара-Богаз-Гола і затоки Сиваш.
Вулканогенні опади накопичуються здебільшого поблизу вулканів, але вони також розносяться течіями далеко по океану - насичене бульбашками газів вулканічне скло (пемза) має гарну плавучість. Велика кількість попелу під час сильних вибухів вулканів викидається в повітря і розноситься вітром на далекі відстані над океаном.
Океанські течії переміщують зважену у воді каламуть на великі відстані, і по їхньому шляху відкладаються потужні смуги опадів. Особливо яскраво виражені вони уздовж сильних течій - Ку-ро-Сіо, Гольфстріму і екваторіального. Суспензійні потоки, про які ми вже говорили, рухаються безпосередньо по дну і, виносячи з мілководь величезні кількості зваженого матеріалу, швидко заповнюють зниження дна. Завдяки їм на дні глибоких океанських улоговин часто можна зустріти ідеально плоскі рівнини. Опади, які з товщі води, зазвичай покривають нерівності дна більш-менш рівномірно.
У віддалених від берега частинах океанів, куди течії не заносять теригенний матеріал, а кількість живих організмів у воді не така велика, утворюються характерні опади - червоні глибоководні глини. У них змішуються опади всіх типів. Червоне забарвлення їх пов'язана з хімічним випаданням оксидів заліза і марганцю. Утворюються ці глини вкрай повільно.
Майбутнє освоєння океану
Крок за кроком проникаємо ми в таємниці підводного світу. Нам відкриваються скарби океанських півостровів, і все частіше і частіше обговорюють вчені перспективи освоєння скарбів, що лежать в пучині океану. У зв'язку з цим народжується безліч проектів. Деякі з них вже починають здійснюватися. Повним ходом йде видобуток солі з відкладень морських заток. Будуються електростанції, які будуть використовувати енергію приливних хвиль. Сотні свердловин на материковій мілині вже постачають нафту і газ.
Здавна людей цікавило, як влаштовано дно океану. Перш за все, мореплавцям треба було знати, що чекає корабель у відкритому морі: величезні глибини або небезпечні скелясті мілині - таке питання ставив собі кожен, хто вирушав у плавання. У міру розвитку техніки мореплавання інтерес до океану зростав. Моряки навчилися вимірювати океанські глибини і за характером їх зміни навіть грубо визначати місцезнаходження корабля. Так, якщо глибини починали різко зменшуватися, капітани суден чекали наближення берега. Поява підводних човнів посилило інтерес моряків до будови морського дна на значно більших глибинах. Будовою дна стали цікавитися і рибалки: зазвичай тріска, палтус, камбала і інша промислова риба збирається у країв мілини, вершин підводних височин і деяких частин схилів; там її ловлять тралами. Разом з тим рибалкам важливо знати і характер грунту, щоб не зачепити за скелі і валуни - так можна порвати, а то й зовсім обірвати трал або забити тралових мережа мулом. Але навіть якщо рибалки ловлять і не донну рибу, а плаваючу поблизу поверхні або в товщі води - оселедець, сайру, тунця, то їм також цікаво будова дна океану. Виявляється, ці риби часто тримаються над банками (обмілинами) і вершинами підводних гір, тому що висхідні руху глибинних вод океану над схилами таких форм рельєфу виносять вгору солі, що сприяють розвитку планктону, яким харчуються риби.
Як встановлено, геологічна будова дна океанів дуже складно і багато в чому відрізняється від материкової суші. Між тим, якщо не знати геологічної будови дна Світового океану, не можна уявити собі і будову Землі в цілому, не можна зрозуміти закони її геологічного розвитку. А чи потрібно це людям? Чи є практична необхідність проникнути в таємниці океанського дна?
Сучасна океанологія вже має в своєму розпорядженні хорошими картами рельєфу дна морів і океанів, що відображають характер донних опадів, фізичні поля і глибинну будову земної кори; найбільш докладними картами, складеними за матеріалами Міжнародного геофізичного року радянськими вченими. «Російські карти океанів» отримали широке визнання у всіх країнах.
Головні риси будови океанічних западин
Уявімо собі, що якимось дивом води океанів раптом зникли і нашому погляду відкрилися простори океанських глибин. Ми побачили б там дивний і незвичайний світ, не схожий на все те, що оточує нас на суші.
Сучасні карти Світового океану, складені вченими, показують дійсну картину підводного рельєфу.
Поблизу підніжжя материкових схилів поверхня ложа океану через товщі накопичуються там опадів часто буває піднята, так що поступово зливається з нижньою частиною схилу. Якщо у підніжжя материкового схилу лежить глибоководний жолоб, то вздовж нього по краю ложа океану тягнеться, як правило, широкий крайової вал. Це утворення тектонічне - своєрідна реакція океанського ложа на прогинання жолоба.
