Рельеф дна Мирового океана как объект исследования

ВВЕДЕНИЕ

Облик 70,8% поверхности Земли скрыт от непосредственного наблюдения, описания, измерения и остаётся ещё недостаточно и неравномерно изученным. Представления о глубинах и формах рельефа дна складывались на протяжении веков. Главной особенностью подводного рельефа является сложность строения и многообразие форм и поверхностей, во многом отличающихся от наземного рельефа обликом, происхождением, расположением в пространстве и структурными соотношениями. Принципиальные отличия в строении рельефа суши и морского дна обусловлены различиями типов земной коры под континентами и океанами и свойствами рельефообразующих процессов в океане. Среди геолого-геофизических полей океана подводный рельеф представляет реальную поверхность, разделяющую две природные среды – воды океанов и породы, слагающие его дно. В рельефе дна отражено взаимодействие эндогенных и экзогенных процессов, происходящих в этих средах и состоящих в обмене веществом и энергией. Глубины и особенности морфологии дна влияют на многие разномасштабные океанологические процессы: распределение осадочного покрова, циркуляцию течений, гидрохимические процессы и свойства вод, распределение живых организмов в океане. Взаимосвязь между глубинами, формами рельефа дна и различными океанологическими процессами давно отмечена на качественном уровне и подтверждена количественными расчётами. Данные о глубинах и формах рельефа дна стали опорными при интерпретации геолого-геофизических полей и многих океанологических параметров. В познании природы Мирового океана данные о глубинах и формах рельефа дна имеют особое значение.

Рельеф дна Мирового океана как объект исследования

Изучение рельефа дна проходило во времени и пространстве неравномерно. Важной количественной характеристикой рельефа дна является глубина. История изучения подводного рельефа тесно связана с развитием средств измерения глубин. Их характер и совершенствование всегда были обусловлены общемировыми научно-техническими достижениями, а внедрение в морские работы во многом определяло направление исследований и обеспечивало получение новых данных. Основными средствами изучения рельефа дна являются дистанционные. Они входят в геолого-геофизический комплекс, который включает эхолотную и сонарную съёмки, непрерывное сейсмическое профилирование, гравитационные и магнитометрические измерения, фото и телесъёмку поверхности дна и дополняются визуальными наблюдениями с погружаемых аппаратов, данными геологических опробований, глубоководного бурения и космического зондирования океанов.

Важнейшей формой обобщения данных о рельефе дна служат карты, они наглядны, универсальны по правилам построения и возможностям использования. Сам рельеф подсказывает такую форму представления данных. Н.А.Флоренсов (1972) подчеркнул, что основной особенностью рельефа является его рельефность, которая лучше всего может быть передана графическими способами. Карты подводят итог экспедиционным исследованиям и отражают представления о подводном рельефе в разные периоды его изучения. Представления о рельефе дна систематизируются в общих и региональных классификациях, в типизации структур и форм рельефа. Картографический метод исследования используется при анализе геолого-геофизических и океанологических данных, выяснении их пространственных связей, определении количественных показателей.

Мировой океан вне зон юрисдикции прибрежных государств является областью международных исследований. Его изучение невозможно без объединения усилий разных стран и проводится по национальным и международным программам. Сотрудничество осуществляется в развитии техники и стандартизации методов исследований, способов обработки, хранения и обмена данными, в развитии методов картографирования дна и создании международных батиметрических и тематических карт и атласов.

Вклад в открытие и изучение рельефа дна внесли многие страны, он отражен на картах, публикациях, географических названиях. Особенность морских исследований и рельефа дна в том числе, что они осуществляются коллективным трудом. Однако в планировании и проведении работ, интерпретации данных и составлении карт огромное значение приобретает индивидуальный человеческий фактор.

Особенности географических открытий (ГО) подводного рельефа обусловлены особенностями подводного рельефа как объекта исследования и во многом зависят от средств и методов его изучения. Понятие ГО в науках о Земле В.И. Магидович (2003, с.5) определяет как «…намеренное или случайное выявление географических объектов… на суше и под землёй, на морях и океанах, под водой и на дне, установление существования географических объектов при дистанционном зондировании из космоса или с водной поверхности». Такие открытия считают территориальными. Б.М. Кедров (1966, с. 11) характеризует ГО как «общий способ нахождения нового в природе, её явлениях или сущности».

Понятие ГО в морских исследованиях рассматривалось Ф. П. Литке (1848), Ю.М. Шокальским (1917), В.Ю. Визе (1948). Н.Н. Зубов (1954), ввел общее для Мирового океана определение «океанографические открытия». Характер ГО совершенствовался и по мере развития техники и задач исследований они переходили на более высокий уровень познания объектов.

На протяжении многих веков ГО рельефа дна ограничивались прибрежным мелководьем, были территориальными, связанными с нахождением навигационных опасностей и промысловых мест. В XIX в. территориальные океанографические открытия Ф.П. Литке подразделил на «случайные» и «отыскания». К числу «cлучайных» ГО можно отнести первые измерения больших глубин открытого океана, которые дали представление об их величинах и неоднородности. Большинство океанографических экспедиций, были «обречены» на «случайные» ГО, так как человечество приступило к исследованию ещё неведомого мира. «Случайным» стало открытие в середине XIX в. глубоководных желобов у окраин континентов при прокладке телеграфных кабелей, но их дальнейшие поиски и исследования стали целенаправленными «отысканиями» и привели к новым открытиям. К ГО можно отнести определения максимальных значений глубин в желобах Мирового океана. «Отыскания» Ф.П. Литке определил как «открытия, на расчётах и соображениях основанные». На каждом этапе изучения дна сосуществуют оба типа открытий, но со временем их соотношение меняется в пользу «отысканий». Открытия типа «отысканий» характерны для разных форм рельефа – хребтов, разломов, подводных гор и долин, желобов. Примером «отысканий» служат открытия хребтов Гаккеля, Ломоносова и поднятий Менделеева и Альфа в Северном Ледовитом океане, хребта Китового в Атлантическом океане. Такие признаки, как повышенная температура донных вод и высокая концентрация в них ряда химических элементов помогли обнаружить гидротермальные постройки и впадины с горячими рассолами.

В каждой из наук о Земле была своя эпоха «Великих открытий». В изучении рельефа дна она пришлась на орографический период исследований, связанный с появлением эхолотов-самописцев, регистрирующих очертания форм, и развитием геолого-геофизических методов исследования. Совместный анализ глубин, морфологии дна и геолого-геофизических данных дал возможность судить о происхождении форм рельефа, характере и направленности рельефообразующих процессов. Открытия перешли на новый уровень познания. В это время были обнаружены основные формы рельефа дна, множество подводных гор, большинство краевых глубоководных желобов, установлена единая система срединно-океанических хребтов и пересекающих их разломов. Был определён общий морфоструктурный план Мирового океана. Эти открытия обеспечили выявление глобальных закономерностей в строении рельефа дна, создание общих и региональных классификаций, развитие представлений о происхождении и строении дна океанов.

Современные ГО связаны с детальным геолого-геофизическим изучением и крупномасштабной съёмкой морфоструктур с целью выявления, на основе комплексной интерпретации данных, региональных и локальных черт их строения, происхождения и закономерностей размещения. На основе выявленных закономерностей появилась возможность «планировать» открытия и использовать их результаты в геоморфологических, тектонических, океанологических построениях, развитии и уточнении гипотез. Основными объектами исследований стали ключевые участки рифтовых зон и разломов, подводных гор и континентальных окраин.

