23174 (Шельф, его строение и полезные ископаемые)

Шельф, его строение и полезные ископаемые

Курсовая работа

Выполнила студентка 1 курса геологического факультета 131 группа, дневное отделение Любочко Алёна Николаевна

Саратовский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского

Саратов, 2007

Введение

Наша планета Земля по составу, состоянию слагающего вещества, физическим свойствам и протекающим в ней процессам неоднородна. Вообще, неоднородность - это главное свойство и движущая сила всей Вселенной, в том числе и нашей планеты.

В направлении к центру Земли можно выделить следующие оболочки, или, иначе говоря, геосферы: атмосферу, гидросферу, биосферу, земную кору, мантию и ядро.

Гидросфера - это, в первом приближении, прерывистая оболочка Земли, включающая воды океанов, морей, озер и рек, подземные воды, воды, собранные в виде вечных снегов и льда, а также химически связанные воды горных пород. Здесь мы рассмотрим характеристики основного земного резервуара вод - Мирового океана, объединяющего все океаны, окраинные и внутренние моря.

На Мировой океан приходится примерно 71% всей поверхности Земли (361 млн.км2 из 510 млн.км2). Если объем воды всей гидросферы составляет, примерно, 1458 млн км3, то на Мировой океан приходится 1370 млн км3, что равно 94% всего объема воды планеты. Масса гидросферы составляет примерно 0,025% от массы всей Земли.

На океанском дне в зависимости от глубины можно выделить несколько основных батиметрических зон, отличающихся тектонической природой, физико-географическими условиями, биологическими видами и другими особенностями (табл.1).

Наглядное представление о характере распределения высот суши и глубин океанского дна дает гипсометрическая кривая (рис.1). Она отражает соотношение площадей твердой оболочки Земли с различной высотой - на суше и с различной глубиной - в море. С помощью кривой вычислены средние значения уровня земной поверхности с учетом уровня земной поверхности (245 м), твердой оболочки (-2440 м), суши (840 м) и средней глубины моря (-3880 м). Если не принимать во внимание горные области и глубоководные впадины, занимающие относительно небольшую площадь, то на гипсометрической кривой можно отчетливо выделить два преобладающих уровня: уровень континентальной платформы высотой примерно 1000 м и уровень океанического ложа с отметками от -2000 до -6000 м. Соединяющая их переходная зона представляет собой относительно резкий уступ и называется континентальным склоном. Естественным продолжением континента является его внешняя, затопленная морем часть, - континентальный шельф. Таким образом, естественной границей, разделяющей океан и континенты, является не видимая береговая линия, а внешняя граница склона.

Основные зоны дна Мирового океана

Таблица 1

[3]

Являясь продолжением континентов, близким с ним по геологическому строению, и располагаясь на доступных глубинах, шельф представляет особый интерес с точки зрения поисков и разведки месторождений полезных ископаемых.

В рельефе дна океанов и морей проявляется взаимодействие эндогенных и экзогенных процессов в различных структурных зонах. Выделяются следующие планетарные формы рельефа (см. рис 1): подводная окраина материков, ложе океана, глубоководные желоба и срединно-океанические хребты. В состав подводной окраины материков входят: шельф, материковый, или континентальный, склон и материковое подножье.

