Классификация морских берегов

⇐ ПредыдущаяСтр 21 из 27Следующая ⇒

Морские берега отличаются большим разнообразием. В их формировании главную роль играют волны. Поэтому в основу классификации морских берегов положен характер интенсивности воздействия волн.

Выделяются следующие типы морских берегов:

1) берега, сформированные субаэральными и тектоническими процессами и мало измененные морем:

а) тектонического расчленения (долматинский, сбросовый, бухтовый);

б) эрозионного расчленения (риасовые, лиманные);

в) ледникового расчленения (фиордовые);

г) вулканического расчленения;

д) эолового расчленения;

2) берега, формирующиеся преимущественно под воздействием не волновых факторов:

а) дельтовые;

б) приливные;

в) биогенные;

г) термоабразионные;

3) берега, формирующиеся преимущественно волновыми процессами (различные типы абразионных, аккумулятивных и абразионно-аккумулятивных берегов).

В результате затопления морем молодой складчатой суши, складки которой простираются почти параллельно линии берега, образуется долматинский берег, отличающийся обилием островов и полуостровов (восточный берег Адриатического моря).

При вертикальном смещении слоев простых кристаллических пород образуются сбросовые берега, как правило, ровные, крутые и приглубые (побережье Кольского полуострова).

При сильном расчленении берега с большим числом глубоких бухт, полуостровов и островов выделяют бухтовые берега (полуостров Пелопоннес).

Риасовый берег - берег с эрозионным расчленением, возникший в результате затопления речных долин прибрежной высокой суши. Риасовые берега развиты на северо-западном побережье Пиренейского полуострова, на юго-западном побережье Ирландии. Эти берега характеризуются наличием извилистых заливов (Севастопольская бухта).

Разновидностью берегов с эрозионным расчленением являются лиманные берега, образующиеся в результате затопления долин, расчленяющих низкую прибрежную равнину. Классическим примером лиманного берега является северо-западное побережье Черного моря. На берегах приливных морей лиманы преобразуются в эстуарии, характеризующиеся воронкообразными устьями (устье Темзы).

К берегам с ледниковым расчленением береговой линии относятся фиордовые берега, образовавшиеся в результате затопления ледниковых трогов. Разновидностью фиордовых берегов являются фьердовые, отличающиеся тем, что они образуются при затоплении гористой суши. Фиордовые берега широко распространены в Скандинавии, Гренландии, на Аляске. Вблизи берегов Финляндии и Швеции имеется множество небольших островов, разделенных проливами - шхерный берег.

Сравнительно редки берега с эоловым расчленением. К ним относится берег Аральского моря, образованный выступающими над уровнем моря песчаными грядами и барханами, создающими множество полуостровов и островов.

В приливных морях характерным элементом берегов являются ватты. Они представляют собой широкие полосы накопления песчаного или илистого материала, окаймляющие отмелые берега. Ваттовые берега развиты на южном побережье Северного моря.

В тропических морях формируются берега, связанные с жизнедеятельностью различных рифостроителей, в основном кораллов. Скопления отмерших и развивающихся кораллов образуют известковую горную породу, из которой и образуются рифовые постройки нескольких типов: окаймляющие (береговые), барьерные, кольцеобразные (атоллы) и внутрилагунные. Барьерные рифы располагаются обычно на значительном расстоянии от берега и имеют крутой передний склон. Наиболее крупным барьерным рифом является Большой Барьерный риф длиной 2200 км.

Во влажных тропиках широко распространены мангровые растения, образующие мангровые берега. Мангры способствуют усилению роста аккумулятивного берега и препятствуют его разрушению волнами. Ширина зоны мангровых зарослей может достигать 3-5 км (побережье Колумбии в Карибском море).

На берегах, сложенных мерзлыми породами или льдом, происходит их термическая абразия за счет теплого воздействия воды. Термоабразионные берега широко развиты в Восточно-Сибирском море.

