Континентальный шельф

Шельф представляет собой мелководный край континента. Он — неотъемлемая часть самого континента, а не океанического бассейна. Присутствие этих платформоподобных плоских участков на всех континентах доказывает способность океанов врезаться в континенты и размывать поверхность их окраинных зон. Следовательно, доминирующими процессами формирования шельфа являются эрозия и осадконакопление. По словам Шепарда [11], «один из основных принципов геологии состоит в том, что процессы эрозии и накопления осадков стремятся либо понизить уровень суши, либо повысить, т. е. приблизить его к уровню моря».

Действительно, континентальный шельф можно рассматривать как отдельную динамическую систему, которую контролируют три фактора: 1) поток осадочного материала, который переносится через границу континента, с суши в океанический бассейн; 2) скорость этого потока, при которой энергия его оказывается достаточно большой для того, чтобы перемещать осадки до шельфа, размешать их по шельфу и выносить материал за его пределы, и 3) история формирования и разрушения шельфа.

Распределение шельфовых зон на земном шаре.На рис. 5.1, а видно, что средняя ширина всех шельфов равна 75 км, а средняя глубина воды в точке, где шельф переходит в континентальный склон, 130 м. Уникальной особенностью шельфов является то, что колебания глубины перегиба шельфа в среднем весьма невелики, но ширина шельфов изменяется в самых широких пределах из всех зон континентальных окраин — от 0 до более 1000 км для шельфа у берегов Сибири в Северном Ледовитом океане. На рис. 5.5 показано распределение шельфов по земному шару.

С первого взгляда на Америку видно, что с атлантической стороны и Северной и Южной Америки шельф гораздо шире, чем с тихоокеанской. Причина этого ясна. Западные берега представляют собой, вообще говоря, границы, образовавшиеся в результате столкновения Американской и Тихоокеанской плит. Атлантическое же побережье— пассивная окраина. Его обширные прибрежные равнины, эстуарии и шельфовые области обладают обильными запасами рыбы. Мексиканский залив также богат ресурсами — и рыбными, и минеральными. Двигаясь вдоль восточного побережья на юг, мы видим обширные шельфовые зоны у северо-восточного берега Южной Америки, соответствующие дельтам крупных рек — Амазонки и Ориноко. Южнее, у берегов южной части Аргентины, обширная шельфовая зона включает Фолклендские острова и сравнительно мало исследована.



Вдоль Тихоокеанского побережья шельфы узкие, во многих регионах — всего несколько километров. Только в Беринговом море мы обнаруживаем действительно обширные мелководные континентальные окраины. Шельф Берингова моря огромен, простирается примерно на 500 км в ширину и более чем на 700 км в длину.

Шельф Берингова моря чрезвычайно продуктивен в отношении рыболовства. Далеко на севере в Канадском Арктическом архипелаге сейчас ведется разведка на нефть. На восточном побережье Северной Америки имеются крупные мелководные внутренние моря — Гудзонов залив и море Баффина. В течение длительного времени они играли важную роль в жизни северного племени иннуитов*.

Вероятно, самый обширный и наименее исследованный шельф находится у холодных арктических берегов Сибири. У берегов Восточной Сибири он протягивается в Северный Ледовитый океан более чем на 1000 км; большую часть времени он покрыт многолетним паковым льдом, и о его ресурсах известно мало. Шельф Северной Европы, напротив, не только широк и простирается от Британских островов до внутренней мелководной части Балтийского моря, но и, кроме того, обладает богатыми ресурсами и хорошо изучен.

Для Азии также характерны обширные шельфовые зоны — от покрытого льдом Охотского моря до архипелага Индонезии. Австралия тоже имеет широкий шельф, особенно на севере вместе с островом Новая Гвинея.

