Світовий океан, моря та іх геологічна діяльність.
Геологічна діяльність океанів, морів озер і боліт
План лекції:
1 Світовий океан, моря та іх геологічна діяльність.
2 Озера та їх геологічна діяльність.
3 Болота та їх геологічна діяльність.
Світовий океан, моря та іх геологічна діяльність.
Світовий океан – це безперервна водна оболонка земної кори, що оточує материки та острови і характеризується загальністю сольового складу. Світовий океан займає більше 361 млн. км2 (70,8%) земної поверхні і у ньому зосереджено 1370 млн. км3 (96,5%) усіх вод планети. Все це зумовлює необхідність вивчення геологічної діяльності морів та океанів як одного з найважливіших факторів, який впливає на формування осадових гірських порід та корисних копалин, пов’язаних з ними, і форми рельєфу суші та підводних океанічних просторів.
За особливостями розподілу водного басейну й суходолу розрізняють океанічну півкулю, де океан займає 91% площі, і материкову півкулю, де площа океану становить 53% (рис. 7.68). У північній півкулі Землі на водну поверхню припадає 60,7%, а на материки – 39,3%. У південній півкулі це співвідношення відповідно становить 80,9% і 19,1%. Північніше 81°північної широти в Північному Льодовитому океані й приблизно між 56°і 63° південної широти води Світового океану покривають земну кулю безперервним шаром льоду.
За морфологічними особливостями твердої оболонки Землі Світовий океан умовно ділять на чотири окремих океани: Тихий, Атлантичний, Індійський і Північний Льодовитий. Виділяють також Південний океан, що включає південну частину Світового океану, прилеглу до Антарктиди.
Складовими Світового океану є й моря, що відокремлені від нього суходолом, підводними підвищеннями або островами і мають своєрідний гідрометеорологічний режим. Всього на земній кулі нараховується біля 60 морів, включаючи в них відкриті частини океанів (Саргасове море), великі затоки (Мексиканська, Перська) та озера (Аральське і Каспійське моря).
Світовий океан являє собою величезний акумулятор сонячного тепла і вологи, завдяки чому на Землі згладжуються різкі коливання температури і зволожуються віддалені райони суші, що створює сприятливі умови для розвитку життя.
Світовий океан – це найбагатіше джерело продуктів харчування, що містять білкові речовини. Він служить джерелом енергетичних, хімічних і мінеральних ресурсів, які зараз частково використовуються людиною.
Води Світового океану за фізичними і хімічними властивостями і якісним хімічним складом являють собою єдине ціле, але за кількісними показниками гідрологічних і гідрохімічних режимів характеризуються великою різноманітністю. Як частина гідросфери Світовий океан знаходиться в безперервній взаємодії з атмосферою і земною корою.
Середньорічна температура поверхневих океанічних вод становить +17,5°C, змінюючись від –(1,5…2)°С у полярних широтах до +35°С у тропічних. На глибинах розподіл температури визначається процесами горизонтальної та вертикальної циркуляції морських вод, які можуть підвищити або понизити температуру басейну.
Постійна інтенсивна циркуляція вод забезпечує нормальний газовий режим Світового океану. При його порушенні проходить різке скорочення розчиненого кисню в нижніх горизонтах водних басейнів та до утворення в них сірководневих зон. Такі зони утворились у Чорному та Балтійському морях. Тому тут, починаючи з глибини 150-200 м, морська вода містить лише сліди кисню, внаслідок чого тут проходять відновлювальні процеси і утворюється сірководень, кількість якого з глибиною різко зростає і в придонній частині досягає значних розмірів. Так, у Чорному морі загальний об’єм насичених сірководнем вод становить 87% (435 км3) від загального об’єму моря, що негативно вплинуло на його органічне життя.