Термоабразионный берег, формирующийся в толще чистого льда, носит название ледяного берега. Эти берега повсеместно распространены в Антарктиде и отдельных районах Северного Ледовитого океана. Они представляют собой вертикальную стену льда, лишенную каких-либо скоплений обломков льда у подножья.

107. Основные гипотезы образования океана

Первые научные гипотезы образования Земли в истории ее развития пришли на смену легендам и мифам после эпохи Великих географических открытий.

В XV веке Декартом была высказана наиболее ранняя космогоническая гипотеза о происхождении Земли и небесных тел. По его представлению Земля образовалась в результате вихреобразных движений мельчайших частиц и первоначально была раскаленной. Постепенно Земля остывала, на ее поверхности образовалась твердая земная кора, под которой находились вода и воздух. Кора по мере дальнейшего охлаждения раскалывалась и погружалась, в результате чего образовались океаны.

В конце XVIII века немецкий философ Кант и французский астроном Лаплас выдвинули гипотезы происхождения планет в результате сжатия раскаленной и разреженной газовой туманности. На основе этих гипотез удалось обоснованно для того времени объяснить внутреннее строение земного шара. Использовав эту гипотезу, Зюсс разработал гипотезу образования океанов и материков, получившую название " печеного яблока" или контрактационной. Формирование гор и морских впадин он объяснял сжатием земной коры под влиянием охлаждения внутренних областей Земли. Зюсс также показал, что материки и океаны в геологическом прошлом имели другие размеры и очертания и что на месте южной части Атлантического и Индийского океанов находилась обширная древняя суша Гондвана.

Из наиболее существенных гипотез образования океанов и материков следует отметить гипотезу равновесия земной коры или гипотезу изостадии. Английские ученые Пратт и Эри полагали, что земная кора может быть разделена на глыбы различной высоты и плотности, которые плавают на более плотном подкорковом слое. В зависимости от массы отдельных глыб земной коры создаются различия в рельефе земной поверхности, образуются приподнятые поверхности - материки, а также погруженные участки - моря и океаны.

Современные гипотезы происхождения океанов могут быть разделены на две основные группы: первичности океанических впадин и их вторичности.

Первая концепция - первичности океанов - предполагает, что все океаны, т.е. впадины с океаническим типом земной коры возникли в самом начале геологической истории Земли и что современные океаны - реликты первичного океана, покрывавшего всю поверхность планеты.

Согласно другой концепции - вторичности океанических впадин - океаны делятся на древние и молодые. К древним относится Тихий, к молодым остальные. Более молодые океаны (например, Атлантический) возникли в результате " обрушения" части континента, существовавшего между Америкой и Европой. Основные породы настолько сильно проплавляют земную кору, что она теряет свойства, присущие ей под материками, и превращается в кору океанического типа. Таким образом, была обоснована гипотеза " базификации" океанической коры, т.е. превращения материковой коры в океаническую. Наиболее последовательно эта гипотеза развита в трудах советского ученого В.В.Белоусова. Она основана на представлении о горизонтальной неподвижности материков, так называемом фиксизме. Согласно гипотезе, первичной является материковая кора, а все океаны являются молодыми образованиями, возникшими около 250 млн. лет назад. Мощная материковая кора опускается в расплавленные очаги мантии и превращается в тонкую базальтовую океаническую кору - происходит базальтизация или океанизация материковой коры. В.В.Белоусов полагает, что происходит периодическое прогревание астеносферы, которое сменяется остыванием. В период прогревания плотность астеносферы уменьшается, а подвижность возрастает. Возникает неустойчивость, способствующая интенсивным вертикальным движениям земной коры. Одни глыбы опускаются, другие поднимаются. Опускающиеся части литосферы расплавляются в магме и образуются океанические впадины. Океаны при этом рассматриваются как области проплавления материковой коры.

Своей гипотезой Белоусов объясняет совпадение в очертаниях берегов Атлантического океана, подобие в геологическом строении материков, сходство животного мира на материках и островах, разделенных океаном. Срединно-океанические хребты трактуются как зоны, где процесс базификации продолжается до настоящего времени.

