авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |

Батиметрический анализ океанов

-- [ Страница 3 ] --

1 – Средняя глубина для полной площади океанов, по Атласу океанов, 1980 г., Табл.8,

2 – Средняя глубина для океанов без морей, по Атласу океанов, 1980 г., Табл. 8,

3 – Средняя глубина океанов по [Menard, Smith, 1966].

4 – Расчетное значение средней глубины, по цифровым данным ЕТОРО 2,

5 – Расчетное (графически) значение средней глубины для релеевской составляющей,

6 – Расчетное значение средней высоты рельефа дна, по цифровым данным,

7 – Расчетное значение средней высоты рельефа дна для релеевской составляющей,

8 – Расчетное значение среднеквадратичного отклонения, по цифровым данным.

Распределение площади океанической коры Мирового океана по возрасту отображается на многочисленных опубликованных (в печати и в Интернет) картах, наиболее авторитетными из которых признаются карты Мюллера и др. «Digital Isochrons of the Ocean Floor» [Mller et al., 1997], построенные на основе цифровой базы данных для 6-минутной равномерной сетки. Статистику этого распределения и показывает график кумулятивной площади поверхности океанической литосферы на рис. 3. Этот график рассчитан по картам палеомагнитных изохрон, указанных на графике, с позиций гипотезы расширения Земли (ГРЗ), отчего появилась «неучитываемая литосфера», которая, с позиций постоянства размеров Земли, соответствует не учитываемой площади древнего Тихого океана, за счет которой и расширялись другие океаны. В учитываемую океаническую литосферу включены и площади подводных окраин континентов. Другими словами, график на рис. 3 однозначно показывает только современное распределение площади океанической коры по возрасту независимо от позиции автора графика. Этот график, как и подобные ему, обычно аппроксимируют экспонентой типа S = S0exp(-kt).

Рис. 4. Широтная гипсографическая поверхность глобального рельефа (вверху слева) и

долготная гипсографическая поверхность глобального рельефа (ниже), а справа – соответствующие им батиграммы.

Двумя приведенными на рис. 3 типами распределений и ограничивалось, собственно, современное статистическое описание рельефа дна океанов. Встречаются еще и графики широтного распределения суши и океанов, иллюстрирующие экваториальную асимметрию глобального рельефа [Carey, 1976]. Этому распределению соответствует изолиния (изогипса) 0 м на широтной гипсограмме (рис. 4) – проекции широтной гипсометрической поверхности глобального рельефа (пространственного аналога гипсографической кривой) на плоскость h (рис. 4), показанной в абсолютном и в относительном масштабах [Казанский, 2006].

Помимо широтных распределений h(S,), на рис. 4 приведены и впервые рассчитанные долготные распределения h(S, ).

Частные производные от h(S,) и h(S, ) по высоте – пространственные аналоги гипсометрической кривой, гипсометрические поверхности, — показаны на рис. 5 (слева), а их проекции на горизонтальную плоскость (контурные карты) – справа.

Рис. 5. Широтная (вверху слева) и долготная (внизу) гипсометрические поверхности –

плотности распределения высот глобального рельефа и контурные карты их проекций на горизонтальную плоскость.

Приведенные рисунки 4 и 5 демонстрируют широтную и долготную асимметрию в распределении океанов на поверхности Земли. На широтных распределениях, в отличие от долготных, отдельные океаны не выделяются, а абсолютный максимум плотности распределения глубин 103700 точек в широтном диапазоне 0-5° с.ш. приходится на интервал глубин 4300-4400 м, имеющийся во всех океанах.

На долготной контурной карте рис. 5 границы между океанами определяются очень четко, а два близких по абсолютным значениям максимума плотности (83187 и 85129 точек) приходятся на глубины 4500 и 5200 м в долготных зонах 230-240° и 200-210° в.д., относятся к Тихому океану.

Более детально распределение глубин Мирового океана показывают батиметрические диаграммы «с накоплением» по 5-градусным широтным и 10-градусным долготным зонам в абсолютном и в относительном масштабах, представленные на рис. 6.

Рис. 6. Контурные широтные (вверху) и долготные (внизу) батиметрические диаграммы

«с накоплением» в относительном и абсолютном масштабах.

Для характеристики берегов Мирового океана рассмотрены гистограммы распределения высот континентов в диапазоне от 100 м до -200 м с шагом 10 м. Эти гистограммы представлены на рис. 7.

