Мегарельеф подводных окраин материков.
Существенная особенность подводной окраины Северной Америки - широкая шельфовая зона, занимающая 10,3% всей площади дна океана. Шельф имеет значительное распространение на северо-западе - у берегов , Новой , где его ширина достигает 300-400 км. Для шельфа в этом районе характерно развитие реликтовых форм , глубоководных желобов, каньонов, приподнятых банок, представляющих собой гигантские куэсты, сложенные породами мезозойского возраста. Бурением вскрыты и протерозойские породы, что дает право рассматривать эти банки как часть затопленной Северо-Американской .
Южнее полуострова Кейп-Код, через который проходит граница последнего оледенения, поверхность шельфа представлена полого-волнистыми равнинами, пересеченными рядом затопленных речных долин. Самая значительная из них - Гудзон.
У восточных берегов Флориды к шельфу примыкает большое подводное плато Блейк, поверхность которого сложена крупнозернистыми отложениями, обнаруженными на глубине 1000 м. Океанологи высказывают предположение, что это результат воздействия на морское дно течения . Плато Блейк сложено породами, аналогичными породам прибрежных . На плато хорошо выражен материковый склон, начинающийся с глубины 200 м и отличающийся большой крутизной, с многочисленными каньонами.
Самый значительный из них - каньон Гудзон, расположенный на глубине 600-700 м, шириной 500 м и длиной до 200 км.
Материковое подножие представлено широкой наклонной равниной, которая образована в результате накопления , главным образом отложений мутьевых потоков, выносящих массы осадочного материала из береговой зоны и с поверхности шельфа по подводным каньонам.
Глава 20
На дне Мирового океана выделяются четыре планетарные геотектуры второго порядка: подводные окраины материков, переходные зоны между материками и океанами, ложе океана и срединно-океанические хребты.
Подводные окраины материков (их называют пассивными окраинами континентов), затопленные водами океана, составляют 82 млн км 2 , что больше половины площади суши. В Северном Ледовитом океане на их долю приходится более 70% площади (табл. 15). В геологическом отношении они являются продолжением материков и обладают земной корой материкового типа. Их внешняя граница, располагающаяся на глубинах порядка 3,5 км, является границей континента и океана. Подводная окраина материков состоит из трех главных морфоструктурных элементов - шельфа, материкового склона и материкового подножия (рис. 137).
Площади основных типов морфоструктур океанов (%)
(по В. М. Литвину)
Та б л и ца 15
Рис. 137. Атлантическая подводная окраина Северной Америки: шельф, материковый склон с каньонами, материковое подножье (по О. К. Леонтьеву и Г. И. Рычагову)
Шельф - это прибрежная, относительно мелководная часть дна до глубин в основном 100-200 м, ограниченная бровкой материкового склона. Рельеф шельфа равнинный, уклоны поверхности обычно не превышают 1°. Во время четвертичных оледенений, когда уровень моря понижался на 100-120 м, значительные части шельфа были сушей. На рисунке 138 показана конфигурация берегов Мирового океана во время максимума валдайского оледенения 18 тыс. лет тому назад. Отчетливо видна Берингия на месте Берингова пролива, осушенные арктические шельфы и шельфы Индокитая. Шельфы Северного моря были в то время заняты ледником. Этим объясняется хорошая сохранность на шельфах субаэральных реликтовых форм рельефа, возникших в континентальных условиях. В областях оледенений шельфы - это затопленные ледниково-экзарационные и ледниково-акку-
Рис. 138. Конфигурация материков и ледниковых щитов при наинизшем стоянии уровня моря во время Валдайского оледенения 18 тыс. лет тому назад (по А. С. Мо-нину и Ю. А. Шишкову)
мулятивные холмистые равнины или плоские водно-ледниковые равнины. Широко представлены погруженные волнистые эрозионные равнины с четко выраженными речными долинами, являющимися продолжением речных долин суши. В частности, на шельфах Северного Ледовитого океана отчетливо прослеживаются подводные продолжения долин великих сибирских рек: Оби, Енисея, Лены, Яны, Индигирки, Колымы (рис. 139). Местами хорошо сохранились реликтовые структурно-денудационные формы рельефа в виде гряд. Помимо субаэральных форм, развиты и абразионные равнины - бенчи и подводные аккумулятивные террасы на разных уровнях, в том числе и ниже 120 м. Это свидетельствует о том, что равнины шельфа образовались не только при затоплении суши в результате гидрократичес-кого повышения уровня океана, но и вследствие новейших тектонических опусканий окраин материков. Широко представлены и субаквальные формы, созданные волнами, донными течениями; в жарком поясе типичны ко-
Высота поверхности ледниковых щитов дана в метрах, изотермы в океанах проведены через 2 °С. Контуры материков совпадают с современной изобатой 85 м. Пунктиром показана граница материкового льда в Южной Америке
ралловые рифы. Большая часть рыхлого осадочного материала шельфа поступает с суши и проходит транзитом в сторону ложа океана.
