Усі книги і методички

где χ - коэффициент извилистости.

Ширина реки определяется расстоянием по нормали к направлению потока между урезами воды противоположных берегов. В связи с заметными колебаниями уровня воды в реках ширина их меняется в широких пределах.

Глубиной реки называется расстояние по вертикали от уровня воды до дна. Глубины на реках резко меняются вдоль поперечного сечения и более плавно по длине реки.

В соответствии с основными количественными характеристиками принята классификация рек по размерам, приводимая в табл. 1.

В пределах СССР насчитывается почти 3 млн. рек общей длиной около 10млн. км. Подавляющее число рек приходится на категорию самых малых.

Протяженность внутренних водных путей СССР, пригодных для судоходства, составляет более 500тыс. км. Используется из этого количества как постоянные транспортные артерии около 150тыс. км, в том числе более 25тыс. км внутренних водных путей пригодно для судов грузоподъемностью 8 - 10тыс. т.

Созданная система водохранилищ и гидротехнических сооружений объединила внутренние водные пути европейской территории Союза ССР в единую воднотранспортную систему, обеспечивающую транзитное судоходство между Балтийским, Белым, Черным и Каспийским морями, а также связь с водными путями Западной Европы.

§ 3. ПОДВОДНЫЙ РЕЛЬЕФ - ОСНОВНОЙ ОБЪЕКТ ГИДРОГРАФИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Рельефом называют совокупность неровностей земной поверхности, различных по очертаниям, размерам, происхождению, возрасту и истории развития. Рельеф того или иного участка слагается из многократно чередующихся и повторяющихся различных по размерам и внешнему виду форм.

Формами рельефа называют естественные тела, представляющие собой обособленные части земной поверхности, сравнимые, в известной степени, с геометрическими фигурами.

Выделяют, прежде всего, положительные и отрицательные формы. Положительные формы относительно возвышаются над некоторым горизонтальным уровнем, образуя хребты, горы, холмы, гряды и т. д. Отрицательные формы по отношению к подобному уровню создают понижения, примером которых могут служить котловины, долины, желоба, каньоны.

Кчислу внешних характеристик рельефа относят и его сложность, выделяя простые и сложные формы. Простые формы обычно невелики по -размерам, имеют более или менее правильные геометрические очертания и образуются из отдельных элементов рельефа.

Кэлементам рельефа относят поверхности (грани), линии (ребра) и гранные углы. Наиболее известным видом поверхности является склон. Ребра образуются на стыках поверхностей и нередко представляют собой отчетливые линии. Гранные углы возникают на пересечении трех и более поверхностей (граней). На картах гранные углы изображаются обычно в виде точек.

При изучении картографического изображения, а также при количественной оценке расчлененности рельефа особое значение приобретают так называемые структурные линии. С их помощью отмечают такие элементы рельефа, как различные перегибы поверхностей дна или осевые участки линейно вытянутых форм.

Перегиб профиля дна при переходе от сравнительно пологой поверхности к более крутой называется бровкой.

Линия, образующаяся при соединении точек перегиба профилей склона при смене его пологой поверхностью, называется подошвой, или подошвенной линией.

Осевые линии вытянутых положительных форм рельефа называют гребнями. Гребни проводят путем соединения последовательного ряда самых высоких точек на профилях, пересекающих вытянутую положительную форму рельефа. Осевые линии вытянутых отрицательных форм называются тальвегами.

Вершиной называют самую высокую часть какой-либо положительной формы рельефа. Остроконечную вершину иногда называют пиком.

Понижения в гребне хребта или гребнях других вытянутых положительных форм подводного рельефа называют седловинами.

Основные элементы рельефа легко усматриваются на такой хорошо известной простой форме, как гора, где различают склоны (поверхности), подошву (линию, ребро) и вершину (гранный угол).

Выделяют также замкнутые и открытые формы рельефа. Замкнутыми называют такие, которые со всех сторон ограничены склонами или отчетливыми границами. Гора, например, - это замкнутая форма, ограниченная склонами и подошвенной линией. Открытые формы лишены склонов с одной или двух сторон. Так, каньоны имеют лишь два склона, а внешний их выход разомкнут.

По внешним очертаниям формы рельефа могут быть вытянутыми, линейно ориентированными или изометричными.

Сложные формы рельефа возникают в результате разнообразного сочетания простых форм.

Сочетание закономерно повторяющихся форм рельефа на определенном участке образует тип рельефа. Описанием форм и типов рельефа занимается морфография.