В Атлантическом и Индийском океанах опускание началось на восточной и западной окраинах, и лишь потом начала прогибаться их осевая зона. В Тихом океане прогибание началось в центральной части, где процесс базификации уже завершился. Но в отличие от других океанов, на Тихоокеанской периферии происходит два встречных процесса - утолщение материковой коры и ее разрушение под действием базификации. Этим Белоусов объясняет исключительную сейсмическую активность всей периферии Тихого океана.

Таким образом, океанообразование, согласно этой гипотезе, является новым этапом эволюции земной коры. Происходившее в течение нескольких миллиардов лет нарастание ее гранитного слоя сменилось в последние сотни миллионов лет его разрушением. Эта смена глобальных, процессов трудно объяснима. Требует также объяснения сам механизм океанизации, т.е. погружения более легкой материковой коры в океаническую. Нет также уверенности в возможности переработки гранитного слоя в базальтовый. Не ясны причины, вызывающие периодические тепловые импульсы, приводящие к расплавлению астеносферы. Все положения гипотезы океанизации исходят из допущения о невозможности горизонтальных движений земной коры. Но доказано, что земная кора испытывает горизонтальные перемещения со скоростью 10 см в год.

Несостоятельность гипотезы океанизации материковой коры в ряде вопросов привела к возрождению гипотезы немецкого ученого А.Вегенера о горизонтальных перемещениях материков (дрейфа материков). Идея в том, что материки могут перемещаться относительно друг друга, зародилась давно, но наиболее полно разработал ее А.Вегенер в 1925 г. Породил эту идею факт совпадения очертаний западного и восточного побережий Атлантического океана. Гипотеза А.Вегенера о сравнительно недавнем отделении Американского континента от Евразии и Африки была поддержана зоологами и ботаниками, которые нуждались в геологическом обосновании единства фауны и флоры различных материков. В то же время многие геологические факты легко объяснялись этой гипотезой, как, например, существование и раскол Гондваны, совпадение простирания каледонских структур Северной Америки и Европы и т.д. А.Вегенер предусматривал возможность образования огромных разломов, опусканий края континентов, перерождения материковой коры в океаническую. Но за неудовлетворительное объяснение механизма горизонтального перемещения материков она была в 30-е годы забыта.

Возрождение гипотезы горизонтального дрейфа отдельных участков земной коры на новом уровне стало возможным в 60-е годы, благодаря открытию системы срединно-океанических хребтов. Новая гипотеза получила название " новая глобальная тектоника" или " тектоника литосферных плит". Впервые концепция была сформулирована американскими учеными Г.Хессом и Р.Дицем в 1960-62 гг. Г.Хесс предположил, что в мантии Земли существуют конвективные течения, разбивающиеся на отдельные замкнутые ячейки размером 3-6 тыс.км на 10-20 тыс.км. Срединно-океанические хребты приурочены к местам восходящих ветвей конвекционных ячеек, а переходные зоны вокруг Тихого океана представляют нисходящие ветви. Материки пассивно перемещаются на мантийном материале. Конвекционная ячейка существует 200-300 млн. лет. За это время мантийный материал, поднявшись в осевых частях срединных океанических хребтов и двигаясь от хребтов к периферии, проходит путь до зон, где он по нисходящей ветви конвекции " всасывается" обратно в мантию. Таким образом, дно океана обновляется каждые 300-400 млн.лет. Это обусловливает наличие относительно малой толщины осадков на дне океана и отсутствие в океанах пород древнее юры.

Поднимающийся в зонах срединных хребтов мантийный материал раздвигает по обе стороны от оси хребтов ранее сформированную океаническую литосферу, поэтому Р.Диц назвал это процессом раздвигания океанического дна, или процессом спрединга. Зоны восходящих потоков мантии могут возникать и под континентами, и в этом случае начинает проявляться тенденция к рифтообразованию. Так, ось Тихоокеанского срединного хребта продолжается в Северной Америке, в районе Калифорнийского залива. В Индийском океане срединно-океаническое поднятие переходит в африканские рифты, стремящиеся расколоть континент на отдельные глыбы.