З піднять, що розділяють ложе океану на окремі улоговини, найбільш значні серединно-океанічні хребти. Вперше їх виявили в Атлантичному та Індійському океанах, а потім виявилося, що вони з'єднуються в одну загальну планетарну систему і простягаються з Північного Льодовитого океану через Атлантичний і Індійський в Тихий. Ця гірська система, що оперізує всю земну кулю, досягає в довжину 60 тис. км. Нічого подібного серединно-океанічним хребтам на суші немає - адже всі гірські системи материків, як би великі вони не були, все ж роз'єднані між собою западинами океанів.
Серединно-океанічні хребти - величні гірські утворення шириною в кілька сотень кілометрів і висотою близько 2-3 км. Вони складаються з кількох паралельних гірських пасом. Їх схили опускаються до ложа океану широкими сходами.
У найвищій центральній частині уздовж гребенів тіло хребта прорізають глибокі так звані рифтові ущелини. За їх назвою всю осьову зону серединно-океанічних хребтів називають рифтовой. Рифтові ущелини і рифтові зони в геологічному відношенні надзвичайно цікаві. Тут виключно висока сейсмічна активність, кожен день буває до 100 землетрусів. З надр Землі виходить сильний потік тепла, широко розвинена вулканічна діяльність. У стінках рифтової ущелини і на гребенях прилеглих до нього рифтових гряд оголюються глибинні породи Землі. Припускають, що серединно-океанічні хребти утворилися там, де глибинні породи мантії піднімалися вгору під впливом радіоактивного розігріву. Вони вичавлюють вгору, крізь тріщини земної кори, розсовуючи її в сторони, - звідси горизонтальне зміщення навколишніх материків і підняття гірських гряд у рифтової зоні.
На океанському ложі зустрічаються вузькі, витягнуті, з крутими схилами і рівними вершинами плато. Вони мають брилові структуру - це підняті вгору блоки земної кори, які майже не схильні до землетрусів. До них відносяться: хребет Ломоносова в Північному Льодовитому океані, хребет Наска в Тихому і т. д.
Є ще один різновид підводних хребтів - вулканічні хребти. Вони утворені ланцюжками підводних вулканів, що сидять на загальних цоколі і зімкнулися своїми схилами. Наприклад, Гавайський підводний хребет в Тихому океані. Він тягнеться на кілька тисяч кілометрів з центральної частини океану майже до Командорських островів. Вершини південній частині цього хребта виступають над водою у вигляді Гавайських островів.
На ложі океану зустрічаються і так звані вали - широкі масивні підняття з сильно пологими схилами. Дуже часто на поверхні валів розташовуються конусоподібні підводні гори. Як правило, це діючі або згаслі вулкани; зазвичай вони увінчані величезними кораловими спорудами, виступаючими над поверхнею океану у вигляді коралових островів - атолів. Якщо навіть згаслий вулкан, прогинаючи своєю вагою земну кору, буде опускатися, безперервно зростаючі корали підтримають існування острова. Хіба що різке похолодання вод вб'є корали або опускання вулкана виявиться таким швидким, що вони не «викрадення» за ним. У просторах океанів (особливо в Тихому) розкидано безліч атолів. Це острова Туамоту, Тубуаї, Каролінські, Маршаллові, Елліс, Гілберта, Фенікс і безліч одиночних атолів. Велика частина цих островів витягнута ланцюжками, - значить, їх вулканічні основи розташовуються уздовж підводних валів. Система валів ділить ложе Тихого океану на кілька великих улоговин: Північно-Західну, Північно-Східну, Маріанську, Центральну, Південну, Беллінсгаузена, Чилійську, Панамський.
Є ще одна чудова риса будівлі океанського ложа - так звані зони розломів. Це вузькі і надзвичайно довгі смуги складно роздробленого дна: то круті скидний уступи, то гребені і жолоби, то просто складно розчленований рельєф. Вони тягнуться на сотні і тисячі кілометрів. Зони розлому говорять про те, що коли-то окремі брили або плити зміщувалися стосовно один одного; в результаті в земній корі утворилися шви. Зсуви могли бути як у горизонтальному напрямку, місцями на сотні кіло метрів, так і у вертикальному - на сотні і навіть на дві-три тисячі метрів. Зараз вважають, що головною причиною утворення зон розломів послужило нерівномірне розсування земної кори в бік від рифтових зон серединно-океанічних хребтів.