Важной характеристикой рельефа служат размеры форм рельефа. Изучением размеров занимается морфометрия, выделяющая следующие основные категории: планетарные формы, мегаформы, макроформы, мезоформы, микроформы и наноформы.

Планетарные формы (геотектуры) - крупнейшие формы рельефа, которые определяют облик нашей планеты. Они занимают огромные площади, исчисляемые сотнями тысяч и даже миллионами квадратных километров. Наиболее отчетливыми представителями планетарного рельефа являются океаны и материки.

Мегарельеф - крупнейшие формы рельефа, площадь которых составляет десятки или сотни тысяч квадратных километров. В качестве примера подобных форм могут служить котловины океанов, а на суше - горные системы.

Макрорельеф - крупные формы рельефа, занимающие площади в сотни, тысячи и, значительно реже, десятки тысяч квадратных километров, К макроформам рельефа относятся отдельные хребты, плато, абиссальные равнины.

Мезорельеф - средние формы .рельефа, занимающие площади в пределах от нескольких до десятков квадратных километров. Обычно это небольшие хребты, скопления абиссальных холмов, участки грядового рельефа.

Микрорельеф - мелкие формы рельефа, осложняющие поверхность мезоформ. Примером такого рельефа являются береговые валы, эрозионные рытвины.

Нанорельеф - самые мелкие формы рельефа, возникающие в пределах микро- и мезоформ. Типичным представителем такого рельефа является рябь на морском дне.

Следует иметь в виду, что в географической литературе пока нет единства относительно принадлежности тех или иных форм к мега-, макро-, мезо-, или микрорельефу дна.

Важнейшей составной частью объекта гидрографических исследований является подводный рельеф.

Подводным рельефом называют совокупность всех форм поверхности морского дна. При этом под морским дном понимают часть поверхности земной коры, находящуюся в пределах моря ниже его уровня.

В более широком смысле дном будем называть такую часть литосферы, которая покрыта водами Мирового океана, озер, рек и других водных объектов.

Подводный рельеф отличается не меньшей сложностью, чем рельеф суши, а отдельные его участки по степени горизонтальной и вертикальной расчлененности даже не имеют аналогов на материках.

Ранее указывалось, что основной практической целью гидрографических исследований является обеспечение безопасности мореплавания. Поэтому и подводный рельеф изучается прежде всего как источник навигационной опасности. Задача гидрографии, в первую очередь, состоит в достоверном и точном изучении расположения и очертаний тех форм подводного рельефа, которые могут представлять

собой навигационные опасности. Для выбора путей и рекомендованных курсов или районов плавания необходимо иметь и общее представление о подводной топографии. Наконец, с помощью подробной и точной картины рельефа, воспроизведенной на картах, могут решаться задачи определения места в море.

Следовательно, для гидрографии непосредственный интерес при изучении подводного рельефа представляют морфографические и морфометрические характеристики рельефа. Между тем, помимо главного - навигационного назначения, морские карты используются для выбора пунктов базирования, водного промысла, при разведке полезных ископаемых, а также в качестве первичных материалов для фундаментальных наук о Земле.

Здесь, помимо указанной морфометрической и морфографической информации, желательно иметь также сведения о рельефообразующих процессах и характере донных осадков во всей толще осадочных пород. Да и само научное планирование и рациональная организация гидрографических исследований требуют, чтобы накапливались всё более полные и разносторонние сведения о подводном рельефе.

Действительно пока зона гидрографических исследований ограничивалась небольшими глубинами в прибрежных районах и характеризовалась сравнительно высокой подробностью промера, знание морфометрических характеристик позволяло успешно решать многие практические задачи, включая планирование работ и создание навигационных карт.

Иное дело изучение обширных океанских пространств, где подробность исследований значительно меньше. Здесь уже нельзя ограничиваться лишь морфометрическими показателями. Существенные сведения о формах рельефа можно получить лишь зная их происхождение и современные рельефообразующие факторы в каждом конкретном районе, т.е. генетику рельефа.

Наука, которая изучает происхождение, историю развития и современные изменения рельефа, называется геоморфологией.

Изучением происхождения, истории развития и современных процессов, изменяющих рельеф дна Мирового океана, занимается морская геоморфология.

Морская геоморфология представляет одну из самых молодых ветвей географической науки, а ее объект - подводный рельеф - наиболее слабоизученную часть земной поверхности. Однако успехи этой науки в последние годы, вскрытые закономерности развития подводного рельефа и быстрое накопление новых материалов позволяют правильнее планировать и выполнять гидрографические исследования, лучше оценивать их результаты и точнее составлять морские карты.