Изучение характера распределения магнитных аномалий на дне океанов показало увеличение возраста ложа от срединно-океанических хребтов в сторону материков. И это, в свою очередь, позволило оценить и скорость разрастания океанического дна. Оказалось, что она меняется от 19 см/год в ряде районов Тихого океана до 0, 5 см/год в Северном Ледовитом. От скорости раздвижения зависит рельеф дна океана: при больших скоростях разрастания склоны срединно-океанических хребтов более пологи, чем при медленном движении дна.

Вместе с поступлением материала мантии в зонах нисходящих ветвей конвекции происходит обратный уход океанической коры в недра Земли. Такими зонами (зонами Беньофа) являются переходные зоны или, точнее, глубоководные желоба. Здесь происходит поддвиг океанической коры под материковую и постепенное ее засасывание (субдукция). Этот процесс сопровождается соскабливанием верхней осадочной толщи, перерождением океанической коры в результате воздействия больших температур и давлений. Сложные процессы поддвигания океанического дна под материки приводят к созданию горных поясов типа Кордильер.

Таким образом, дно океана за счет процессов спрединга и субдукции постоянно омолаживается.

Естественными границами отдельных участков земной коры служат рифты срединно-океанических хребтов, зоны субдукции и трансформные разломы. Эти участки представляют собой литосферные плиты. Литосферные плиты могут включать как материковые, так и океанические участки коры. Английский ученый Э.Буллард первоначально выделил шесть крупнейших плит: Тихоокеанскую, Американскую, Африканскую, Евразийскую, Австралийскую и Антарктическую. В идеальном случае плиты ограничены с одной стороны зоной спрединга, где поднимается мантийный материал и образуется новая литосфера, а другой - границей служит зона поглощения литосферы - зона субдукции. Трансформные разломы являются пассивными границами, по ним плиты лишь скользят относительно друг друга.

Таким образом, гипотеза тектоники литосферных плит привела к дополнению высказанных ранее положений, переосмыслению многих ранее известных факторов из истории развития Земли, она логично объясняет многие процессы, происходящие на дне океана.

108. Образование океанических бассейнов (гипотеза В.Хаина)

В истории образования океанов наиболее неясным является период от начала формирования первичной океанической коры в результате деятельности многочисленных вулканов и трещинных излияний (около 4 млрд. лет назад) до образования единого большого материка Пангея.

Согласно гипотезе советского геолога В.Е.Хаина, первоначально образовалась сплошная базальтовая оболочка. Вода в этот период могла покрывать всю поверхность Земли кроме вулканических архипелагов, причем первичный океан отличался малой глубиной - всего 1, 5-2 км. За время архейского периода образовалась первичная материковая кора, подтверждением чему служат древнейшие горные породы возрастом около 3, 5 млрд. лет. Первичная материковая кора, вероятно, имела меньшую толщину, чем современная, она образовала зародыши будущих материков. В дальнейшем продолжалось наращивание материковой коры как вследствие извержений вулканических пород, так и образования осадочных пород в результате начавшегося разрушения ранее образовавшихся участков коры. Появляются области прогибания, имеющие сходство с будущими геосинклиналями, в которых начинаются процессы складчатости. В результате процессов складчатости, метаморфизма и гранитизации отдельные участки материковой коры объединились в первичные материки, которые в дальнейшем разламывались, вновь соединялись, давая начало будущим платформам.

К этому времени за счет продолжающегося поступления ювенильной воды глубина первичного океана возросла до 2, 5-3, 0 км. Около 1, 5 млрд. лет назад сформировался огромный материковый платформенный массив. Этот единый проматерик получил название Пангея, а окружающий его океан - Панталасса, залив которого море Тетис (прообраз Средиземного моря) вторгался в сушу между современными Евразией и Африкой.

