Океанское дно — не ровная впадина, а сложный рельеф, который меняется из-за движения земных плит, вулканизма, землетрясений и накопления осадков. В нём есть горные хребты, глубоководные желоба, подводные каньоны и обширные равнины. Одни формы возникают на границах литосферных плит, другие создаются потоками осадков или растущими вулканами.
Понять этот ландшафт можно по картам глубин, образцам пород и данным подводных аппаратов. Но карта — только часть картины: океанское дно изучено неравномерно, а измерения разных участков могут отличаться по точности. Ниже — краткий справочник о главных формах рельефа и процессах, которые их создают.
- Из чего складывается рельеф океанского дна
- Почему появляются хребты и желоба
- Новая кора у срединно-океанических хребтов
- Погружение плит и образование желобов
- Какие подводные формы не похожи на горы и равнины
- Сравнение основных форм рельефа
- Как учёные составляют карту дна
- Эхолоты и многолучевое измерение
- Что могут и чего не могут спутники
- Образцы пород и подводные аппараты
- Почему океанское дно меняется и что в нём ещё неизвестно
- Как понимать карту океанского дна
- Частые вопросы
- Почему дно океана не заполнено осадками полностью?
- Как образуются самые глубокие участки океана?
- Можно ли увидеть форму всего дна со спутника?
Из чего складывается рельеф океанского дна
Океаны занимают около 71% поверхности Земли, а их средняя глубина составляет примерно 3,7 километра. Это среднее значение скрывает огромный диапазон: рядом с материковыми берегами глубины могут быть небольшими, тогда как в глубоководных желобах они превышают 10 километров. Самая глубокая известная область находится в Марианском желобе; оценки глубины впадины Челленджера — около 10,9 километра, причём результат зависит от метода измерения.
Удобно представлять подводный ландшафт как последовательность крупных зон, хотя их границы в природе не всегда чёткие. У материков расположены шельф и континентальный склон, дальше лежат глубоководные области, пересечённые хребтами и отдельными возвышенностями. В некоторых районах к ним добавляются желоба, островные дуги и вулканические плато.
- Шельф — сравнительно мелководное продолжение материка. Его ширина и глубина сильно различаются от места к месту.
- Континентальный склон соединяет шельф с глубоководным дном. Здесь встречаются подводные каньоны и следы перемещения осадков вниз по склону.
- Абиссальные равнины — обширные глубоководные участки, сглаженные накопившимися осадками. Они не обязательно идеально плоские: под осадками могут скрываться неровности коры.
- Срединно-океанические хребты — протяжённые подводные горные системы, связанные с образованием новой океанической коры.
- Глубоководные желоба — узкие вытянутые впадины, обычно возникающие там, где одна литосферная плита погружается под другую.
Почему появляются хребты и желоба
Новая кора у срединно-океанических хребтов
Литосферные плиты медленно расходятся в зонах спрединга. Из глубин поднимается горячий материал мантии, часть его плавится и формирует магму. Остывая, она создаёт новую океаническую кору, которая постепенно отодвигается от оси хребта. Система срединно-океанических хребтов протянулась примерно на 65 тысяч километров по дну мирового океана.
Океаническая кора обычно имеет толщину порядка 5–10 километров — заметно меньше, чем континентальная. По мере удаления от хребта она остывает, уплотняется и в среднем опускается глубже. Поэтому возраст и глубина морского дна часто связаны: вдали от зоны образования кора обычно старше и лежит ниже, хотя местные вулканы и другие геологические особенности меняют эту закономерность.
Погружение плит и образование желобов
В зонах субдукции более плотная океаническая плита уходит под другую плиту. На поверхности дна возникает глубокий желоб, а над зоной погружения нередко формируется цепь вулканов — островная дуга или вулканический пояс на материке. Такие границы плит связаны с землетрясениями и вулканизмом, но конкретные проявления различаются в разных регионах.
Плиты могут также скользить одна мимо другой вдоль трансформных разломов. В таких местах движение не создаёт и не уничтожает кору так, как это происходит на границах спрединга и субдукции. Однако разломы смещают участки хребтов и могут быть связаны с землетрясениями.
Какие подводные формы не похожи на горы и равнины
Подводные вулканы, или подводные горы, поднимаются над окружающим дном, но не всегда достигают поверхности моря. Если вулканическая вершина оказывается срезана волнами в период, когда она была островом или находилась у поверхности, может образоваться плоская вершина — гайот. Некоторые подводные горы становятся местами обитания организмов и влияют на движение водных масс.
Подводные каньоны прорезают континентальные склоны и иногда уходят от шельфа в глубоководные области. Их формирование связано, в частности, с потоками плотной смеси воды и осадка, которые движутся вниз по склону и размывают дно. Такие потоки называют турбидными; переносимый ими материал может накапливаться у подножия склона и формировать осадочные конусы.
На дне встречаются и гидротермальные источники. Морская вода проникает в трещины молодой коры, нагревается вблизи магматических пород и выходит обратно, обогащённая растворёнными веществами. Вокруг некоторых источников существуют сообщества организмов, использующих химическую энергию: они не зависят напрямую от солнечного света так, как большинство экосистем поверхности.