Особенность географических открытий крупных форм подводного рельефа состоит в том, что такие структуры как срединно-океанические хребты, горные цепи, разломы, поднятия и желоба нельзя полностью выявить и исследовать в одной экспедиции. Изучение дна ведут многие страны, один и тот же объект может быть открыт разными экспедициями, в разные годы и обследован с различной детальностью. При этом могут возникать проблемы с определением приоритета открытий. В международной и национальной практике первооткрывателем принято считать того, кто первым, на основании принятой системы промерных галсов, определил достаточно точно положение и очертания форм, измерил минимальные и максимальные глубины, описал характерные особенности морфологии дна и составил карты объекта. В решении приоритетных споров документация приобретает особое значение. К ней относятся судовые журналы, отчёты, публикации, батиметрические карты и географические названия открытых объектов. Они рассматриваются как историко-географические материалы, свидетельствующие о приоритете.

Мировой океан является областью международных исследований. В 1982 г. III Конференция ООН по морскому праву установила расстояние в 200 морских миль от исходных линий, как границу зон юрисдикции прибрежных государств. При этом сократилась площадь возможных международных исследований и возросла геополитическая роль ГО.

Особенность ГО рельефа дна в том, что они осуществляются коллективным трудом многих людей, выполняющих общую работу. Возможность открытий во многом зависит от подготовки и проведения экспедиций. В ГО подводного рельефа внесли исследователи и корабли многих стран и их именами названы многие формы рельефа дна.

Изучение дна океанов началось позднее изучения рельефа суши, проходило в пространстве и времени неравномерно и потребовало особых средств исследований и методов создания карт. Поиск новых богатых земель и торговых путей к ним всегда сочетался со стремлением к познанию океана, но сдерживался возможностями плавания многих типов судов в открытом океане, отсутствием техники измерения больших глубин, инструментов и способов определением местоположения судов в открытом океане, а также состоянием общих картографических знаний и представлений о соотношении cуши и моря. В течение многих веков изучение океана ограничивалось мелководьем и только в XIX в начались промеры в открытом океане.

Чтобы представить историю становления и развития исследований и картографирования дна Мирового океана в развитии, от примитивных промеров до современных комплексных геолого-геофизических исследований необходимо выделить основные периоды. Для этого в работе использованы такие критерии, как исторические условия и расширяющиеся цели, возможности средств и методов изучения дна, характер и объём исходных данных, способы картографирования и изученность акваторий, состояние знаний и представлений о строении рельефа дна в отдельные периоды исследований. На основании предложенных критериев автором выделено пять периодов и рассмотрен каждый из них.

Ранний период, самый продолжительный, длился примерно с 4-го тыс. до н.э. до конца XV в., о чем свидетельствует обширная литература по истории мореплавания, географическим открытиям, картографии и археологии. Он совпал со временем становления общегеографических знаний о Земле. Плавания этого периода ограничивались прибрежным участками, походы в открытый океан были редки и сведения об измерениях глубин в них отсутствуют. В связи с освоением побережий, развитием торгового, военного мореплавания и морских промыслов древним мореплавателям были необходимы знания о навигационных опасностях и глубинах. В петроглифах, найденных на берегах Онежского озера и Белого моря и относящихся к середине II тыс. до н.э. изображены сцены рыболовства и охоты на морского зверя. Измерения выполняли длинным шестом или верёвкой с грузом. Уцелели свидетельства об измерениях: промер изображён на стенах гробницы Манна в Египте (1442 г. до н.э.). Сведения о глубинах до появления письменности передавались изустно. Положение берегов, приметных ориентиров и навигационных опасностей изображали условными знаками на примитивных схемах, выполненных из подручных материалов. Такие планы были «местного» пользования, не имели масштаба, были свободно ориентированы в пространстве. В музеях Океании, Австралии, Арктики можно видеть подобные планы, которыми совсем недавно пользовались мореходы. В X-XII вв. появились периплы – древние рукописные лоции, которые содержали подробные описания и схемы побережий, положение навигационных опасностей с указанием их вида, размеров, характера грунта. Их можно рассматривать как самую раннюю форму обобщения данных о рельефе дна прибрежных участков. Уже в древности сложились два подхода к познанию океана: практическое и научное. Первое было заложено мореходами и рыбаками – гидрографическое направление в изучении и картографировании дна, обеспечивавшего безопасность мореплавания. Цель научного направления состояла в создании концептуальных изображений, отражающих представления географов древности об устройстве земной поверхности и распределении суши и моря. Представления о морском дне были умозрительными. Аристотель, на основе видимых продолжений хребтов суши в море предполагал, что и на дне моря есть поднятия. Платон писал о суше, погрузившейся под воды океана. В раннем периоде начали разрабатывать основы картографирования Земли. Дикеарх в IV в. до н. э. изобразил на карте Средиземного моря в виде креста пересечение меридиана и параллели. Гиппарх в II в. до н. э. рассчитал полную географическую сетку Земли. Птолемей в I в н.э. создал первую картографическую проекцию, описал способы составления карт в монографии «География» и предположил, что Мировой океан един.

Развитие навигации и морской картографии связано с появлением компаса, который позволил прокладывать курс корабля, выдерживать его в любое время суток. Викинги пользовались магнитом в Х-ХI в. (Багров, 2004), знали о компасе поморы и создавали рукописные лоции с планами побережий в XII в (Богданов,1951). Карты, составленные на основе компасных данных, называли компасными или портоланами. Древнейшими считаются портоланы Пизанский (1300), П. Висконти из Генуи (1311) и Каталанский (1375). На них для изображения навигационные опасностей применены условные знаки, часть из которых сохранилась до наших дней. На картах стали также указывать тип берега: песчаный, скалистый, рифовый, что было важно при выборе мест якорных стоянок. Для создания морских карт, обеспечивающих развивающееся мореплавание, требовались знающие навигаторы и картографы. В 1418 г. Генрих Мореплаватель создал в Португалии первую в Европе навигационную школу.

Промер в это время проводился вблизи берегов, обычно на ходу судна, точность измерений и координации была низкой, и потому на карты попали немногие глубины. Изученность дна была крайне неравномерна, её общую площадь оценить трудно, но вряд ли она превышала 1 % площади дна Мирового океана. ГО ограничивались обнаружением навигационных опасностей на отмели, при этом моряки давно отметили связь наземного и подводного рельефа у побережий различного типа – значительные глубины у скалистых побережий и множество банок, кос и отмелей у низменных берегов. В развитие основ картографии и изучение глубин значительный вклад и внесён народами древних цивилизаций, населявших побережья Старого Света. В это же время появились сначала названия акваторий, затем наименования и определения форм подводного рельефа - мелей, каменистых и песчаных банок, порогов, скал, а также элементов береговой линии - мысов, бухт, устьев рек, служивших ориентирами в плаваниях.

Рекогносцировочный период (конец XV –конец XVII вв.) совпадает с эпохой Великих географических открытий, когда участились океанские плавания и значительно расширились области исследований. По расчётам Ю.М. Шокальского (1917) только с 1487 по 1522 гг. было открыто более половины площади суши и установлено единство Мирового океана. До конца XVII в. проводили в основном описи и глазомерную съёмку открытых побережий, наносили на карты обнаруженные навигационные опасности. Промер выполняли с помощью лотлиня на ходу судна при подходе к мелководным или опасным местам. На картах глубины приводились редко, так как точность измерений была невысока. Только к концу периода глубины стали помещать на карты. Первая российская рукописная карта с глубинами была составлена Я. Стрюйсом для Каспийского моря в 1668 г. Первой печатной лоцией в России был перевод шведской лоции Балтийского моря (1677).