Все гистограммы показывают максимальную площадь для батиметрической ступени 0…-10 м, но для следующего интервала глубин наблюдается существенное различие между северными и южными континентами: сокращение площади ступени -10…-20 м у северных континентов носит аномальный характер, свидетельствуя о не полном достижении частью шельфов северных континентов состояния динамического равновесия после четвертичных оледенений.

Рис. 7. Гистограммы плотности вероятности распределения высот окраин континентов

(берегов Мирового океана): 1 – Ю.Америка, 2 – Африка, 3 – Австралия, 4 – Европа, 5 – С. Америка. За 100% принята площадь указанного интервала высот.

Дальнейшая детализация распределений глубин (высот рельефа дна) осуществлена при батиметрическом анализе отдельных океанов и некоторых специфических регионов.

Симметрия глобального рельефа. Необходимость изучения симметрий в распределении блоков литосферы по поверхности Земли определяется тем, что «в основе современной физико-математической культуры заложен факт: свойства симметрии заменяют физические законы, знание которых у нас неполно» [Семихатов, 1996, с. 21], и тем, что «только научным изучением симметрии можно выяснить, какие геометрические состояния могут на Земле встречаться» [Вернадский, 1987, с. 154]. Важность и роль принципов симметрии в геоморфологии обсуждалась автором в специальных статьях [Казанский, 1983, 1992, 1998, 1999, 2004], где также уточнены определения и границы применимости ряда понятий теории симметрии.

В отличие от предшественников, пытавшихся выявлять элементы симметрии литосферы Земли с фиксистских позиций для современной оси вращения и в очень неподходящих для этого картографических проекциях, автор исследовал симметрию с мобилистских позиций в равноплощадной проекции Ламберта, используя палеореконструкции, не привязываясь к современной системе географических координат. В результате было показано изменение симметрии с начала раскола Пангеи до настоящего времени [Казанский, 1983, 1992, 1998, 1999, 2002, 2004] от типа L22P2L2PC до PL2PC, где штрихами отмечены элементы антисимметрии. Главным и элементом симметрии, сохраняющимся на протяжении океанического этапа эволюции, является впервые выявленная автором плоскость симметрии Р (см. рис. 8), названная Тектоническим экватором (ТЭ) [Казанский, 1983], наклоненная к плоскости современного экватора под углом 44°. Максимальное отклонение плоскости ТЭ от плоскости современного географического экватора в восточном полушарии по величине и направлению совпадает с пространственными характеристиками (длина, направление) хребта 90-го градуса в Индийском океане. На этом же меридиане находится и максимальная аномалия рельефа континентов [Казанский, 2006].

На рис. 8, иллюстрирующим первое защищаемое положение, приведена контурная карта для настоящего времени в косой равноплощадной проекции Ламберта, демонстрирующая современную симметрию и антисимметрию в распределении континентов и океанов, а на рис. 9 показан результат совмещения контуров при повороте этой проекции вокруг ее центра (оси антисимметрии) на 180°, дающий самое оптимальное из всех возможных решение задачи. Сходную картину дает и зеркальное отражение проекции относительно плоскости антисимметрии Р, являющейся мезозойской границей

Рис. 8. Косая равноплощадная проекция Ламберта (вверху) с центром в точке 35° с.ш.

и 140° в.д., демонстрирующая элементы симметрии и антисимметрии в распределении континентов и океанов: Р – плоскость симметрии (Тектони-ческий экватор, ТЭ), Р - плоскость антисимметрии. Заливкой выделен Тихо-океанский подвижный пояс по [Маслов, 1996], пунктиром – оси срединно-океанических хребтов, ортогональных ТЭ. Внизу показан вид трех больших кругов симметрии и антисимметрии в наиболее популярных проекциях – прямоугольной и Мольвейде.

Тихого океана в мобилистских реконструкциях [Казанский, 1983, 1992, 1998, 1999, 2002, 2004], проходящей по желобам Тихого и Атлантического океанов.

 Совмещение контуров континентов с рис. 8 при повороте на 180°-15

Рис. 9. Совмещение контуров континентов с рис. 8 при повороте на 180° вокруг

центра проекции (оси антисимметрии).

Распределение энергии рельефа дна океанов [Казанский, 2006] также подчиняется, как можно видеть по рис. 10, выделенным элементам симметрии литосферы: максимум широтного распределения энергии, как и распределение площади океанов, сдвинут в южное полушарие, 4 максимума долготного распределения энергии коррелированны с 4 сегментами Тектонического экватора, а 4 минимума – с 4 сегментами круга антисимметрии.