Некоторые из этих шельфов, вероятно, хорошо известны читателю в другом смысле. Например, обширный шельф Берингова моря между Аляской и Сибирью, вместе с еще большим шельфом около обращенных к полюсу берегов этих земель, представляет собой «сухопутный мост», по которому древние люди переселились в Северную Америку. В течение плейстоценовой эпохи — периода, охватывающего последний миллион лет геологической истории, — несколько ледниковых циклов вызвали опускание уровня моря ниже средней глубины этого огромного шельфа. С другой стороны, крупные шельфовые регионы, такие как Берингово море и Северное море у берегов Норвегии и Великобритании, являются основными районами рыболовства. В некоторых из них имеются и значительные запасы нефти. Другие — главным образом мелководный шельф, соединяющий тысячи островов архипелага Индонезии, пятой страны мира по плотности населения, — государства считают своей суверенной территорией. Действительно, в настоящее время за право владения шельфом ведутся войны. Короткая война между Великобританией и Аргентиной в 1982 г., предлогом для которой послужили Фолклендские острова, на самом деле велась из-за потенциально богатых своими ресурсами шельфовых зон вокруг этих островов. По-видимому, из шельфовых областей на востоке лучше всего известна та, которая простирается к востоку от северо-восточных берегов Австралии и обрывается на своем перегибе знаменитым Большим Барьерным рифом.

Описание шельфов земного шара.Если глубина перегиба шельфа на удивление постоянна по всему земному шару, следует ли из этого, что для шельфов повсюду характерен особый тип строения? И да и нет. Да — если рассматривать лишь чехол поверхностных осадков, нет — если считать шельф не чем иным, как частью континентальной окраины и рассматривать его в разрезе. Главное здесь то, что в течение геологического времени континентальные окраины были свидетелями многократных трансгрессий и регрессий океана. Шельфовые зоны были созданы и переработаны самой последней серией наступлений и отступлений моря, вызванных чередованием ледниковых эпох и межледниковых периодов; эти трансгрессии — регрессии послужили причиной однообразия рельефа и глубин перегиба шельфа, которые мы наблюдаем сегодня.

Глубинное строение. Рассмотрим сначала глубинное строение шельфов (рис. 5.6).

Под чехлом современных отложений мы обнаруживаем осадки с беспорядочной текстурой от консолидированных илов до карбонатных песков и даже более грубого материала. Окраины континентов — первое и главное место отложения материала, который сносится с внутренних частей континентов. С течением геологического времени дополнительный вес осадков, накапливавшихся слой за слоем, вызывает их погружение; под действием этого веса залегающие глубже слои перемещаются вниз, в мантию, поскольку прибрежный регион стремится сохранить свое изостатическое равновесие. Там, где эти слои выходят на поверхность, их называют «реликтовой» структурой.

В зоне пассивной (в смысле границ плит) окраины (рис. 5.6, а) мы обнаруживаем слоистую структуру того типа, который называют «нависающим краем». Последовательно залегающие слои имеют форму клиньев; под ними могут лежать породы континента, нарушенные разрывами, или они могут быть сами нарушены разрывами. Зная, что море то наступало на сушу, то отступало, можно рассматривать эти слои как исторические свидетельства взаимодействия океана с континентом вдоль изменчивой границы, всегда находящейся в движении. Керны, полученные из нефтяных скважин, — наши основные свидетели этих структур, особенно расположения зон разломов (в которых часто встречаются нефтяные и газовые ловушки).

В зоне активной континентальной окраины слои выглядят иначе (рис. 5.6, б). Кроме того, испытывающая субдукцию океаническая кора может быть лишена своего осадочного чехла. Пачка слоев может быть срезана с погружающейся коры и накапливаться в виде призмы новой «суши», которая присоединяется к континенту (геологи используют для нее термин «аккреционная призма»; см. также рис. 21.13). Считают, что собственно шельф обычно очень узок. Вдали от моря можно обнаружить реликтовые террасы, которые представляют собой древние пляжи и предфронтальные зоны пляжей, поднявшиеся во время более ранних процессов аккреции. Одну из своих самых любимых реликвий — зуб ископаемой акулы — я откопал в Чили на одной такой террасе вдали от моря около города Кокимбо; этот зуб особенно дорог мне, поскольку ту же самую местность когда-то посетил Чарлз Дарвин, путешествуя на корабле «Бигль» [3]; он тоже нашел окаменелости и понял, что это место — реликтовый пляж.

