Мұхит түбінің құрылысы мен қасиеттері

Кіріспе

Мұхиттың түбі

Теңіз түбі (сонымен қатар теңіз төңірегі, мұхит төңірегі және мұхит түбі деп те аталады) – мұхиттың ең төменгі бөлігі. Мұхиттың барлық төңіректері «теңіз түбі» деп аталады. Жалпы мұхиттың теңіз түбі құрылымы тіктептондық процестермен анықталады. Мұхиттың көп бөлігі өте терең, онда теңіз түбі терең жазық деп аталады. Теңіз түбінің таралуы негізгі мұхит алаптарының орта сызығы бойындағы орта мұхит жоталарын қалыптастырады, мұнда теңіз түбі қоршаған терең жазықтан сәл көтеріңкі болады. Терең жазықтан бастап, теңіз түбі континенттерге қарай көтеріліп, тереңдігінен бастап беткейге қарай континенттік көтеріліс, беткей және шельф болып өзгереді. Теңіз түбінің ішіндегі тереңдік, мысалы, шөгінді қабаты арқылы өлшенген тереңдік «теңіз түбінен төменгі тереңдік» деп аталады. Теңіз түбінің экологиялық ортасы және ең терең сулар, тіршілік ететін жаратылыстардың мекені ретінде «бентос» деп белгілі. Әлемдік мұхиттардың теңіз түбінің көп бөлігі теңіз шөгінділерінің қабаттарымен жабылады. Материалдардың қайдан келгеніне немесе құрамына қарай жіктелетін бұл шөгінділер: құрлықтан (терригенді), тірі организмдерден (биогенді), химиялық реакциялардан (гидрогенді) және ғарыштан (космогенді) болып жіктеледі. Мөлшеріне қарай жіктелетін бұл шөгінділер өте ұсақ бөлшектерден – саз бен балшықтан, құмнан алып тастарға дейін жетеді. Теңіз түбінің ерекшеліктері шөгінділердің физикалық тасымалдану физикасымен және теңіз түбінде және мұхит суларында тіршілік ететін жаратылыстардың биологиясымен анықталады. Физикалық тұрғыдан алғанда, теңіз түбіндегі шөгінділер көбінесе құрлықтағы материалдың эрозиясынан және сирек кездесетін басқа көздерден, мысалы, жанартау күлінен түседі. Теңіз ағымдары шөгінділерді тасымалдайды, әсіресе судың тереңдігі аз жерлерде, онда су тасқыны мен толқын энергиясы теңіз түбіндегі шөгінділерді қайтадан көтеріп шығарады. Биологиялық тұрғыдан алғанда, теңіз түбіндегі шөгінділерде тіршілік ететін микроорганизмдер теңіз түбінің химиялық құрамын өзгертеді. Теңіз организмдері теңіз түбінде де, одан жоғарыда да шөгінділер жасайды. Мысалы, силикат немесе кальций карбонаты қабықтары бар фитопланктон жоғары мұхитта көптеп өседі, ал олар өлгенде, олардың қабықтары теңіз түбіне шөгіп, теңіз шөгінділеріне айналады. Адамның теңіз түбіне тигізетін әсері әртүрлі. Адамның теңіз түбіне тигізетін әсеріне зерттеу жұмыстары, пластикалық ластану және кен өндіру мен қазба жұмыстары жатады. Теңіз түбін картаға түсіру үшін кемелер акустикалық технологияны қолданады. Су астындағы аппараттар зерттеушілерге гидротермальдық булақтар сияқты ерекше экожүйелерді зерттеуге көмектеседі. Пластмассаның ластануы – жаһандық құбылыс, ал мұхит әлемдік су жолдары үшін соңғы нүкте болғандықтан, әлемдегі пластиктің көп бөлігі мұхитқа түседі, ал кейбіреулері теңіз түбіне шөгіп кетеді. Теңіз түбін пайдалану терең теңіздегі кен өндіру арқылы сульфид кен орындарынан бағалы минералдарды өндіруді, сондай-ақ құрылыс және жағажайды толықтыру үшін жағалаудағы құмды қазуды қамтиды.

