Морское дно (также известное как морское дно , морское дно , дно океана и дно океана ) — это дно океана . Все дны океана известны как «морское дно».
Строение морского дна Мирового океана определяется тектоникой плит . Большая часть океана очень глубокая, а морское дно известно как абиссальная равнина . Распространение морского дна создает срединно-океанические хребты вдоль центральной линии основных океанских бассейнов, где морское дно немного мельче, чем окружающая абиссальная равнина. От абиссальной равнины морское дно поднимается вверх к континентам и становится, в порядке от глубины к мелководью, континентальным поднятием , склоном и шельфом . Глубина самого морского дна, например глубина ядра отложений , известна как «глубина ниже морского дна». Экологическая среда морского дна и самых глубоких вод, как среда обитания существ, известна под общим названием « бентос ».
Большая часть морского дна мирового океана покрыта слоями морских отложений . Эти отложения классифицируются по происхождению материалов или составу: наземные ( терригенные ), биологические организмы (биогенные), химические реакции (водородные) и космические (космогенные). Классифицированные по размеру, эти отложения варьируются от очень мелких частиц, называемых глинами и илом , известных как грязь, до более крупных частиц от песка до валунов .
Особенности морского дна определяются физикой переноса наносов и биологией существ, живущих на морском дне и в океанских водах над ним. Физически отложения морского дна часто возникают в результате эрозии материала на суше и из других, более редких источников, таких как вулканический пепел . Морские течения переносят отложения, особенно на мелководье, где энергия приливов и волн вызывает повторное взвешивание донных отложений. Биологически микроорганизмы, живущие в донных отложениях, изменяют химический состав морского дна. Морские организмы создают отложения как на морском дне, так и в воде над ним. Например, фитопланктон с раковинами из силиката или карбоната кальция в изобилии растет в верхних слоях океана, а когда они умирают, их раковины опускаются на морское дно, превращаясь в донные отложения.
Воздействие человека на морское дно разнообразно. Примеры антропогенного воздействия на морское дно включают разведку, загрязнение пластиком, а также добычу полезных ископаемых и дноуглубительные работы. Чтобы составить карту морского дна, корабли используют акустическую технологию для картирования глубин воды по всему миру. Погружаемые аппараты помогают исследователям изучать уникальные экосистемы морского дна, такие как гидротермальные жерла . Пластиковое загрязнение является глобальным явлением, и поскольку океан является конечным пунктом назначения для глобальных водных путей, большая часть мирового пластика попадает в океан, а часть опускается на морское дно. Разработка морского дна включает в себя добычу ценных полезных ископаемых из сульфидных месторождений путем глубоководной добычи полезных ископаемых, а также выемку песка на мелководье для строительства и питания пляжей .
Большинство океанов имеют общую структуру, созданную общими физическими явлениями, главным образом, в результате тектонических движений и отложений из различных источников. Строение океанов, начиная с континентов, начинается обычно с континентального шельфа , продолжается до материкового склона – крутого спуска в океан, до достижения абиссальной равнины – топографической равнины , начала морского дна, и его основная площадь. Граница между континентальным склоном и абиссальной равниной обычно имеет более постепенный спуск и называется континентальным подъемом , который вызван скатыванием осадков вниз по континентальному склону. [ нужна цитата ]
Срединно -океанический хребет , как следует из его названия, представляет собой горный подъём через середину всех океанов, между континентами. Обычно по краю этого хребта проходит разлом . По краям тектонических плит располагаются типично океанические желоба – глубокие долины, образовавшиеся в результате циркуляционного движения мантии от срединно-океанического горного хребта к океаническому желобу. [1]
Горячие вулканические островные хребты образуются в результате вулканической активности и периодически извергаются, когда тектонические плиты проходят над горячей точкой. В районах с вулканической активностью и в океанических впадинах есть гидротермальные источники , которые выбрасывают под высоким давлением чрезвычайно горячую воду и химические вещества в обычно замерзающую воду вокруг них.