Современный осадочный чехол шельфа. В целом мы обнаруживаем, что текстура поверхностных осадков постепенно изменяется от грубозернистого песка вдоль предфронтальной зоны пляжа (до глубины порядка 50 м) до алевритовых фракций и даже более тонких илов в пределах зон среднего и внешнего шельфа. Это распределение в значительной степени соответствует интенсивности физических процессов, которые перемешают осадок.

Из схем, приведенных на рис. 5.6, может возникнуть впечатление, что дно шельфа гладкое и лишено рельефа. Это, безусловно, не так, особенно там, где ширина шельфа велика и способные перемещать осадки гидравлические силы обусловлены главным образом действием волн и вызванных штормами шельфовых течений. Шельфы Атлантического побережья США вполне соответствуют этому типу. На рис. 5.7 показана геоморфологическая карта шельфа Среднеатлантического залива — структуры, которая протягивается от Лонг-Айленда до шт. Виргиния.

Рельеф дна здесь весьма разнообразен: встречаются банки, определяемые как отмели, сложенные неконсолидированным материалом морского дна; очень важные для прохода кораблей русла и многое другое. Своевременное составление и уточнение карт изменчивого рельефа шельфовых областей входит в обязанности Национальной службы исследования океана (прежде — Береговой и геодезической службы США).

Источники энергии на шельфе. Рассмотрим кратко источники энергии, действующие на шельфе, и вопрос о том, какая их мощность достаточна для перемещения осадков и формирования береговой линии. На рис. 5.8 представлена общая модель, применимая для любого шельфового региона.

Главные источники энергии — волны, вызываемые ветром, другие длинные волны, прибрежные течения и речной сток.

Уже давно известно, что текущая над песчаным дном вода может располагать песок в виде мелких волн. Чтобы установить, существует ли такая песчаная рябь на шельфе, океанологи произвели фотосъемку шельфа у берегов шт. Орегон до глубин, превышающих 200 м [8]. Они обнаружили знаки ряби по всему шельфу и показали, что вызвать их образование и, следовательно, движение осадков могут ветровые волны. Как читатель узнает из гл. 17, основная часть энергии ветровых волн высвобождается тогда, когда они разбиваются в зоне прибоя при глубине воды до 15 м. Вот почему прибрежные осадки представлены грубозернистыми песками; тонкозернистые фракции в этой зоне, характеризующейся высокой энергией, остаются в виде взвеси.

Приливные течения не обеспечивают полного переноса осадков вдоль открытого побережья. Однако в руслах рек и эстуариях они являются главной движущей силой. В средней и внешней частях шельфа главными переносчиками тонко-зернистого аргиллитового материала являются устойчивые, не меняющие направления прибрежные течения. Об этом свидетельствует множество примеров. В Мексиканском заливе мы обнаруживаем илы из выноса реки Миссисипи, перенесенные на запад вплоть до южного окончания шт. Техас у Браунсвилла, т. е. на 800 км. Илы и алевриты из устья реки Ориноко покрывают шельф на расстоянии свыше 1000 км вдоль северо-восточного побережья Южной Америки.

Вероятно, наиболее важным источником энергии является локальный зимний шторм. Экспериментальные исследования у берегов шт. Вашингтон [7] показывают, что придонные течения, достаточно сильные, чтобы перемещать донные алевритовые осадки, существуют приблизительно в продолжение 4% времени, и эти эпизоды четко коррелируют с локальными зимними штормами. У побережья Атлантики эти штормы всегда бывают «северо-восточными». Они начинаются по мере того, как ячейки низкого атмосферного давления (штормовые ячейки) перемещаются вдоль Атлантического побережья в северном направлении; ветры и волны, которые достигают берега, движутся с северо-востока. Штормовые течения, образующиеся во время этих событий, вызывают массовое перемещение осадков на дне шельфовой области, слагающих отмели, изображенные на рис. 5.7.