Води Світового океану постійно піддаються впливу вітру, притяганню Місяця і Сонця, а також змінам температури і солоності. Ці фактори зумовлюють в ньому постійний рух води, який здійснюється у вигляді течій, хвиль, припливів та відпливів. Внаслідок цих рухів проходить переміщення величезних мас біогенної і мінеральної речовини у вигляді розчинів, зважених частинок та великих уламків, що призводять до утворення нового комплексу осадових гірських порід і вирівнювання дна Світового океану.
Течія – це горизонтальне переміщення водних мас в океанах і морях. Характеризуються вони певним напрямом розповсюдження, швидкістю й сталістю у часі.
Поряд з морськими течіями існують морські протитечії, які спрямовані проти переважаючих у даному районі морських течій, як правило, поверхневих. Морські протитечії у підповерхневих, глибинних і придонних шарах вод океану зумовлені особливостями вітрового режиму, градієнтами тиску, пов’язаними з кліматичними умовами та іншими причинами.
Морські течії й протитечії утворюють у Світовому океані замкнуті кругообіги, сприяючи обміну енергією в системі океан-атмосфера-материк.
Морські хвилі являють собою коливні рухи води у морях та океанах, які виникають внаслідок дії вітру, змін атмосферного тиску, підводних землетрусів, припливотворних сил Сонця і Місяця, нерівностей дна та при переміщенні суден.
Морські та океанічні хвилі досягають великої висоти і часто набирають значної швидкості. У відкритому океані нормальна висота хвилі сягає 1,5-4,5 м, збільшуючись при сильних штормах до 15-30 м. Максимальну висоту хвилі до 37 м зафіксовано у Тихому океані.
Потужні морські хвилі виникають при землетрусах на дні водойми. Їх називають цунамі. Такі хвилі розповсюджуються зі швидкістю від 50 до 1000 км/год. Висота хвиль в області виникнення цунамі сягає 0,1-5 м, а біля узбережжя збільшується до 10-50 м і більше. Вони мають надзвичайно велику руйнівну силу. Досягаючи узбережжя, цунамі викликають руйнування, іноді катастрофічні, як, наприклад, Курильське (1952 р.), Чілійське (1960 р.), Аляскінське (1964 р.).
Припливи та відпливиявляють собою періодичні підняття та опускання рівня вод Світового океану під дією сил тяжіння, що виникають між Землею, Сонцем і Місяцем. Характер припливів і відпливів залежить від взаємного розташування Землі, Місяця і Сонця, а також географічної широти, глибини моря, обрисів берегової лінії. Під дією припливотворних сил Місяця і Сонця Землі набуває форми еліпсоїду.
Двічі на добу, приблизно через 12 год 26 хв, рівень води у морях та океанах піднімається, утворюючи припливи, і двічі
опускається, утворюючи відпливи.
Одночасно з припливом в одній точці Землі вода відтікає з іншої точки. В міру обертання Землі кожний меридіан почергово зазнає високого і низького стояння води з інтервалом 24 год 52 хв. Неповна відповідність цього інтервалу добі пояснюється тим, що сам Місяць за добу встигає дещо відійти від свого колишнього положення.
Інтенсивність припливів також пов’язана із формою океанічної котловини – розміром, глибиною, положенням на Землі. Ці параметри визначають періодичність припливних коливань рівня, які можуть бути півдобовими, добовими або змішаними.
Поверхня твердої оболонки Землі на континентах і під океанами має досить складний рельєф. На материках зустрічаються рівнини, плоскогір’я і гірські хребти. Встановлено, що найбільш високою точкою на земній кулі є гора Джомолунгма (Еверест) з абсолютною відміткою над рівнем моря +8882 м. На дні океанів також виявлено підводні хребти, окремі вулканічні конуси і плоскогір’я, глибоководні котловини й западини. Максимальна глибина в Маріанській западині Тихого океану знаходиться на абсолютній відмітці – 11034 м.