Общепринятой классификации Шельфа нет. Различают континентальные и островные Шельфы. Островные Шельфы, как правило, менее глубокие, неширокие, специфичны по рельефу и осадкам. Кроме того, выделяются Шельфы активных и пассивных континентальных окраин. Шельфы активных окраин отличаются большой сейсмичностью, повышенным тепловым потоком, интенсивными магнитными аномалиями, проявлениями вулканизма. Морфологически они выражены хуже, чем Шельфы пассивных окраин: более узкие, имеют крутой ступенчатый склон, часто раздроблены тектоническими разрывами (например, бордерленд у побережья Калифорнии). О. К. Леонтьев (1982г.) разделяет шельфы на 3 неравнозначные по распространению группы: трансгрессивные, абразионные (или выработанные), аккумулятивные. В основу других классификаций (Г. С. Ганешин и др., 1975г.) положены геоструктурные критерии: платформенные, складчатые и геосинклинальные Шельфы. Предлагалось классифицировать Шельфы по типу их неоднородностей: тектонические, литогенетические (океанские в зоне действия крупной зыби, океанские в зоне действия постоянных штормов, внутренних приливных и бесприливных морей, в зоне преобладания штилей и т. п., П. А. Каплин, 1977г.). В классификациях отражаются различные подходы их авторов к происхождению, положению, морфологии шельфа. Одни считают его полностью континентальной морфоструктурой и определяют как затопленную часть суши, другие — частью океана, развивающейся под воздействием океанических структур. Существует также подход к шельфу, как переходной (промежуточной), но самостоятельной морфоструктуре, испытывающей влияние процессов тектоногенеза, седиментогенеза, рельефообразования как со стороны суши, так и со стороны океана.

Процесс формирования рельефа и осадков на шельфе подчиняется в основном географической зональности, хотя присутствуют также азональные фации и формы рельефа (вулканические, тектонические и приливные). Рельеф шельфа в основном выровненный. Шельфовые равнины почти повсюду осложнены различными формами мезо- и микрорельефа тектонического (тектонические ступени, сбросовые уступы), субаэрального (затопленные долины рек, моренные валы, денудационные останцы и гряды и др.), субаквального (образованные волнами и течениями песчаные волны, гряды, рифели, каналы стока компенсационных и разрывных течений) и прибрежно-морского или берегового генезиса (элементы древних береговых линий — абразионные террасы, реликтовые аккумулятивные формы). Специфические формы рельефа Шельфа — подводные каньоны, проблема происхождения которых дискуссионна. Размеры каньонов чрезвычайно велики, некоторые из них начинаются в пределах береговой зоны, пересекают Шельф, прорезают материковый склон и заканчиваются на абиссальных равнинах (например, длина каньонов реки Конго около 800 км, врез в дно 1100 м).

Осадочные отложения на Шельфе представлены мощными толщами терригенных, карбонатных, иногда соленосных, континентальных и прибрежно-морских (пассивные окраины), вулканогенных, морских и прибрежно-морских (активные окраины) отложений возрастом от юры и моложе. Отчасти эти отложения деформированы и, как правило, опущены по сбросам на 1—10 км (Атлантическое побережье США). К новейшим отложениям Шельфа относятся осадки позднего плейстоцена и голоцена. В результате фландрской трансгрессии (17—6 тыс. лет назад) на Шельфе сформировалась сложная толща отложений, состоящая из субаэральных (составляющих 50—70% всех шельфовых отложений), прибрежно-морских (лагунных, лиманных, баровых) и современных морских осадков. В толще этих осадков оказались захороненными реликты берегового рельефа и отложений, образовывающихся на различных гипсометрических уровнях. Субаэральные осадки реликтовые. Существенную роль играют также отложения, обусловленные деятельностью льдов и морских организмов. В результате деятельности различного рода течений и волнения обломочный материал (в основном крупнообломочный) Шельф испытывает постоянное движение, мигрируя к берегу или к бровке. В пределах Шельфа (особенно близ устьев рек) осуществляется процесс «лавинной седиментации», в результате которой накапливается значительное количество обломочного материала.

В четвертичное время на Шельфе проявились процессы, связанные с гляцио-эвстатическими трансгрессиями и регрессиями. Во время регрессии Шельф осушался примерно до глубин 100 м, на осушенной части отлагались субаэральные осадки и формировался субаэральный рельеф. Последующие трансгрессии, амплитуда которых достигла 100—110 м, частично уничтожали осадки и рельеф предыдущих регрессивных эпох. Из-за того, что береговая линия неоднократно мигрировала по верхней части Ш., субаэральный рельеф и осадки раннего и среднего плейстоцена сохранились плохо. В периоды оледенений на Шельфе выносились и накапливались огромные массы обломочного ледникового, флювиогляциального и аллювиального материала. При быстро протекавших трансгрессиях этот материал перерабатывался волнами и значительная его часть выбрасывалась на сушу в приурезовую полосу, а затем формировалась в огромные дюнные массивы и береговые аккумулятивные формы.

