Когда мы говорим «Земля», то подразумеваем под этим словом обычно сушу, а не безбрежные воды океанов, хотя они занимают 71 % поверхности планеты. В древности люди так и представляли себе, что Земля — это большой остров среди бесконечного и безбрежного океана. Давно уже известно, что Земля — это шарообразное космическое тело. Океаны — огромные водные бассейны на ее поверхности, а суша — большие острова — материки. Земная суша нам хорошо известна. Белых пятен на карте уже почти нет, остались лишь малоисследованные области: Антарктида, Гренландия, ледяные просторы Арктики, песчаные пустыни Африки и Азии, дремучие непроходимые леса Южной Америки. А вот подводные пространства Земли, скрытые поверхностью океана, таят в себе еще много неизвестного. Рельеф дна океана очень сложен и во многом отличается от поверхности суши. Если не знать, каков рельеф дна Мирового океана, то нельзя представить себе и рельеф Земли в целом, нельзя понять, как устроена поверхность нашей планеты, действию каких процессов подчинена она.
Практическая потребность знать, как устроено дно океана, возникла у людей очень давно. Прежде всего она появилась у мореплавателей. Что ждет корабль во время плавания — огромные глубины или опасные скалистые мели,— такой вопрос задавал себе каждый, отправляясь в открытое море. Еще три-четыре сотни лет назад знатоки океана считали, что глубины его так велики, что нечего и пытаться измерять их. Иное дело у берегов морей: там моряков подстерегают многочисленные мели и рифы, там нужно зорко следить за изменениями глубин, чтобы обеспечить безопасность плавания.
По мере развития техники интерес к глубинам океана возрастал. По характеру подводного рельефа стало возможным определять место корабля и условия его плавания. Мореплаватели научились обнаруживать лежащие на пути препятствия или приближающиеся корабли с помощью звуковых волн, которые распространяются в океане и зависят от подводного рельефа.
Геологи стали интересоваться не только сушей, но и дном морей и океанов, потому что на дне оказались полезные ископаемые. Некоторые из них очень редко встречаются на суше. Старинные легенды о кладах затонувших кораблей и поиски этих сокровищ мореплавателями — дело прошлое.
Теперь геологи интересуются колоссальными богатствами кладовых Земли, скрытыми водами океана. Географию подводного мира важно знать, чтобы лучше использовать природные богатства Мирового океана на благо человека. Этим и объясняется, что в наши дни воды океанов бороздят не только грузовые и пассажирские, рыболовные и военные корабли, но и десятки и даже сотни исследовательских кораблей, измеряющих глубины океана, исследующих циркуляцию его вод и строение дна.
Исследования рельефа дна океана начались сравнительно недавно. Первые измерения больших глубин были осуществлены в середине прошлого столетия. Это было очень трудным делом: глубину моря измеряли с помощью лота — груза, который опускали на веревке, по-морскому- лотлине. Нужно было заметить момент, когда груз коснется дна, и определить длину выпущенного за борт лотлиня.
Трудность и ненадежность измерения глубин таким способом мешали исследованию дна океана. Глубину измеряли в отдельных точках, отстоявших друг от друга на значительном расстоянии. В 20-х годах нашего столетия для исследования океанов стали применять эхолоты — приборы, измеряющие глубины звуковым способом. Этот способ основан на знакомом каждому явлении отражения звука. Скорость распространения звука в воде известна. Можно по времени, протекшему от посылки звукового сигнала до возвращения эха, отраженного дном, определить глубину океана. Такие звуковые измерения глубин не требуют остановки корабля.
Уже первые опыты применения эхолотов позволили обнаружить, что дно океана имеет чрезвычайно сложный рельеф: глубокие узкие желоба, тянущиеся на сотни километров вдоль горных цепей островных дуг, глубокие извилистые каньоны (ущелья), множество высоких вулканических гор. Открытия следовали за открытиями.
Вторая мировая война прервала на время эти успешные исследования. После окончания войны одна за другой стали отправляться в плавание экспедиции для изучения океана. Они были оснащены новой техникой. Увеличились мощность эхолотов и точность автоматической регистрации глубин, записываемых на эхолотной ленте в виде профиля дна. Современные эхолоты надежно измеряют любые самые большие глубины океана (до 11 км) с точностью до 1 м. Эхолоты не прерывают работы в самые сильные штормы.