Для измерения океанских глубин океана средств ещё не было. Попытки определить глубину открытого океана с помощью ручного лота, в том числе и усилия Ф. Магеллана, оказались безрезультатны и открытый океан продолжали считать «бездонным». В этот период ясно обозначилась необходимость в развитии средств измерения глубин открытого океана, способов определения местоположения судна в океане и картографического обеспечения плаваний. В плаваниях стали регистрировать океанографические наблюдения: Х. Колумб регулярно записывал в судовой журнал сведения о температуре воды и воздуха, направлении и скорости течений и ветра, им обнаружено магнитное склонение. В развитие морской картографии значительный вклад внёс Г. Меркатор, создавший равноугольную цилиндрическую проекцию, в которой меридианы и параллели изображаются прямыми линиями, что позволило прокладывать курс корабля и выполнять по карте измерения углов и расстояний. В этой проекции в 1569 г. им составлена карта Мира из 18 листов, на врезках которой приведены правила измерения направлений, расстояний и решения навигационных задач. В 1596 г. Г. Меркатор публикует Атлас Мира, состоящий из 451 карт. Для изображения русла реки П. Брюнс использовал в 1584 г изолинии, которые стали применять на морских картах при изображении рельефа дна (изобаты). Когда в 1870 г. появились способы измерения высот суши, изогипса стала основным способом для изображения рельефа суши. ГО и наименования форм на этом этапе связаны в основном с обозначением прибрежных навигационных опасностей. В обширной литературе, посвященной времени ВГО, в немногих работах уделено внимание измерению глубин.

Океанографический период (начало XVIII– начало XX вв.) стал в изучении глубин Мирового океана ключевым, начали активно развиваться средства и методы изучения глубин, исследования охватили весь океан. Возросло число плаваний, в которых выполняются научные задачи. Глазомерные съёмки побережий постепенно сменяются инструментальными. Отдельные измерения глубин у берегов сменяются систематическим промером отдельных участков. Появились средства измерения больших глубин, стали развиваться способы координации и методы составления карт. В XVIII в. в ряде стран учреждаются национальные гидрографические службы, а в конце периода создаются океанографические институты. В XIX в. приняты первые решения по стандартизации измерений и методам картографирования. В конце периода появляются первые обзорные карты глубин Мирового океана.

Описанию плаваний этого времени посвящена обширная литература, но в рамках реферата невозможно осветить все особенности исследований и вклад отдельных стран. В работе рассмотрены в основном отечественные достижения и наиболее значимые международные результаты. Россия за короткий срок выполнила огромную работу по изучению и картографированию своих побережий и открытого океана, что освещено в 4-х томной монографии «История гидрографической службы российского флота» (1997) и множестве научных публикаций.

Становление морских исследований на государственной основе началось по инициативе Петра I, который в 1696 г. стал создавать военно-морской флот, в 1701 г. открыл в Петербурге Морскую академию. Типография В.А. Киприянова обеспечивала печать морских карт. Гидрографическими работами в России руководила Адмиралтейств-коллегия, учреждённая в 1718 г. Во Франции Гидрографическая служба была создана в 1720 г., в Англии и Голландии в 1737 г., в США – только в 1830 г.

Первой печатной морской картой России стала карта реки Дон и восточной части Азовского моря, составленная под руководством адмирала К. Крюйса в 1701 г. На её основе в Амстердаме был издан первый морской отечественный атлас. Впервые глубины и правильные очертания Каспийского моря приведены на карте Ф.И. Соймонова, Н.П. Вердена и В.А. Урусова (1720). В 1731 г. Ф.И. Соймонов издаёт атлас и первую печатную лоцию Каспийского моря. В 1760 г. обновлённую карту моря публикует А. И. Нагаев. Морская карта Балтийского моря составлена в 1701 г. В. П. Пикаром. Атлас Финского залива подготовил И.В. Люберас в 1738 г., а в 1756 г. Ф.И. Соймонов издал Атлас «Светильник морской или описание Варяжского моря» и лоцию, а затем Атлас всего Балтийского моря из 28 карт.

Очертания российских берегов Ледовитого и Тихого океанов впервые изображены на основании глазомерных съёмок в Атласе С. Ремезова (1703) и рукописной карте И. К. Кириллова (1724), но глубин на карте ещё нет. Изучение глубин арктических морей в XVIII в. началось c поиска северо-восточного прохода в Тихий океан. Известна рукописная карта Белого моря с единичными глубинами (1705-1710). В 1727 г. Л. И. Голенищев-Кутузов издал карты отдельных участков моря с указанием глубин, а в1760 г.– генеральную карту моря. В Великой Северной экспедиции (1733-1743) от глазомерных съёмок побережий перешли к инструментальным и начали производить промер судоходных участков. Особое внимание изучению арктических морей уделял М. В. Ломоносов. Им опубликованы «Рассуждения о большой точности морского пути», разработаны курсограф, морской лаг и компасная картушка, составлена первая обзорная карта Северного Ледовитого океана (1763) и обновлены 10 морских карт. «Атлас Северного океана» издал в 1799 г. Л. И. Голенищев-Кутузов. В 1767 г. был принят специальный законодательный акт о постоянном поддержании карт на современном уровне, их корректуре и своевременном переиздании. Регулярно стали проводить повторные промеры. По отечественным измерениям были существенно уточнены зарубежные карты Рижского, Финского и Ботнического заливов и откорректирован Атлас «Книга размерная градусных карт Ост-Зее или Варяжского моря» 1964-1965 гг. На основе иностранных карт, исправленных по промерам, проведенным Первой (1769-1774) и Второй (1805-1807) Архипелагическими экспедициями был составлен «Атлас Архипелагической экспедиции русского флота». В 1799 г. был составлен под руководством И.И. Биллингса Атлас Чёрного моря.

Сведений об измерении глубин в океанских плаваниях XVIII в. мало. Для измерения больших глубин нужно было остановить судно на несколько часов, вручную спустить и поднять более тысячи метров лотлиня, при этом результат редко был надёжным. Известно, что в 1773 г. Д. Фипс измерил глубину 1240 м восточнее Исландии. Первый вариант глубоководного лота с отделяющимся поплавком предложил кардинал Н. Крифтс в середине XVI в., но конструкция оказалась ненадёжной. Лот с отделяющимся грузом изобрёл Пётр I и идея нашла развитие в отечественных и иностранных вариантах. Из океанографических плаваний этого этапа наиболее известны экспедиции Д. Кука, подчинённые научным задачам. Совершенствуются средства координации – в 1730 г. Д.Харрисон изобрёл хронометр, в 1769 г. появился секстан, что позволило существенно повысить точность координации.

В начале XIX в. съёмки и прибрежный промер в России стали базироваться на опорной сети, основанной на береговых астрономических пунктах, связанных с триангуляционной сетью. Г. А. Сарычев издаёт в 1804 и 1825 гг. «Геодезические и гидрографические правила как снимать находящиеся на земной поверхности местоположения, измерять глубины морей, заливов и рек и все оные означать на морских картах». Промер в прибрежных водах стали выполнять по системе галсов. Для повышения точности и подробности К.К. Сандерс (1835) предложил вести промер по квадратам. При обследовании банок вне видимости берегов для привязки промера стали использовать буи. По результатам съёмок создаются новые карты и атласы, корректируются карты XVIII в. Наиболее известными стали «Атлас западной части Чёрного моря с планами заливов, рейдов и бухт» (1807), «Генеральная карта Чёрного и Азовского морей» (1817) и «Атлас Чёрного моря» (1842) Е.П. Манганари.

Глубины Балтийского моря отражены на картах отдельных заливов и в «Морском атласе» Г.А. Сарычева (1809) и «Атласах Финского залива» Л.В. Спафарьева (1814, 1823). Детальный промер в русских водах Балтийского моря впервые был представлен на 350 промерных планшетах м-ба 1:16 800. На их основании Ф.Ф. Шуберт составил 26 карт Рижского и Финского заливов (1834-1854) и долгое время эти карты оставались лучшими в мире по точности и детальности. В 1809-1812 гг. по результатам первой русской кругосветной экспедиции (1803-1806) были изданы 100 карт и рисунков, а в 1824-1826 гг. опубликован «Атлас Южного моря» И.Ф. Крузенштерна.