Глубоководные воды океана разделены на слои или зоны, каждая из которых имеет типичные особенности солености, давления, температуры и морской жизни в зависимости от глубины. Вдоль вершины абиссальной равнины лежит абиссальная зона , нижняя граница которой проходит на высоте около 6000 м (20 000 футов). Зона хадал , включающая океанические желоба, лежит на глубине от 6 000 до 11 000 метров (20 000–36 000 футов) и является самой глубокой океанической зоной. [2] [3]
Глубина морского дна — вертикальная координата, используемая в геологии, палеонтологии , океанографии и петрологии (см. Океанское бурение ). Аббревиатура «mbsf» ( что означает «метры ниже морского дна») является общепринятым обозначением глубин ниже морского дна. [4] [5]
Отложения на морском дне различаются по происхождению: от эродированных материалов суши, переносимых в океан реками или ветровыми потоками, отходов и разложений морских существ, а также осадков химических веществ в самой морской воде, в том числе из космоса. [6] Существует четыре основных типа отложений морского дна:
Терригенные отложения — наиболее распространенные отложения на морском дне. Терригенные отложения происходят с континентов. Эти материалы вымываются с континентов и переносятся ветром и водой в океан. Речные отложения переносятся с суши реками и ледниками, такие как глина, ил, грязь и ледниковая мука. Эоловые отложения переносятся ветром, например, пыль и вулканический пепел. [8]
Биогенные отложения являются вторым по распространенности материалом на морском дне. Биогенные отложения биологически производятся живыми существами. Отложения, состоящие не менее чем на 30% из биогенного материала, называются «илами». Существует два типа илов: известковые илы и кремнистые илы. Планктон растет в океанских водах и создает материалы, которые сочатся на морском дне. Известковые илы преимущественно состоят из кальциевых раковин, обнаруженных в фитопланктоне, таком как кокколитофоры, и зоопланктоне, таком как фораминиферы. Эти известковые илы никогда не встречаются на глубине более 4000–5000 метров, поскольку на большей глубине кальций растворяется. [9] Точно так же в кремнистых илах преобладают кремнистые оболочки фитопланктона, таких как диатомеи, и зоопланктона, такого как радиолярии. В зависимости от продуктивности этих планктонных организмов, материал панциря, который собирается после смерти этих организмов, может накапливаться со скоростью от 1 мм до 1 см каждые 1000 лет. [9]
Водородные отложения встречаются редко. Они происходят только при изменении океанических условий, таких как температура и давление. Еще реже встречаются космогенные отложения. Водородные отложения образуются из растворенных химических веществ, которые выпадают в осадок из океанской воды или вдоль срединно-океанических хребтов. Они могут образовываться в результате связывания металлических элементов с камнями, вокруг которых циркулирует вода с температурой более 300 ° C. Когда эти элементы смешиваются с холодной морской водой, они выпадают в осадок из охлаждающей воды. [9] Известные как марганцевые конкреции , они состоят из слоев различных металлов, таких как марганец, железо, никель, кобальт и медь, и всегда встречаются на поверхности дна океана. [9]
Космогенные отложения — это остатки космического мусора, такого как кометы и астероиды, состоящие из силикатов и различных металлов, попавших на Землю. [10]
Другой способ описания отложений - их описательная классификация. Размер этих отложений варьируется от 1/4096 мм до более 256 мм. Различные типы: валуны, булыжник, галька, гранулы, песок, ил и глина, причем каждый тип становится более мелким по размеру. Размер зерна указывает на тип осадка и среду, в которой он образовался. Более крупные зерна тонут быстрее и могут быть вытолкнуты только быстро текущей водой (среда с высокой энергией), тогда как мелкие зерна тонут очень медленно и могут быть приостановлены небольшим движением воды, накапливаясь в условиях, когда вода движется не так быстро. [12] Это означает, что более крупные зерна осадка могут собираться вместе в условиях более высокой энергии, а более мелкие зерна - в условиях более низкой энергии.
Бентос (от древнегреческого βένθος ( bénthos ) «глубины [моря]»), также известный как бентон, представляет собой сообщество организмов , которые живут на дне моря, реки , озера или ручья , внутри него или вблизи него. , также известный как бентосная зона . [13] Это сообщество обитает в морской или пресноводной осадочной среде или вблизи нее , от приливных бассейнов вдоль береговой линии до континентального шельфа , а затем до абиссальных глубин .