Тектонические движения, расколовшие Пангею, начались не ранее 200 млн. лет назад. Одновременно с расколами начался дрейф материковых плит и континентов, расположенных на них. Спустя 20 млн. лет после дрейфа, к концу триаса, Пангея была разделена широтным рифтом на две группы материков: северную - Лавразию и южную - Гондвану. Последняя также начала распадаться по рифту, отделившему Африкано-Американский блок от Австрало-Антарктического. По рифту, расколовшему Гондвану, началось " раскрытие" Индийского океана. Позже, в юрском периоде, зародился рифт, по которому произошло раскрытие Северной Атлантики в результате дрейфа Северной Америки в северо-западном направлении. В то же время море Тетис начало на востоке закрываться вследствие поворота против часовой стрелки Африканского континента и движения Индостанской глыбы к северу. Здесь проходило поддвигание океанической части литосферной плиты под Евроазиатский континент. В дальнейшем, в кайнозое, когда материки сблизились, субдукция сменилась короблением краевых зон Евразии и Индостана, что привело к образованию горных цепей Гималаев.

Южная часть Атлантики начала раскрываться 135 млн. лет назад, в конце юры. Рифт, который начал раздвигать с юга Африку и Южную Америку, напоминал современное Красное море. Атлантический океан принял знакомые нам очертания, вероятно, к концу мела (65 млн. лет назад). Не раскрытыми оставались только самая северная его часть, а также Северный Ледовитый океан. В начале кайнозоя Антарктида, соединенная с Австралией, продолжала двигаться в западном направлении, испытывая вращение против часовой стрелки.

В Тихом океане в юрско-меловое время, по-видимому, существовала система глубоководных желобов, поглощавших литосферные плиты Северной и Южной Америки. Двигаясь на запад. Северная Америка " наехала" на желоба и перекрыла их. Южная Америка, достигнув Андского желоба, не закрыла его, а начала сдвигать его к западу.

В кайнозое материки заняли современные позиции: Австралия отделилась от Антарктиды и переместилась к северу. Северная и Южная Америка соединились Панамским перешейком, возникшим в результате вулканизма. Гренландия окончательно отделилась от Европы.

В кайнозое произошли некоторые изменения в направлении и скоростях движения материков. За 200 млн. лет Северная Америка совершила дрейф на 8 тыс.км на запад-северо-запад; Африка развернулась примерно на 20° против часовой стрелки, а Евразия примерно на столько же по часовой стрелке. Наиболее значительно переместилась Индийская плита. Следы дрейфа Индии в виде двух параллельных сдвиговых зон обнаружены на дне Индийского океана.

На основе теории глобальной тектоники Диц и Холден составили прогноз развития Земли на 50 млн. лет вперед. Тенденция развития такова, что Атлантический океан будет продолжать расширяться, особенно в южной части. Площадь Индийского океана тоже будет увеличиваться, но с меньшей скоростью, а Тихого будет уменьшаться. Антарктида останется на своем месте. Австралия значительно продвинется к северу и подойдет вплотную к Евразийской плите, а Азиатский материк соединится с Северной Америкой в районе Алеутских островов. Увеличатся размеры Красного моря. Африканский рифт отделит часть материкового массива, который начнет дрейфовать к северу, а новый рифт отделит полуостров Калифорния от Северной Америки.

Таким образом, в историко-геологическом развитии земной коры не было постоянства в существовании материков и океанов. И те и другие неоднократно исчезали, а потом появлялись вновь на старом или новом месте, т.к. время жизни океанической земной коры колеблется от 100 до 200 млн. лет.

Процессы океанообразования продолжаются и в настоящее время. Полагают, что Красное море и Аденский залив - это зародыши будущих океанов. Их дно имеет типичный океанический характер. Будущим океаном станет также озеро Байкал и сопряженные с ним рифты центральной части Азии.

В ходе геологического развития океаны, вероятно, проходят последовательно все стадии от узкого моря-океана, сходного с Красным, до размеров Тихого океана.