В арктических морях промер проводился в основном в Белом, Баренцевом и Карском морях. Ф.П. Литке подготовил карту Белого моря (1833), М.Ф. Рейнике издал «Атлас Белого моря и Лапландского берега» (1824). В «Атласе Северной части Восточного океана» Г.А. Сарычева (1826) обобщены исследований первой четверти XIX в. В 1850 г. А.Ф. Кашеваров издал «Атлас Восточного океана». В 1852 г. вышел «Атлас северо-западных берегов Америки» М.Д. Тебенькова, включающий 21 карту северо-западной Америки, 10 карт Алеутских, Командорских островов и Аляски, 7 карт восточного берега Камчатки и Курильских островов, а также 48 частных карт и планов. Силами Российско-Американской компании (РАК) составлена в 1851 г. «Меркаторская карта Берингова пролива с прилежащей частью Ледовитого океана».

В первой половине XIX в. Россией проведено 28 кругосветных и 14 полукругосветных экспедиций, по числу плаваний, значению ГО, объёму работ, выполненных в международных и внутренних водах, Россия была лидером.

В дальневосточных морях систематические промеры стали опираться на увязанную астрономо-геодезическую сеть Охотского, Берингова и Японского морей. Были составлены детальные карты заливов Петра Великого (1865-1870), Уссурийского и Амурского (1870-1877). В связи с продажей Аляски, Алеутских островов и Русской Америки в 1867 г., число плаваний в этих районах сократилось.

В начале XIX в. появляется техника измерения больших глубин. Первые измерения больших глубин в Атлантическом океане выполнил Д. Росс в 1818 г. в море Баффина измерил глубину 1920 м, в 1840 г. им была измерена глубина 4770 м вблизи Антарктиды. В 1843 г. Д. Росс измерил глубину 4414 м у острова Тринидад. Участник кругосветной экспедиции 1823-1826 гг., академик Э.Х Ленц, сконструировал вьюшку (глубомер) для спуска лотлиня на большие глубины, которая имела тормоз, позволяющий определять момент касания дна лотом и приспособление для отсчёта вытравленного линя. Затем это изобретение усовершенствовалось и стало известно как механическая лебёдка Ленца-Паррота, а затем последовали другие модификации. В 1870 г. на таком же принципе был основан глубомер В. Томсона, впоследствии преобразованный сначала в механическую, а затем в электрическую лебедку. Вскоре веревочный линь был заменен стальным тросом и обновились типы счётчиков глубин. В начале века Э.Х. Ленцем и Я.Ф. Захаровым была высказана идея о возможности акустического измерения глубин. В 1804 г. проведены пробные измерения расстояний с помощью эха в воздухе. Измерения глубин сопровождались обычно получением проб донных осадков с помощью приспособлений для их захвата с поверхности дна. Развитие средств измерения глубин описаны в монографиях Ю.М. Шокальского (1917,1954), В.А. Снежинского (1951,1954), G.L. Ritchi (2003).

В открытом океане измерения глубин накапливались медленно, к середине XIX в. наиболее обеспеченной промерами оказалась Северная Атлантика. В 1854 г. М.Ф. Мори на основании 180 измерений составил первую обзорную батиметрическую карту северной части океана. На карте изобаты проведены через 1000 фатом (1853 м), от 1000 до 4000 фат. схематично представлено распределение глубин. Обширное поднятие с глубинами менее 2000 фат. включает не только часть срединного хребта, но и Азорские острова, и прослеживается до 20° с. ш. Для выделения края материковой отмели и более правдоподобного очертания хребта данных было недостаточно. Среди приведенных отметок глубин несколько имеют значения более 5000 фат., и у каждой них стоит знак вопроса. Видимо, автор сомневается в достоверности измерений. Архипелаги и крупные банки выделены условным знаком, напоминающим знак, применяемый для обозначения песчаных отмелей. В открытом океане появляется первое название подводной формы – Grand Bank (Большая Ньюфаундлендская банка).

Замена парусных судов на паровые значительно улучшила условия океанографических работ, позволив вне зависимости от ветров направляться в любое место, проводить измерения в любой точке в любое время. Первым русским пароходом был «Скорый», построенный в 1817 г., в Англии первый пароход был спущен на воду в 1843 г.

Морские карты стали создавать в стандартных масштабах и делить их по назначению на обзорные (генеральные), путевые и частные карты и планы. В 1849 и 1852 гг. опубликован первый отечественный «Каталог атласов, карт и планов архива Гидрографического департамента». Постепенно формировались собрания морских карт. В то время страны использовали национальные системы мер, форму записи измерений, условные знаки, что затрудняло их сравнение и использование. В России основной единицей измерения глубин на мелководьях с XV в. служил английский фут, равный 29,0 см (с XIX в. его стали считать равным 30,48 см). Большие глубины измеряли в саженях, одна сажень равнялась 1,83 м. С развитием промерных работ и началом международного обмена данными потребовалась единая система сбора, хранения данных и представления их на картах в одинаковых мерах и условных знаках. Было принято несколько соглашений по стандартизации работ. В 1853 г. Международная морская конференция одобрила предложение М.Ф. Мори о форме регистрации океанографических наблюдений. Национальные гидрографические организации стали составлять списки глубин, содержащие значения измерений, оценку их достоверности и сведения о характере грунта. Первый «Реестр океанских глубин» был опубликован в Англии, в 1858 г. В 1875 г. была подписана Метрическая конвенция, принятая Генеральной конференцией по мерам и весам как международная. Англия и Россия не подписали её. Только в 1918 г. система принята на основании декрета РСФСР. На некоторых английских картах глубины и изобаты до сих пор приводятся в фатомах. За исходный при отсчёте долгот в 1884 г принят Гринвичский меридиан.

Во второй половине XIX –начале XX в. систематический промер во внутренних и окраинных морях стали проводить по системе галсов. В Балтийском море (1852-1876) в районах распространения шхер, глубины измеряли по галсам с расстоянием от 25 до 40 сажен. В 1890 и 1910 гг. был выполнен повторный промер и составлены детальные карты Ботнического и Рижского заливов. В Каспийском море экспедиция Н.А. Ивашинцова (1856-1867) выполняет съёмку, промер и магнитные измерения и издаёт в 1860-1872 гг. 26 карт и 10 планов. По результатам работ гидрографических экспедиций в Чёрном и Азовском морях в начале XX в. было создано 57 навигационных карт, измерена максимальная глубина моря, равная 2244 м. В 1923 г. В.А. Снежинский по разработанной им методике составил батиметрическую карту Чёрного моря, на которой подчеркнул связь рельефа суши и морского дна.

В Арктике в Белом и Баренцевом морях промер выполнила промысловая экспедиция Н.И. Книповича (1898-1908) и по результатам работ составлена первая батиметрическая карта Баренцева моря. В Карском и других арктических морях гидрографическая экспедиция проводила (1897–1905) систематический промер в проливах, на отдельных участках Северного морского пути, в заливах и у устьев крупных рек. Измерения глубин проводились в исследовательских экспедициях. Ф. Нансен в дрейфе «Фрама» (1893-1896) измерил несколько глубин от 3000 до 4000 м.

Активизировались измерения глубин в открытом океане. В северо-западной части Тихого океана первые измерения больших глубин выполнил К.С. Cтарицкий на «Аскольде» и «Варяге» (1865-1870). Большие глубины были измерены немецкой экспедицией на «Газели» (1874-1876) и на «Тускароре» (1873-1876). Несколько глубин более 4000 м измерил С.О. Макаров на «Витязе». В Атлантическом океане судно «Блейк» (1872) в желобе Пуэрто-Рико обнаружило глубину 8341м. В Индийском океане «Челленджер» измерил глубину 4755 м в Южно-Австралийской котловине (1872-1876), «Газель» глубину 4401 м к югу от о-ва Маврикий (1874-1876).