Многие организмы, приспособленные к давлению глубокой воды, не могут выжить в верхних частях толщи воды . Разница давлений может быть очень значительной (примерно одна атмосфера на каждые 10 метров глубины воды). [14]
Поскольку свет поглощается до того, как он достигает глубинных вод океана, источником энергии для глубоководных донных экосистем часто является органическое вещество, находящееся выше в толще воды, которое дрейфует на глубину. Это мертвое и разлагающееся вещество поддерживает донную пищевую цепь ; Большинство организмов придонной зоны являются падальщиками или детритофагами .
Термин «бентос» , введенный Геккелем в 1891 году [15] , происходит от греческого существительного βένθος «глубина моря». [13] [16] Бентос используется в биологии пресной воды для обозначения организмов на дне пресноводных водоемов , таких как озера, реки и ручьи. [17] Существует также избыточный синоним, Бентон . [18]Топография морского дна ( топография океана или морская топография ) относится к форме суши ( топографии ), когда она соединяется с океаном. Эти формы очевидны вдоль береговой линии, но в значительной степени они встречаются и под водой. Эффективность морской среды обитания частично определяется этими формами, в том числе тем, как они взаимодействуют с океанскими течениями и формируют их , а также тем, как уменьшается солнечный свет, когда эти формы рельефа занимают все большую глубину. Приливные сети зависят от баланса между осадочными процессами и гидродинамикой, однако антропогенное воздействие может повлиять на природную систему больше, чем любой физический фактор. [19]
Морская топография включает прибрежные и океанические формы рельефа, начиная от прибрежных эстуариев и береговых линий и заканчивая континентальными шельфами и коралловыми рифами . Дальше, в открытом океане, они включают в себя подводные и глубоководные объекты, такие как океанские возвышения и подводные горы . Подводная поверхность имеет гористые особенности, в том числе охватывающую весь земной шар систему срединно-океанических хребтов , а также подводные вулканы , [20] океанические впадины , подводные каньоны , океанические плато и абиссальные равнины .
Масса Мирового океана составляет примерно 1,35 × 1018 метрических тонн , или около 1/4400 общей массы Земли. Океаны занимают площадь 3,618 × 10.8 км 2 со средней глубиной 3682 м, что дает расчетный объем 1,332 × 109 км 3 . [21]
Каждый регион морского дна имеет типичные особенности, такие как общий состав отложений, типичная топография, соленость слоев воды над ним, морская жизнь, магнитное направление горных пород и седиментация . Некоторые особенности морского дна включают плоские абиссальные равнины , срединно-океанические хребты , глубокие желоба и гидротермальные жерла .
Рельеф морского дна плоский, где слои отложений покрывают тектонические особенности. Например, абиссальные равнинные районы океана относительно плоские и покрыты множеством слоев отложений. [22] Отложения на этих равнинных территориях поступают из различных источников, включая, помимо прочего: отложения, образовавшиеся в результате эрозии земель из рек, химически осажденные отложения из гидротермальных источников, деятельность микроорганизмов , морские течения , размывающие морское дно и переносящие отложения в более глубокие слои океана, а также фитопланктон. материалы корпуса.
Там, где морское дно активно расширяется, а осадконакопление относительно незначительное, например, в северной и восточной части Атлантического океана , первоначальную тектоническую активность можно ясно увидеть в виде прямых «трещин» или «жерл» длиной в тысячи километров. Эти подводные горные хребты известны как срединно-океанические хребты . [7]
Другие среды морского дна включают гидротермальные источники, холодные выходы и мелководья. Морская жизнь изобилует глубокими водами вокруг гидротермальных источников . [23] Вокруг черных и белых курильщиков были обнаружены крупные глубоководные сообщества морских обитателей — жерла, выделяющие химические вещества, токсичные для человека и большинства позвоночных . Эта морская жизнь получает свою энергию как от экстремальной разницы температур (обычно падение до 150 градусов), так и от хемосинтеза бактерий . Залежи рассола — еще одна особенность морского дна, [24] обычно связанная с холодными выходами . На мелководных участках морское дно может содержать отложения, созданные морской жизнью , такой как кораллы, рыбы, водоросли, крабы, морские растения и другие организмы.
Морское дно исследовалось подводными аппаратами типа «Элвин» и, в некоторой степени, аквалангистами со специальным оборудованием. Гидротермальные жерла были обнаружены исследователями с помощью платформы подводной камеры в 1977 году. [23] В последние годы спутниковые измерения топографии поверхности океана показывают очень четкие карты морского дна , [25] и эти спутниковые карты широко используются в исследованиях и исследованиях. исследование дна океана.
