Рельеф подводной окраины материков

Решение третьей  задачи - районирование шельфа по региональным гео- и морфоструктурным признакам - требует применения системы подчиненных друг другу региональных таксономических категорий (пояс, провинция, область, район). В пределах СССР нами выделяются пояс арктического шельфа и пояс тихоокеанского шельфа. Первый приурочен к зоне арктического побережья Евразии и представляет собой чередование орто- и парашельфов; второй - к восточной окраине Тихоокеанского подвижного пояса и включает преимущественно пара- и гемишельфы . Охарактеризовать провинции и области этих поясов в краткой статье невозможно. Отметим лишь, что они выделены по принципу таксономического подчинения и морфоструктурного единства объектов. Основным критерием выделения провинций является их принадлежность к крупным тектоническим блокам земной коры, а областей - связь с тектоническими структурами меньших размеров, выделяемых в пределах первых.

2.2 ПРИНЦИПЫ И МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ ОСАДОЧНОГО ПОКРОВА ШЕЛЬФА

Проблема  изучения морских и океанических шельфов в настоящее время  является одной из наиболее актуальных. Она находится в центре внимания во всех развитых странах мира, в  том числе и в нашей стране. Многие проблемы геологии могут быть эффективно решены именно в полосе шельфа, а еще эффективнее - при исследовании более широкой периферийной зоны океанического дна, включающей в себя шельф и континентальный склон. Это важнейшая зона нашей планеты, ибо она является областью контакта двух различных типов земной коры - континентального и океанического. В целом шельф и склон составляют краевую зону континентальной коры, о чем свидетельствует соотношение мощностей, наличие гранитного слоя, продолжение на шельф континентальных структур и т.д. Краевая зона, по-видимому, испытывает медленное перерождение и постепенно переходит в кору океанического типа. Об этом свидетельствуют многие признаки, такие, как широкие и стойкие тенденции к погружению и выклиниванию гранитного слоя, специфические пликативные и дизъюнктивные дислокации, характерные формы рельефа, магнитные, гравитационные и иные аномалии и т. д. Эта гигантская зона перерождения коры - наиболее протяженная мобильная зона земного шара и океанского дна. Вследствие отмеченных ее особенностей она является той областью Мирового океана, в которой наряду с областями срединно-океанических хребтов и рифтов должны решаться основные проблемы океанической и планетарной тектоники и проверяться узловые гипотезы тектогенеза (вопросы континентального дрейфа, оконтиненталивания и океанизации, гравитационного расползания материковой коры, развития пликативных, дизъюнктивных и изостатических деформаций и т. д.). Такой тектонический аспект изучения шельфов и континентального склона. Однако он не единственно важный. Седиментационный океанический процесс корнями своими тянется в периферийные области океанов, через которые проходит основная масса терригенного материала, сносимого с суши. Этот материал подвергается сложнейшим и наиболее интенсивным преобразованиям (механической дифференциации, химическим и биологическим преобразованиям, разносу и локализации в определенных районах и т, д.) имен но в зоне шельфа и склона. Характер этой первичной комплексной деформации исходного материала, после которой только чисть его по ступает в котловины океанов, во многом определяет тенденции пелагического осадконакопления.

Океанический  седиментогенез трудно изучать в отрыве от наиболее активных седиментационных зон океана, каковыми являются его периферические зоны. Еще более очевидным данное утверждение становится при изучении процесса седиментогенеза и историко-геологическом аспекте, т. е. при изучении толщи отложений. Склон и шельф - это зона длительного соприкосновения океана с сушей, больших перепадов глубин, повышенной мобильности и значительной пестроты терригенной части осадкой вследствие обилия и разнообразия источников питании. Кроме того, из-за своей пространственной ограниченности, характера морфологии и местоположении, это - зона максимального разнообразия и ясных градаций гидрологического, химического и биологического процессов. Иными словами, здесь сосредоточены наиболее резкие контрасты седиментационных факторов, которые отражаются в осадках всего спектра глубин, причем значительно более отчетливо и разнообразно, чем в осадках абиссали. Изменения этих факторов во времени также дают максимально четкую картину именно здесь, в толще осадков шельфово-склоновой зоны. В их разрезах зафиксированы изменении седиментационных режимов прошлого, а также характер и последовательность палеогеографических событий, как планетарных, так и региональных. Только с учетом эволюции седиментационной обстановки периферийной зоны океана можно полноценно изучать развитие седиментации в самом океане и геологическую историю развития бассейнов.