Понятие шельфа

Шельф (от англ.) —материковая отмель, представляет собой подводную слегка наклонную равнину. (рис. 1 )Шельф является выровненная частью подводной окраины материка, примыкающей к суше и характеризующаяся общим с ней геологическим строением. Со стороны океана шельф ограничивается четко выраженной бровкой, расположенной до глубин 100— 200 м (но в некоторых случаях достигает 500—1500 м, например южная часть Охотского моря, бровка Новозеландского шельфа).

Шельф как историко-геологическая категория существовал во все геологические периоды, в одни из них резко разрастаясь в размерах (например, в юрское и меловое время), в другие занимая небольшие площади (Пермь, девон). Современная геологическая эпоха характеризуется умеренным развитием шельфовых морей.

Общая площадь— около 32 млн. км2. Наиболее обширны Шельф у северной окраины Евразии, где их ширина достигает 1,5 тыс. км, а также в Беринговом море, Гудзоновом заливе, Южно-Китайском море, у северного побережья Австралии, а в близи Чили ширина шельфа всего 2 км..

Шельф издавна используется в целях рыболовства и промысла морских животных; промышленный лов рыбы в шельфовых водах составляет 92%. Широко развернулись на Шельф работы по поискам и разведке полезных ископаемых, в особенности нефти и газа. В 1975 на долю «морской нефти», добываемой на Шельф, приходилось 20% мировой добычи нефти; ведутся также поиски и эксплуатация россыпных полезных ископаемых (касситерита, титаномагнетита, алмазов, золота и др.).

Происхождение шельфа обычно связывают с эвстатическими колебаниями уровня вод Мирового океана, обусловленными глобальными изменениями климата. В меньшей степени распространены Шельф, образующиеся при отступании берега под действием абразии или при подводном накоплении мощных толщ осадков у края континента. Современное положение бровки шельфа, за которой начинается континентальный склон, в связи с проявлением вертикальных движений земной коры неодинаково и колеблется в интервале глубин 90-500 м при среднем значении 132 м. Рельеф шельфа свидетельствует о проявлении поверхностных эрозионных процессов - здесь известны речные и ледниковые формы рельефа (подводные русла рек и пролювиальные долины), ископаемые льды и торфяники с остатками мамонтов и других наземных животных, что подтверждает прежнее положение суши на шельфе.

Неровности на поверхности шельфа сохранились с того времени, когда шельфы были подняты выше уровня моря. Таким временем была эпоха четвертичного оледенения, когда значительные массы атмосферной воды были связаны в материковых льдах и уровень Мирового океана стоял ниже современного на 100—150 м. К субаэральным эрозионным формам принадлежат, например, подводные долины на дне Северного моря, о которых уже упоминалось выше. Глубокая подводная долина прорыта в шельфе против устья р. Гудзон на Атлантической окраине Северной Америки, и аналогичные подводные долины обнаруживаются против устьев многих других рек.

Иные неровности на поверхности шельфа связаны с неравномерным накоплением осадков. Но в целом шельф характеризуется чрезвычайно пологим рельефом, что является следствием перемывания осадков волнами и выравниванием их поверхности на уровне базиса действия волн.

Рельеф континентального шельфа свидетельствует о проявление поверхностных эрозионных процессов – сдесь известны речные и ледниковые формы рельефа, ископаемые льды и торфянники с остатками мамонтов, подтверждающих прежнее положение суши на шельфе.

Реконструкция климата и связанных с ним изменений уровня океана свидетельствует о том, что в течение всего фанерозоя (560 млн. лет) не прекращались эвстатические колебания, а в отдельные периоды уровень вод Мирового океана повышался на 300-350 м относительно его современного положения. При этом значительные участки суши (до 60% площади континентов) оказывались затопленными.

Формирование шельфа

На сегодняшний день науке известны два способа образования шельфов:

Эвстатические колебания