Тема 1 Введение

Раздел 4: АНТАРКТИДА

Антарктика – южная полярная область Земли. Ее название происходит от греческих слов «анти» (против) и «арктикос» (северный). Антарктида позднее других материков стала известна человечеству, хотя предположения о ее существовании высказывались географами и мореплавателями уже в средние века. Первыми увидели берега материка русские мореплаватели во время специально организованной экспедиции в 1819-1821гг.под командованием Ф.Ф. Беллинсгаузена и М.П. Лазарева.

Антарктида – материк, почти полностью расположенный внутри Южного полярного круга. Площадь 13 млн.975 тыс.км² (примерно в два раза больше площади Австралии).Геометрический центр материка (Полюс относительной недоступности) располагается на 84° ю.ш., в сравнительной близости от Южного полюса. Длина береговой линии более 30000 км, изрезана она слабо и почти на всем протяжении представляет собой ледниковые обрывы высотой до нескольких десятков метров. Омывается морями Беллинсгаузена, Амундсена, Росса (Тихий океан), Д’Юрвиля, Моусана, Дейвиса, Содружества (залив Прюде), Космонавтов (Индийский океан), Рисер-Ларсена, Лазарева, Уэдделла (Атлантический океан).

Площадь Антарктики (материк и омывающие ее южные полярные воды вместе с островами) 52,5 млн.км². Острова: Петра I (1700м), Ю.Георгия (2934м), Ю.Шетландские (2300м), Ю.Сандвичевы (1372м), Ю.Оркнейсккие (1266м), Фолклендские (705м). Ее граница в среднем лежит около 53°5’ ю.ш.

Средняя высота материка - 2040 м, средняя высота коренной подледной поверхности Антарктиды 410 м, поверхность только на 0,2-0,3% свободна ото льда, здесь сосредоточено 80% пресных вод Земного шара. В пределах Антарктиды находится Мировой полюс холода.

Постоянного населения в Антарктиде нет. Международно-правовое положение Антарктики определяется Договором об Антарктике (1 декабря 1959 г.), который был подписан СССР, США, Великобританией, Аргентиной, Бельгией, Новой Зеландией, Норвегией, Францией, Японией, Чили, ЮАР. Более 30 стран ведут исследования на более 40 станциях.

Птолемей. Дж.Кук. 1974-1975 гг.. М.В. Ломоносов. Ф.Ф. Беллинсгаузен (28 января 1820 г.) и М.П. Лазарев (1928-19418гг), К. Борхгревинк (высадка 24 января 1894г), Р. Амундсен (14 декабря 1911 г. – 35 дней), Р.Скотт (18 января 1912г), Д. Моусон, Э. Шеклтон, Р.Бэрд. МГГ. Первая комплексная антарктическая экспедиция (1955-1956г, Сомов М.М.). Теннисон «Бороться и искать, найти и не сдаваться».

Геологическое строение. Большая часть материка является Антарктической платформой (11 млн.км²), докембрийского времени: Восточная Антарктида, значительная часть западной Антарктиды, частично Земля Мери Бэрд.

С запада и северо-запада платформа обрамлена горными сооружениями (100-200 млн. лет назад), складчатая система – Антарктический полуостров и дуги островов.

Установлено, что платформа имеет толщину 40 км. Антарктическая платформа имеет сложное трехъярусное строение:

I – кристаллический фундамент – мощностью 20-25 км, возраст 1,5-2 млрд. лет. На дневную поверхность породы этого яруса выходят на Земле Эндерби (граниты зеленого цвета – эндербиты), образовались в самую раннюю эпоху развития Земли;

II – средний ярус – мощностью 10-12 км, возраст 500-600 млн. лет. В составе преобладают обломочные осадки, метаморфизованные и слабомраморизованные породы. Наибольшей мощности отложения этого яруса достигают в пределах Земли Королевы Мод.

III – верхний ярус (чехол платформы) – мощность 2000-3000 м. Сложен преимущественно слабоизмененными осадочными породами. Образованы разнообразными глинистыми сланцами и песчаниками. Характерно наличие угленосных слоев, в которых встречаются растительные остатки древовидных папоротников, хвойных деревьев, представители которых произрастают сейчас в Патагонии.