§ 4. РЕЛЬЕФООБРАЗУЮЩИЕ ПРОЦЕССЫ

1. Общие сведения Одним из фундаментальных достижений геоморфологии является учение о

рельефообразующих процессах. Сущность этого учения состоит в раскрытии явлений, служащих непосредственной причиной возникновения и развития различных форм рельефа.

Остановимся кратко на некоторых общих положениях, необходимых для понимания процессов образования рельефа океанического дна.

Рассматривая происхождение океанов, мы уже обратили внимание на коренное отличие в строении материковой и океанической земной коры.

Таким образом, крупнейшие планетарные формы рельефа - материки и океаны определяются особенностями геологической структуры, а значит, и особенностями геологических процессов, протекающих в недрах нашей планеты. Однако следует иметь в виду, что геологические процессы не являются единственными. Подводный рельеф, также как и рельеф суши, представляет собой итог сложного взаимодействия различных процессов на внешнюю оболочку Земли - литосферу.

Выделяют два основных источника энергии рельефообразующих процессов. Первый из них связан преимущественно с внутренней энергией Земли и получил поэтому название эндогенных процессов. Источником энергии второй группы служит внешняя среда, что и позволило объединить их под названием экзогенных процессов.

2. Эндогенные процессы Непосредственным источником энергии эндогенных процессов является тепло,

выделяемое в результате гравитационной дифференциации и радиоактивного распада веществ, слагающего земные недра.

Нагревание приводит к конвективным перемещениям вещества, следствием которых являются тектонические движения земной коры.

Различают колебательные, складкообразовательные и разрывные тектонические движения.

Вертикальные колебательные движения высшего порядка охватывают огромные площади и лежат в основе формирования планетарных форм рельефа, определяя конфигурацию материков и океанов. Средняя скорость такого рода движений исчисляется миллиметрами в год, поэтому вертикальные перемещения земной коры не всегда очевидны, хотя и могут быть установлены, например, по следам древних береговых линий.

Перемещение меньших массивов земной коры относительно друг друга приводит либо к деформациям с образованием различного типа складок, либо к разрывам и заметному смещению отдельных блоков.

Если разрывы проникают глубоко в толщу земной коры, то по трещинам перемещается расплавленная магма. Излияние расплавленного вещества на поверхность земной коры получило название вулканизма.

Образование разломов и перемещение масс в недрах Земли сопровождается толчками, которые на поверхности проявляются в виде землетрясений.

По интенсивности эндогенных процессов различают устойчивые и подвижные области земной коры.

В пределах устойчивых областей на огромных площадях преобладают медленные колебательные движения. Такой режим свойственен равнинным и низменным участкам материков, которые получили название материковых

платформ. Стабильные равнинные участки океанической коры получили название

океанических платформ.

Подвижные области земной коры характеризуются интенсивными и сильно дифференцированными движениями, сопровождающимися землетрясениями и вулканизмом. Рельеф этих областей сложнорасчлененный и преимущественно горный. По существу - это области современного горообразования.

Различают два типа подвижных областей: геосинклинальный и георифтогенальный.

Геосинклинали - это подвижные области земной коры, образующие переходные зоны между материками и океанами. Они приурочены к зонам островных дуг, где земная, кора отличается заметной пестротой, изменяясь от типично материковой до типично океанической.

Георифтогенали - это подвижные области в пределах океанов, образующие срединно-океанические хребты. Здесь земная кора также имеет своеобразное строение. Ее мощность значительно превышает среднюю мощность обычной океанической коры, а скорость упругих волн заметно больше, чем в базальтовом слое, и достигает 7,2 - 7,8км/с. Существует предположение, что это вызвано смешиванием пород базальтового слоя с более плотными породами мантии.

Даже краткое рассмотрение эндогенных процессов позволяет заметить, что крупнейшие планетарные формы рельефа четко коррелируются с типами земной коры

исоответствуют:

-подводная окраина материков - материковым платформам;

-переходная зона - геосинклинальным областям;

-срединно-океанические хребты - георифтогенальным областям;

-ложе океана - океаническим платформам (талассократонам).

Взаключение укажем, что крупные (планетарные, мега-, макро-) формы подводного рельефа созданы эндогенными процессами на протяжении длительной геологической истории, включающей периоды очень медленных изменений и десятки геологических революций.

3. Экзогенные процессы По непосредственному источнику энергии все экзогенные процессы принято

делить на три группы:

-гидрогенные,

-гравитационные,

-биогенные.