The seabed (also known as the seafloor, sea floor, ocean floor, and ocean bottom) is the bottom of the ocean. All floors of the ocean are known as 'seabeds'. The structure of the seabed of the global ocean is governed by plate tectonics. Most of the ocean is very deep, where the seabed is known as the abyssal plain. Seafloor spreading creates mid ocean ridges along the center line of major ocean basins, where the seabed is slightly shallower than the surrounding abyssal plain. From the abyssal plain, the seabed slopes upward toward the continents and becomes, in order from deep to shallow, the continental rise, slope, and shelf. The depth within the seabed itself, such as the depth down through a sediment core, is known as the "depth below seafloor". The ecological environment of the seabed and the deepest waters are collectively known, as a habitat for creatures, as the "benthos". Most of the seabed throughout the world's oceans is covered in layers of marine sediments. Categorized by where the materials come from or composition, these sediments are classified as either: from land (terrigenous), from biological organisms (biogenous), from chemical reactions (hydrogenous), and from space (cosmogenous). Categorized by size, these sediments range from very small particles called clays and silts, known as mud, to larger particles from sand to boulders. Features of the seabed are governed by the physics of sediment transport and by the biology of the creatures living in the seabed and in the ocean waters above. Physically, seabed sediments often come from the erosion of material on land and from other rarer sources, such as volcanic ash. Sea currents transport sediments, especially in shallow waters where tidal energy and wave energy cause resuspension of seabed sediments. Biologically, microorganisms living within the seabed sediments change seabed chemistry. Marine organisms create sediments, both within the seabed and in the water above. For example, phytoplankton with silicate or calcium carbonate shells grow in abundance in the upper ocean, and when they die, their shells sink to the seafloor to become seabed sediments. Human impacts on the seabed are diverse. Examples of human effects on the seabed include exploration, plastic pollution, and exploitation by mining and dredging operations. To map the seabed, ships use acoustic technology to map water depths throughout the world. Submersible vehicles help researchers study unique seabed ecosystems such as hydrothermal vents. Plastic pollution is a global phenomenon, and because the ocean is the ultimate destination for global waterways, much of the world's plastic ends up in the ocean and some sinks to the seabed. Exploitation of the seabed involves extracting valuable minerals from sulfide deposits via deep sea mining, as well as dredging sand from shallow environments for construction and beach nourishment.

Құрылымы

Көптеген мұхиттардың ортақ құрылымы бар, ол ортақ физикалық құбылыстардың, негізінен тектоникалық қозғалыстардың және әртүрлі көздерден келген шөгінділердің нәтижесінде қалыптасады. Мұхиттардың құрылымы құрлықтардан басталып, әдетте континенттік шельфтен басталады, мұхитқа қарай тік түсетін континенттік беткейге дейін жалғасады, содан кейін мұхит түбінің басталуы және оның негізгі бөлігі болып табылатын аббисальді жазыққа жетеді. Континенттік беткей мен аббисальді жазық арасындағы шекара көбінесе бірте-бірте төмендейді және континенттік көтерілім деп аталады, ол континенттік беткейден төмен қарай шөгінділердің құлауынан туындайды. Орта мұхит қырқасы, аты айтқандай, барлық мұхиттардың ортасынан өтетін, құрлықтар арасында орналасқан таулы жота. Әдетте, осы жотаның шеті бойымен жарылымдар өтеді. Тектоникалық тақталардың жиектерінде әдетте мұхиттық шұңқырлар – орта мұхит тау жотасынан мұхиттық шұңқырға дейін мантия айналымының нәтижесінде пайда болатын терең жартастар болады. Ыстық нүктелі вулкандық аралдардың жоталары вулкандық белсенділіктің нәтижесінде пайда болады, тектоникалық тақталар ылстық нүктеден өткен кезде олар ара-арада атқылайды. Вулкандық белсенділік болатын аймақтарда және мұхит шұңқырларында гидротермальдық қайнарлар бар – олар айналасындағы мұздай суға жоғары қысымды және өте ыстық су мен химиялық заттарды шығарады. Теңіздің терең суы қабаттарға немесе аймақтарға бөлінеді, олардың әрқайсысы тұздылығы, қысымы, температурасы және теңіз фаунасының ерекшеліктеріне қарай сипатталады. Аббисальді жазықтың үстінде аббисальді аймақ орналасқан, оның төменгі шекарасы шамамен 6000 м (20000 фут) тереңдікте жатыр. Адал аймағы – мұхит шұңқырларын қамтитын, 6000 мен 11000 метр (20000–36000 фут) аралығында орналасқан және мұхиттың ең терең аймағы болып табылады.