В мезозое-кайнозое на окраине платформы образовались молодые складчатые горы. Сооружения платформы подверглись мощным расколам. По разломам в небольших количествах поднималась базальтовая магма. Возраст складчатых сооружений Антарктического полуострова не установлен, но они возникли не раньше триаса (около 200 млн. лет назад).

Свидетельства того, что Антарктика была в составе Гондваны – остатки листозавра (древнее животное, похожее на овцу). В прибрежных осадках встречаются раковины моллюска пектен (температура воды для жизнедеятельности этого моллюска должна быть теплее современных антарктических вод на 5-10°С выше). Все эти свидетельства позволяют сделать вывод о том, что в палеогене господствовал умеренный климат теплее современного приблизительно на 25°С, оледенение наступило в неогене.

В строении Трансантарктических гор большую роль играют интрузивные образования. Северный массив Дуфека – одно из крупнейших магматических образований на Земле (50000 км²), возраст 160-180 млн. лет (юрский период), мощность интрузий – 8-9 км. Юра – время распада Гондваны.

Геологическое строение Антарктической платформы имеет много общего со всем гондванским комплексом, что подтверждается наличием одинаковых полезных ископаемых. В 20- километровой толще кристаллического фундамента обнаружены запасы гранита, мрамора, горного хрусталя, мусковита, графита, берилла. Есть запасы железной руды, слюды, графита. Каменные угли (7% мировых запасов, мощность пластов до 1000 м). Открыты уран, алмазы.

Трансатлантические горы: хребты Пенсакола (до 2000м), Тил, Хорлик (39-41м), Терон, Куин-Мод (гора Яльмар-Юхансен 46-68 м), Куин-Элизабет, Куин-Александра (гора Керк-Патрик, 4528 м), горы Земли Виктории (гора Листер, 4025 м).

Для районов, свободных ото льда характерен своеобразный рельеф. В оазисах образуются осыпи, у берега – пляжи из песчаника и гравийно-галечного материала, а также древние террасы с морскими отложениями. Есть эоловые формы рельефа. Моренные отложения.

Южные полярные области получают на 7% солнечной энергии больше, чем северные. Летом месячная суммарная солнечная радиация в районе Полюса относительной недоступности достигает 125 кДж/см² (максимальное на земном шаре).

Характерна резкая разница температуры воздуха в разных районах. На побережье летом температура бывает около 0°С, в центре - -40°С, зимой соответственно -30°С и -70°С. На плато Советском температура годичная - -57°С (на 29° ниже, чем в Гренландии, высота та же). На станции Восток 6 месяцев температура ниже -70°С.

Распределение осадков: центральные районы 40-60 мм/год в виде снега, побережье – 500-600 мм. За год аккумулируется приблизительно 2340 км³ воды (слой осадков 175 мм). Влага на континенте почти не образуется, так как испарение слишком мало. Аккумуляция происходит за счет осадков, приносимых воздушными массами с океана и выпадающих на континенте.

Характер атмосферной циркуляции определяет климатические особенности. Выделяются следующие зоны:

1) зона высокого антарктического плато: температура летом -30°- -35°С, зимой ниже -70°С. Σ осадков – 40-60 мм/год. Погода ясная, маловетреная.

2) зона антарктического склона – ограничена изогипсой 2800-3000 мм и удалена от побережья на несколько десятков км, достигая ширины 600-800 км. Стоковые ветры постоянны –10 –13 м/с. Температура летом –20 - -25°С, зимой -40°С. Осадков 200-300 мм/год.

3) зона Антарктического побережья. Влажный климат. Часты штормовые стоковые ветры. Температура летом около 0°С, зимой от –10 до -20°С. осадки – 600 мм/год. Ветры до 300-305 км/час.

4) зона дрейфующих льдов. Постоянно пасмурная погода, туманы.

5) зона открытых антарктических вод (50-е широты). Дождливое лето и снежная зима, часты ураганные ветры.

Климат оазисов в зоне побережья выделяется в особый тип. Оазисы (Бангера, Ширмахера, Вестфолле) – поверхность горных пород нагревается до +20-30°С. Температура летом на 3-4° выше, чем над ледниками. Тепловое влияние оазисов на верхние слои воздуха сказывается до 1 км высоты.
Мощность и типы оледенения. Поверхность ледникового покрова имеет куполообразную форму, постепенно понижающуюся к периферии. Площадь оледенения равна 12 млн.км². V= 29,3 млн. км³. максимальная высота – 4500 м, высота средняя 2450м.

