Акваторія Світового океану, що включає Атлантичний, Тихий, Індійський, Північний Льодовитий океани; окраїнні моря - Баренцове, Берингове, Охотське, Японське, Карибське і ін .; внутрішньоконтинентальні моря - Середземне, Чорне, Балтійське; а також, що не мають зв'язку зі Світовим океаном, Каспійське і Аральське моря-озера - являє собою головну частину гідросфери - водної оболонки Землі. Світовий океан покриває водою 70,8% поверхні Землі, причому в північній півкулі зосереджена, головним чином, суша (39%), а вода - в південному (81%). Світовий океан впливає на водний і тепловий баланс Землі - близько 10% сонячної радіації, поглинутої поверхнею океану, витрачається на нагрівання поверхневого шару води і нижніх шарів атмосфери, а близько 90% теплоти витрачається на випаровування. Величезна маса води - 1,4 млрд км3, що покриває 2/3 поверхні земної кулі, справляє визначальний вплив на багато сучасних планетарні процеси і явища і є важливим фактором геологічного розвитку Землі.
Основними геологічними процесами, що протікають в Світовому океані, є:
- руйнування, або абразія, масивів гірських порід, що складають берега і частина мілководдя;
- перенос і сортування продуктів руйнування, принесених з суші;
- акумуляція, або накопичення, різних опадів;
- перетворення осаду в породу, або діагенез.
Рельєф дна океану. На земній кулі виділяються материки і океани. На узагальненому профілі дна Океану в найпершому наближенні виділяються наступні морфологічні елементи: шельф, континентальний (материковий) схил і ложе Океану (рис. 1.20).
Мал. 1.20. Гіпсометричні крива (А) і узагальнений профіль дня океану (Б)
Ці зони відрізняються за площею: на шельф доводиться - 5,5% (28 млн км2), континентальний склон- 10% (55 млн км2), а площа ложа океанов- близько 54,5% (277 млн км2). З цих цифр видно, що ложе океанів охоплює більшу частину не тільки океанічної площі, але і всієї поверхні Землі, потім слід материковий схил з його підводним продовженням - зоною шельфу. Типовими глибини океанів вважаються 3000-6000 м, і лише Північний Льодовитий Океан не потрапляє в ці межі. Північний Льодовитий океан по глибинах дна нагадує глибини Середземного і Карибського морів. Океани відрізняються за розмірами, глибині, а також і за змістом механічного матеріалу - суспензій.
Шельф - це мілководна перехідна зона від материків до океанів. Шар води в цій зоні не перевищує 200 м. Зазвичай перехід поступовий, материки простежуються під водою на багато кілометрів. Так, шельф Північного Сходу Росії має ширину близько 1300 км і простежується в океан на 500 км, а в районі Тихоокеанського узбережжя шельф різко переходить в материковий схил, сягаючи першими кілометрами. Середня протяжність шельфу на Землі - 65 км, найбільш поширений шельф в Північному Льодовитому океані, тут він займає 44,3 площі Світового океану. Поверхня шельфу місцями ускладнена підводними руслами річок, що стікають з материків, пасмами, замкнутими депресіями, підводними терасами і кораловими рифами.
На континентальному схилі простежуються долини, які називаються підводними каньйонами - ущелеобразние з крутими стінками, глибоко врізані (іноді до 1000 м) улоговини з крутими стінками і плоским дном (рис. 1.21). Механізм утворення їх пов'язують з ерозійної діяльністю річок, що течуть із берега, мутьевимі потоками, тектоникой і іншими.