История развития океанов включает определенную повторяемость процессов раскола материков, образования океанов, столкновения материков и образования новых. Такой тектонический круговорот (океан-материк-океан) представляет собой один из многочисленных круговоротов, существующих в природе. Тектонический круговорот лишь грандиознее по своим пространственным и временным масштабам.

Образование водной массы океана

Гипотеза происхождения гидросферы исходит из современных представлений о первичном холодном состоянии Земли, образовавшейся из газопылевого облака галактического вещества. В этом облаке в некотором количестве содержалась вода, преимущественно в виде ледяной пыли. Известно, что в составе комет присутствует лед. Облака водорода, гидроксильных радикалов и молекулы воды обнаружены и за пределами Солнечной системы. Эти вещества послужили исходным материалом для образования гидросферы Земли.

Согласно представлениям, образование гидросферы и атмосферы обусловлено механизмом дифференциации вещества Земли на оболочки и процессом выплавления и дегазации мантии. Этот процесс связан с разогреванием холодного вещества Земли, благодаря энергии сжатия - гравитационной и, главным образом, в результате выделения тепла при радиоактивном распаде.

Механизм выделения воды из твердой земной массы состоит в следующем.

При разогревании вещества мантии происходит выплавление легкоплавкой фракции силикатов, которая при движении из глубин к поверхности насыщается многими легкоплавкими и легколетучими веществами. Основную массу их составляет Н₂О. Кроме того, происходит дегазация Н₂S, НСl, НВг, NН₃ и других веществ. Преобладание Н₂О объясняется не только большой распространенностью, но и тем, что при прочих равных условиях Н₂О больше, чем другие пары и газы, поглощается силикатным раствором. В тугоплавкой фазе остаются Fе, SI. Под действием гравитационной силы легкоплавкая фаза вещества движется к периферии Земли, увлекая за собой растворенные в ней газы.

При удалении расплава от очага зарождения происходит его охлаждение и кристаллизация, в результате чего легкоплавкий расплав распадается на две фазы: силикатную и водную. Вместе с Н₂О конденсируются и многие газы, растворяющиеся в воде, а также соединения серы. Таким образом на поверхность Земли поступает раствор, содержащий разнообразные и сложные соединения. Этот так называемый ювенильный раствор и образовал водную массу первичного океана.

Другая часть газов, не растворяющихся или слабо растворяющихся в воде (инертные газы Не, Аг, Nе, Хе, а также СН₄ и частично СО₂) не конденсировались с Н₂О, а остались в газовой оболочке Земли, образовав первичную атмосферу.

Механизм выплавления и дегазации в процесс эволюции Земли проявлялся в виде интенсивной вулканической деятельности.

Подтверждением этой гипотезы является близкое сходстве состава продуктов извержения вулканов с составом вод современного океана. Другим доказательством служит хорошая согласованность объема вод Мирового океана и массы воды, образовавшейся в процессе дифференциации Земли на оболочки. Наблюдения и расчеты количества водяных паров, которые выделяются при вулканических излияниях базальтов, дают в среднем 3-5%, а в ряде случаев до 8% по отношению к массе излившихся базальтов. Закономерно допущение, что излияние базальтов доставляло на поверхность Земли около 6% воды от массы базальтов. Формирование водной массы океанов происходило путем дегазации при вулканических извержениях.

Количество воды в океане все время увеличивается, т.к. процесс образования земной коры идет непрерывно (приход воды из недр Земли примерно 1 км³/год).

Таким образом, объем воды в океане не оставался одинаковым, он нарастал от более ранней геологической эпохи к более поздней. Именно нарастание, а не колебание объема в сторону увеличения или в сторону уменьшения воды - главный планетарный процесс эволюции водной массы океана. А океан, его водная масса существуют столько же времени, сколько существуют континенты, т.е. длительность его существования близка к 4 млрд. лет.

⇐ Предыдущая 16 17 18 19 202122 23 24 25 Следующая ⇒