В Антарктиде выделяют четыре купола растекания:

- с центром в районе Полюса относительной недоступности – высота средняя 4000-4200 м, средний радиус 1800-2000 км.

В западной Антарктиде – 3 купола:

- срединный – в районе гор Элсуэрт;

- купол Земли Мэри Бэрд;

- у основания Антарктического полуострова. Высота их до 2000 м, радиусы куполов – до 1000 м.

В пределах ледникового покрова можно выделить ледники нескольких типов:

1) выводные – скорость движения до 2000 м в год. Ледник Ламберта в горах Принс-Чарльз (длина 450 км). Средняя длина выводных ледников 50-100 км. Напоминают ледяную реку.

2) шельфовые ледники – гигантские ледяные плиты, находящиеся на плаву и только местами опирающиеся на поднятия морского дня. Ледник Росса (площадь 547 350 км²), Ронне (534 970 км² ), Ларсена (91 050 км²).

3) ледники-купола, приуроченные к береговой зоне. Имеют в поперечнике 10-20 км, высоту до 500 м, местные центры аккумуляции льда.

4) навеянные ледники, характерны для оазисов. Формируются при аккумуляции снега.

Питание ледников осуществляется за счет выпадения снега.

На глубине 950 м возраст льда 46 000 лет.

Верхняя толща снежно фирновые горизонты (до 100м). В поверхностном слое снег постепенно превращается в лед.

С глубиной изменяется и температура льда. С глубины 100 м температура льда повышается. Предполагается, что в центральных районах Антарктиды у коренного ложа идет непрерывное таяние льда. Талая вода может скапливаться в котловинах, образуя подледные озера, если лед толще 3000 м. (Озеро Ванда, температура воды летом +25°С).

Животный мир своеобразен, связан с омывающими материк морями – основной источник питания. Десятки видов птиц: антарктический и снежный буревестники, южнополярный поморник, пингвины (Адели, императорский, королевский, золотоволосый, Гумбольдта).

Млекопитающие: синий кит, горбач, кашалот, финвал, касатка, тюлени: Уэдделла, тюлень - крабоед, морской леопард, тюлень Росса, морской слон.

Жизнь в Антарктиде распространяется концентрическими кругами, для которых характерно уменьшение численности видов и количества экземпляров по мере удаления от берегов вглубь материка. Выделяют три биогеографические зоны:

1) субантарктическая зона – западное побережье Антарктического полуострова и прилегающие острова. Разные виды тюленей, обилие птиц, в том числе семь видов пингвинов. Цветковые растения, мхи, лишайники.

2) антарктическая зона – окраины материка шириной несколько сотен километров. Редки морские котик и слон, нет сухопутных птиц, только два вида пингвинов (императорский и Адели), ограниченное число видов мхов и лишайников.

3) южная внутренняя зона – фауна отсутствует. Изредка залетает поморник. Мхов нет. Только лишайники. На небольших глубинах обнаружены бактерии и другие микроскопические организмы

Китобойный промысел – ежегодно уничтожалось 15-20 тысяч китов. С 1965 года запрещен промысел синих китов (из насчитывается 5 тысяч голов). С 1976 года запрещен промысел финвалов и сейвалов.

56% мировой численности ластоногих.

Зоопланктон: концентрация 105 мг/м³, в том числе криля 50 мг/м^3.

1. 
   Мировой океан и его составные части.
   
2. 
   Рельеф и геологическое строение дна.
   
3. 
   Донные отложения.
   
4. 
   Основные черты климата.
   
5. 
   Термика, динамика и соленость морских вод.
   
6. 
   Водные массы.
   
7. 
   Органический мир и географическая зональность Мирового океана.
   

Мировой океан содержит 96,5% вод гидросферы. Объем его вод равен 1 336 млн.км³. Средняя глубина равна 3711 м, максимальная - 11022 м. Преобладающие глубины от 3000 до 6000 м. На них приходится 78,9% площади.

Температура поверхности воды от 0°С и ниже в полярных широтах до +32°С в тропиках (Красное море). К придонным слоям она снижается до +1°С и ниже. Средняя соленость – около 35‰, максимальная - 42‰ (Красное море).