В 2020 году ученые создали, возможно, первую научную оценку того, сколько микропластика в настоящее время находится на морском дне Земли , после исследования шести участков глубиной ~3 км и ~300 км от австралийского побережья. Они обнаружили, что сильно варьирующееся количество микропластика пропорционально пластику на поверхности и углу наклона морского дна. Усредняя массу микропластика на см 3 , они подсчитали, что морское дно Земли содержит около 14 миллионов тонн микропластика – примерно в два раза больше, чем они предполагали на основе данных более ранних исследований – несмотря на то, что обе оценки были названы «консервативными», поскольку известно, что прибрежные районы содержат много микропластика. еще большее загрязнение микропластиком . По оценкам Jambeck et al., 2015, количество пластика, которое в настоящее время ежегодно попадает в океаны, примерно в один-два раза превышает количество пластиковых отходов. [26] [27] [28]
Глубоководная добыча полезных ископаемых — это добыча полезных ископаемых со дна океана на глубинах от 200 метров (660 футов) [29] [30] до 6500 метров (21 300 футов). [31] [32] [33]
При глубоководной добыче полезных ископаемых используются гидравлические насосы или ковшовые системы, которые выносят отложения на поверхность для переработки.
Воздействие глубоководной добычи полезных ископаемых на окружающую среду оспаривается. [34] [35] Группы по защите окружающей среды, такие как Гринпис и Кампания по глубоководной добыче полезных ископаемых [36] заявили, что разработка морского дна может нанести ущерб глубоководным экосистемам и распространить загрязнение из-за шлейфов тяжелых металлов. [37] Критики призывают к мораторию [38] [39] или постоянным запретам. [40] Кампании оппозиции заручились поддержкой некоторых деятелей отрасли, в том числе фирм, зависящих от целевых металлов. Отдельные страны со значительными месторождениями в своих исключительных экономических зонах (ИЭЗ) изучают эту тему. [41] [42]
По состоянию на 2022 год коммерческая глубоководная добыча полезных ископаемых не велась. Однако Международный орган по морскому дну выдал 19 лицензий на разведку полиметаллических конкреций в зоне Кларион-Клиппертон . [43] Китай обладает эксклюзивными правами на разработку 92 000 квадратных миль (240 000 км 2 ) или 17 процентов территории. Добыча должна начаться в 2025 году . [44] В 2022 году Управление по минеральным ресурсам морского дна Островов Кука (SBMA) выдало 3 лицензии на разведку полиметаллических конкреций в своей ИЭЗ. [45] Папуа-Новая Гвинея была первой страной, утвердившей разрешение DSM для Солвары 1, хотя три независимых обзора моего заявления о воздействии на окружающую среду выявили значительные пробелы и недостатки в лежащей в основе науки. [46]
Сопутствующие технологии включают роботизированные горные машины, надводные корабли, а также морские и береговые металлоперерабатывающие заводы. [47] [48]
Ветряные электростанции, солнечная энергия, электромобили и аккумуляторные технологии используют многие глубоководные металлы. [47]
По состоянию на 2021 год в большинстве морских горнодобывающих предприятий использовались дноуглубительные работы на глубинах около 200 м, где много песка, ила и грязи для строительных целей , а также богатых минералами песков , содержащих ильменит и алмазы. [49] [50]Некоторые детские песенки включают такие элементы, как «На дне морском есть дыра» или «Моряк вышел в море... но все, что он мог видеть, это дно глубокого синего моря».
На морском дне и под ним находятся археологические памятники, представляющие исторический интерес, такие как кораблекрушения и затонувшие города. Это подводное культурное наследие находится под защитой Конвенции ЮНЕСКО об охране подводного культурного наследия . Конвенция направлена на предотвращение грабежей, а также уничтожения или потери исторической и культурной информации путем создания международно-правовой базы. [51]
мы следуем соглашению о программе океанского бурения (ODP) в метрах ниже морского дна (mbsf)
метры ниже морского дна (mbsf)
{{cite book}}
: |work=
игнорируется ( помощь ){{cite journal}}
: Требуется цитировать журнал |journal=
( помощь ){{cite book}}
: |website=
игнорируется ( помощь )