Мал. 1.21. Атлантична підводна окраїна Північної Америки
Нижче материкового схилу розташовується область океанічного ложа (інакше цю область називають зоною океанічних западин). Глибини океанів коливаються від 3000 м до 10000 м і більше. В області океанічного ложа виділяються не тільки глибокі западини Землі, такі, як Маріанська (11034 м), Курило-Камчатська (10542 м), а й позитивні форми підводного рельєфу. Найбільшу популярність серед останніх отримали серединно-океанічні хребти. Висоти підводних підняттів досягають 3-4 км, ширина їх досягає тисячі кілометрів, а простягаються вони на десятки тисяч кілометрів (60 тис. Км займають 15% поверхні Землі). Такі хребти відкриті у всіх чотирьох океанах. Типовим прикладом серединно-океанічного хребта служить Серединно-атлантичний хребет, на який припадає майже третина ширини Атлантичного океану. В осьовій частині Серединно-Атлантичного хребта місцями простежуються вузькі, шириною до декількох десятків кілометрів, глибокі ущелини. Глибина таких ущелин 1000 і більше метрів. Інакше ці ущелини називаються рифтами. У центральній частині серединно-океанічних хребтів також зустрічаються вертикальні стовбуваті структури, названі чорними курцями. Висота вулканічних конусів чорних курців досягає 500-600 м. Зазвичай вони зустрічаються групами. Вони постійно вивергають клуби чорної димообразной маси, що складається з газів і рідких високомінералізованих мантійних розчинів міді, цинку та інших сульфідів (рис. 1.22).
Мал. 1.22. Будова «чорного курця» - діючої «фабрики руди» на дні океану
Дно океану виявилося набагато складніше, ніж думали про нього 35-40 років тому. Тут поширені гігантські острівні дуги - протяжні (від 1500 до 3000 км) гірські споруди, що виступають над поверхнею моря (Командор-Алеутская, Японська, Курильська і ін.), Глибоководні жолоби - вузькі (шириною близько 100-150 км) і протяжні (кілька тисяч км) глибокі (від 7000-8000 до 11000 м) западини (Японський, Маріанський), океанічні улоговини (величезні депресії овальної форми, глибиною 3-5 км), вулканічні хребти. численні розломи. На дні океану виділяють також вулканічні споруди діючих і вимерлих вулканів типу Гавайських островів, а також різновиди височин: Гайот і атоли. Гайот - це підводні згаслі вулкани з плоскими розмитими водою вершинами, наприклад, Гайот Хораізн, розташований в західній частині Тихого океану (шириною - 66 км, довжиною - 280 км і глибиною положення вершин близько 200 м). Атоли зазвичай підносяться над океанічної поверхнею у вигляді округлих коралових і водоростевих рифів, що оточували внутрішній водойму - лагуну. Для рельєфу океанського дна характерні також поодинокі гори, у великій кількості зустрічаються серед горбистих або вирівняних просторів, що займають днища великих улоговин.
За особливостями рельєфу морські водойми, що примикають до океанів, підрозділяються на водойми з плоским дном. глибини яких близькі до глибин шельфу - епіконтінентальних моря (Баренцове, Північне, Карське, Балтійське, Азовське і ін.), які утворилися внаслідок опускання суші і затоплення її морськими водами; улоговинні моря. в рельєфі дна яких присутні ті ж елементи, що і в океані (шельф, континентальний схил, глибоководні улоговини), характерні для рухливих областей земної кори з високою сейсмічністю і вулканічною активністю (Японське, Охотське, Чорне, Середземне моря).
Температура океанічних вод в середньому від поверхні до дна дорівнює 3,5 ° С. Характер зміни температури вод наступний: у екватора на поверхні максимальна - 36 ° С, а в полярних областях знижується до 2 ° С, тобто близька до замерзання. Чи не замерзає вода на полюсі тільки завдяки розчиненим у ній мінеральних солей. Температура води змінюється не тільки на поверхні, але і з глибиною, причому до глибини 400 м вона знижується швидко. На глибині 400 м температура становить всього 4 ° С, а глибше зміна її відбувається дуже повільно. В середньому температура води від поверхні до дна на кожні 1000 м глибини зменшується на 2 ° С. Але загальні закономірності в розподілі температур порушуються поверхневими теплими і холодними, а також донними течіями, проявом підводного вулканізму поблизу активних серединних хребтів. Виливаються базальтові лави мають температуру 1000-1200 ° С. Вода проникає в базальти і нагрівається, причому маса нагрітої до 10-20 ° С води піднімається на велику висоту. Наприклад, «факел» підводних вивержень в східній частині Тихого океану галапогосскіх рифтової зони піднімається на 2-3 км над дном океану і поширюється в довжину на десятки і сотні кілометрів. Температура води в центрі рифту Червоного моря значно вище температури оточуючих вод - з надр Землі по Рифт надходить гаряча вода - + 62 ° С і більше.