Всему миру известны работы экспедиций на Российских кораблях «Витязь», «Обь», «Михаил Ломоносов» и др. Корабли Академии наук РОССИИ и рыбной промышленности уже побывали во многих частях Мирового океана. Однако Мировой океан так велик, что ни одной стране не под силу исследовать все его районы. Поэтому большое значение имеют международные исследования по единому плану, как это было во время последнего Международного геофизического года.
Среди зарубежных экспедиций последних лет много интересных сведений о рельефе дна океана собрали шведская экспедиция на корабле «Альбатрос», датская — на «Галатее», английская — на «Челленджере II» и «Дисковери II», японская — на «Риофу Мару» и многочисленные американские экспедиции.
Современные карты Мирового океана, составленные учеными, показывают действительную картину подводного рельефа.
Представьте себе, что каким-то чудом вода океанов вдруг исчезла, тогда вашему взору открылся бы странный и необычный мир: множество горных хребтов, отдельных гор и между ними бескрайние плоские равнины. Этот подводный мир ни с чем нельзя сравнить, настолько он отличается от всего, что мы видим вокруг себя на суше.
Астрономы, знакомые с рельефом Луны по новейшим подробным фотографиям, удивляются сходству его с рельефом дна Мирового океана.
Острова-материки возвышаются над ложем океанов в среднем на 5—6 км. Характерные для поверхности материков равнины продолжаются под водой и окаймляют все материки. В некоторых местах, например в Арктике, затопленные равнины тянутся на сотни километров. Ученые предполагают, что в последние 10 тыс. лет, после того как растаяли материковые ледники, покрывавшие огромные пространства суши, океанские воды «вышли из берегов». Затопленные равнины называют материковыми отмелями или шельфами. Поверхность их очень ровная, и лишь изредка встречаются невысокие холмы ледникового происхождения или неглубокие долины — остатки древних речных долин. Поверхность материковых отмелей очень полого наклонена в сторону океана.
На глубине от 80 до 250 м отмели резко обрываются. Обрыв к глубинам океанского ложа — это материковый склон. Он очень крутой (в среднем до 4—6°, а местами 45°) и высокий — до 4—5 км. Поверхность материкового склона сложная: она раздроблена системой ступеней и уступов, расчленена многочисленными глубокими каньонами. Местами на поверхности материкового склона протягиваются подводные продолжения горных хребтов и долин суши. Встречаются глубокие замкнутые котловины. Их отделяют от океана подводные или отчасти выступающие над водой горные хребты в виде островных гряд.
У подножия материкового склона часто лежат глубокие и узкие океанические желоба. В них находятся величайшие глубины океана — свыше 10 км. Далее идет ложе океана. Глубины его в самых удаленных от берега районах обычно не превышают 6,5 км.
Морские волны с течением времени срезают даже твердые скалы и засыпают песком и илом впадины и долины. Перемещения береговой линии в сторону суши после таяния ледников и поднятия уровня океана привели к тому, что под воздействием волн оказались пространства дна начиная с глубин порядка 170 м.
Поверхность материковых склонов слегка выравнивается осадками, которые приносят волны и течения. При этом основная часть осадков — мелкозернистого песка и ила — не удерживается на материковом склоне: течения смывают их в открытый океан. Там же, где осадки все же накапливаются, часто происходят оползни, переходящие затем в стремительные потоки, подобные грязевым потокам на суше. У подножия материкового склона откладывается много осадков.
Ширина материковых склонов благодаря крутому падению их поверхности обычно невелика — около 100—200 км. Когда материковые склоны окаймляют островные дуги, ширина склонов резко возрастает.
На материковых склонах часто бывают землетрясения. Края материков поднимаются или опускаются, трескаются, выгибаются. Островные дуги отделяют от океана глубокие
котловины окраинных морей, таких, как моря Берингово, Охотское и Японское.
Глубоководные желоба вблизи островных дуг или краевых горных хребтов материков имеют большую протяженность — до 1000— 2000 км, ширина их едва превышает 20—30 км, они на 3—4 км глубже ложа океана. Это как бы ущелья с крутыми склонами (крутизной до 15—45°) и узкой полоской ровного плоского дна в самом низу, где скапливаются осадки. Большая часть землетрясений и вулканических извержений на Земле происходит в районах островных дуг.