Гидрогенные процессы связаны с энергией движущейся воды, а именно: ветровым волнением, прибоем, квазистационарными и волновыми течениями, приливными явлениями, вертикальной циркуляцией, а также льдообразованием и перемещением льда. Все эти процессы проявляются прежде всего в переносе огромного количества твердых и взвешенных в воде материалов на различные расстояния с последующим осаждением там, где скорость потоков становится низкой.

Общий ежегодный вынос в океан различных материалов в результате гидрогенных процессов составляет 25млрд. т.

Неравномерное распределение гидрогенных процессов в пределах океанов приводит к различной интенсивности накопления, переноса и осаждения материалов, а следовательно, и к различному характеру непосредственного воздействия на рельеф.

Вблизи берега и на мелководье происходит интенсивный процесс разрушения первичных тектонических форм рельефа морскими водами, получивший название абразии. Различают механическую, химическую и термическую абразию.

Механическая абразия - это процесс механического разрушения горных пород, слагающих берег и дно, в результате ударов волн и прибоя.

Химическая абразия состоит в разрушении горных пород дна путем растворения химически активными морскими водами.

В процессе термической абразии разрушаются берега и дно, сложенные мерзлыми породами, в результате отепляющего воздействия морской воды.

Скорость абразионных процессов зависит от многих факторов: состава и степени монолитности горных пород, характера волнения и течений, температурного режима. На одних участках морского дна в результате этого рельеф нивелируется (выравнивается), на других возникают сложные формы расчлененного рельефа.

Раздробленный обломочный материал, количество которого ежегодно составляет около 700млн. т, захватывается и переносится течениями и льдом.

За пределами мелководной части океанов на всей остальной площади дна происходит главным образом накопление осадков - аккумуляция. В результате этого первичные эндогенные формы рельефа оказываются погребенными под толщей осадков, что приводит к выравниванию и упрощению рельефа на значительных площадях.

Гравитационные процессы состоят в естественном переносе твердого материала на низкие уровни в таких районах океанического дна, где имеются значительные его уклоны. Первоначально накопленный материал, выйдя из состояния равновесия, образует оползни, суспензионные, или мутьевые, потоки и откладывается в понижениях на первичном рельефе, образуя конусы выноса,

дельтообразные или холмисто-западинные формы.

Биогенные процессы связаны с жизнедеятельностью и отмиранием морских организмов. Известны своеобразные формы рельефа - коралловые рифы, созданные на протяжении длительной истории морскими организмами в тропических морях. Живые организмы типа камнеточцев разрушают горные породы, а различного вида илоеды, пескоеды перерабатывают грунты в своих организмах, изменяя их структуру. Наконец, повсеместное отмирание организмов приводит к накоплению рыхлых осадочных материалов или к образованию на дне обширных полей, состоящих из кремниевых и известковых панцирей.

Таким образом, экзогенные процессы либо упрощают, либо усложняют формы первичного тектонического рельефа. При этом создаются преимущественно средние и мелкие формы (мезо- и микрорельеф). Однако при длительном воздействии каких-либо однотипных процессов могут вырабатываться также отдельные макроформы.

Примером подобного рельефа может служить Ньюфаундлендский хребет в западной части Атлантического океана, образованный устойчивым процессом выноса и последующего отложения осадков придонными течениями. Более того, одна из крупнейших форм подводного рельефа -материковое подножье - также обязана своим происхождением экзогенным процессам, проявляющимся здесь в отложении огромных масс рыхлого материала.

§ 5. РАСЧЛЕНЕННОСТЬ ЗЕМНОЙ КОРЫ

Внешнее представление о рельефе мы получаем, наблюдая неровности на поверхности Земли. Такие неровности проявляются в горизонтальной и вертикальной плоскостях и получили поэтому название горизонтальной и вертикальной расчлененности рельефа.

В повседневной практике при оценке сложности рельефа ограничиваются выделением трех категорий расчлененности рельефа: нерасчлененного, слабо расчлененного и сильно расчлененного. При изучении рельефа эти оценки оказываются неопределенными и нуждаются в дополнительной морфографической или морфометрической характеристике.

Наглядное представление о степени горизонтальной расчлененности можно получить, например, по береговой линии. Каждому известны такие ее участки, где на протяжении десятков и даже сотен километров берег весьма ровный и нет ни одной бухты. Но встречаются и такие берега, которые отличаются большой изрезанностью, создаваемой многочисленными заливами, бухтами, островами и полуостровами.