Опади Світового океану
Всі ті великі форми рельєфу підводного світу створені силами внутрішнього розвитку Землі: тектонічними рухами і вулканізмом. Вони змінюються під впливом водної товщі океану і які в ній відбуваються. Морські хвилі зрізують біля берегів навіть тверді скелі, засипають піском і мулом западини і долини. Проте основна частина опадів, яка створюється при руйнуванні берегів і виноситься в море ріками, не утримується поблизу берега і відкладається за межами материкової обмілини. Особливо багато опадів скидається у вигляді стрімких каламутних потоків (їх називають суспензійним) через підводні каньйони материкового схилу. На материковому схилі опади теж здебільшого не затримуються - вони сповзають у вигляді зсувів або виносяться течіями у відкритий океан. Там вони осідають у величезних товщах поблизу підніжжя материкового схилу, а частково виносяться течіями далеко в центральні частині океану.
За межами берегів і мілин, там, де хвилі вже перестають діяти на дно, опади накопичуються дуже повільно і нерівномірно: за тисячу років від 0,3-0,4 мм до десятків сантиметрів. Тому-то в одних районах складний тектонічний і вулканічний рельєф довго зберігається, а в інших швидко вирівнюється.
Розрізняють чотири основних типи донних опадів: теригенні - зносяться з суші, біогенні - від залишків живих організмів, хемогенние - випадають з розчинів хімічним шляхом і вулканогенні - виверження вулканів вулканами. Швидкість накопичення різних опадів залежить від відстані до суші, географічної широти, від глибини океану і характеру підводного рельєфу, від течій. Наприклад, теригенні опади, як правило, швидше накопичуються поблизу берегів, утворюючи навколо материків характерний пояс потужних осадових товщ. Біогенні опади накопичуються швидко там, де умови сприяють бурхливому розвитку життя. Наприклад, в антарктичних водах бурхливо розвиваються дрібні діатомові водорості з крем'янистим панциром. Відмираючи, вони утворюють діатомовий мул, що оточує Антарктиду. У тропічних водах головним чином осідають вапняні мули з дрібних раковінок найпростіших організмів - форамініфер і птеропод, а також уламків коралів. Біогенні опади у відкритих частинах океанів накопичуються майже в 10 разів швидше, ніж виносяться туди течіями теригенні опади.
Хемогенние опади у відкритому океані накопичуються дуже повільно, але в деяких відокремлених частинах морів і океанів, де вода швидко випаровується, вони можуть осідати швидко. Так, у Каспійському морі в затоці Кара-Богаз-Гол за сто років осідає кілька сантиметрів солі. У відкритому океані хемогенние опади зустрічаються у вигляді фосфатних і залізо-марганцевих конкрецій - кулястих скупчень. Це цінна / сировина для видобутку фосфатних добрив, заліза, марганцю, міді, молібдену, нікелю і кобальту. Як хімічна сировина цінні солі Кара-Богаз-Гола і затоки Сиваш.
Вулканогенні опади накопичуються здебільшого поблизу вулканів, але вони також розносяться течіями далеко по океану - насичене бульбашками газів вулканічне скло (пемза) має гарну плавучість. Велика кількість попелу під час сильних вибухів вулканів викидається в повітря і розноситься вітром на далекі відстані над океаном.
Океанські течії переміщують зважену у воді каламуть на великі відстані, і по їхньому шляху відкладаються потужні смуги опадів. Особливо яскраво виражені вони уздовж сильних течій - Ку-ро-Сіо, Гольфстріму і екваторіального. Суспензійні потоки, про які ми вже говорили, рухаються безпосередньо по дну і, виносячи з мілководь величезні кількості зваженого матеріалу, швидко заповнюють зниження дна. Завдяки їм на дні глибоких океанських улоговин часто можна зустріти ідеально плоскі рівнини. Опади, які з товщі води, зазвичай покривають нерівності дна більш-менш рівномірно.
У віддалених від берега частинах океанів, куди течії не заносять теригенний матеріал, а кількість живих організмів у воді не така велика, утворюються характерні опади - червоні глибоководні глини. У них змішуються опади всіх типів. Червоне забарвлення їх пов'язана з хімічним випаданням оксидів заліза і марганцю. Утворюються ці глини вкрай повільно.
Майбутнє освоєння океану
Крок за кроком проникаємо ми в таємниці підводного світу. Нам відкриваються скарби океанських півостровів, і все частіше і частіше обговорюють вчені перспективи освоєння скарбів, що лежать в пучині океану. У зв'язку з цим народжується безліч проектів. Деякі з них вже починають здійснюватися. Повним ходом йде видобуток солі з відкладень морських заток. Будуються електростанції, які будуть використовувати енергію приливних хвиль. Сотні свердловин на материковій мілині вже постачають нафту і газ.