Материковый склон - сравнительно узкая часть морского дна, непосредственно примыкающая к шельфу. Материковый склон обладает большими уклонами поверхности от 5 - 7° до 20°, быстрым увеличением глубин, ступенчатым профилем и интенсивным расчленением глубокими (до 2 - 3 км) врезами-ложбинами У-образного профиля, которые называются подводными каньонами (рис. 140). Они напоминают по облику горные долины. Многие из этих каньонов лежат напротив устьев больших рек, являясь их подводным продолжением. Но от речных долин они отличаются тем, что в них местами наблюдаются обратные уклоны продольного профиля. Заложение подводных каньонов обусловлено тектоническими разломами, а дальнейшая их разработка связана с субаквальными гравитационными процессами - с мутьевыми потоками
Рис. 139. Продолжение долин сибирских рек на шельфах арктических морей. Реконструкция на период позднего плейстоцена
(по А. Н. Ласточкину и Б. Г. Федорову)
Рис. 140. Участок материкового склона (атлантическая подводная окраина Северной Америки). Отчетливо видны подводные каньоны и шельф (левая часть схемы) (по О. К. Леонтьеву)
и оползнями. Оползневые процессы активно протекают и на самом материковом склоне, вследствие чего рыхлые отложения на нем маломощны и местами обнажаются коренные породы. По мнению О. К. Леонтьева, материковый склон - система ступенчатых сбросов, образовавшихся в результате скалывания края материковой платформы, имеющей тенденцию к поднятию, и ложем океана - с тенденцией к погружению.
Материковое подножие - наклонная (1-2°) аккумулятивная равнина у основания материкового склона шириной в несколько сотен километров. В структурно-геологическом отношении это глубокий прогиб земной коры, который выполнен мощной толщей рыхлых отложений, достигающей 3-5 км. В основном это слившиеся конусы выноса мутьевых потоков, привязанных к устьям подводных каньонов, и оползневые массы. Самым гигантским считается Бенгальский конус выноса, который занимает практически весь Бенгальский залив. Аккумулятивные равнины материкового подножия можно рассматривать как огромные шлейфы у основания материкового склона, подобно подгорным шлейфам на суше.
Переходные зоны между материками и океанами (геосинклинальные зоны, или зоны субдукции) - это зоны начинающегося горообразования. Их называют активными окраинами континентов, хотя это не совсем точно, так как субдукция может происходить и в открытом океане, как, например, в пределах глубочайших Марианского и Инзу-Бонинского желобов. Наиболее ярко представлены геосинклинальные зоны по западной окраине Тихого океана, в Зондском архипелаге, в Карибском регионе и на юге Атлантического океана и в виде реликта в Средиземном море.
Переходные зоны характеризуются максимальным на Земле расчленением рельефа (до 15 км). Это результат интенсивных контрастных тектонических движений и сложных горообразовательных процессов, а также резкого изменения мощности и строения земной коры. Переходным поясам присуща высокая степень сейсмичности и вулканизм.
Главными элементами переходных геосинклинальных зон являются глубоководные желоба, островные дуги и котловины окраинных (или средиземных) морей.
Глубоководные желоба - узкие прогибы дугообразной формы глубиной до 10-11 км. Поперечный профиль их У-образный, асимметричный со склонами крутизной от 5- 6° в верхней части до 25° в нижней и с узкой полоской плоского дна, причем склон, обращенный в сторону материка, круче океанического. Склоны желобов ступенчатые и разбиты подводными каньонами. Под днищами глубоководных желобов отмечается океаническая или субокеаническая земная кора. Глубоководные желоба - геоморфологически выраженные на дне океанов места погружения океанических литосферных плит под континентальные (Перуанский) или другие океанические плиты (Курильский, Марианский и др.), непосредственно в мантию. Эти так называемые зоны Заварицкого-Беньофа - полосы повышенной неустойчивости земного вещества, пронизывающие земную кору и верхнюю мантию, ориентированные под углом 60 - 70° относительно земной поверхности и наклоненные в сторону континентов. Именно к ним приурочены гипоцентры землетрясений, глубина которых увеличивается в сторону подводной окраины материков.
Островные дуги - это огромные хребты с крутыми склонами с внешней стороны, ограниченными глубоководными желобами, и более пологими - с внутренней, со стороны котловин окраинных морей. Глубинная структура островных дуг - вал из базальтовой коры, надстроенный складчатыми горами, на которые насажены вулканы. Под островными дугами, а местами и под котловинами морей располагаются линзообразные магматические очаги, имеющие десятки километров в поперечнике и до 15-20 км мощности. Эти внут-рикоровые и подкоровые очаги содержат магму кислого состава, которой питаются целые группы вулканов в течение очень длительного времени. Интрузивные породы таких очагов имеют гранитный состав. Принято считать, что в паре «глубоководный желоб - островная дуга» формируется континентальная земная кора.
Островные дуги разбиты поперечными глубинными разломами, с которыми совпадают проливы среди островов. Им присущи высокие значения теплового потока. К этим разломам приурочены основные сейсмичные зоны с крупными действующими вулканами. Островные дуги бывают двойными, например внутренняя и внешняя Курильские гряды, или образуют единый массив суши из слившихся дуг, например Японские острова.