Оценивая планетарные особенности рельефа нашей планеты, мы уже указывали на неравномерное распределение суши и океанов, а также на другие особенности их расположения и формы. Разделение суши. водами Мирового океана создает крупнейшие планетарные формы горизонтальной расчлененности: материки и океаны. Далее следуют все более мелкие формы: моря, заливы, проливы, бухты, мысы. Образованиями, определяющими горизонтальную расчлененность, являются также острова и полуострова. Площадь всех островов составляет 9,9млн. км2, т.е. около 6,5% площади суши. Расположены острова в океанах неравномерно и в зависимости от местоположения делятся на материковые и океанические (самостоятельные).

Материковые острова располагаются преимущественно в непосредственной близости от материков на земной коре материкового типа и окружены небольшими глубинами. Они, как правило, сходны по геологическому строению и по рельефу с примыкающими участками материков. Среди материковых - все наиболее крупные острова.

Океанические острова обычно небольших размеров, располагаются вдали от материков среди больших глубин. В большинстве случаев это острова вулканического происхождения. Особо широко распространены острова такого типа в западной части Тихого океана и в Атлантическом океане. К океаническим островам относятся также многие коралловые постройки: атоллы, береговые и барьерные рифы.

От массивов суши в океан или море часто вдаются значительные участки земной поверхности, названные полуостровами, которые делят на отчлененные и причлененные.

Отчлененные полуострова образуются в результате опускания отдельных участков материка и затопления их океаническими водами (пример такого типа - полуостров Камчатка).

Причлененные полуострова возникают в результате заполнения узких перешейков между материком и островом осадочными материалами или речными наносами (таким образованием является, например, полуостров Крым).

Характерная особенность рельефа дна Мирового океана состоит также в неравномерности вертикальной расчлененности: в центральных частях океанов расположены подводные хребты; самые глубокие участки океанов находятся на окраинах либо вблизи материков, либо вблизи островных дуг.

100%

Рис. 3

Общее представление о вертикальном расчленении земной поверхности можно получить с помощью гипсографической кривой А, приведенной на рис. 3. Кривая построена следующим образом - по оси абсцисс последовательно отложены площади земной поверхности (в процентах), приходящиеся на отдельные ступени высот и глубин, а затем полученные точки графика соединены плавной линией. Гипсографическая кривая фиксирует два основных уровня земной поверхности: материковый и океанический.

По батиметрическому различию в пределах океана выделяют несколько зон: неритовую с глубинами 0 - 200м, батиальную 200 - 3000м), абиссальную (3000 -6000м), ультра абиссальную (более 6000м).

Этим батиметрическим зонам соответствуют четыре широко известные формы подводного рельефа: шельф (материковая отмель) материковый склон, ложе океана и глубоководные желоба. Гипсографическая кривая показывает также, что в океане преобладают глубины 4000 - 5000м.

Современными исследованиями установлено, что рельеф океанического дна не только значительно превосходит по амплитуде (размаху) рельеф суши но и отличается большой сложностью, которая не отражается гипсографической кривой. На том же рис. 3 пунктирной линией Б выделен обобщенный профиль дна, который дает наглядное представление о всех крупнейших формах подводного рельефа. Но и обобщенный

профиль, конечно же, не позволяет получить представление о реальном рельефе океанического дна.

§ 6. КЛАССИФИКАЦИЯ И КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ФОРМ ПОДВОДНОГО РЕЛЬЕФА

1. Общие сведения Классификация подводного рельефа впервые была осуществлена в 1889г на

Международном географическом конгрессе. Но мере накопления новых сведений о подводном рельефе гидрографические службы различных стран разрабатывали новые классификации. Как правило эти классификации строились на основе лишь внешних признаков рельефа, что, безусловно, снижало их значимость. Многие современные классификации подводного рельефа отдают предпочтение не морфографическим или морфометрическим признакам, а генетическим.

Генетические классификации в принципе более фундаментальны и широко используются при создании специальных геоморфологических карт. Морские навигационные карты несут преимущественно морфографическую и морфометрическую информацию. Кроме того, следует иметь в виду что если внешние формы рельефа определяются однозначно, то относительно их происхождения зачастую нет единства. Вероятно эти причины, наряду с быстрым накоплением новых сведений, не позволили к настоящему времени выработать единую, повсеместно приемлемую навигационно-гидрографическую классификацию подводного рельефа, учитывающую для всех форм рельефа и морфометрические, и генетические признаки.

Изучая рельефообразующие процессы, а также рассматривая формы подводного рельефа, созданные эндогенными процессами на протяжении длительной геологической истории, мы уже отмечали наиболее крупные, планетарные формы, которые связаны с геологической структурой и типом земной коры, а именно:

-подводную окраину материков;

-переходные зоны;

-срединно-океанические хребты;

-ложе океана.

Ниже дано краткое описание планетарных форм подводного рельефа, а в табл. 2 приведены их площади.