Шельф и изменения уровня моря.Из всех зон, составляющих континентальную окраину, — шельфа, склона и подножия, — наиболее непосредственно изменения уровня моря влияют на шельф. Прибрежные равнины с плоскими приливно-отливными зонами и маршами вместе с эстуариями — все является частью этого динамического режима (см. также гл. 18). На все эти области, как схематически изображено на рис. 5.9, влияет повышение и понижение уровня моря.

Трансгрессия моря. Уровень моря, начиная с последнего минимума (18 000 лет назад), быстро повышался (см. рис. 4.12, г) и около 2000 лет назад почти достиг современного положения. С тех пор он продолжает подниматься, но гораздо медленнее. С 1930 г. уровень моря у побережья Атлантики повышается со скоростью 3 мм/год, т. е. поднялся всего примерно на 15 см. В настоящее время происходит трансгрессия моря, хотя и относительно медленная.

Что происходит во время медленной трансгрессии моря с предфронтальной зоной пляжа? На рис. 5.9 схематически изображены два варианта такой ситуации. В первом случае (см. рис. 5.9, о, где приведен разрез шельфовой зоны) море, уровень которого поднимается, медленно размывает предфронтальную зону пляжа. Она становится основным источником нового осадочного материала для шельфа, и этот материал распределяется по шельфу в виде тонкого покрова современных отложений (рис. 5.9, б). Значительная его часть перемешается вдоль береговой линии (объяснение литорального переноса см. на рис. 18.10). Часть этого переносимого вдоль берега материала попадает в подводный каньон и по нему проделывает путь до абиссальных равнин; другая часть заносится внутрь эстуариев и отлагается там.

Конечно, река доставляет весь груз своих осадков в прибрежную зону независимо от морской обстановки. Но когда уровень моря медленно поднимается, болотистые низменности и марши прибрежной равнинной области также получают больше воды во время приливов, и при таком новом затоплении откладываются дополнительные осадки (рис. 5.9, б). Исследования прибрежной равнины Атлантического океана показали, что наращивание обширных болотистых низменностей «поглотает» практически все тонкие илы, которые приносят текущие по ним реки [10].

Это неожиданный результат, имеющий некоторые важные для нас следствия. Например, мы знаем, что многие загрязняющие химические вещества достигают прибрежной зоны уже в связанном виде с другими частицами — обычно с более тонкими фракциями типа глины. То, что они накапливаются в пределах заболоченных низменностей, а не переносятся через шельф по направлению к абиссальным глубинам, имеет большое значение для экологии береговой зоны.

Регрессия моря. Противоположный случай — регрессия моря — изображен на рис. 5.9, виг. Когда уровень моря понижается, волны размывают существующие на морском дне осадки. Сам обширный шельф становится источником осадочного материала. Часть осадков откладывается в предфронтальной зоне пляжа по мере того, как она перемещается вместе с отступлением воды.

Когда море отступает, «истоки» реки занимают более высокое положение относительно уровня моря и, следовательно, способность реки к эрозии возрастает. Вместо пойм, где откладывались новые осадки, материал в результате эрозии выносится с прибрежных равнин на шельф и в открытый океан.






Дата добавления: 2019-05-06; просмотров: 150;


Поделитесь с друзьями:

Вы узнали что-то новое, можете расказать об этом друзьям через соц. сети.

Поиск по сайту:

Введите нужный запрос и Знаток покажет, что у него есть.
Znatock.org - Знаток.Орг - 2017-2019 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей. | Обратная связь
Генерация страницы за: 0.01 сек.