Континентальный шельф и окраина материков: Строение и особенности

Введение

Прибрежная и океаническая форма рельефа

Континентальный шельф – это часть континента, погруженная под относительно мелководье, известное как шельфовое море. Значительная часть этих шельфов была обнажена в результате понижения уровня моря в периоды оледенения. Шельф, окружающий остров, называется островным шельфом. Континентальный склон, расположенный между континентальным шельфом и абиссальной равниной, включает в себя крутой континентальный склон, окруженный более пологим континентальным подъемом, где осадочные породы с вышележащего континента обрушиваются вниз по склону и накапливаются в виде отложений у его основания. Простираясь до 500 км (310 миль) от склона, он состоит из мощных отложений, переносимых мутными течениями с шельфа и склона. Градиент континентального подъема занимает промежуточное положение между градиентами склона и шельфа. В соответствии с Конвенцией Организации Объединенных Наций по морскому праву, термин "континентальный шельф" получил юридическое определение как участок морского дна, прилегающий к берегам государства, которому он принадлежит.

Топография

Полка обычно заканчивается в точке увеличения уклона (называемой бровкой шельфа). Морское дно ниже бровки – это континентальный склон. Ниже склона находится континентальный отрог, который в конечном итоге переходит в глубоководное океаническое дно, абиссальную равнину. Континентальный шельф и склон являются частью континентального склона. Площадь шельфа обычно подразделяется на внутреннюю часть континентального шельфа, среднюю часть континентального шельфа и внешнюю часть континентального шельфа, каждая из которых имеет свою специфическую геоморфологию и морскую биологию. Характер шельфа резко меняется на бровке шельфа, где начинается континентальный склон. За редкими исключениями, бровка шельфа располагается на удивительно однородной глубине примерно; это, вероятно, является признаком прошлых ледниковых эпох, когда уровень моря был ниже, чем сейчас. Континентальный склон значительно круче шельфа; средний угол составляет 3°, но он может варьироваться от 1° до 10°. Склон часто изрезан подводными каньонами. Физические механизмы, участвующие в формировании этих каньонов, были хорошо поняты только к 1960-м годам.

Географическое распространение

Континентальный шельф занимает площадь около 27 миллионов км2, что составляет около 7% площади поверхности океанов. Ширина континентального шельфа значительно варьируется. Нередко встречаются участки, где шельф практически отсутствует, особенно там, где передний край движущейся океанической плиты погружается под континентальную кору в зоне морской субдукции, например, у побережья Чили или западного побережья Суматры. Самый большой шельф – Сибирский шельф в Северном Ледовитом океане – простирается на ширину до. Южно-Китайское море располагается над другой обширной областью континентального шельфа – шельфом Сунда, который соединяет Борнео, Суматру и Яву с азиатским материком. К другим известным водоемам, расположенным над континентальными шельфами, относятся Северное море и Персидский залив. Средняя ширина континентального шельфа составляет около. Глубина шельфа также варьируется, но обычно ограничена глубинами менее чем. Уклон шельфа обычно довольно небольшой, порядка 0,5°; вертикальный рельеф также минимален, менее чем. Хотя континентальный шельф рассматривается как физиографическая область океана, он не является частью собственно глубоководного океанического бассейна, а представляет собой затопленные окраины континента. Пассивные континентальные окраины, такие как большая часть атлантических побережий, имеют широкие и пологие шельфы, состоящие из мощных осадочных клиньев, образованных в результате длительной эрозии соседнего континента. Активные континентальные окраины характеризуются узкими, относительно крутыми шельфами из-за частых землетрясений, перемещающих осадочные породы в глубоководье. + Ширина континентального шельфа (в км)ОкеанАктивная маржаПассивная маржаОбщая маржаСредняяМаксимальнаяСредняяМаксимальнаяСредняяМаксимальнаяАрктический океан00104.1 ± 1.7389104.1 ± 1.7389Индийский океан19 ± 0.6117547.6 ± 0.823837 ± 0.58238Средиземное море и Черное море11 ± 0.297938.7 ± 1.516617 ± 0.44166Северный Атлантический океан28 ± 1.08259115.7 ± 1.643485 ± 1.14434Северный Тихий океан39 ± 0.7141234.9 ± 1.211439 ± 0.68412Южный Атлантический океан24 ± 2.655123.0 ± 2.5453104 ± 2.4453Южный Тихий океан214 ± 2.8635796.1 ± 2.0778110 ± 1.92778Все океаны31 ± 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

Осадочные породы

Континентальные шельфы покрыты терригенными отложениями, то есть образованными в результате эрозии континентов. Однако лишь небольшая часть отложений поступает от современных рек; около 60–70% отложений на шельфах Мира – это реликтовые отложения, накопленные во время последнего ледникового периода, когда уровень моря был на 100–120 м ниже нынешнего. С удалением от берега отложения обычно становятся все более мелкозернистыми: песок встречается только в неглубоких водах, подверженных воздействию волн, а ил и глина отлагаются в более спокойных и глубоких водах вдали от берега. Они накапливаются каждое тысячелетие, значительно быстрее, чем глубоководные пелагические отложения.