Теңіз түбінен төменгі тереңдік

Теңіз түбінен тереңдік – геология, палеонтология, океанография және петрология салаларында қолданылатын вертикальді координата (мұхитты тесіп зерттеуге қараңыз). "mbsf" аббревиатурасы ("теңіз түбінен төмен метр" деген мағынада) теңіз түбінен төменгі тереңдіктерді көрсету үшін жиі қолданылады.

Тұнбалар

Теңіз түбіндегі шөгінділердің шығу тегі әртүрлі: олар өзендер немесе жел арқылы мұхитқа әкелінген эрозияға ұшыраған құрлық материалдары, теңіз жануарларының қалдықтары мен ыдырау өнімдері, сондай-ақ теңіз суының өзіндегі химиялық заттардың тұнуынан, тіпті кейбір сыртқы ғарыштан келгендерден де пайда болады. Теңіз түбіндегі шөгінділердің негізгі төрт түрі бар:
Терригенді (немесе литогенді) шөгінділер – жаңбыр, өзендер және мұздықтардың әсерінен эрозияға ұшыраған құрлықтардан келген шөгінділер, сондай-ақ желмен мұхитқа шашылған шаң және жанартау күлі сияқты материалдарды қамтиды. Биогендік материал – теңіз жануарларының, негізінен фитопланктонның қатты бөліктерінен тұратын және мұхит түбінде жиналатын шөгінді. Сутектік шөгінділер – мұхит жағдайы өзгерген кезде тұнатын немесе гидротермальдық қайнарлар жүйелерінде пайда болатын материалдар. Космогендік шөгінділер – ғарыштан келген материалдар.

Терригенді және биогенді

Терригендік шөгінділер теңіз түбінде кездесетін ең көп таралған шөгінділер болып табылады. Терригендік шөгінділер құрлықтардан түседі. Бұл материалдар материктерден эрозияға ұшырап, жел мен су арқылы мұхитқа жеткізіледі. Өзендік шөгінділер, мысалы, саз, балшық, құмыра және мұздық ұны сияқты материалдар өзендер мен мұздықтар арқылы құрлықтан тасымалданады. Эолиялық шөгінділер жел арқылы тасымалданады, мысалы, шаң мен жанартау күлі. Биогендік шөгінділер теңіз түбіндегі екінші ең көп таралған материал болып табылады. Биогендік шөгінділер тірі жандар арқылы түзіледі. Кем дегенде 30% биогендік материалдан тұратын шөгінділер "ооз" деп аталады. Ооздың екі түрі бар: әктасты ооз және кремнийлі ооз. Океан суларында өсетін планктон теңіз түбінде оозға айналатын материалдарды жасайды. Әктасты ооз негізінен коколитофоралар сияқты фитопланктон мен фораминиферлер сияқты зоопланктонның кальций қабықтарынан тұрады. Бұл әктасты ооз 4000-нан 5000 метрден тереңде табылмайды, себебі одан да тереңде кальций еріп кетеді. Сол сияқты, кремнийлі ооз диатомиялар сияқты фитопланктон мен радиолариялар сияқты зоопланктонның кремнийлі қабықтарынан басым. Бұл планктондық организмдердің өнімділігіне байланысты, осы организмдер өлген кезде жиналатын қабық материалы 1000 жыл сайын 1 мм-ден 1 см-ге дейін жиналуы мүмкін.