Мировой океан разделяется на океаны, моря, заливы, проливы. Выделяется: Тихий, Атлантический, Индийский и Северный Ледовитый океаны. В последнее время предлагается выделить в отдельный - Южный океан - околоантарктическое пространство.

По положению относительно суши, степени обособленности и особенностям гидрологического режима моря разделяются на окраинные и внутренние.

В зависимости от происхождения, строения берега, формы и размеров заливы называются бухтами, фьордами, лиманами, лагунами.

а) материковую отмель или шельф – прилегающая к материкам относительно мелководная часть дна; бровкой (более или менее резкий перегиб дна) отделена от материкового склона. Средний угол наклона ее поверхности – 7´. Внешняя граница проводится по изобате 200 м, но детальные исследования дали в среднем 130 м, у побережья Африки – 20-40 и менее, у восточного побережья Северной Америки – 1000-1200 м. Средняя ширина материковой отмели составляет 70 км. Максимально развита у северных берегов Евразии и Северной Америки. Площадь в границах изобаты 200 м составляет 7,6 % всей акватории Мирового океана.

б) материковый склон представляет собой подводный цоколь (основание) материков. Нижняя граница – на глубине 3660 м. Средний уклон более 3°. Ширина материкового склона изменяется от 15 до 30 км. Площадь – 17,5%. Материковый склон имеет ступенчато-сбросовую структуру. Иногда отдельные ступени сильно развиты в ширину, образуя окраинные подводные плато (подводное плато Блейк).

Самая характерная форма рельефа материкового склона - подводные каньоны. В их устьях накоплен рыхлый осадочный материал в виде обширных конусов выноса, которые формируются в результате действия мутьевых потоков (их скорость может быть более 100 км/час).

в) материковое подножие – обширные наклонные аккумулятивные равнины, формирующиеся в результате слияния конусов выноса у основания материкового склона.

Подводная окраина материков в некоторых районах сильно раздроблена разломами, здесь трудно выделить шельф и материковый склон – бордерленды (подводная окраина Северной Америки в районе Калифорнии).

Между подводными окраинами материков и ложем океана в отдельных местах находится переходная зона, сложная по своему внутреннему строению и рельефу. Основные элементы рельефа переходной зоны: котловина окраинного моря, островная дуга, желоб. Глубоководный желоб – узкая впадина с крутыми склонами и узким, но более или менее плоским дном. Это участки дна глубже 6000 м. Более 10 км в пяти желобах (Курило- Камчатский, Марианский, Тонга, Кермадек, Филиппинский); более 9 км (Бугенвильский, Идзу-Бонинский, Волкано); более 8 км – 4, более 7 км – 3, более 6 км – 2. Новогвинейский, Манильский, Геленский – более 5 км. Общее количество желобов в Мировом океане достигает 34, из них 28 – в Тихом океане (24 краевые океанические, 4 желоба – разломы). Атлантический океан – 5 (2 краевых). В Индийском – 1 глубоководный желоб, в Северном Ледовитом океане – нет.

Большая часть желобов приурочена к основным поясам разлома земной коры. Глубина более 7000 м занимает 0,1% всей поверхности Мирового океана. Переходные зоны – наиболее активные тектонические области Земли, с особым геосинклинальным типом земной коры.

а) глубоководные котловины (глубина более 4000-4500 м), отделенные друг от друга подводными хребтами и возвышенностями. Выделяют абиссальные плоские равнины с очень малыми уклонами, сдвинуты к краю, который ближе к материку. Занимает приблизительно 10% ложа. Наиболее характерен абиссальный холмистый рельеф. Абиссальные холмы – это различным образом ориентированные положительные формы рельефа, обычно разрозненные, но не редко образующие густые скопления или же обнаруживающие на отдельных участках общую ориентировку. Их высота от нескольких десятков до сотен метров, поперечник – сотни метров – несколько километров. Они занимают до 85% площади дна Тихого океана.

б) Крупные положительные формы рельефа ложа океана: хребты, плато, возвышенности и массивы. Широко распространены подводные долины, гайоты – плосковершинные одиночные подводные горы.

в) срединно-океанические хребты – гигантские валообразные вздутия земной коры, горные системы, имеющие линейное простирание и протягивающиеся в виде сплошной цепи от Северного Ледовитого океана через Атлантический, Тихий и Индийский океаны. Они занимают от 15 до 27% площади дна океанов. Различают осевую зону (сильно расчлененный горный рельеф) и фланги (слабо расчленены). В осевой зоне выделяют рифты и рифтовые хребты. Присущ рифтогенальный тип земной коры.