В центральній частині дна океанів простягаються середньо-океанічні хребти, схили яких, понижуючись, переходять в океанічні котловини. Вони утворюють єдину систему довжиною 60000 км. Ширина хребтів змінюється від декількох сотень до 1000-1500 км, а піднімаються вони над океанічними котловинами на 3-4 км. Окремі вершини океанічних хребтів досягають рівня океану і навіть виступають у вигляді островів океанічного походження. Гребінна зона хребта шириною до 100 км переважно характеризується розчленованим рельєфом і дрібноблоковою будовою. Осади невеликої товщини і молодого віку зустрічаються переважно лише в занурених блоках.
Вздовж осі хребта зазвичай простягається рифтова долина шириною 25-30 км, дещо опущена відносно гребенів хребта. Глибина осьової рифтової долини становить 1,5 км. В неї входить осьовий рифт у вигляді щіли-ни шириною 4-5 км із стінками висотою декілька сотень метрів.
Вздовж окраїн до глибини 200 м простягається шельф шириною від декількох десятків до перших сотень кілометрів.
Шельф – це відносно мілководні ділянки дна океанів, окраїнних та внутрішніх морів, які обрамляють континенти та острови. Границею шельфу зі сторони суші служить берегова лінія, а зовнішня границя по брівці – перегину з океанічної сторони, нижче якої глибина океану різко збільшується. При цьому висота утвореного уступу становить 2-4 км, ширина – 30-40 км і крутизна в середньому 10°.
Загальна площа шельфу морів та океанів становить 31199 км2 або 8% від загальної площі Світового океану. Середня глибина шельфу 132 м, а ширина від 1-3 км до 1500 км. Пересічний кут нахилу поверхні шельфу становить 7¢, а максимальний 1°45¢.
Води Світового океану безперервно знаходяться в русі. На їх поверхні виникають вітрові хвилі, цунамі, припливні хвилі тощо, які виконують величезну геологічну роботу, маючи колосальні запаси кінетичної енергії. Наявна кінетична енергія в першу чергу спрямовується на руйнування морських берегів та утворення нових форм рельєфу. Процес механічного руйнування і знесення уламків гірських порід в береговій зоні озер, морів та океанів хвилями і прибоєм, а також перенесеним уламковим матеріалом називається абразією.
В результаті різного режиму висхідних і низхідних рухів і пов’язаних з ним трансгресії або регресії моря, а також внаслідок різної будови берега і складових його порід формуються береги різної конфігурації. За формою берегової лінії виділяють побережжя атлантичного та тихоокеанських типів.
Береги атлантичноготипу переважно сильно розчленовані і порізані. В них спостерігається чергування бухт і заток з мисами і півостровами. Прибережно-морська смуга має достатньо велику кількість островів і кіс. При зануренні морських берегів цього типу утворюються глибокі, порізані затоки – фіорди та екстуарії.
У Світовий океан щорічно виноситься 27,1 млрд. т осадового матеріалу, який поставляється ріками (19,5 млрд. т), вулканами (1,7 млрд. т), вітром (2 млрд. т), льодовиками (1,2 млрд. т) і власною морською діяльністю (2,7 млрд. т). Весь цей матеріал, що знаходиться у вигляді уламків, а також у складі дійсних та колоїдних розчинів, осідає на різних ділянках моря, підпорядковуючись особливостям гідродинамічного і гідрохімічного режимів басейну.
Крім привнесеного матеріалу, в утворенні морських осадків беруть безпосередню участь скелетні залишки організмів, які населяють морський басейн.
Весь привнесений в морський басейн матеріал переробляється, внаслідок чого формуються нові осадові породи морського походження. На долю морських відкладів припадає 3/4 всіх осадових порід земної кори. Вони відрізняються одні від одних розміром уламкових частинок, кількісним співвідношенням уламкового матеріалу та матеріалу хімічного походження, мінеральним складом тих чи інших компонентів, а також фауністичною характеристикою. В одних районах залишки фауни і флори містяться в осадках у великій кількості, а в інших – в одиничних примірниках або зовсім відсутні. Така різновидність характеру морських відкладів є наслідком надзвичайної різноманітності фізико-географічних умов, в яких проходить їх накопичення.