Співвідношення солей в морській воді є свого роду геохімічної константою - незважаючи на коливання солоності, співвідношення головних іонів у водах морів і океанів залишається постійним. У морській воді маса розчинених речовин значно перевищує масу тонких суспензій, в той час як в річкових водах має місце зворотне співвідношення.
Тиск в товщі води збільшується на 1 атм з кожними 10 м глибини. У глибоководних жолобах воно досягає 800-1100 атм. Поступове наростання тиску на глибині близько 6 км обумовлює істотну зміну властивостей води і підсилює її розчиняють здатність. В результаті на зазначеній глибині, тобто в глибоководних жолобах і западинах, розчиняються карбонати кальцію і магнію, які в поверхневому шарі Океану практично нерозчинні.
Органічне життя. Органічне життя в морях і океанах пов'язана з усією товщею води, але головним чином вона протікає в верхньому шарі, багатому киснем. Організми, що ведуть прикріплений спосіб життя або пересуваються по дну, називаються бентосом (колоніальні корали, вапняні водорості, мшанки, морські губки, брахіопод - прикріплений бентос; краби, морські їжаки, черви, молюски та ін. - рухливий бентос); організми, що володіють здатністю активного пересування у воді, називаються Нектоном (риби, головоногі молюски, морські ссавці та ін.); а організми, пасивно пересуваються у воді хвилями або плином, називаються планктоном (фітопланктон - діатомові водорості, кокколітофоріди; зоопланктон - форамініфери, радіолярії, птероподи).
Життєдіяльність організмів, що населяють моря й океани, є вельми важливим фактором, що впливає на сольовий склад Світового океану безпосередньо через регулювання газового режиму. Концентрація розчинених у морській воді хімічних сполук настільки мала, що за законами хімії ці сполуки не можуть випадати в осад. Проте, в морях і океанах осідають величезні маси карбонатів кальцію і магнію, оксидів кремнію, фосфатів кальцію і інших з'єднань. Це відбувається завдяки живим організмам, які в процесі життєдіяльності захоплюють необхідні їм речовини, переводять їх з розчиненого в нерозчинний стан, а після відмирання виводять в осад. Чим менше організм, тим коротший його життєвий цикл, тим більше його численних поколінь і, отже, тим більша маса продуктів їх відмирання надходить в осад. Щорічна продукція планктону (тобто маса планктонних організмів, що утворюються протягом року) у багато разів перевищує масу речовин, що надходять в Океан з річковим стоком, вулканічними викидами і еолової пилом.
Рух води в морях і океанах. Поверхня світового океану ніколи не буває спокійною. Води морів рухаються у вигляді течій, хвиль, припливів і відливів. Хвилі то набігають на берег, то відкочуються, оголюючи прибережну мілину. Висота хвилі в океані зазвичай 1,5-4 м, а при сильному штормі вона може досягти величини 30-37 м. Швидкість переміщення хвиль під час шторму досягає великих величин - 90-120 км / год. Під час сильних землетрусів, епіцентр яких знаходиться на дні океану, або при виверженні вулканів (підводних або знаходяться на островах), виникають гігантські хвилі, які рухаються зі швидкістю до 500-700 км / год, здатні викликати катастрофічні руйнування при виході на сушу.