- По механическому составу:

слабоизвестковистые (10-30% извести), известковистые (30-50%), сильноизвестковистые (более 50%), слабокремнистые (10-30% кремния), кремнистые (30-50%), сильнокремнистые (более 50%).

- По генезису:

а) терригенные приносятся с суши реками, ледниками, ветром, образуются в береговой зоне при разрушении берегов и дна прибрежной полосы. По механическому составу – от глыб до глинистых осадков. Эти отложения наиболее характерны для береговой зоны и подводной окраины материков, но самые тонкие из них – алевриты и пелиты распространяются и в пределах ложа океана (Северный Ледовитый океан, Северо-Американская и Аргентинская котловины Атлантического океана, Аравийская и Центральная котловины Индийского океана). Особая разновидность – айсберговые отложения (отличаются низким содержанием извести, органического углерода, плохой сортировкой и разнообразным гранулометрическим составом), турбидиты – осадки мутьевых потоков (в Северном Ледовитом океане),

б) биогенные осадки образуются непосредственно в океанах и морях в результате отмирания различных морских организмов и выпадения в осадок их нерастворимых остатков. По вещественному составу делятся на кремнистые и известковые (кремнистые: диатомовые – широко распространены в южных частях Тихого, Индийского и Атлантического океанов в виде сплошного пояса вокруг Антарктиды, диатомово-радиоляриевые – наиболее распространены в тропических широтах Тихого и Индийского океанов, кремнево-губковые – встречаются на шельфе Антарктиды, Охотском море;

известковые: фораминеферово-кокколитовые, фораминеферовые – в тропических и субтропических частях океанов, особенно в Атлантике, птероподово-фораминеферовые – экваториальная Атлантика, Средиземное, Карибское моря, в районе Багамских островов, западная часть Тихого океана, кораллово-водорослевые - экваториальные и тропические мелководья западной части Тихого океана, на севере Индийского океанов, в Красном и Карибском морях, ракушечные карбонатные отложения – прибрежные зоны морей умеренных и субтропических поясов).

в) пирокластические или вулканогенные (особо выделяются палагонитовые осадки, состоящие из комплекса минеральных зерен, свойственных базальтам и туфам, обогащенных водой, обычно это туфы или туфобрекчии, реже – неконсолидированные пески, алевриты, осадки глубинных, сильносоленых и высокотемпературных подводных источников).

г) полигенные (глубоководная красная глина) – на абиссальных котловинах, глубже 4500 м, особенно значительные площади занимают в Тихом океане.

д) аутигенные или хемогенные осадки образуются в результате химического либо биохимического выпадения солей из морской воды (оолитовые – мельчайшие шарики извести, встречаются в теплых водах Каспийского и Аральского морей, Персидского залива, в районе Багамских островов. Глауконитовые пески – на шельфе и материковом склоне у атлантического побережья США, Португалии, Аргентины, подводной окраине Африки, южного берега Австралии, железо-марганцевые конкреции – особо большие скопления образуют в Тихом океане).

Более трети всей площади дна океана занято глубоководной красной глиной, столько же приходится на фораминиферовые осадки.

Распределяются по закону широтной географической зональности (тропические и умеренные пояса – до глубины 4500-5000 м покрыто биогенными известковыми отложениями, глубже – глубоководные красные глины, субполярные пояса – кремнистый биогенный материал, полярные области – айсберговые отложения). Вертикальная зональность проявляется в смене карбонатных осадков на больших глубинах красными глинами.

Скорость накопления осадков определяется толщиной слоя осадков, отложившихся на дне за 1000 лет (в некоторых районах 0,1-0,3 мм за тысячу лет, в устьях рек, переходных зонах и желобах – сотни миллиметров за тысячу лет).

Мощность донных отложений в различных частях дна океана неодинакова. Шельф и материковый склон – мощность невелика, на материковом подножии значительно увеличена (до нескольких километров), большая мощность свойственна окраинным морям, переходным зонам и внутренним морям; минимальное – абиссальным котловинам, склонам и некоторым вершинам подводных гор. Особенно непостоянен и изменчив по мощности осадков покров в срединно-океанических хребтах.