Котловины окраинных и внутренних межматериковых морей - это плоские, волнистые, реже холмистые абиссальные равнины на глубинах 2-3,5 км. Они сложены с поверхности рыхлыми осадками мощностью до 3 - 5 км, поступающими в основном с суши. Характерная особенность строения земной коры в окраинных морях - отсутствие гранитного слоя, поэтому ее часто называют субокеанической. На фоне равнин отмечаются подводные плато, вулканические хребты и складчато-глыбовые горст-антиклинории. Котловины окраинных и внутренних (межматериковых) морей различаются по истории своего развития. Котловины окраинных морей, по мнению О. К. Леонтьева, образуются в результате отсечения краевой части ложа океана в виде сегмента глубоководными желобами. Дальнейшей изоляции их от ложа океана способствуют островные дуги. Котловины внутренних морей - это остатки когда-то крупных океанов, площадь которых постоянно сокращается в результате сближения ограничивающих их плит. При полном их сближении внутренние моря исчезают. Примером являются остатки океана Тетис: Средиземное, Черное, Каспийское моря, зажатые между Евроазиатской и Африкано-Аравийской плитами. На дне таких морей можно еще встретить реликтовые зоны субдукции, сохранившиеся от предшествовавшего этапа раздвижения ли-тосферных плит: короткие желоба и островные дуги.
В целом в котловинах того и другого типа создаются условия для накопления рыхлых осадков повышенной мощности и погребения исходного холмистого вулканического рельефа.
Ложе океанов представлено двумя типами морфоструктур: абиссальными (греч. аЬуззоз - бездонный) равнинами (котловинами) и подводными горными сооружениями. Абиссальные равнины занимают основную площадь Мирового океана; в среднем они приурочены к глубинам более 6 км. В структурном отношении они соответствуют океаническим платформам (талассократонам). Им присущ типично океанический тип земной коры, состоящий из маломощного (1-2 км) рыхлого осадочного слоя, тонкого промежуточного слоя из базальтовых лав с прослоями уплотненных осадочных пород (так называемого второго слоя) и базальтового основания, который часто называют океаническим фундаментом.
Рельеф центральных частей абиссальных равнин и тех периферийных океанических котловин, которые отделены от материков глубоководными желобами, холмистый вследствие ограниченного поступления терригенного материала. Среди холмов преобладают вулканические поднятия изометричных очертаний высотой до 500 м и поперечником до 100 км, часто с уплощенной вершиной, которые называют гайотами (рис. 141). В основном это щитовые вулканы и лакколиты. Некоторые поднятия имеют грядообразную форму. Там, где холмы частично погребены под осадками зна-
Рис. 142. Морфология срединно-океанического хребта: А - основные морфоструктурные элементы Индийско-Аравийского хребта между разломом Оуэна и горой Вернадского;
чительной мощности, преобладают волнистые равнины.
В районах, где ложе океана примыкает к подводным окраинам материков, холмы полностью скрыты под осадками - здесь образовались плоские равнины. Они весьма характерны для окрестностей Антарктиды, где велико поступление терригенного материала с айсбергами, и для Северного Ледовитого океана. Многие сводовые вулканические поднятия в теплых океанах увенчаны коралловыми постройками - атоллами.
Подводные горы в пределах ложа океана связаны в основном с разрывной тектоникой, а также с современным вулканизмом. Для ложа океанов характерны глубинные разломы. Они особенно многочисленны в Тихом океане, где им присуще субширотное простирание. Вдоль разломов вытянуты узкие ложбины - грабены и глыбовые хребты. К рельефу ложа океанов относятся также сводово-глыбовые и сводовые хребты, океанические плато и возвышенности. Все поднятия, особенно сводово-
Б - поперечный профиль рифтовой долины Эсканаба (по Ле Пишону и др.)
глыбовые, осложнены вулканическими горами, увенчанными действующими вулканами над горячими точками - «плюмами». Подавляющее большинство их подводные, но некоторые выступают над уровнем моря в виде островов, в особенности в Тихом океане. Таковы, например, Гавайские острова, среди которых находится самый высокий в мире вулкан - его относительная высота (от подошвы на дне океана до вершины) превышает 10 км.
Срединно-океанические хребты образуют единую планетарную систему во всех океанах общей длиной около 80 тыс. км. Все ее звенья были выявлены ко второй половине 60-х гг. XX в. Эта трансокеаническая горная система представляет собой сводовое вулканическое поднятие высотой до 6 км и шириной до 1500 км с кулисообразно расположенными рифтовыми долинами вдоль оси и обрамляющими их рифтовыми хребтами. Превышение гребней рифтовых хребтов над днищами рифтовых долин обычно составляет 2 - 3 км. У рифтовых долин крутые ступенча-
тые склоны и узкое плоское днище шириной несколько десятков километров (рис. 142). С обеих сторон от осевой рифтовой зоны протягиваются фланговые зоны, представляющие собой склоны сводового поднятия. Они тоже имеют горный рельеф, но менее контрастный, чем в осевой зоне. Фланговые зоны постепенно переходят в холмистый рельеф ложа океанов.