Өлшемі бойынша жіктеу

Шөгінділерді сипаттаудың тағы бір тәсілі – олардың сипаттамалық жіктелуі. Бұл шөгінділердің мөлшері әртүрлі, 1/4096 мм-ден бастап 256 мм-ден астамға дейін жетеді. Олардың түрлері: ірі тас, құмтос, кесек тас, ұсақ кесек, құм, күл және саз, әрбір түрдің дәнегі одан да ұсақ болады. Дәннің мөлшері шөгіндінің түрін және оның қалыптасқан ортасын көрсетеді. Ірі дәнгелер жылдам батып, тек күшті ағыс сумен (жоғары энергиялы ортада) ителуі мүмкін, ал кішкентай дәнгелер өте баяу батып, судың аз қозғалысымен тоқтап, судың баяу қозғалатын жағдайында жиналады. Осылайша, шөгіндінің ірі дәнгелері жоғары энергия жағдайында, ал кішкентай дәнгелері төмен энергия жағдайында бірігуі мүмкін.

Топография

Теңіз түбінің топографиясы (океан топографиясы немесе теңіз топографиясы) – мұхитпен жанасқанда жердің пішінін (топографияны) көрсетеді. Бұл пішіндер жағалау бойында жақсы көрінеді, бірақ су астында да маңызды түрде кездеседі. Теңіз мекендеу орталарының тиімділігі осы пішіндермен, соның ішінде олардың мұхит ағындарымен өзара әрекеттесуімен және оларды қалыптастыруымен, сондай-ақ осы жер бедері тереңдейгенде күн сәулесінің әлсіреуімен анықталады. Көлік желілері шөгінді процестер мен гидродинамика арасындағы тепе-теңдікке тәуелді, алайда адамның қызметі табиғи жүйеге кез келген физикалық фактордан гөрі күштірек әсер ете алады. Теңіз топографиясына жағалау және мұхиттық жер бедерлері жатады, олар жағалау эстуарийлері мен жағалау сызықтарынан бастап континенттік шельфтер мен маржан рифтеріне дейін жетеді. Ашық мұхитта олар су асты және терең теңіз нысандарын қамтиды, мысалы, мұхит жоталары мен теңіз таулары. Су астындағы беткей таулы ерекшеліктерге ие, оның ішінде бүкіл дүниежүзілік мұхит жотасы жүйесі, сондай-ақ теңіз астындағы жанартаулар, мұхит шұңқырлары, су асты каньондары, мұхит платолары және терең теңіз жазықтары бар. Мұхиттардың массасы шамамен 1,35 триллион тоннаға тең, немесе Жердің жалпы массасының 1/4400 бөлігін құрайды. Мұхиттардың ауданы 3,618 миллион км² және орташа тереңдігі 3,682 метр, нәтижесінде көлемі шамамен 1,332 миллиард км³ болады.