Вивчення сучасних осадків дало змогу встановити основні фактори, які визначають тип морських відкладів. Головними серед них є рельєф і глибина морського дна, а також ступінь віддаленості берегової лінії та кліматичні умови. У відповідності з цими особливостями в межах Світового океану виділяють такі зони із специфічними умовами осадконакопичення: літоральна – в припливно-від-пливній зоні; мілководна – в області шельфу; батіальна – в області континентального схилу та абісальна, яка охоплює області ложа Світового океану та глибоководних западин.
Осадки, які формуються в літоральній та мілководній зонах, називаються неритовими, а в батіальній та абісальній зонах – пелагічними.
Неритові осади. В межах літоральної та мілководної зон формуються теригенні, органогенні та хемогенні осадки.
Теригенні осадки, які на 70% складаються із теригенного матеріалу, переважно алюмосилікатного складу, уламково-глинисті й глинисті, розповсюджені в морях і в прилеглих до континенту районах океанів на будь-яких глибинах.
Біля пологих плоских берегів переважно формуються органогенні, карбонатні за складом осадки і так звані осадки пляжів. Органогенні осадки утворюються за рахунок накопичення залишків фауни і флори, яка досить широко населяє літораль на плоских узбережжях. В утворенні цих осадків особливо велика роль належить рослинності та прикріпленим організмам.
Багаторазове переміщення уламків призводить до їх диференціального відкладання за масою. Найбільш великі уламки (валуни, галька) переносяться на незначну відстань і складають в основному береговий вал. Дальше від нього в море відносяться піщані частинки різної величини, а потім алевритові та глинисті різновидності.
Водна товща, дно і надра Світового океану містять різноманітні тверді, рідкі та газоподібні мінеральні утворення, які стали об’єктами промислового використання. Найбільше значення мають нафта і газ, розсипні родовища олова, рідкісних металів, золота, алмазів, залізомарганцеві конкреції, намули та масивні сульфіди, фосфорити, нерудні будівельні матеріали тощо.
В надрах Світового океану зараз знаходиться не менше половини світових ресурсів нафти і газу.
На шельфі Світового океану виявлено сотні родовищ нафти і газі, зокрема понад 500 родовищ у Північному морі, близько 40 родовищ – Персицькій затоці та в інших частинах Світового океану.
Перспективи нафтогазонасності пов’язуються з осадовими товщами на підніжжях континентальних схилів і на дні глибоководних котловин деяких окраїнних морів.
Морські розсипи золота, платини, алмазів, каситериту, циркону, монациту, рутилу, ільменіту, титаномагнетиту та ін. формуються також в прибережних зонах шельфів на пляжах в умовах інтенсивного перемивання осадків береговими хвилями або виявились реліктовими алювіальними в затоплених морем річкових долинах.
В межах Світового океану знаходяться величезні запаси залізо-марганцевих конкрецій, продуктивність яких змінюється від менше 1 кг/м2 до 50-70 кг/м2. Найбільш широко вони розповсюджені в пелагічних районах Світового океану. За середнім вмістом основних рудних компонентів залізо-марганцеві конкреції в межах окремих вивчених океанічних районів співставимі з рудами родовищ, які розробляються на континентах.
Видобуток корисних копалин із вод Світового океану сягає сивої давнини. Сьогодні в ньому видобувається близько 30% загальносвітового обсягу видобутку нафти і 15% газу. Із морських розсипів видобуваються руди заліза в Японії і Новій Зеландії, платини – в США, каситериту – в країнах Південносхідної Азії. У Світовому океані видобувається 100% циркону та рутилу, 80% ільменіту, понад 40% каситериту. Близько 95% світового видобутку рутилу, 77% циркону, 25% монациту припадає на розсипні родовища шельфу Австралії. Розсипні родовища алмазів у різний час розроблялись на пляжах і в шельфовій зоні біля берегів Намібії.
Із дна моря видобуваються різні будівельні матеріали – пісок, гравій, ракушник, корали тощо. У США щорічно видобувається до 500 млн. т піску і гравію, у Великобританії – 100 млн. т.