Особое место в истории изучения глубин занимают промеры, выполненные кабелеукладочными судами. В 1856 г. начался рекогносцировочный трансатлантический промер на судне «Арктика». Систематические измерения были продолжены в 1857-1859 гг. в Северной Атлантике на «Циклопе», «Горгоне» и «Геттисберге «и в 1877 г. в Южной Атлантике на «Успехе». В 1858-1869 гг. кабелеукладчики выполнили промер в Индийском океане. На основании этих измерений Осборн в 1877 г. составил первые профили дна Атлантического и Индийского океанов. На них проявились крупные поднятия и впадины океанского дна. В Атлантическом океане была выявлена часть срединно-атлантического хребта - Телеграфное плато, в Тихом океане часть Восточно-Тихоокеанского поднятия- плато Альбатрос. У окраин континентов и островных дуг были обнаружены глубоководные впадины. В 1874 г. «Тускарора» измерила глубину 8490 м в Курильском желобе, «Релэй» в 1883 г. – глубину 7640 м в Чилийском желобе, «Неро» в Марианском желобе измерил глубину 9640 м, а «Пингвин» глубину 9430 м в желобе Тонга. Обнаружение поднятий в центральных частях океанов и впадин у окраин континентов и островных дуг, можно рассматривать как первые значительные географические открытия на дне океанов. Из кругосветных океанографических экспедиций второй половины XIX в. наиболее известны английские на «Бигле» (1831-1836) и на «Челленджере» (1872-1876), который выполнил 500 измерений больших глубин.

В 1911г. экспедиция Восточного океана начала съёмку и промер в прибрежных водах Охотского моря и к 1919 г. и были составлены карты. К первой четверти XX в. наиболее изученными и обеспеченными картами стали Японское, Охотское и частично Берингово моря. Гидрографические работы в российских морях сократились во время Японской (1904) и I-ой Мировой войны (1914), и возобновились только в начале 20-х годов XX в. В 1920 г. создана Северная научно-промысловая экспедиция (впоследствии научно-исследовательский институт Арктики и Антарктики), в 1921 г. - Плавучий морской научно-исследовательский институт. Одним из первых изучение Баренцева и Белого морей начал «Персей» (1922 г.) и до 1941 г. успел выполнить 84 рейса.

В конце XIX в. почти одновременно опубликовано несколько обзорных батиметрических карт Мирового океана и отдельных акваторий. Они основаны на глубинах, измеренных кабелеукладочными судами, промерах «Челленджера» и других экспедиций. Среди них наиболее известна карта Мирового океана Д. Меррея, опубликованная в 1899 г. и основанная примерно на 6000 измерений. На ней даны изобаты 100, 500, 1000 фат. и далее через 1000 до 4000 фат. Особо выделены глубины более 3000 фат. (5487 м). Из них на Тихий океан приходится 29 глубин, на Атлантический –12, и только одна – на Индийский. Каждая из глубин определяется термином Deep (пучина) и имеет собственное имя. Это единственный термин, использованный тогда для форм рельефа открытого океана. Отметок глубин на карте нет. В том же году издана карта А. Зупана. На ней даны изобаты 200,1000 м. и далее через 1000 м. Она более детальна чем карта Д. Меррея, но на ней также не приведены глубины. В 1907 г опубликована карта Мирового океана О. Крюммеля. К сожалению, осталась мало известной батиметрическая карта Мирового океана, опубликованная в 1881 г академиком М. А. Рыкачёвым, которая практически была первой картой Мирового океана. На ней использована метрическая система, изобаты проведены через 1000 м. Все карты составлены практически на основании одних и тех же данных, на всех представлены приблизительные контуры котловин, фрагменты срединных хребтов, островных поднятий и некоторых желобов. Но интерпретация данных различна и потому очертания поднятий и впадин отличаются. На картах нет подводных гор, так как обнаружить их при редких тросовых промерах было трудно. Ценность карт в том, что они дали первое представление о значениях и характере распределения глубин в Мировом океане, отразили контуры основных структур дна. Из карт отдельных океанов наиболее известны карта Атлантического океана Бартоломью (1885), карта Атлантического и Индийского океанов Г.Шотта (1889) и карта Индийского океана М. Гролля (1912) с контуром Аравийско – Индийского хребта.

Следует отметить тщательность подготовки экспедиций того времени. Инструкцию по проведению наблюдений в первой русской кругосветной экспедиции 1803-1806 гг. составляли несколько академиков. В отношении рельефа дна были указания: «измерять глубины вод и приметнейших отмелей, наблюдать за горами и долинами подводными, отношением их к островам, горам и долинам на суше находящимся. Наблюдать качества ила, песка и каменных пород, на дне находящихся».

В это период окончательно определились два основных направления в изучении Мирового океана – гидрографическое и океанографическое, изучающие один и тот же объект, но с различными целями, особыми методами работ и способами обобщения данных. В гидрографическом направлении, обеспечивающем безопасность плавания, уже сложились способы промера, регламентируемые наставлениями и инструкциями, методикой составления карт. Океанография развивалась на опыте гидрографических работ, разрабатывая, исходя из научных задач, особые методы cбора, обработки и обобщения различных данных. Затем наметилась дальнейшая дифференциация научных направлений, и в 1954 г. Н.Н. Зубовым был предложен термин «океанология» для комплекса научных дисциплин, исследующих природу Мирового океана.

В это время создаются национальные океанографические институты и центры, организуются международные программы по изучению и картографированию океанов. Экспедиции становятся комплексным, появляются специализированные исследовательские суда со специальным лабораторным и палубным оборудованием, разрабатывается исследовательская аппаратура.

Международное сотрудничество в картографировании рельефа дна началось с создания Генеральной международной батиметрической карты океанов – ГЕБКО. В 1899 г. VII Международный географический конгресс принял решение о подготовке карты м-ба 1:10 млн. на единой методической основе как постоянно обновляющееся издание. Комиссия, состоящая из ведущих океанографов и гидрографов, разработала спецификацию карты. Карта была основана на 18 400 измерениях глубин, одна глубина приходилась на площадь примерно в 20 000 км2. В 1903 г. было опубликовано 1-е издание карты, на котором показаны схематичные контуры крупнейших котловин, поднятий, некоторых желобов и фрагменты срединных хребтов. В XX в. ГЕБКО стала ведущей программой международного картографирования океанского дна, в 2003 г. вышло 6-е издание карты в виде электронного Атласа ГЕБКО. История каждого издания изложена в публикации «История ГЕБКО» (Монако, 2003).

В начале океанографического периода ГО рельефа ограничивались пределами мелководий и были территориальными, случайными. В 1706 г. в Средиземном море у берегов Франции М.Ф. Марсильи обнаружил край материковой отмели, отслеженный затем в других акваториях. В открытом океане ГО начались в XIX в. с обнаружения наиболее крупных поднятий, желобов и котловин. Первые обзорные карты океанов выявили общие закономерности распределения глубин и позволили выделить три основные категории рельефа дна: материковую отмель, склон и ложе океана. На основании картометрических вычислений А.А. Тилло рассчитал глобальные закономерности в распределении средних высот суши и глубин дна океанов. Оказалось, что средняя глубина океана примерно в 5 раз превышает среднюю высоту суши, а экстремальные глубины океанов и высоты суши располагаются в пределах 20° - 40° в северном и южном полушариях и совпадают с критическими параллелями Земли. А. Вегенер в 1925 г. заключил, что гипсографическая кривая Земли свидетельствует о существовании двух уровенных поверхностей Земли, одна из которых соответствует положению равнин суши, а другая - котловин океанского ложа, и отражает различие в строении Земли под континентами и океанами. В дальнейшем существование континентальной и океанической коры подтвердили геофизические данные. На границе XIX-XX веков появляются региональные и обобщающие труды по океанографии, в которых рассматриваются вопросы изучения и картографирования рельеф дна.