Сравнение основных форм рельефа
| Форма | Где обычно встречается | Как возникает или меняется |
|---|---|---|
| Срединно-океанический хребет | На расходящихся границах плит | Поднимающаяся магма создаёт новую океаническую кору |
| Глубоководный желоб | В зонах субдукции | Одна плита погружается под другую |
| Абиссальная равнина | В глубоководных котловинах | Осадки постепенно заполняют неровности дна |
| Подводная гора | В океанических бассейнах и около плитных границ | Чаще всего растёт за счёт вулканической активности |
| Подводный каньон | На континентальном склоне | Его могут углублять перемещающиеся потоки осадков |
Как учёные составляют карту дна
Эхолоты и многолучевое измерение
Основной инструмент подробной съёмки с судна — эхолот. Он посылает звуковой сигнал и измеряет время, за которое отражение возвращается от дна. Зная скорость звука в воде, специалисты рассчитывают глубину. Эта скорость не постоянна: она зависит от температуры, солёности и давления, поэтому для точной обработки используют сведения о свойствах воды.
Многолучевой эхолот направляет веер звуковых лучей и измеряет не только глубину прямо под судном, но и полосу по обе стороны от него. Из последовательных проходов получают подробную батиметрическую карту — изображение глубин и формы дна. Результат зависит от маршрута судна, ширины охвата, состояния моря и качества обработки данных.
Что могут и чего не могут спутники
Спутниковая альтиметрия измеряет высоту поверхности моря. Подводные горы и впадины немного меняют гравитационное поле Земли, а оно, в свою очередь, влияет на форму морской поверхности. По этим слабым изменениям можно оценить крупные особенности рельефа даже там, где нет плотной сети судовых промеров.
Спутниковые данные полезны для общего обзора, но не заменяют эхолот при детальном изучении небольшого участка. Поэтому глобальные наборы батиметрических данных, включая материалы проекта GEBCO, объединяют измерения разных типов и неодинаковой точности. На карте хорошо промеренный район может соседствовать с областью, где форма дна восстановлена менее подробно.
Образцы пород и подводные аппараты
Чтобы выяснить, из чего состоит дно и как оно формировалось, исследователи берут пробы пород и донных осадков. Используются драгирование, специальные пробоотборники, глубоководные аппараты с дистанционным управлением и обитаемые аппараты. Сейсмические исследования помогают изучать слои под дном: звуковые волны отражаются от границ пород, позволяя оценить их строение.
Сочетание методов особенно важно. Одна батиметрическая карта показывает форму поверхности, но сама по себе не отвечает, является ли возвышенность вулканом, блоком коры или осадочным образованием. Для интерпретации сравнивают рельеф с данными о породах, магнитных свойствах, сейсмичности и строении подповерхностных слоёв.
Почему океанское дно меняется и что в нём ещё неизвестно
Дно постоянно обновляется, хотя скорость изменений для человека обычно незаметна. Новая кора формируется у хребтов, старая погружается в мантию в зонах субдукции, а осадки переносятся течениями и подводными потоками. Вулканические извержения и землетрясения способны менять рельеф быстрее, но такие события происходят неравномерно и часто в удалённых местах.
Большая часть океанической коры моложе примерно 200 миллионов лет. Это связано с тем, что океаническое дно образуется и затем перерабатывается тектоническими процессами; древнейшая континентальная кора может сохраняться гораздо дольше. Поэтому карта дна — не просто каталог форм, а запись истории движения плит и обмена веществом между океаном и недрами Земли.
Неизученность некоторых районов не означает, что там непременно скрываются необычные объекты. Чаще причина практическая: съёмка больших глубин требует судов, времени и сложного оборудования. Новые измерения уточняют глобальные карты и помогают обнаруживать особенности, которые прежде были слишком малы или плохо различимы.
Как понимать карту океанского дна
- Смотрите на масштаб и разрешение. Карта крупного региона показывает общую структуру, но не обязательно отдельные небольшие холмы и каньоны.
- Учитывайте происхождение данных. Прямые промеры эхолотом обычно дают больше деталей, чем оценка рельефа по спутниковым измерениям.
- Сравнивайте соседние формы. Длинный хребет, параллельные ему линейные структуры или глубокий желоб могут указывать на границы плит, но окончательная интерпретация требует других данных.
- Помните о неопределённости глубин. Разные способы измерения и обработки могут давать немного отличающиеся значения.
Частые вопросы
Почему дно океана не заполнено осадками полностью?
Осадки действительно покрывают значительные участки, но на хребтах и в районах активного вулканизма кора может быть молодой и неровной. Толщина осадочного слоя зависит от удалённости от источников материала, течений, глубины и возраста дна. Поэтому в одних местах рельеф сглажен, а в других остаётся выраженным.
Как образуются самые глубокие участки океана?
Большинство глубоких желобов связано с субдукцией: океаническая плита изгибается и погружается под соседнюю плиту. Глубина и форма желоба зависят от геометрии границы и свойств плит. Их измеряют акустическими приборами, а наиболее труднодоступные участки исследуют с помощью глубоководных аппаратов.
Можно ли увидеть форму всего дна со спутника?
Спутники помогают оценивать крупные структуры, но не дают столь же подробной картины, как систематическая съёмка эхолотом. Для точной карты нужны промеры с судов, а для понимания происхождения форм — также геологические и сейсмические данные. Поэтому современные карты объединяют сведения из нескольких источников.