Срединно-океанические хребты пересечены параллельными друг другу поперечными трансформными разломами, продолжающимися в пределах ложа океанов (рис. 143). С ними связаны проявления современного вулканизма, например в районе Азорских островов. Отдельные сегменты трансокеанических срединных хребтов, отсекаемые этими поперечными разломами, сдвинуты относительно друг друга на десятки и даже сотни километров, что подтверждает горизонтальные движения плит.
Рифтовым зонам срединно-океанических хребтов свойственны большое значение теплового потока, высокая сейсмичность и обилие подводных вулканов вдоль гребней и склонов. Все это свидетельствует об интенсивном современном тектогенезе, в частности о спре-динге - раздвижении литосферных плит.
В геологическом строении осевых зон срединно-океанических хребтов участвуют ультраосновные породы, главным образом перидотиты, внедрившиеся в первичную океаническую кору в виде диапиров из верхней мантии. Такой тип земной коры называют рифтоген-ным (ультраокеаническим). Он характеризуется повышенной плотностью и отсутствием четко выраженной границы Мохо.
Рис. 143. Трансформные разломы, по которым произошел горизонтальный сдвиг отдельных участков срединно-океанического хребта (по О. К. Леонтьеву и Г. И. Рычагову)
Рифтогенное горообразование рассматривается как особый класс горообразовательных процессов, наряду с геосинклинальным горообразованием в переходных зонах и образованием глыбовых эпиплатформенных гор.
Таким образом, и на суше и в океане основными планетарными формами рельефа являются горы и равнины. Но на суше это главным образом тектонические складчатые, склад-чато-глыбовые и глыбовые горы, а на дне океанов - вулканические. В целом на суше за счет экзогенных процессов преобладают разрушение и снос, ведущие к выравниванию, а на дне океанов главный экзогенный процесс - накопление осадков и также выравнивание.
Общие черты рельефа дна Мирового океана
Анализ гипсографической кривой показывает, что средняя глубина Мирового океана составляет 3800 м (с учётом глубин морей) и 4100 м без морей. 73,8 % площади дна океанов занимают глубины от 3000 до 6000 м, 16,5 % - от 200 до 3000 м, 7,2 % - менее 200 м, и всего около 1% приходится на глубины более 6000 м.
На основе морфологических особенностей, преобладающего типа земной коры, в соответствии с характером современных геологических процессов в рельефе дна Мирового океана выделены следующие основные элементы: подводная окраина материка; переходная зона; ложе океана; хребты и возвышенности различного генезиса; срединно-океанические хребты. (Леонтьев, 1982).
Подводная окраина материков
Подводная окраина материков занимает 22,6 % от площади дна Мирового океана, что соответствует 81,5 млн. км 2 . Она состоит из следующих элементов рельефа: шельфа, материкового склона и материкового подножия и характеризуется распространением континентального типа земной коры.
Шельф (материковая отмель) - это относительно мелководная, примыкающая к суше и являющаяся в структурно-геологическом отношении непосредственным её продолжением, часть морского дна, относительно выровненная, или сложно расчлененная в большинстве случаев с реликтовым субаэральным рельефом, свидетельствующим о сравнительно недавнем затоплении морем прибрежной суши.
Материковая отмель имеет незначительные уклоны до 7° и располагается на глубинах от 0 до 200 м. Средняя глубина шельфа составляет 133 м, средняя ширина - 78 км. Наибольшее развитие шельф имеет в пределах Северного Ледовитого океана, где его ширина достигает 2000 км, а также в Атлантическом океане у берегов Европы и Северной Америки. Шельф - чрезвычайно динамичная область дна океана. Здесь развиты волновые формы рельефа: песчаные гряды и валы, абразионно-аккумулятивные равнины, бенчи, уступы, ледниковые морфоэлементы и т.д. Донные осадки шельфа характеризуются пестротой рыхлых отложений различного генезиса: ледниковые, водноледниковые, айсберговые, терригенные (абразия берегов, речной аллювий), биогенные (кремнистые, коралловые отложения).
На границе суши и шельфа выделяется береговая зона. Это трёхмерное пространство, включающее поверхность моря, водную толщу, и дно оно ограничено с одной стороны береговой линией, а с другой - нижней границей активного воздействия волнения на дно моря (Сафьянов, 1978).