Два рази на добу в деяких морях рівень води підвищується і два рази знижується, утворюючи припливи і відливи - море як би «дихає». Причина відливів і припливів води обумовлена притяганням Місяця і Сонця двічі на добу з періодом о 12 годині 26 хвилин. У відкритому океані припливно-відливних руху майже не помітні, висота хвилі не перевищує 1 метра, а в затоках, в гирлах річок, в області шельфу вони викликають значні коливання рівня води. Висота хвилі досягає 20-21 метра. Так, в районі Пенжинской губи Охотського моря хвилі під час припливів піднімаються на висоту 11 метрів, а в затоці фундю, в Канаді, до 21 метра. Хвилі, що виникають в момент припливів, володіють великою енергією. Вони пересувають уздовж берега уламки гірських порід, руйнують берег.
Вода в Світовому океані переміщається. Горизонтальне переміщення мас води в океані у вигляді величезних потоків, що рухаються по певних шляхах, називається океанічною течією. Воно може бути викликано різними факторами, головними з яких є відмінності в температурі і солоності морської води і вплив періодично дмуть вітрів. Холодні води полярних областей мають велику щільність, ніж теплі води тропіків, тому вони, як більш важкі, біля полюсів занурюються на дно і рухаються у напрямку до екватора. Тут води сильно прогріваються, стають менш щільними, піднімаються до поверхні і, як більш легкі, направляються, відповідно, в сторону полюсів. Ці рухи відбуваються постійно, утворюючи замкнутий круговорот. Явище занурення більш щільних охолоджених вод і підйому вгору менш щільних глибинних мас води називається апвелінгу. У Світовому океані існує кілька стаціонарних апвеллингов - Канарський, Гвінейська, Бразильський, Бенгальська, Чилийско-Перуанський, Каліфорнійський і ін. Відомі апвелінгу і в морях - Чорному, Каспійському і ін.
Течії бувають постійні і періодичні, теплі і холодні, поверхневі і глибинні. Одне з найбільших течій земної кулі зароджується біля берегів Центральної Африки в Атлантичному океані. Звідси води, гнані сильними вітрами, що постійно дмуть від Африки до Центральної Америки, нагріваються і переміщаються в Мексиканську затоку, випливають з нього зі швидкістю 9,3 км / год гігантської «рікою в океані» - Гольфстрімом, і далі вздовж берегів Сівши. Америки спрямовуються до Європи. З Північно-Льодовитого океану, повз Гренландії проходить холодна течія Лабрадорское, а помірну зону південних широт оперізує повільне, але потужне холодну Антарктична, або протягом Західних вітрів.
Геологічна робота донних течій. Головну роль у формуванні донних водних мас грають антарктичні води. Наприклад, Атлантико-Антарктична донне течія в південній частині Аргентинської улоговини проходить через Фолклендські розлом, розтікається в обидва боки і утворює Західне Фолклендські донне течія. Швидкість течії в середньому 13,5 см / с. Перебіг формує придонні хмари муті, так звані нефелоіди. Результатом геологічної діяльності Західно-Фолклендської течії є утворення хребтів Ньюфаундлендської і Блейк-Багамского. Морфологічно ці хребти є гігантські акумулятивні тіла, складені илами і пісковиками. Потужність відкладень 1,5-2 км. Накопичення почало формуватися з кінця палеоцену. Швидкість накопичення матеріалу в антропогене склала 0,19 мм / рік. У Тихому океані було виділено велику аккумулятивная форма - Східно-Тихоокеанський екваторіальний вал між 6 ° і 12 ° пн.ш. Потужність вала склала більше 500 м. Долина Віма, створена донним плином і врізана в дно проходу РідГранді, з'єднує Аргентинської і Бразильську улоговини Атлантичного океану. Довжина долини понад 650 км, ширина 3-10 км, глибина врізання 700 м. Поряд з роботою донних океанічних течій здійснюється геологічна діяльність течій на поверхні океанів і морів, в океані і безпосередньо біля берегової лінії.