Таким образом, тектонический, седиментационный и историко-геологический аспекты исследования океана в целом неразрывно связаны с изучением его периферийной зоны, характеризующейся наибольшими контрастами общих океанологических процессом и максимальной отчетливостью геологической летописи, запечатленной в осадках. При научных исследованиях эта зона должна рассматриваться как одна из ключевых зон Мирового океана.

Полоса шельфа представляет так-же исключительный интерес с практической стороны. Шельф таит колоссальные минеральные ресурсы (нефть, газ, твердые полезные ископаемые и др.). В ближайшем будущем на обширных его пространствах нужно будет проводить системаческие научно обоснованные поиски полезных ископаемых, для чего необходимо знать механизм их образовании и закономерности размещения. Предполагаются и другие аспекты освоения шельфа (энергетический, пищевой и пр.). Иными словами, в недалеком будущем шельф станет областью интенсивной хозяйственной деятельности. С самого начала необходимо, чтобы эксплуатация минеральных, пищевых и энергетических ресурсов не нарушила естественного его режима. Задача науки в широком смысле ̶  вскрыть механизм этих естественных процессов, изучить условия их природного динамического равновесия, чтобы предупредить неразумные, а возможно, и драматические его нарушения, которые может вызвать вторжение человека в ближайшем будущем.

Остановимся подробнее на историко- седиментационном аспекте изучения шельфа. Современные приборы позволяют все глубже проникать в толщу осадков, покрывающую континентальную ступень, и все более подробно исследовать строение осадочного чехла, его мощность, фациальные переходы, геохимические особенности. Сопоставление многочисленных колонок донных отложений позволяет строить подробные литологические разрезы и освещать основные этапы и рубежи развития шельфа, которое, как показали работы Института океанологии АН СССР, протекало по-разному в различных его районах.

Обзор фактического материала показывает, однако, что  несмотря на исключительное разнообразие осадочных толщ на шельфе существует критерий, позволяющий грубо разделить все его районы на две группы -районы с упорядоченным и неупорядоченным седиментогенезом . Упорядоченность последнего определяется всем ходом палеогеографического развития шельфа в данном районе. Основными факторами, определяющими это развитие, являются послеледниковая трансгрессия Мирового океана, неотектонический режим, геологическое строение и морфодинамика побережья и шельфа, характер питания района терригенным и талассогенным материалом.

Упорядоченный седиментогенез в итоге своего развития ведет к возникновению хорошо дифференцированных толщ с четким пространственным обособлением гранулометрических и геохимических фаций. В целом он благоприятен для рудообразования, в частности для россыпеобразования. Неупорядоченный седиментогенез ведет к образованию плохо дифференцированных толщ с неотчетливой фациальноп структурой и неясной пространственной локализацией отдельных компонентов. Для процессов рудообразования он неблагоприятен. Проведенные в последние годы работы позволили подробно охарактеризовать именно с этих позиций некоторые шельфовые области. В частности, для шельфов Черного и Белого морей были выполнены следующие этапы исследований:

1. По гранулометрическому характеру разрезов выделен районы упорядоченного и неупорядоченного седиментогенеза.

2. Констатировано, что четкие гранулометрические структуры ври онах упорядоченного седиментогенеза дают почти аналогичный и столь же четкий план строения в аспектах геохимическом и рудном.

3. Путем сопоставления ряда разрезов установлено распределение обогащенных минеральными и химическими компонентами тел (линз, прослоев) по площадям некоторых районов шельфа.

Именно такая  последовательность работ представляется наиболее логичной и ведущей к конкретным результатам.