Материковый склон - часть океанического дна, с континентальным типом земной коры, зона перехода от материков к ложу океана, расположенная в пределах глубин от 200 до 3500 м. Средний уклон склона колеблется от 4 до 7°, на отдельных участках крутизна может достигать 30°, а ширина от 20 до 100 км. Рельеф материкового склона в ряде случаев имеет ступенчатый профиль. Сильно развитые в ширину ступени называются краевыми плато, например плато Блейк к востоку от п-ова Флорида, Чукотское (в Чукотском море), Габон в Бискайском заливе. В пределах материкового склона встречаются тектонически раздробленные участки, получившие название бордерлендов. Их рельеф представляет сложное сочетание впадин - грабенов и горстовых возвышенностей (Калифорнийский бордерленд). Рельеф материкового склона осложнен и вертикальным расчленением - подводными каньонами - глубокими и крутосклонными долинообразными формами рельефа. Каньоны могут начинаться на шельфе, врезаясь в поверхность материкового склона на сотни, а иногда на 1,5-2 тыс.м и продолжаться до основания склона. Наибольшее количество каньонов известно на материковых склонах Северо-Американской, Западно-Европейской, Аргентинской котловин, у западного побережья США, в Чёрном, Средиземном, Охотском морях и др. На отдельных участках дна (Атлантическое побережье Северной Америки, Восточной Африки, Арктический бассейн Северного Ледовитого океана) материковый склон представляет нерасчленённый уступ, повторяющий профиль батиграфической кривой между шельфом и ложем дна океана.
Современные геоморфологические процессы в пределах этой структуры определяются деятельностью интенсивных донных течений, существенное значение имеют также мутьевые или суспензионные потоки, подводно-оползневые явления, которые перемещают крупные массы донных осадков с материкового склона на большие глубины. Следовательно, материковый склон -это активная динамическая зона, где тектонические и геоморфологические процессы протекают очень интенсивно.
В донных осадках материкового склона, терригенных и органических (карбонатные и кремнистые), преобладают алевритовые илы.
Материковое подножие - часть подводной окраины, расположенная на границе с ложем океана, до глубин 4000 м. Морфологически подножие представляет собой слабо наклонную, волнистую равнину, окаймляющую широкой полосой край материкового склона. Уклоны этой равнины изменяются от 0,01 до 0,001. Ширина материкового подножия значительно превосходит ширину материкового склона.
В области материкового подножия отмечаются наибольшие мощности рыхлого слоя осадков. Осадочный материал приносится сюда по материковому склону течениями, оползнями и мутьевыми потоками. По данным сейсмических исследований мощность осадков может достигать 2-5 км. Эти осадки выполняют глубокий прогиб в земной коре. Под толщей осадков в пределах материкового подножия обнаруживается маломощная кора материкового типа. Смена материковой коры океанической у внешней границы материкового подножия осуществляется путем выклинивания гранитного слоя и выхода базальтового слоя в непосредственный контакт с осадочным.
Около 35% площади материков покрыто водами морей и океанов. Мегарельеф подводной окраины материков имеет свои существенные особенности. Примерно 2/3 ее приходится на северное полушарие и только Уз - на южное. Отметим также, что чем больше океан, тем меньшую долю от его площади занимает подводная окраина материков. Например, у Тихого океана она составляет 10%, у Северного Ледовитого - более 60%. Подводная окраина материков делится на шельф, материковый склон и материковое подножье.
Шельф. Прибрежную, относительно мелководную часть морского дна, имеющую более или менее выровненный рельеф и в структурно-геологическом отношении представляющую собой непосредственное продолжение прилегающей суши, называют шельфом. Около 90% площади шельфа составляют затопленные равнины материковых платформ, которые в различные геологические эпохи в связи с изменением уровня океана и вертикальными движениями земной коры затоплялись то в большей, то в меньшей степени. Например, в меловое время шельфы были распространены гораздо шире, чем сейчас. Во время четвертичных оледенений уровень океана понижался более чем на 100 м по сравнению с современным, и, соответственно, обширные пространства нынешнего шельфа тогда представляли собой континентальные равнины. Таким образом, верхняя граница шельфа непостоянная, она меняется из-за абсолютных и относительных колебаний уровня Мирового океана. Самые недавние изменения уровня были связаны с чередованием ледниковых и межледниковых эпох в четвертичное время. После таяния ледникового покрова в северном полушарии уровень океана поднялся примерно на 100 м по сравнению с положением его во время последнего оледенения.
Рельеф шельфа преимущественно равнинный: средние уклоны поверхности от 30′ до 1°. В пределах шельфа широко распространены реликтовые формы рельефа, возникшие в прошлом в континентальных условиях (рис. 22). Например, на атлантическом шельфе США к северу от полуострова Кейп-Код дно представляет собой затопленную ледниково-аккумулятивную равнину со всеми характерными формами гляциального рельефа. Южнее полуострова Кейп-Код последнее оледенение не распространялось, здесь прослеживается холмистая равнина с округлыми мягкими водоразделами и четко выраженными затопленными речными долинами. Во многих районах в пределах шельфа распространены различные структурно-денудационные (также реликтовые) формы рельефа, образовавшиеся в результате воздействия денудационных факторов на геологические структуры. Так, при моноклинальном залегании пород довольно часто формируется характерный грядовый рельеф, связанный с препарировкой прочных пород.
Наряду с реликтовыми субаэральными равнинами на шельфе встречаются абразионные равнины, выработанные либо при прошлом, либо при современном уровне моря (бенчи береговой зоны), а также аккумулятивные равнины, сложенные современными морскими осадками.