Ерекшеліктері

Теңіз түбінің әрбір аймағында жалпы шөгінді құрамы, типтік топография, оның үстіндегі су қабаттарының тұздылығы, теңіз тіршілігі, тау жыныстарының магниттік бағыты және шөгіндісі сияқты ерекше белгілері болады. Теңіз түбінің кейбір ерекшеліктеріне тегіс түбіс жазықтары, мұхит ортасындағы жоталар, терең шатқалдар және гидротермальдық буланалар жатады. Теңіз түбінің топографиясы тегіс болады, егер шөгінділердің қабаттары тектоникалық ерекшеліктерді жапқан болса. Мысалы, мұхиттың терең жазық аймақтары салыстырмалы түрде тегіс және көптеген шөгінді қабаттарымен жабылған. Бұл тегіс жерлердегі шөгінділер әртүрлі көздерден келеді, оның ішінде, бірақ олармен шектелмейді: өзендерден келген жер эрозиясының шөгінділері, гидротермальдық буланалардан химиялық тұнба шөгінділері, микроорганизмдердің әрекеті, теңіз түбін эрозиялап, шөгінділерді терең мұхитқа тасымалдау, және фитопланктон қабықшаларының материалдары. Теңіз түбі белсенді түрде жарылып, шөгіндінің мөлшері аз болған жерлерде, мысалы Атлант мұхитының солтүстік және шығыс бөлігінде, бастапқы тектоникалық белсенділікті мыңдаған шақырымға созылған тік сызықты "жарықтар" немесе "тіліктер" ретінде анық көруге болады. Бұл су асты тау тізбектері орта мұхит жоталары деп аталады. Қара және ақ түтін шығаратын жерлердің маңында теңіз тіршілігінің ірі терең су қоғамдастықтары табылды — адам мен көптеген омыртқалы жануарлар үшін зиянды химиялық заттарды шығаратын буланалар. Бұл теңіз тіршілігі энергиясын экстремалды температура айырмашылығынан (әдетте 150 градусқа дейін төмендеу) және бактериялардың хемосинтезінен алады. Тұзды су тобылары теңіз түбінің тағы бір ерекшелігі болып табылады, олар көбінесе суық сіңулермен байланысты. Жасырау жерлерде теңіз түбінде маржандар, балықтар, балдырлар, крабтар, теңіз өсімдіктері және басқа да организмдер сияқты теңіз тіршілігінен пайда болған шөгінділер кездеседі.

Барлау

Теңіз түбі "Альвин" сияқты батысу аппараттарымен, сондай-ақ арнайы жабдықтары бар суға батушылардың күштерімен зерттелді. 1977 жылы зерттеушілер су асты камералық платформаны пайдаланып гидротермалдық жарықтарды (шамырауларды) тапты. Ал бұл спутниктен алынған карталар мұхит түбін зерттеу және тану үшін кеңінен қолданылады.

Пластик ластану

2020 жылы ғалымдар Австралия жағалауынан шамамен 300 км қашықтықта, ~3 км тереңдікте орналасқан алты аймақты зерттегеннен кейін, Жердің теңіз түбінде қанша микропластик бар екендігінің алғашқы ғылыми бағалауын жасады. Олар микропластик мөлшерінің айтарлықтай өзгеретінін, су бетіндегі пластик мөлшерімен және теңіз түбінің еңістігімен пропорционал екенін анықтады. Микропластик массасының 1 см³-ге шаққандағы орташа мөлшерін есептеу арқылы, Жердің теңіз түбінде шамамен 14 миллион тонна микропластик бар екендігін болжады – бұл бұрынғы зерттеулерге сүйенген бағалауларынан екі есе көп. Алайда, екі бағалауды да "сақтықпен жасалған" деп атады, себебі жағалау аймақтарында микропластик ластануының көлемі әлдеқайда жоғары екені мәлім. Бұл бағалаулар, 2015 жылғы Jambeck және басқалардың зерттеуіне сәйкес, қазіргі уақытта мұхиттарға жыл сайын түсетін пластик мөлшерінен бір-екі есе артық.

Өнер мен мәдениет саласында

Кейбір балалар әндеріне "теңіздің түбінде тесік бар" немесе "теңізші теңізге шықты, бірақ ол көре алған жалғыз нәрсе – терең көк теңіздің түбі" сияқты элементтер кіреді. Теңіз түбінде және астында кемелердің қазасы мен суға батқан қалалар сияқты тарихи маңызы бар археологиялық орындар бар. Осы су асты мәдени мұрасы ЮНЕСКО-ның Су асты мәдени мұрасын қорғау жөніндегі конвенциясымен қорғалады. Конвенция халықаралық құқықтық негізді қамтамасыз ету арқылы талан-таражға салуды, тарихи және мәдени ақпаратты жоюды немесе жоғалтуды болдырмауға бағытталған.