Орографический период (20-80 гг. XX в.) связан с появлением принципиально нового способа измерения глубин – акустического. Идея о использовании звука для измерения глубин, высказанная в начале XIX в. Э.Х. Ленцем и Я.Ф. Захаровым, была реализована в начале XX в. Н.П. Шиловским в конструкции эхолота. Но в России не нашлось денег на создание рабочих вариантов и патент был продан во Францию. За рубежом с 1913 по 1920 гг. разработали несколько типов эхолотов. Сначала отраженный сигнал принимался на слух, затем появились цифровые регистраторы глубин. Эхолот позволил вести промер на ходу судна, многократно умножить число измерений и повысить их точность. В исследовательских целях эхолот впервые использован в экспедиции на НИС «Метеор» (1925-1927) в Атлантическом океане. Сразу была обнаружена расчленённость Срединно-Атлантического вала, уточнены его контуры, определены очертания Капской и Ангольской котловин и впервые выявлены подводные горы. По данным «Метеора» и измерений других судов, Т.Стокс и Г.Вюст в 1934 г. составили обзорную батиметрическую карту Атлантического океана масштаба 1:20 млн. Эхолоты–самописцы, регистрирующие непрерывный профиль дна, появились, в 40–х гг. и исследования перешли на качественно новый уровень – от изучения глубин к изучению форм рельефа. Профили дна дали представление об очертаниях и расчленённости форм рельефа, позволили получить глубину любой характерной точки профиля: вершины, подошвы, перегиба склона. Они отразили сложность строения подводного рельефа, разнообразие форм, характер границ, выявили типы и поверхностей. Оказалось, что плоские абиссальные равнины чередуются с холмистыми поверхностями, множество гор в одиночку, группами и цепями располагаются в пределах всех структур. Научные плавания в открытом океане сократились во время Второй Мировой войны, а после её окончания возобновились сначала в краевых морях, а затем и в открытом океане.

В этот период оформился геолого-геофизический комплекс исследований, включающий эхолотную съёмку, фотографирование и телесъёмку дна, непрерывное сейсмическое профилирование, гравитационные и магнитометрические измерения, геологическое опробование. Комплексная интерпретация данных позволила судить о характере и направленности рельефообразующих процессов и генезисе форм рельефа дна. Первые глубоководные камеры созданы в 40-х гг. в США. Н.Л. Зенкевич в 50-х гг. сконструированной им фотокамерой выполнил съемку дна в дальневосточных морях и северо-западной части Тихого океана, где обнаружил поля железо-марганцевых конкреций. Первые снимки охватывали площадь дна не более 100 кв. м, современные камеры обеспечивают съёмку дна площадью до 2000 кв. м. Фотографии выявили многообразие малых (морфоскульптурных) форм различного происхождения: аккумулятивных, эрозионных, биогенных, вулканогенных, хемогенных, образуемых ими поверхностей дна и особенности их распространения на разных глубинах и морфологических провинциях. По фотографии можно определять размерность объектов, их ориентировку, судить о рельефообразующих процессах на поверхности дна. Был разработан метод фото-профилирования дна, выявивший значительную изменчивость ландшафтов на коротких расстояниях. На разрезах длиной в 10-15 км впервые проведены стереосъёмки и составлены фотокарты подводного рельефа (Богоров и др., 1970). В 1970 г. Н.Л. Зенкевич опубликовал первый отечественный атлас подводных фотографий. Прекрасными снимками дна иллюстрирована монография «The face of the Deep» (Heezen, Hollister, 1971). В 70–е гг. создана телевизионная аппаратура для подводных съёмок. Возможности изучения малых форм рельефа дна расширились с появлением глубоководных обитаемых аппаратов (ГОА). С их помощью удалось увидеть рельеф дна непосредственно. В 60-70 -е гг. несколько десятков ГОА, оснащенных фото–и телеаппаратурой, приборами для геологических, гидрохимических, биологических исследований, стали изучать дно на глубинах до 6500 м. Ж. Пикар и Д. Уолш на батискафе «Триест» в 1960 г. в Марианском желобе достигли глубины 10915 м.

В начале периода в открытом океане сохранялась астрономическая система координации промера cо средней точностью 1,5 мили. Увеличить точность позиционирования вблизи побережий помогли радионавигационные системы. В 70–х гг. спутниковые системы позволили определять координаты судов на всей площади Мирового океана с точностью в несколько десятков метров.

Благодаря появлению новых средств и методов исследований каждый рейс приносил ГО различного порядка. Американский исследователь Р.Ревелл (1971) назвал середину XX в. «золотым веком океанологии» по количеству и значению открытий, сделанных в различных разделах океанологии, и в изучении рельефа дна особенно. За короткий срок было обнаружено множество форм рельефа различного облика и размера, определены характерные черты их морфологии и закономерности расположения. Выявлена общая орографическая схема строения дна Мирового океана. Установлен характер связи рельефа дна с основными геолого-геофизическими и другими полями океана.

Коротко остановимся на ключевых результатах изучения рельефа дна. Отечественные исследования начались в краевых морях. В Охотском море «Витязь» обнаружил поднятия Академии наук и Института Океанологии, в Японском – хребет Богорова, в Беринговом море – хребет Ширшова. Были открыты котловины, подводные горы, каньоны. В северо-западной части Тихого океана открыты возвышенности Обручева и Шатского, вал Зенкевича, подводные горы, детально изучен Курило-Камчатский жёлоб и Курильская островная дуга, район Командорских островов и прилегающие участки океана. По результатам съёмок составлены батиметрические и геоморфологические карты морей Охотского (Удинцев,1957), Берингова (Бойченко,1956), Японского (Зенкевич, 1957), Каспийского (Агапова др.,1958), Чёрного (Гончаров, 1972), Средиземного (Михайлов, 1970). В Северном Ледовитом океане отечественные исследователи обнаружили хребты Ломоносова, Гаккеля, поднятие Менделеева, плато Ермак и Чукотское, исследователями США открыты поднятия Альфа, Моррис-Джесуп, хребет Нортуинд. На отмели были выявлены древние береговые линии, свидетельствующие о значительных колебаниях уровня Мирового океана, открыты подводные долины. На полярных шельфах обнаружены ледниковые формы рельефа, продольные и поперечные троги. Выявлено сложное расчленение континентальных и островных склонов. В 1953г. опубликована японская батиметрическая карта северо-западной части Тихого океана. В США изданы батиметрические карты Алеутской дуги и жёлоба (1953-1956), карта Аляскинского залива (1957), батиметрические карты желобов Тонга (1954), Центрально-Американского (1961), Перуанско-Чилийского (1951). Карты желобов Кермадек и Хикуранги опубликованы в Новой Зеландии (1958). В CCCР выходят три тома Морского атласа (1950-1958), в которых подведен итог изучению океанов в первой половине XX в.

В середине XX в. создаются международные проекты геолого-геофизических исследований, из которых наиболее значимыми в изучении дна стали программа Международного геофизического года (1957–1959), Международной Индоокеанской экспедиции (1960–1965) и проект Исландия и срединно-океанический хребет (1970). В 1968 г. начат Международный проект глубоководного бурения дна. К настоящему времени пробурено более 2000 скважин, расположенных на разных глубинах и структурах дна, получены образцы осадочных и коренных пород, которые позволяют составить «каменную» летопись формирования океанского дна, необходимую для интерпретации геолого-геофизических данных и обоснования научных гипотез.