Поскольку равнины шельфа представляют собой преимущественно затопленные равнины материковых платформ, крупные черты рельефа здесь обусловлены (как и на суше) особенностями структуры этих платформ. Пониженные области шельфа часто соответствуют синеклизам, возвышенности - антеклизам. Нередко на шельфе встречаются отдельные впадины, резко переуглубленные относительно соседних участков дна. Мы предлагаем называть их суббатиальными впадинами. В большинстве случаев это грабены, днища которых выстланы толщей современных морских отложений. Таковы, например, Кандалакшская впадина Белого моря, глубина которой более чем на 100 м превышает глубину соседних участков, желоб Святого Лаврентия на канадском шельфе Атлантического океана и многие другие.
Раньше считалось, что шельф заканчивается на глубине 200 м, где он сменяется материковым склоном. Современные исследования показали, что трудно говорить о какой-то определенной глубине, до которой распространяется шельф. Граница между шельфом и материковым склоном морфологическая. Это бровка шельфа - почти всегда четко выраженный перегиб профиля дна, ниже которого его уклоны значительно возрастают. Часто бровка находится на глубине 100-130 м, иногда (например, на современных абразионных подводных равнинах) она отмечается на глубине и 50-60 м, и 200 м. Есть также шельфовые равнины, распространяющиеся на гораздо большие глубины. Так, большая часть дна Охотского моря - шельф и по геологическим, и по геоморфологическим признакам, а глубины здесь в основном 500-600 м, местами даже более 1000 м. У типично шельфового Баренцева моря бровка шельфа проходит на глубине более 400 м. Это говорит о том, что происхождение шельфа связано не только с затоплением окраинных равнин суши в результате повышения уровня моря, но и с новейшими тектоническими опусканиями окраин материков. Одной из интересных форм рельефа шельфа являются затопленные береговые линии - комплексы береговых абразионных и аккумулятивных форм, отмечающие уровни моря в прошлые эпохи. Изучение древних береговых линий, как и изучение вертикальных разрезов отложений шельфа, позволяет выяснить конкретные детали истории развития шельфа в том или ином районе.
На шельфе широко распространены также различные формы рельефа, образованные современными субаквальными процессами-волнением, приливными и другими течениями (см. гл. 19). В тропических водах в пределах шельфа весьма типичны коралловые рифы- формы рельефа, созданные колониями коралловых полипов и известковых водорослей (см. гл. 20).
Прибрежные участки дна, прилегающие к островам переходной зоны или к океаническим островам, выровненные и относительно мелководные, также обычно называют шельфом. Эта разновидность шельфов занимает незначительную площадь, составляющую всего несколько процентов от всей площади шельфа, в основном имеющего платформенную структуру.
Материковый склон. Более или менее узкая зона морского дна ниже (глубже) бровки шельфа, характеризующаяся относительно крутым уклоном поверхности, представляет собойматериковый склон. Средний угол наклона материкового склона - 5-7°, нередко 15-20°, иногда даже более 50°. Очень часто материковый склон имеет ступенчатый профиль, и большие-уклоны приходятся как раз на уступы между ступенями. Дно между уступами имеет вид наклонной равнины. Иногда ступени бывают очень широкими (десятки и сотни километров). Их называют краевыми плато материкового склона. Типичным примером краевого плато является подводное плато Блейк, расположенное к востоку от Флориды (рис. 23). Оно отделяется от шельфа на глубинах 100-500 м уступом и дальше простирается в виде широкой наклонной к востоку ступени до глубины 1500 м, где заканчивается очень крутым уступом, уходящим на большую глубину (более 5 км). У материкового склона Аргентины насчитывается до десятка таких (но более узких) ступеней.
В пределах материкового склона широко распространены расчленяющие его вкрест простирания подводные каньоны. Эти глубоко врезанные ложбины иногда располагаются так часто, что придают в плане бровке шельфа облик бахромы (рис. 24). Глубина вреза многих каньонов достигает 2000 м, а протяженность наиболее крупных из них - сотен километров. Склоны каньонов крутые, поперечный профиль нередко V-образный. Уклоны продольного профиля подводных каньонов в верховьях в среднем 0,12, в средних отрезках -0,07, в нижних -0,04.Многие каньоны имеют ответвления, извилистые, чаще довольно прямолинейные. Они прорезают весь материковый склон, а наиболее крупные продолжаются и глубокие основания склона.
В устьях каньонов обычно отмечаются крупные аккумулятивные формы - конусы выноса.
Подводные каньоны очень напоминают речные долины или каньоны горных стран. Характерно, что многие крупные каньоны лежат напротив устьев больших рек, образуя как бы подводные продолжения их долин. Эти черты сходства и связи подводных каньонов с речными долинами натолкнули на мысль, не являются ли подводные каньоны затопленными речными долинами. Так возникла эрозионная, или флювиальная. гипотеза образования подводных каньонов.
Однако при определенных чертах сходства есть и заметные различия между подводными каньонами и речными долинами. Продольный профиль большинства каньонов гораздо круче, чем профиль горных речных долин. Нередко в каньонах наблюдаются значительные обратные уклоны, что также не согласуется с гипотезой их речного происхождения. Многие подводные каньоны располагаются на продолжении равнинных рек, а сами по облику близки к горным долинам и характеризуются очень глубоким врезом в породы, слагающие материковый склон.