Можно считать, что в планетарном масштабе упорядоченность седиментационного процесса на шельфе имеет свою специфику: во-первых, в различных зонах планетарного литогенеза установленных Н. М. Страховым (тропическая, субтропическая умепенная и холодная гумидные зоны, аридная и вулканогенно-осадочная);во-вторых, в планетарных зонах с характерными и устойчивыми во времени особенностями гидродинамики (побережья штормовых поясов и обычные побережья, побережья бесприливных и приливных морей и т. п.); в-третьих, на шельфах различных континентов с радикальными структурно-тектоническими особенностями (Тихоокеанский и Атлантический секторы, Африканский континент, как наиболее устойчивый, и др.). Для конкретизации этих положений необходимы сравнительно-литологические исследования в соответствующих регионах шельфа Мирового океана. Конечной их целью должна быть разработка единой универсальной теории осадочного рудообразования на шельфе, основы которой были заложены Н. М. Страховым.

Касаясь практических перспектив предстоящих исследований шельфа в связи с поисками морских  россыпей, отметим, что в настоящее  время, исходя из имеющегося материала, можно выделить отдельные перспективные  зоны россыпеобразования, находящиеся в пределах более обширных районов упорядоченного седиментогенеза. Перечислим некоторые из них.

1. Верхняя зона шельфа до глубин 30 м. Здесь вследствие особенностей прибрежно-шельфового седиментогенеза, развивавшегося в голоцене на фоне неравномерно затухавшей послеледниковой трансгрессии, наиболее часто возникали условия, благоприятные для россыпеобразования.

2. Зона шельфа на глубинах 80 - 100 ж, до которых падал уровень океана в период последнего (валдайского) оледенения, когда происходила резкая перестройка профиля подводного склона с интенсивным накоплением, сепарацией и последующим захоронением песчаного материала.

3. Зоны развития надводных и подводных террас.

4. Зоны захороненных в нижних частях шельфа дельт и русел древних рек.

5. Зоны, связанные с активными тектоническими депрессиями шельфа, характеризующимися длительным погружением и накоплением осадков.

6. Зоны с устойчивым режимом интенсивных придонных течений.

Конкретный  механизм образования россыпей в  каждой из упомянутых зон контролировался  как общепланетарными, так и местными факторами седиментогенеза.

В заключение отметим, что исследовательские  работы на шельфе необходимо проводить  со специализированных судов, оснащенных современными приборами и аппаратурой, группируемой в следующие основные комплексы: а) комплекс грунтоотборников (дночерпатели, драги, ударные трубки, выбрационные рамные и поплавковые трубки, буровые установки); б) комплекс сейсмоаппаратуры (геолокаторы, сейсмопрофилографы, локаторы бокового обзора); в) комплекс другой геофизической аппаратуры (гравиметры, магнитометры и др.); г) комплекс радиометрической и радиоспектральной аппаратуры; д) комплекс рентгеноспектральной и прочей аппаратуры для экспрессного определения вещественного состава осадков. Подобное комплексное оборудование в настоящее время функционирует на судах Института океанологии АН СССР и ряда других организаций.

2. Материковый склон. Материковый склон. Более или менее узкая зона морского дна ниже (глубже) бровки шельфа, характеризующаяся относительно крутым уклоном поверхности, представляет собой материковый склон. Средний угол уклона,- материкового склона – 5-7°, а нередко 15-20°. Известны отдельные участки материковых склонов, где уклон превышает 50°. В большинстве случаев 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 (рисунок 4).

Рисунок 4: ”Краевое плато Блейка”

В пределах материкового склона довольно широко распространены расчленяющие его вкрест простирания подводные каньоны. Эти глубоко врезанные ложбины иногда располагаются так часто, что придают в плане бровке шельфа облик бахромы. 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, извилисты, чаще довольно прямолиней­ны. Они прорезают весь материковый склон, а наиболее крупные продолжаются и глубже 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 (рисунок 5)

Рисунок 5: ” Атлантическая подводная окраина Северной Америки: шельф, материковый склон с каньонами, материковое подножье”

Однако при  определенных чертах сходства есть и  заметные различия между подводными каньонами и речными долинами. Прежде всего, 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. Бросается в глаза также то обстоятельство, что многие подводные каньоны располагаются как бы на продолжении равнинных рек, а сами по облику близки к гарным долинам и характеризуются очень глубоким врезанием в породы, слагающие материковый склон.

Большинство каньонов заканчиваются на глубинах 3000 и более метров. Если принять речную гипотезу их образования, то придется допустить, что уровень океана когда-то был на три и более километра ниже современного, причем 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 100-110 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.