Наиболее важным открытием 50-60-х гг. XX в. является установление единства системы срединно-океанических хребтов (СОХ) Мирового океана, которые занимают до 30% площади его дна и имеют протяженность более 60 000 км. Рифт в осевой зоне Срединно-Атлантического хребта (САХ) впервые заметил Г.Вюст в 1938 г., но значения открытия не осознал. Американские исследователи M.Юинг и И.Толстой (1949, 1951) проследили осевой рифт на многих участках САХ и выявили разломы, рассекающие хребет на сегменты. Морфология САХ рассмотрена в монографиях «Дно Атлантического океана» (Б.Хизен и др.,1962), «The Sea» (1962, 1970), «Исследования по проблеме рифовых зон Мирового океана» (1972-1974), «Геоморфология дна Атлантического океана» (Ильин, 1976), «Геоморфология рифтовой зоны Срединно-Атлантического хребта» (Фроль, 1987) и других. Восточно– и Южно – Тихоокеанские срединные поднятия впервые исследовал Г.Менард в 1960 г. Б.Хизен и М.Юинг (1961) выявили, что в их осевой части преобладают гребни, а не рифты. Чилийская ветвь поднятия была обнаружена в 1958 г. экспедицией «Даунвинд». Арктические части СОХ – хребты Гаккеля и Книповича были открыты отечественными исследователями (Гаккель,1959), (Литвин (1967, 1968). Вклад в исследования хребтов Рейкьянес внесли Б.Н.Котенев (1974), Мона и Кольбенсей В.М.Литвин (1968) и Г.Б.Удинцев (1977). В Индийском океане в 1951г. открыта и детально изучена Аденская ветвь СОХ (А.Лаутон и др.1970). Западная часть хребта открыта и исследована М. Юингом и Б. Хизеном (1960). Красноморский рифт описан в работах В.Г. Казьмина (1974, 1975, 1985). Международной Индо-океанской экспедицией выполнены детальные исследования и результаты отражены в Международном геолого-геофизическом Атласе Индийского океана (1976), в монографиях В.Ф.Канаева (1975) и Г.Б. Удинцева (1987).

Не менее важным стало открытие разломов, обнаруженных во всех провинциях дна Мирового океана. Наиболее многочисленны, значительны по размерам и сложны по морфологии разломы, связанные с СОХ. Многие из них образуют линеаменты протяженностью в тысячи км. Они рассекают хребты на сегменты и прослеживаются на дне котловин. Рельеф разломов представлен сочетанием глубоких депрессий и поднятий. Вместе с срединными хребтами разломы образуют одну из наиболее сложных в морфоструктурном отношении провинций дна Мирового океана. Впервые глубокая депрессия, разделяющая САХ у экватора, показана на карте А.Зупана (1899). Она получила название Романш по имени корабля, обнаружившего её в 1883 г и измерившего глубину 7370 м (Barr, 1885). Позднее выяснилось, что это крупнейший разлом Атлантического океана, его максимальная глубина составляет 7728 м. В северной части океана поперечный разрыв Атлантического вала в районе современного разлома Чарли-Гиббс показан на карте Д.Меррея (1899). Поперечные разрывы САХ в южной части океана обнаружила экспедиция на «Метеоре» (1925-1927). Но только в середине XX в. разломы были выделены как особые структуры дна (Tolstoy, Ewing, 1951) и стали объектами исследований. Впервые Б.Хизен показал их на батиметрической карте Северной Атлантики (1951), затем – на физиографической карте Атлантического океана (1971). В северо-восточной части Тихого океана Г.Менардом в 1950 г. был обнаружен разлом Мендосино, в 1952 г. – разломы Кларион, Клиппертон, Меррей, Пионер, Молокаи (Менард, 1966). В конце 60–х гг. были открыты разломы в центральной и юго – восточной частях Тихого океана: Галапагос, Элтанин, Менард, Удинцева и другие. В западной части Тихого океана отечественными исследователями открыты и исследованы разломы в районах островных дуг – Тускарора (Гнибиденко, 1979), Яп (Сваричевский, 1983). В Северо-западной котловине выявлены системы небольших разломов (Агапова, Удинцев, 1972).

Общая схема разломов Мирового океана, наглядно представленная на физиографической карте Мирового океана Б.Хизена и М.Тарп (1977), которая сначала удивила всех количеством и упорядоченностью расположения разломов, связанных со срединными хребтами. А.В. Ильин (1979) выявил среднюю плотность разломов Атлантического океана. Преобладающие простирания разломов Мирового океана были рассчитаны Г. В. Агаповой и Л.П.Волокитиной (1991) на основе ГЕБКО. В настоящее время на картах можно видеть, что Срединно-Атлантической хребет пересекают не менее 120 разломов, из них исследованы и названы только 56. В Тихом океане Восточно-Тихоокеанское поднятие пересекают не менее 80 трансформных разломов, из них изучены и имеют имена 58. Срединный хребет Индийского океана пересекают 60 разломов, из них изучены и названы лишь 21.

С развитием новых средств исследования комплексные экспедиции в 60-х годах сменяются специализированными рейсами, меняется характер съёмок. Начинается изучение региональных особенностей морфоструктур дна в связи с выяснением истории происхождения и развития Мирового океана. Съёмку стали выполнять на полигонах по системе параллельных галсов, расположенных на расстоянии 5-10 км, что позволяло при составлении карт надёжно проследить положение форм от профиля к профилю. Основными объектами исследований стали СОХ, разломы и желоба. Результатам их морфологии и истории развития посвящена значительная часть научных работ и карт этого этапа. Еще одним видом съёмок стали геотраверсы – трансокеанские «полосы» шириной в несколько сот миль. В их пределах изучают рельеф и структурную изменчивость геофизических полей океана. Первый геотраверс выполнен в Северной Атлантике в начале 70-х гг. (Rona et al, 1980). В 1980-х гг. проведены отечественные съёмки на Анголо-Бразильском и Канаро-Багамском геотраверсах.

В орографический период завершены открытия и исследования краевых глубоководных желобов, начатые в конце прошлого века. В Мировом океане насчитывается 37 таких желобов, больше всего их в Тихом океане. Определены максимальные глубины желобов (Фалеев, Удинцев, Агапова, 1977; Fisher, 1992) Вдоль пассивных окраин были обнаружены конусы выноса, образованные терригенным осадочным материалом, среди них гигантские, такие как: Бенгальский, Конго, Амазонский. Сливаясь у основания материкового склона, конусы образуют полого-наклонные равнины – материковые подножья, представляющие аккумулятивные шлейфы.

Подводные горы представляют одну из характерных и широко распространённых форм рельефа. К ним относят четко выраженные, изолированные поднятия конической формы или сложных очертаний, с остроконечной или плоской вершиной и крутыми склонами, с относительной высотой более 1000 м. При механическом промере обнаружить горы было практически невозможно, так как размеры их оснований в поперечнике обычно составляют 20-30 миль. Открытие и изучение гор началось в орографический этап. Горы найдены во всех морфологических провинциях дна Мирового океана: в котловинах, на хребтах и поднятиях, где они образуют цепи и группы, встречаются отдельно. Наиболее многочисленны горы в Тихом океане. Изучена природа многих гор, проведена их типизация, выявлены и отражены на картах особенности их распределения в разных океанах и на различных структурах дна (Menard, 1964; Ларина,1975; Руденко, 1975; Марова, 1979; Batiza, 1982, Агапова и др., 1983). Составлены детальные карты многих подводных гор.

На дне океанических котловин располагаются многочисленные абиссальные холмы и плоские абиссальные равнины, впервые описанные М.Юингом и Д.Эриксоном (1951). Площади холмистых участков дна особенно велики в Тихом океане, где Г.Менард (1966) выделил несколько типов холмов. Удачно показаны типы холмов внемасштабным условным знаком на батиметрической карте Тихого океана (Mammerickx, 1967). На дне котловин обнаружены подводные долины, по протяженности и сложности сопоставимые с крупными речными системами суши. Многие из них являются подводным продолжением крупных рек. К типично океаническим эрозионным формам относятся глубоководные каналы Хизена, Вима, Тета, Нева в Атлантическим океане.