Большинство каньонов заканчивается на глубинах 3000 м и более. Если принять речную гипотезу их образования, то придется допустить, что уровень океана был более чем на 3 кмниже современного геологически недавно - в четвертичное время или в плиоцене, так как некоторые каньоны прорезают очень молодые - палеогеновые и даже миоценовые породы. Однако в соответствии с современными представлениями о масштабах четвертичного оледенения уровень океана в плейстоцене не снижался более чем на 100-120 м. Считать же, что все подводные каньоны оказались на такой большой глубине вследствие тектонического опускания нижних отрезков речных долин, тоже нельзя, так как они имеют повсеместное распространение. Кроме того, даже такое допущение не объясняет их глубокой врезанности.
Вопрос о происхождении подводных каньонов должен рассматриваться совместно с вопросом о генезисе и тектонической природе материкового склона. Можно считать, чтоматериковый склон в своей основе - это система ступенчатых сбросов, образовавшихся в результате скалывания края материкового выступа, оказавшегося в пограничной зоне между областью с тенденцией к поднятию или слабому погружению - материковой платформой и областью с тенденцией к значительному погружению - ложем океана. Скалывание и возрастание тенденции к погружению по направлению к ложу океана и обусловили ступенчатый профиль материкового склона. Одновременно возникающие в земной коре напряжения находили разрядку и другим путем - в образовании радиальных разломов, рассекающих материковый склон вкрест его простирания. По таким радиальным разломам и образованы подводные каньоны, которые в одних случаях унаследовали гигантские зияющие трещины в земной коре, в других - узкие грабены, выкроенные по близко располагающимся радиальным разломам (рис. 25). Нередко они выработаны по тектоническим зонам дробления горных пород.
Материковому склону свойственна земная кора материкового типа. Образцы коренных пород, взятые в подводных каньонах и на ступенях материкового склона с исследовательских судов с помощью специальных приборов - драг, показали, что это породы того же состава и возраста, что и на прилегающей суше и на шельфе. Наиболее убедительно геологическое и геоморфологическое единство материковых платформ суши, шельфа и материкового склона было доказано подводным бурением и геофизическими данными. Так, геологический профиль, построенный по данным морских скважин и геофизики в районе плато Блейк, свидетельствует о том, что геологические напластования, слагающие прибрежную равнину Флориды, прослеживаются как в пределах шельфа, так и на краевом плато Блейк (рис. 26).
Для многих районов материкового склона (например, в Мексиканском заливе, в Средиземном море) характерны бугристые формы рельефа, обусловленные соляной тектоникой. Иногда встречаются также вулканические и грязевулканические образования.
Материковое подножье. Материковое подножье наряду с шельфом и материковым склоном - крупнейшая форма рельефа подводной окраины материка. В рельефе дна морей и океанов материковое подножье в большинстве случаев выражено наклонной равниной, прилегающей к основанию материкового склона и протягивающейся полосой шириной в несколько сотен километров между материковым склоном и ложем океана. Равнина имеет максимальный уклон (до 2,5°) вблизи основания материкового склона. В сторону океана она постепенно выполаживается и заканчивается на глубинах порядка 3,5-4,5 км. Поверхность равнины при пересечении ее по простиранию, т. е. вдоль основания материкового склона, слегка волнистая. Местами она прорезана крупными подводными каньонами. Значительная часть поверхности равнины образована конусами выноса, располагающимися у устьев крупных подводных каньонов. В верхней части поперечного профиля материкового подножья нередко отмечается характерный холмисто-западинный рельеф, сильно напоминающий оползневый рельеф суши, только представленный более крупными формами. Вообще материковое подножье в его типическом выражении - по преимуществу аккумулятивное образование. Как свидетельствуют данные геофизических исследований, покров морских отложений на дне океана достигает максимальной мощности именно на материковом подножье. Если в среднем в океане мощность рыхлых осадков редко превышает 200-500 м, то на материковом подножье она достигает 3-5 км (см. рис. 26).
С помощью глубинного сейсмического зондирования выяснено, что структура материкового подножья характеризуется глубоким прогибом земной коры, и большая мощность осадков здесь возникает именно в результате заполнения этого прогиба. Главный источник поступления осадочного материала - продукты разрушения пород суши, выносимых реками в пределы шельфа, откуда этот материал в огромных количествах выносится в результате подводного оползания масс осадков и действия мутьевых потоков, т. е. процессов, о которых более подробно говорится в гл. 20. Подводные каньоны служат трассами для наиболее мощных мутьевых потоков, которые и создают огромные конусы выноса в устьях подводных каньонов. Таким образом,вся аккумулятивная равнина материкового подножья может рассматриваться как огромный шлейф из осадков, накапливающихся у основания материкового склона.