Островные дуги есть во всех океанах, но их особенно много в Тихом. Землетрясения в области материковых склонов и островных дуг часто порождают разрушительные волны — цунами.
От подножия материковых склонов и за глубокими рвами океанических желобов начинаются просторы океанского ложа. Поверхность ложа океана представляет собой огромную равнину, на которой встречаются различные поднятия — горные хребты, валы и возвышенности. Они разделяют ложе океана на ряд котловин. В зависимости от расположения этих котловин в них могут накапливаться с различной скоростью донные осадки. Если накопление осадков происходит быстро, то первичные неровности ложа выравниваются и получается равнина. Подводные горы и холмы обязаны своим происхождением, по-видимому, главным образом вулканизму. По существу все дно океана — арена вулканических явлений. Лавовые поля занимают на дне океана огромные пространства, но большей частью они уже прикрыты слоем донных осадков.
Возвышенности на дне океана могли образоваться и тектонически, т. е. представлять собой приподнятые глыбы.
Наиболее значительные поднятия, разделяющие ложе океана на котловины,— срединные хребты. Впервые их обнаружили в Атлантическом океане, а потом и во всех других океанах. Это величественные горные сооружения шириной в несколько сотен километров и высотой около 2—3 км. Хребты состоят из нескольких параллельных горных цепей. Склоны хребтов опускаются широкими ступенями. В самой высокой центральной части хребтов, вдоль их гребня, протягиваются глубокие долины. Срединные хребты различных океанов соединяются друг с другом и образуют единую планетарную систему хребтов. Предполагают, что срединные хребты образуются над зонами, где кора Земли испытывает одновременно вспучивание, расплавление и растяжение. Здесь же происходят частые извержения и излияния лавы.
Срединные хребты лучше всего выражены в Атлантическом и Индийском океанах, значительно хуже — в Тихом и Северном Ледовитом. По-видимому, это объясняется различиями в строении земной коры. На океанском ложе встречаются горные хребты и другого типа: узкие, вытянутые высокие хребты с крутыми склонами. Эти хребты называются глыбовыми в отличие от срединных. Они не подвержены землетрясениям, К их числу относится подводный хребет Ломоносова в Северном Ледовитом океане. Есть еще одна разновидность подводных хребтов — вулканические. Они образованы цепочками подводных вулканов, сидящих на общем цоколе и сомкнувшихся своими склонами так, что создали единый горный хребет. Таков, например, подводный Гавайский хребет, протянувшийся к северу от Гавайских о-вов.
На ложе океана встречаются широкие массивные поднятия с очень пологими склонами, их называют валами. Очень часто на поверхности валов располагаются конусообразные подводные горы. Вершины некоторых из них выступают над поверхностью воды в виде островов. Это бывшие вулканы или огромные коралловые постройки, выросшие на вершинах вулканов. Океанические волны не могут разрушить стену кораллового рифа, кольцом окружающего вулканический остров. Вершина вулкана может исчезнуть под водой, а коралловый остров поднимется над нею, так как кораллы растут довольно быстро.
Почему же вулканы погружаются в океан? Оказывается, земная кора на дне океана способна прогибаться под тяжестью вулканических гор. Кораллы надстраивают над утопающим островом стены рифов, и получается кольцеобразный коралловый остров — атолл. Множество атоллов разбросано по просторам океанов, но особенно много их в Тихом океане. Рифообразующие кораллы живут только в теплых тропических водах.
Сочетание подводных гор С широкими валами довольно обычно для океанского ложа. Однако горы и валы бывают не связаны между собой. Так, например, очень характерны для дна океана так называемые краевые валы.
Профиль океанического дна.
Они протягиваются по краям океанского ложа вдоль глубоководных желобов.
Есть еще одна замечательная особенность строения поверхности океанского ложа: так называемые зоны разломов — необычайно узкие и длинные полосы в несколько тысяч километров. Зоны разломов представляют собой как бы швы между отдельными глыбами, или плитами, земной коры. По этим швам смещались плиты относительно друг друга, происходили горизонтальные сдвиги на сотни километров и одновременно вертикальные сбросы — когда одна плита опускалась относительно другой на тысячи метров.
Рельеф океана влияет на формирование океанских течений. Подводные горы и хребты, оказываясь на пути движения течений, изменяют их направления и вызывают резкое возрастание скоростей в придонном слое воды.
Выравниванию подводного рельефа способствуют различные осадки, попадающие на дно океана. Накопление осадков происходит очень медленно. В среднем за 1000 лет накапливается слой около 10 мм. Новейшие исследования показывают, что минимальные скорости накопления осадков в Тихом океане едва достигают 0,3—0,4 мм за тысячу лет, тогда как в окраинных морях за это же время накапливаются десятки сантиметров осадков. Различают четыре основных типа осадков: сносимые с суши — терригенные, происходящие из остатков живых организмов — биогенные, выпадающие из растворов химическим путем—хемогенные и образующиеся в результате деятельности вулканов — вулканогенные.
Скорость накопления осадков различного типа может сильно изменяться в зависимости от места. Например, терригенные осадки, как правило, быстрее накапливаются вблизи побережий: их приносят с суши реки и волны, разрушающие берега.
Морские звезды на дне океана.
Биогенные осадки накапливаются в водах океана, где условия благоприятны для развития жизни. Например, в антарктических водах бурно развиваются мелкие диатомовые водоросли с кремнистым скелетом. Отмирающие диатомовые водоросли осаждаются на дно и образуют диатомовый ил, состоящий главным образом из кремнистых скелетиков. В тропических районах океана чрезвычайно широко развиты известковые илы, образованные мелкими раковинками простейших организмов — фораминифер и птеропод, а также обломками кораллов. Скорость накопления биогенных осадков в открытых частях океана обычно превышает почти в 10 раз скорость накопления выносимых туда терригенных осадков. Это и понятно: ведь биогенные осадки накапливаются на дне, где в изобилии обитают живые организмы, а терригенные приносятся издалека и по дороге большей частью уже оседают на дно.
Железо-марганцевые конкреции на дне океана.
Хемогенные осадки в открытом океане накапливаются, как правило, очень медленно. Однако в некоторых обособленных частях океанов и морей, где вода быстро испаряется и образуются насыщенные растворы солей, выпадение этих солей в осадок происходит очень быстро. Например, в заливе Каспийского моря— Кара-Богаз-Голе скорость накопления соли на дне достигает нескольких сантиметров за сто лет. Вулканогенные осадки, образующиеся за счет извержения надводных и подводных вулканов, накапливаются, понятно, быстрее всего там, где много вулканов.
Движение воды при волнении моря производит большую разрушительную работу на морских берегах и перемещает колоссальные массы взвешенной в воде мути, постепенно оседающей на дно. Однако еще больше осадочного материала переносят на большие расстояния течения, которые подобны быстрым рекам, протекающим среди океана. В зоне наиболее сильных океанских течений, таких, как Куросио, Гольфстрим и Экваториальное, на дне образуются полосы мощных донных осадков. Существует особый вид течений, точнее, потоков, так как они действуют не постоянно. Это мутьевые потоки, которые стекают с большой скоростью с подводных склонов и выносят с мелководий в пониженные области дна огромные количества осадков. Благодаря этому дно глубоких котловин особенно быстро заполняется донными осадками и образуются плоские равнины. Такие формы рельефа часто встречаются в Атлантическом и в северной части Индийского океана, в антарктических водах и в Северном Ледовитом океане.
В некоторых районах океана образуются осадки смешанного типа — полигенные, накапливающиеся чрезвычайно медленно. Такие осадки получили название глубоководных красных глин. Красновато-коричневый цвет осадков зависит от большого количества железа и марганца. Во многих районах содержание железа и марганца в осадке бывает настолько значительным, что образуются шарообразные скопления — конкреции. Железо-марганцевые конкреции — ценная руда для добычи железа, марганца и других металлов, таких, как молибден, никель, кобальт. Добыча океанской руды может восполнить отсутствие некоторых руд на суше. Уже разработаны проекты добычи океанской руды с помощью специальных землесосных снарядов. В темных пучинах океана действуют те же законы развития, что и на освещенной солнечными лучами поверхности Земли. Лик Земли, скрытый океанами, живет и меняется, а его очертания помогают нам раскрыть строение планеты и узнать ее историю.
Рельеф дна океанов, как видите, очень сложен. Его происхождение связано с деятельностью двух процессов: тектонических движений, обусловливаемых внутренним развитием тела Земли, и поверхностных процессов, вызываемых воздействием на твердую оболочку Земли внешних влияний атмосферы и водной толщи океанов.