В работе отмечена также корреляция описанных выше элементов симметрии с векторным полем «скоростей современных движений литосферы, рассчитанном по коэффициентам С10, С11, S20, S11 тороидальной части модели Дж. Минстера и Т. Джордана (Minster, Jordan, 1979)» [Маслов, 1996].

 Сопоставление графиков распределения энергии рельефа дна океанов с -16

Рис. 10. Сопоставление графиков распределения энергии рельефа дна океанов с

элементами глобальной симметрии литосферы [Казанский, 2006].

Результаты анализа симметрии доказывают единственность полученного автором решения, но вместе с тем, если исходить из правила, что «всякий природный объект по внутренним причинам развивается как тело симметричное» [Шубаев, 1970, с. 109], то современную симметрию-антисимметрию литосферы Земли нельзя объяснять внутренними причинами. А это – серьезное ограничение, накладываемое на возможные варианты объяснения эволюции Земли на этапе океанизации.

Атлантический океан имеет промежуточное значение по площади среди трех океанов, но главенствующее по роли, выпавшей на его долю в разработке и становлении всех мобилистских построений. Начиная с работ А. Вегенера, этому океану обычно отводится роль главной иллюстрации, хотя общее решение проблем происхождения и эволюции океанов целиком завязано на Тихом океане.

По структурно-тектоническим характеристикам Атлантический океан считается самым простым по строению и самым симметричным [Пущаровский и др., 1999], имея в виду долготную симметрию относительно его осевой линии (линии спрединга, она же ось Срединно-Атлантического хребта — САХ). В региональном масштабе выявляются многочисленные отклонения от простых мобилистских моделей и от симметрии рельефа и тектонических структур относительно САХ [Пущаровский и др., 1999; Пущаровский, 2002]. В глобальном же рельефе, как видно на рис. 8 и 11, Атлантический океан имеет и широтную симметрию относительно Тектонического экватора, образуя с Индийским и Северным Ледовитым океаном симметричную водную систему Индо-Атлантического полушария (или сегмента, по [Пущаровский, 1985]).

 Широтная батиграмма Атлантического океана.  12 дают общее-17

Рис. 11. Широтная батиграмма Атлантического океана.

Рис. 11 и 12 дают общее представление о батиметрии Атлантического океана: на рис. 14 приводится широтная батиграмма океана, иллюстрирующая широтные различия в распределении глубин в связи с не одновременностью начала раскрытия различных частей океана, а рис. 12 показывает возможность аппроксимации его батиметрической кривой распределением Релея.

Рис. 12. Аппроксимация батиметрической кривой Атлантического океана одним (слева)

и суммой двух распределений Релея (пунктир).

Индийский океан – минимальный по площади среди океанов, целиком расположенный к югу от Тектонического экватора. По структурно-тектоническим характеристикам этот океан считается структурно дисгармоничным или тектонически рассогласованным, с «весьма прихотливым общим контуром» [Пущаровский и др., 1999, с. 75], хотя, как отмечено в разделе «Симметрия…» и заметно на рис. 11, можно говорить о симметрии Индийского океана относительно ортогональной Тектоническому экватору диагональной оси Срединно-океанического хребта, нарушающего глобальную симметрию. В глобальном же рельефе Индийский океан образует симметричную относительно Тектонического экватора пару с северной частью Атлантического океана и Северным Ледовитым океаном, который некоторые предлагают считать просто большим заливом Атлантического океана или его окраинным морем [Леонтьев, 1975]. Даже «нетипичный» Западно-Индийский хребет образует довольно симметричную пару с северной частью САХ.

Структурная дисгармония Индийского океана проистекает из-за наличия «тройной точки» почти в центре океана и отходящего от нее «нетипичного» Западно-Индийского хребта), «экзотичного» хребта 90° и «неупорядоченного» распределения по площади поднятий [Пущаровский и др., 1999], что позволяет авторам делить Индийский океан на 4 «совершенно разных и несопоставимых по строению тектонические области» [там же, с. 75], тогда как рифтогенная система срединных хребтов делит океан естественным образом на 3 сектора: Северо-Восточный, Западный и Южный [Удинцев, 1987]. Формирование Индийского океана проходило на первом этапе под влиянием Атлантического океана с запада, а на втором (кайнозойском) – преимущественно под влиянием Тихого океана с востока.