В середине 60-х годов XX в. результаты региональных исследований начали обобщать на обзорных картах океанов. Одной из первых стала схематичная батиметрическая карта Тихого океана м-ба 1:20 млн., составленная Г.Менардом (1960). В 1964 г. опубликована батиметрическая карта Тихого океана м-ба 1:10 млн., (Удинцев, Агапова и др.), основанная на отечественных и зарубежных данных. При составлении использован метод геоморфологической интерполяции глубин, разработанный в институте океанологии АН с участием автора. Затем по той же методике были подготовлены карты Атлантического (1964, 1975) и Индийского океанов (1975). На основе обзорных карт океанов Главное Управление Геодезии и Картографии (ГУГК) опубликовал серию справочных карт. В 1977 г. Главное Управление Навигации и Океанографии (ГУНиО) публикует карту Мирового океана м-ба 1:10 млн., на которой рельеф дна изображен с помощью способа «освещённых» изобат. Исследования, выполненные в период МГГ, включены в «Атлас Антарктики» (1966). Серия морских атласов, основанная на новых данных, подготовлена ГУНиО – «Атлас Тихого океана» (1974), «Атлас Атлантического и Индийского океанов» (1977), «Атлас Северного Ледовитого океана» (1980). Во всех томах содержатся обзорные, региональные и детальные батиметрические карты, а также геоморфологические и расчленённости дна. Опубликован «Атлас Курило–Камчатской островной дуги» (1987). Из зарубежных изданий наиболее интересен «Атлас северо-восточной части Тихого океана» (Маmmеrickx, 1968) и «Атлас северной части Тихого океана» (Меnad, Chase, 1973).

2-e издание ГЕБКО, прерванное Первой Мировой войной, опубликовано в 1931г. При подготовке 3-го издания (1932-1955) глубины стали помещать на серию стандартных навигационных планшетов м-ба 1:1 млн., и непосредственно на них выполнять составление. Исследования, выполненные судами разных стран в орографический период, обобщены в 5-м издании ГЕБКО (1982). Карта по содержанию стала наиболее значительным международным изданием XX в. и до сих пор используется как батиметрическая основа для многих карт и атласов, и как справочное пособие. Карта была международной основой при обсуждении вариантов границ зон юрисдикции прибрежных государств в Мировом океане при подготовке решения Конференции ООН по морскому праву.

Комплексные геолого-геофизические данные и новые батиметрические карты обеспечили развитие теоретических основ морской геоморфологии и тематического картографирования дна. В середине XX в. представления о рельефе дна океанов обобщаются в классификациях подводного рельефа. Одной из первых стала генетическая классификация И.П. Герасимова и Ю. А. Мещерякова (1946), в которой рельеф Земли подразделяется в зависимости от типа земной коры на материковые и океанические геотектуры. В качестве основных геотектур дна выделены материковая отмель, склон и ложе океана, в их пределах по характеру ведущих эндогенных и экзогенных рельефообразующих процессов – морфоструктуры и морфоскульптуры. Б.Хизен и М.Юинг (1959) ввели в классификации рифтогенную геотектуру – срединно-океанические хребты. Материковую отмель, склон и континентальное подножье В.Е.Хаин и Е.Е.Милановский (1956) выделили как переходную область, которая в морфологической классификации О.К. Леонтьева (1968) названа подводной окраиной материка. В.В. Белоусовым (1974) она разделена на пассивные и активные типы окраин. Общие классификации подводного рельефа разрабатывали Г.Свердруп и M.Джонсон (1946), Д.Буркар (1954), Г.Б.Удинцев, (1957), Д.Г.Панов (1963), О.К.Леонтьев (1968), А.В.Живаго(1960), А.В.Живаго и Л.К.Затонский (1974). Созданы также региональные классификации и типизации форм рельефа дна. Среди них наиболее известны классификации форм рельефа полярных областей О.Холтедаля (1964), В.Д.Дибнера (1968, 1978), Г.Г.Матишова (1979), каньонов – Ф.Шепарда и Д.Дилла (1972), О.К.Леонтьева и Г.А.Cафьянова (1973), подводных гор – О.К.Леонтьева, Г.В.Агаповой и др.(1983). Типизация и срединно-океанических хребтов и разломов на основе морфотектонических и геодинамических признаков предложена. Е.П.Дубининым (1987), Е.П.Дубининым и С.А.Ушаковым (2005).

В этот период «случайные» географические открытия постепенно замещались «отысканиями». Большинство открытий отражено в географических наименованиях рельефа дна.

Карты рельефа дна обеспечили осуществление открытий в других областях исследований. Карты и атласы орографического этапа отражают принципиальные изменения в эволюции представлений о морфологии и строении океанского дна. В изучении истории исследований рельефа дна они представляют особый интерес. Батиметрические карты впервые обеспечили основу для интерпретации океанологических данных, развития геологического и тектонического картографирования, послужили базой для обоснования и развития гипотез, в том числе гипотезы тектоники литосферных плит. К сожалению, пока нет систематического обзора и анализа национальных и зарубежных карт рельефа дна, составленных в эти годы. Исследования второй половины XX в. показали, насколько сложен и разнообразен по морфологии и происхождению рельеф дна, важно его детальное изучения и крупномасштабное картографирование в познании Земли под океаном и для решения как научных, так и практических проблем. Для их осуществления потребовались новые средства исследований и методы картографирования дна.

Детальный период (современный) начался в 80-х гг. XX в. с появления многолучевых эхолотов (МЭ), осуществляющих сплошную детальную съёмку дна и компьютеров, составляющих крупномасштабные карты. Исследования и картографирование подводного рельефа перешли на качественно новую ступень. МЭ представляют аппаратурно-программные комплексы, измеряющие глубины системой лучей. Данные обрабатываются по ходу промера и могут быть представлены в цифровой и графической форме в масштабе реального времени. Обработка промера и построение карт происходит непосредственно в экспедициях. Такая работа при съёмке обычным эхолотом требовала месяцы. Испытания МЭ, разработка методов съёмки, обработки данных и составления карт начались в конце 70-х годов. В 1980 г. всего 10 судов в мире были оснащены МЭ, в начале XXI в. МЭ различных конструкций имели более 100 судов, из них 10 российских. На большинстве российских судов в 90-е годы были установлены эхолоты типа SIMRAD ЕМ-12S, измеряющие глубины одновременно 81 лучами. Ширина полосы облучения составляет 350% от глубины (при глубине 4 км ширина полосы достигает 14 км.). Точность измерения глубин на плоском дне составляет 0,1% и уменьшается на расчленённых участках до 0,25%. В систему входит программное обеспечение для сбора, визуализации и контроля поступающих данных в реальном времени, пост-обработки и построения карт. Для обеспечения полного покрытия заранее планируется система галсов, в которой предусматривается перекрытие полос облучения не менее 10% с каждой стороны. Результаты измерений формируются в XYZ файлы, содержащие расчётные значения широты, долготы и глубины каждой точки промера. На основании полученных значений затем рассчитываются значения глубин в узлах регулярной сетки (грид) и путём интерполяции полученных глубин по программе Neptune создаётся батиметрическое изображение рельефа дна. Система МЭ позволяет в экспедиции составлять карты в масштабе реального времени, а затем с учётом необходимых операций переходить к стандартным масштабам (1:200 000 и крупнее c сечением рельефа дна от 50 м и менее) В настоящее время входит в работу система глубоководного эхолота (Reson Seabat) с 151 лучами. Для изучения рельефа шельфов используются системы мелководных многолучевых эхолотов.

С помощью МЭ выявлено морфологическое разнообразие форм рельефа и сложное строение морфоструктур дна. С помощью МЭ удалось выявить и отразить на картах формы рельефа, которые было невозможно выявить с помощью обычных эхолотов: скопления грязевых вулканов, крупных гряд, ячеистый характер поверхности дна. На вершинах подводных вулканов обнаружены кратеры сложных очертаний, а на их склонах - многочисленные сателлитные постройки. Новые средства исследования позволили изучать сложную морфологию аккумулятивно-эрозионных форм рельефа: гряд, валов, систем суспензионных потоков, оползней на материковых подножьях, а в котловинах - меандрирующие русла подводных долин с прирусловыми валами. На дне рифтов обнаружены кулисообразно расположенные узкие впадины и гряды, неовулканические постройки, медианные поднятия. Наиболее сложным оказался рельеф в области пересечения рифтов и разломов, где располагаются определённые комплексы структурных форм рельефа: угловые поднятия, нодальные впадины, приразломные хребты и депрессии. В научных публикациях появилось понятие «анатомия» структур (Karson et.al.,1983

Поиск по сайту: