Құрлық шелфі және мұхит түбінің пішіндері

Кіріспе

Жағалау және мұхиттық жер бедері

Құрлықтық шельф – құрлықтың салыстырмалы түрде аз тереңдіктегі су астында қалған бөлігі, ол шельф теңізі деп аталады. Мұндай шельфтердің көп бөлігі мұздық дәуірлерде теңіз деңгейінің төмендеуі салдарынан ашылған. Аралды қоршаған шельф аралдық шельф деп аталады. Құрлықтық шельф пен аббиссальді жазықтық арасындағы континенттік маң, тік континенттік беткейді және оны қоршаған, көбінесе жазық континенттік көтерілісті қамтиды. Континенттен жоғарыдан шөгінділер беткейден төмен ағып, беткейдің түбінде шөгінділердің үйіндісін құрайды. 500 км-ге дейін созылатын континенттік көтеріліс, шельф пен беткейден келген тұманды ағындармен келген қалың шөгінділерден тұрады. Континенттік көтерілістің градиенті, беткей мен шельф градиенттері арасындағы орташа мәнді білдіреді. Біріккен Ұлттар Ұйымының Теңіз құқығы жөніндегі конвенциясына сәйкес, континенттік шельф терминіне заңдық анықтама берілді, ол белгілі бір елдің жағалауына жақын теңіз түбінің бөлігін білдіреді.

Топография

Әдетте, сөре еңістің арту нүктесінде аяқталады (шельф үзілісі деп аталады). Үзілістің астындағы теңіз түбін құрлықтық беткей құрайды. Беткейден төмен қарай континенттік көтеріліс орналасқан, ол ақырында терең мұхит түбіндегі түпсіз жазыққа (аббиссаль жазық) бірігеді. Континенттік сөре мен беткей континенттік шеттің бөлігі болып табылады. Сөре аймағы көбінесе ішкі континенттік сөреге, ортаңғы континенттік сөреге және сыртқы континенттік сөреге бөлінеді, олардың әрқайсысының өзіндік геоморфологиясы және теңіз биологиясы бар. Сөренің сипаты шельф үзілісінде күрт өзгереді, осы жерде континенттік беткей басталады. Көптеген ерекше жағдайларды ескермегенде, шельф үзілісі шамамен бірдей тереңдікте орналасқан; бұл теңіз деңгейі қазіргіден төмен болған бұрынғы мұз дәуірлерінің белгісі болуы мүмкін. Континенттік беткей сөреге қарағанда әлдеқайда тік; орташа бұрышы 3°, бірақ 1°-қа дейін төмен немесе 10°-ға дейін жоғары болуы мүмкін. Беткей көбінесе су асты каньондарымен тілінеді. Бұл каньондардың қалыптасуына қатысқан физикалық механизмдер 1960 жылдарға дейін толыққанды түсініксіз болды.

Географиялық таралуы

Континенттік шельфтер шамамен 27 миллион км² (10 миллион шаршы миль) аумақты алып жатыр, бұл мұхиттардың бетінің шамамен 7% құрайды. Континенттік шельфтің ені айтарлықтай өзгеріп отырады – кейбір аймақтарда шельф мүлдем болмауы мүмкін, әсіресе Чили жағалауындағы немесе Суматраның батыс жағалауындағы теңіздік плитаның континенттік қабық астына енуі (субдукция) орын алатын жерлерде. Ең ірі шельф – Арктика мұхитындағы Сібір шельфі – ені бойынша шамамен … км-ге жетеді. Оңтүстік Қытай теңізі де кеңінен жатқан Сунда шельфінде орналасқан, ол Борнео, Суматра және Ява аралдарын Азия материгімен байланыстырады. Континенттік шельфтердің үстінде орналасқан таныс су алаптарының ішінде Солтүстік теңіз және Парсы шығанағы бар. Континенттік шельфтердің орташа ені шамамен … км. Шельфтің тереңдігі де әртүрлі, бірақ көбінесе … метрден аспайтын сумен шектеледі. Шельфтің беткейлігі әдетте өте төмен, шамамен 0,5 градусқа тең; тік рельефі де минималды, … метрден кем. Континенттік шельф мұхиттың физиографиялық аймағы ретінде қарастырылса да, ол терең теңіз алабының бөлігі емес, континенттің суға батқан шеттері болып табылады. Атлант мұхитының көптеген жағалаулары сияқты пассивті континенттік шеттерде көршілес континенттің ұзақ мерзімді эрозиясынан пайда болған қалың шөгінділерден тұратын кең және жайпақ шельфтер кездеседі. Активті континенттік шеттерде жиі болатын жер сілкіністерінің салдарынан шельфтер тар және салыстырмалы түрде тік болады. + Континенттік шельф ені (км)МұхитАктивті шетПассивті шетЖалпы шетОрташаМаксималдыОрташаМаксималдыОрташаМаксималдыАрктикалық мұхит00104.1 ± 1.7389104.1 ± 1.7389Үнді мұхиты19 ± 0.6117547.6 ± 0.823837 ± 0.58238Жер Шығанағы және Қара теңіз11 ± 0.297938.7 ± 1.516617 ± 0.44166Солтүстік Атлант мұхиты28 ± 1.08259115.7 ± 1.643485 ± 1.14434Солтүстік Тынық мұхиты39 ± 0.7141234.9 ± 1.211439 ± 0.68412Оңтүстік Атлант мұхиты24 ± 2.655123.0 ± 2.5453104 ± 2.4453Оңтүстік Тынық мұхиты214 ± 2.8635796.1 ± 2.0778110 ± 1.92778Барлық мұхиттар31 ± 0.441288.2 ± 0.777857 ± 0.41778

Continental shelves cover an area of about 27 million km2 (10 million sq mi), equal to about 7% of the surface area of the oceans. The width of the continental shelf varies considerably – it is not uncommon for an area to have virtually no shelf at all, particularly where the forward edge of an advancing oceanic plate dives beneath continental crust in an offshore subduction zone such as off the coast of Chile or the west coast of Sumatra. The largest shelf – the Siberian Shelf in the Arctic Ocean – stretches to in width. The South China Sea lies over another extensive area of continental shelf, the Sunda Shelf, which joins Borneo, Sumatra, and Java to the Asian mainland. Other familiar bodies of water that overlie continental shelves are the North Sea and the Persian Gulf. The average width of continental shelves is about The depth of the shelf also varies, but is generally limited to water shallower than The slope of the shelf is usually quite low, on the order of 0.5°; vertical relief is also minimal, at less than
Though the continental shelf is treated as a physiographic province of the ocean, it is not part of the deep ocean basin proper, but the flooded margins of the continent. Passive continental margins such as most of the Atlantic coasts have wide and shallow shelves, made of thick sedimentary wedges derived from long erosion of a neighboring continent. Active continental margins have narrow, relatively steep shelves, due to frequent earthquakes that move sediment to the deep sea. + Continental shelf widths (in km)OceanActive MarginPassive MarginTotal MarginMeanMaximumMeanMaximumMeanMaximumArctic Ocean00104.1 ± 1.7389104.1 ± 1.7389Indian Ocean19 ± 0.6117547.6 ± 0.823837 ± 0.58238Mediterranean Sea and Black Sea11 ± 0.297938.7 ± 1.516617 ± 0.44166North Atlantic Ocean28 ± 1.08259115.7 ± 1.643485 ± 1.14434North Pacific Ocean39 ± 0.7141234.9 ± 1.211439 ± 0.68412South Atlantic Ocean24 ± 2.655123.0 ± 2.5453104 ± 2.4453South Pacific Ocean214 ± 2.8635796.1 ± 2.0778110 ± 1.92778All Oceans31 ± 0.441288.2 ± 0.777857 ± 0.41778

Тұнбалар

Континенттік шельфтер құрлықтан келген шөгінділермен, яғни материктердің эрозиясы нәтижесінде пайда болған шөгінділермен жабылған. Дегенмен, шөгінділердің көп бөлігі қазіргі өзендерден келмейді; әлемдік шельфтердегі шөгінділердің шамамен 60–70% -ы соңғы мұз дәуірінде, теңіз деңгейі бүгінгі деңгейден 100–120 метр төмен болған кезде жиналған қалдық шөгінділер. Шөгінділер әдетте жағадан алшақтаған сайын ұсарады; құм шалшықты, толқынды сулармен шектеледі, ал лай және саз теңіздің тыныш, терең суларында шөгіп қалады. Олар мың жыл сайын терең теңіз шөгінділеріне қарағанда әлдеқайда жылдам жинақталады.

Жағалау теңіздері

"Шельфтік теңіздер" – континенттік шельфтегі мұхит сулары. Олардың қозғалысы таяп судың, желдің күшті әсерімен және өзендердің құятын жерлерінен түзілген тұщы судың (Тұщы судың ықпал ету аймақтары) бірлескен әсерімен бақыланады. Бұл аймақтар көбінесе биологиялық жағынан өнімді болуы мүмкін, себебі судың тереңдігі аз болғандықтан және ағым жылдамдығы жоғары болғандықтан араласу пайда болады. Жердің мұхит бетінің шамамен 8%-ын ғана құраса да, шельфтік теңіздер жаһандық бастапқы өнімділіктің 15–20%-ын қамтамасыз етеді. Температуралық континенттік шельфтік теңіздерде жер бетінің жылынуы, көлденең тығыздық градиенттері (өзендердің құюынан туындайтын), және таяп су мен желдің араласуының өзара әрекеттесуі нәтижесінде үш ерекше океанографиялық режим кездеседі. Судың тереңдігі аз болғанда, күшті таяп су кезінде және өзен сағаларынан алыс жерлерде, таяп судың турбуленттігі жер бетінің жылынуының қабаттану әсерін жеңіп, су бағанасы маусымдық цикл бойына жақсы араласады. Керісінше, терең суларда жазда жер бетінің жылынуы басым болып, жылы беттік қабаты оқшауланған терең судың үстінде орналасқан маусымдық қабаттану тудырады. (Жақсы араластырылған және маусымдық қабаттану режимдері таяп судың араласу фронттары деп аталатын тұрақты нышандармен бөлінеді.) Таяп суларға суағарларды байланыстыратын үшінші режим – Тұщы судың ықпал ету аймақтары (ROFI) – суағарлардың шельфтік теңіздерге құятын жерлерінде кездеседі, мысалы, Ирландия теңізінің Ливерпуль шығанағы және Солтүстік теңіздің Рейн құятын аймағы. Мұнда қабаттану "таяп судың сүзілуі" деп аталатын процеске байланысты жартылай тәуліктік таяп су циклінен бастап, жазғы-күзгі таяп су цикліне дейін өзгеруі мүмкін. Солтүстік теңіз және Ирландия теңізі жақсы зерттелген шельфтік теңіздердің екеуі болғанымен, олардың мінез-құлқы әртүрлі болғандықтан барлық шельфтік теңіздерді толыққанды бейнелемейді: Үнді мұхитының шельфтік теңіздерінде Ганг және Инд өзендері сияқты ірі өзен жүйелері басым. Жаңа Зеландияның айналасындағы шельфтік теңіздер күрделі, себебі Зеландияның батып қалған құрлығы кең платолар құрайды. Антарктика және Солтүстік Мұзды мұхиттың жағалауларындағы шельфтік теңіздер теңіз мұзының пайда болуымен және полиньямен әсерленеді. Жылынатын мұхитта желдің, жауын-шашынның және аймақтық мұхит ағымдарының өзгеруі кейбір шельфтік теңіздерге әсер ететін деректер бар. Шельфтік теңіз аймақтарындағы Интегралды мұхитты бақылау жүйелері арқылы деректерді жинаудың жақсаруы осы өзгерістерді анықтауға мүмкіндік береді.

"Shelf seas" are the ocean waters on the continental shelf. Their motion is controlled by the combined influences of the tides, wind forcing and brackish water formed from river inflows (Regions of Freshwater Influence). These regions can often be biologically highly productive due to mixing caused by the shallower waters and the enhanced current speeds. Despite covering only about 8% of Earth's ocean surface area, shelf seas support 15–20% of global primary productivity. In temperate continental shelf seas, three distinctive oceanographic regimes are found, as a consequence of the interplay between surface heating, lateral buoyancy gradients (due to river inflow), and turbulent mixing by the tides and to a lesser extent the wind. In shallower water with stronger tides and away from river mouths, tidal turbulence overcomes the stratifying influence of surface heating, and the water column remains well mixed for the entire seasonal cycle. In contrast, in deeper water, the surface heating wins out in summer, to produce seasonal stratification with a warm surface layer overlying the isolated deep water. (The well mixed and seasonally stratifying regimes are separated by persistent features called tidal mixing fronts.) A third regime which links estuaries to shelf seas, Regions of Freshwater Influence (ROFIs), is found where estuaries enter shelf seas, for example in the Liverpool Bay area of the Irish Sea and Rhine Outflow region of the North Sea. Here, stratification can vary on timescales from the semidiurnal tidal cycle through to the springs neap tidal cycle due to a process known as "tidal straining". While the North Sea and Irish Sea are two of the better studied shelf seas, they are not necessarily representative of all shelf seas as there is a wide variety of behaviours to be found:
Indian Ocean shelf seas are dominated by major river systems, including the Ganges and Indus rivers. The shelf seas around New Zealand are complicated because the submerged continent of Zealandia creates wide plateaus. Shelf seas around Antarctica and the shores of the Arctic Ocean are influenced by sea ice production and polynya. There is evidence that changing wind, rainfall, and regional ocean currents in a warming ocean are having an effect on some shelf seas. Improved data collection via Integrated Ocean Observing Systems in shelf sea regions is making identification of these changes possible.

Биота

Құрлықтық жағалаулар жағалау суларындағы күн сәулесінің болуына байланысты тіршілікке толы, ал мұхиттың тереңдіксіз жазығы биотикалық шөл сияқты болып келеді. Континенттік шельфтің пелагикалық (су бағанасы) ортасы нериттік аймақты құрайды, ал шельфтің бентоникалық (теңіз түбінің) аймағы – сублиторалдық аймақ. Жағалаулар мұхиттың 10% -дан азын құрайды, ал континенттік жағалаудың теңіз түбінің шамамен 30% -ы ғана бентостық фотосинтезге жеткілікті күн сәулесін алады. Шельфтер көбінесе құнарлы болғанымен, егер шөгінділер кезінде оттегізсіз жағдайлар басым болса, олар геологиялық уақыт ішінде қазылған отынның көзіне айналуы мүмкін.

Экономикалық маңызы

Континенттік шельф – мұхит түбінің ең жақсы зерттелген бөлігі, себебі ол салыстырмалы түрде қолжетімді. Теңізді коммерциялық тұрғыдан пайдаланудың көп бөлігі, мысалы, металл кені, металл емес кені және көмірсутектерді өндіру континенттік шельфте жүзеге асырылады. БҰҰ-ның 1958 жылы жасалған Континенттік шельф жөніндегі конвенциясына қол қойған теңіз елдері, судың тереңдігі ресурстарды өндіруге мүмкіндік беретін деңгейге дейін немесе оған дейін континенттік шельфтеріне қатысты егемендік құқықтарды талап етті. Бұл 1982 жылғы Біріккен Ұлттар Ұйымының Теңіз құқығы жөніндегі конвенциясы (UNCLOS) арқылы ішінара толықтырылды. 1982 жылғы конвенция эксклюзивті экономикалық аймақты және физикалық континенттік шельфтері осы қашықтықтан асып түсетін мемлекеттер үшін континенттік шельф құқықтарын жасады. Континенттік шельфтің құқықтық анықтамасы геологиялық анықтамасынан едәуір өзгеше. UNCLOS шельфтің континенттік шетке дейін созылатынын, бірақ базалық сызықтан кем емес және одан аспайтынын көрсетеді. Осылайша, нақты континенттік шельфтері жоқ Канар аралдары сияқты мекенделген жанартау аралдарында заңды континенттік шельф бар, ал мекенделмеген аралдарда шельф жоқ.