Батиграммы Индийского океана не выявляют каких-либо особенностей рельефа дна Индийского океана, несмотря на признаваемую сложность его тектоники, явившейся «результатом воздействия большого спектра нелинейных геодинамических эффектов» [Пущаровский и др., 1999, с. 75]. Самым спорным вопросом эволюции Индийского океана (которые некоторые исследователи просто стараются избегать) остается проблема океана Тетис: происходило ли расширение Индийского океана, как и Атлантического, просто за счет раздвига континентальных блоков, либо (и) за счет закрытия Тетиса. Именно решение этой проблемы с учетом принципов симметрии (см. раздел «Симметрия…») предоставило бы возможность окончательного выбора между конкурирующими мобилистскими гипотезами [Казанский, 2001а, 2002б].

Несмотря на структурную дисгармонию Индийского океана, распределения глубин и средние глубины в его западной и восточной половинах оказываются практически одинаковыми – 3679 м и 3710 м соответственно (таблица 1, рис. 13), по аппроксимирующей кривой средняя глубина на 100 м меньше, чем у Атлантического океана, а асимптотически предельная глубина такая же, -5800 м, что подчеркивает общность эволюции двух этих океанов.

 Батиметрические кривые Индийского океана, его восточной (В) и западной-19

Рис. 13. Батиметрические кривые Индийского океана, его восточной (В) и западной (З)

половин. Пунктиром показана кривая распределения Релея, а стрелкой – средняя глубина для него.

Распределение площади базальтов дна Индийского океана по возрасту приводится на общем графике на рис. 26; оно такое же, как и в Атлантическом океане.

Тихий океан – главный океан планеты Земля, не только из-за своей величины, но и по ключевой роли, какая ему досталась (во многом благодаря наличию уникальной активной зоны перехода) в моделях тектонической эволюции планеты. Ему также часто приписывают эпитет «древнейший» при сопоставлении с другими океанами, что абсолютно ничем не доказано, а по распределению S(t) океанической коры по возрасту, показанному на рис. 23, Тихий океан ничем не отличается от других.

В чем исследователи почему-то единодушны, так это в характеристике Тихого океана как асимметричного, с ярко выраженной асимметрией как относительно экватора, так и меридиональной (рис. 14), как морфологической, так и возрастной [Пущаровский и др, 1999; Казанский, 2006]. Вся мезозойская океаническая кора сосредоточена в западной половине Тихого океана (точнее – в северо-западном квадранте) со средней глубиной 3915 м, примерно половина которой приходится на Западно-Тихоокеанскую зону перехода [Казанский, 1999б, 2002а, 2006ж], а вся восточная половина Тихого океана со средней глубиной 3873 м имеет кору только кайнозойского возраста. По дисперсии высот (2) эти половины различаются вдвое (см. Табл. 1).

Рис.14. Иллюстрация батиметрической асимметрии Тихого океана относительно

экватора и меридиана 150° з.д. (С – батиметрическая кривая северной половины Тихого океана, Ю – батиметрическая кривая южной половины, З – западной, В – восточной) в сопоставлении с суммарной батиметрической кривой в абсолютном масштабе – количестве точек (площадок 13.7 км), приходящихся на 100-метровый интервал глубин.

Но это единодушие в оценке симметрии (т.е. ее отсутствии) оказывается обоснованным только за счет анализа симметрии по картам в прямой проекции. В косой проекции (рис. 8 и 9) Тихий океан обнаруживает не такую уж плохую симметрию относительно плоскости Тектонического экватора, что подтверждает и попарное подобие батиметрических кривых В-Ю, З-С на рис. 14. Два пика (локальные максимумы) суммарной батиметрической кривой Тихого океана, приходящиеся на интервалы глубин 4300-4400 и 5200-5300 м, соответствуют максимумам батиметрических кривых его асимметричных половин. Теоретически-предельные глубины северной и западной половины, определяющие таковую и всего Тихого океана, равны 6200 м, а в восточной и южной – такие же, как в Атлантическом и Индийском океанах, 5800 м. Долготную и широтную асимметрию Тихого океана иллюстрируют также и соответствующие батиграммы, приведенные на рис. 15.

Диаграммы «с накоплением» дифференциальных двухмерных (долготного и широтного) распределений глубин Тихого океана приведены на рис. 16.

Рис. 15. Долготные и широтные батиграммы Тихого океана в абсолютном и в

относительном масштабе.

Рис. 16. Плотность распределения глубин Тихого океана по 10-градусным долготным и

по 5-градусным широтным зонам в абсолютном и в относительном масштабе.



Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.