Под мощной толщей отложений все еще продолжается кора материкового типа, хотя мощность ее здесь заметно уменьшается. В некоторых случаях толща, слагающая материковое подножье, залегает на океанической коре благодаря выдвижению ее за пределы развития материковой коры. Чаще же в земной коре, слагающей материковое подножье, обнаруживается еще гранитный слой, что позволяет считать его наряду с шельфом и материковым склоном одним из крупных элементов подводной окраины материка.
В некоторых районах строение материкового подножья заметно отличается от описанного. Например, к востоку от уже упоминавшегося плато Блейк материковое подножье в рельефе океанского дна выражено очень глубокой впадиной (до 5,5 км глубины), прилегающей в виде узкой полосы к подножью плато. По-видимому, это структурный прогиб, типичный для глубинной структуры материкового подножья, но еще не заполненный осадками. В западной части Средиземного моря материковое подножье выражено холмистым или низкогорным рельефом, обусловленным развитием солянокупольных структур.
Бордерленды и микроконтиненты. На некоторых участках подводная окраина материка настолько раздроблена разрывными тектоническими нарушениями, что здесь практически невозможно выделить такие элементы, как шельф, материковый склон, материковое подножье. Так, у берегов Калифорнии переход от материка к океану представлен широкой полосой дна сочень пересеченным рельефом. Крупные возвышенности с плоскими вершинами и крутыми склонами чередуются с такими же по размеру и очертаниям впадинами. Этот рельеф, по-видимому, возник в результате проявления очень интенсивных тектонических процессов, обусловивших дробление подводной окраины материка на ряд горстов и грабенов. Такие раздробленные участки подводной окраины материков получили название бордерленда.
В пределах океанов иногда встречаются подводные или надводные возвышенности, сложенные корой материкового типа, но не связанные с материками. Они отделены от материков обширными пространствами дна с океаническим типом земной коры. Таковы, например, Сейшельские острова и их подводное основание - Сейшельская банка (западная часть Индийского океана). Еще более крупные образования этого рода - подводные окраины Новой Зеландии, которые вместе с ней образуют массив континентальной земной коры площадью более 4 млн. км 2 . Плосковершинные поднятия Зенит, Натуралиста и другие в Западно-Австралийской котловине Индийского океана также сложены материковой корой. Нередко такие формы рассматривают как остатки более обширных когда-то материковых платформ, ныне погрузившихся на дно океана. В принципе, однако, возможно и обратное предположение: быть может, это участки, где начался процесс образования материковой коры, но по каким-то причинам не получил дальнейшего развития. Такие возвышенности, сложенные материковой земной корой, но со всех сторон окруженные корой океанического типа, называются микроконтинентами.
Подводная окраина материков? это затопленная водами океана окраина материков. Она в свою очередь состоит из шельфа, материкового склона и материкового подножия. Шельф? прибрежная донная равнина с довольно небольшими глубинами, в сущности продолжение окраинных равнин суши. Большая часть шельфа имеет платформенную структуру. На шельфе нередки остаточные (реликтовые) формы рельефа надводного происхождения, а также реликтовые речные, ледниковые отложения. Это означает, что при четвертичных отступаниях моря обширные пространства шельфа превращались в сушу. Обычно шельф заканчивается на глубинах 100-200 м, а иногда и на больших довольно резким перегибом, так называемой бровкой шельфа. Ниже этой бровки в сторону океана простирается материковый склон? более узкая, чем шельф, зона океанического или морского дна с уклоном поверхности в несколько градусов. Нередко материковый склон имеет вид уступа или серии уступов с крутизной от 10 до нескольких десятков градусов.
Переходная зона
Переходная зона сформировалась на стыке материковых глыб и океанических платформ. Она состоит из котловин окраинных морей, цепочек преимущественно вулканических островов в виде дуг и узких линейных впадин? глубоководных желобов, с которыми совпадают глубинные разломы, уходящие под материк. На окраинах Тихого океана, в районах Средиземного, Карибского морей, моря Скоша (Скотия) подводные окраины материков контактируют не непосредственно с ложем океана, а с днищем котловин окраинных или средиземных морей. В этих котловинах кора Субокеанического типа. Она очень мощна главным образом за счет осадочного слоя. С внешней стороны эти бассейны ограждены огромными подводными хребтами. Иногда их вершины поднимаются над уровнем моря, образуя гирлянды вулканических островов (Курильские, Марианские, Алеутские). Эти острова называют островными дугами.
С океанической стороны островных дуг расположены глубоководные желоба? грандиозные материковая земная кора отсутствует. Вместо нее здесь развита земная, узкие, но очень глубокие (6-11 км глубины) депрессии. Они тянутся параллельно островным дугам и соответствуют выходам на поверхность Земли зон сверхглубинных разломов (так называемые зоны Беньоффа-Заварицкого). Разломы проникают в недра Земли на многие сотни километров. Эти зоны наклонены в сторону континентов. К ним приурочена подавляющая часть очагов землетрясений. Таким образом, области глубоководных желобов, островных дуг и глубоководных окраинных морей отличаются бурным вулканизмом, резкими и чрезвычайно быстрыми движениями земной коры, очень высокой сейсмичностью. Эти зоны получили название переходных зон .