Шельфовые моря

"Шелфовые моря" – это океанические воды, расположенные над континентальным шельфом. Их движение определяется комбинированным воздействием приливов, ветра и солоноватых вод, образующихся при впадении рек (регионы влияния пресной воды). Эти регионы часто характеризуются высокой биологической продуктивностью благодаря перемешиванию, вызванному меньшей глубиной и повышенной скоростью течений. Несмотря на то, что шельфовые моря занимают около 8% площади Мирового океана, они обеспечивают 15–20% глобальной первичной продукции. В умеренных широтах континентальных шельфовых морей выделяют три различных океанографических режима, обусловленных взаимодействием нагрева поверхности, латеральных градиентов солености (из-за притока рек) и турбулентного перемешивания, вызванного приливами и, в меньшей степени, ветром. В мелководных районах с сильными приливами и вдали от устьев рек приливная турбулентность подавляет стратификацию, вызванную нагревом поверхности, и водный столб остается хорошо перемешанным на протяжении всего сезонного цикла. В отличие от этого, в более глубоких водах летом преобладает нагрев поверхности, что приводит к сезонной стратификации: теплый поверхностный слой располагается над изолированной глубинной водой. (Хорошо перемешанные и сезонно стратифицированные режимы разделены устойчивыми образованиями, называемыми приливными смешивающими фронтами.) Третий режим, связывающий устья рек с шельфовыми морями – регионы влияния пресной воды (ROFI) – встречается там, где реки впадают в шельфовые моря, например, в районе залива Ливерпуль в Ирландском море и в районе устья Рейна в Северном море. Здесь стратификация может изменяться во временных масштабах от полусуточного приливного цикла до цикла смены фаз приливов и отливов из-за процесса, известного как "приливная фильтрация". Хотя Северное и Ирландское моря – одни из наиболее изученных шельфовых морей, они не обязательно являются репрезентативными для всех шельфовых морей, поскольку наблюдается большое разнообразие их поведения: шельфовые моря Индийского океана характеризуются доминированием крупных речных систем, включая Ганг и Инд. Шельфовые моря вокруг Новой Зеландии сложны из-за того, что затопленный континент Зеландия образует обширные плато. На шельфовые моря вокруг Антарктиды и побережья Северного Ледовитого океана влияют процессы образования морского льда и наличие полиний. Существуют доказательства того, что изменение ветра, осадков и региональных океанских течений в условиях потепления океана оказывает влияние на некоторые шельфовые моря. Совершенствование сбора данных посредством интегрированных систем наблюдения за океаном в шельфовых морских регионах позволяет выявлять эти изменения.

"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

Континентальные шельфы изобилуют жизнью благодаря солнечному свету, доступному в мелководье, в отличие от биотической пустыни абиссальной равнины океанов. Пелагическая (водяной столб) среда континентального шельфа образует неритическую зону, а бентотическая (морское дно) область шельфа – сублиторальную зону. Шельфы занимают менее 10% площади океана, и приблизительная оценка показывает, что лишь около 30% морского дна континентального шельфа получает достаточно солнечного света для осуществления бентосного фотосинтеза. Несмотря на то, что шельфы обычно плодородны, при преобладании аноксических условий в процессе осадконакопления отложения могут, в геологическом времени, стать источниками ископаемого топлива.

Экономическое значение

Континентальный шельф – наиболее изученная часть морского дна, поскольку он относительно доступен для исследований. Большая часть коммерческой эксплуатации морских ресурсов, такая как добыча металлической и неметаллической руды, а также углеводородов, ведется именно на континентальном шельфе. Морские державы, подписавшие Конвенцию о континентальном шельфе, разработанную Комиссией ООН по международному праву в 1958 году, заявляли о своих суверенных правах на континентальный шельф до определенной глубины или до расстояния, на котором глубина позволяла разрабатывать ресурсы. Эта конвенция была частично заменена Конвенцией Организации Объединенных Наций по морскому праву 1982 года (ЮНКЛОС). Конвенция 1982 года учредила исключительную экономическую зону, а также права на континентальный шельф для государств, имеющих физические континентальные шельфы, простирающиеся за ее пределы. Юридическое определение континентального шельфа значительно отличается от геологического. ЮНКЛОС определяет, что шельф простирается до внешней границы континентального склона, но не менее чем на и не более чем на морских миль от исходных линий, от которых отсчитывается ширина территориального моря. Таким образом, населенные вулканические острова, такие как Канарские, не имеющие фактического континентального шельфа, тем не менее обладают юридическим континентальным шельфом, в то время как необитаемые острова таковым не обладают.