Đáy đại dương

Những bản đồ đo sâu hiện đại cho thấy địa hình đáy Đại dương Thế giới rất đa dạng. Tính chia cắt của đáy đại dương không thua kém tính chia cắt của địa hình lục địa (hình 1). Cũng như trên các lục địa, tại đáy đại dương cũng có mặt những bình nguyên, cao nguyên, những dãy núi, những hẻm sâu v.v... Song địa hình đáy đại dương, trừ những vùng hoạt động núi lửa, có đặc điểm khá ổn định so với địa hình lục địa, vì tác động của các quá trình ngoại sinh yếu hơn nhiều, thậm chí vắng mặt hẳn một số quá trình như gió và phong hóa vật lý.

Đường cong cao đồ của Trái Đất (hình 2) cho thấy rằng biên độ các độ sâu ở đại dương lớn hơn nhiều so với biên độ các độ cao trên đất liền (từ 0 m đến 11034 m ở rãnh sâu Marian). Dưới đây là tỷ lệ phần trăm về diện tích của một số cấp độ sâu ở đại dương:

Độ sâu, m	Phàn trăm diện tích Đại dương Thế giới
0 – 200	7,6
200 – 1000	4,3
1000 – 2000	4,2
2000 – 3000	6,3
3000 – 4000	19,6
4000 – 5000	33,3
5000 – 6000	23,3
6000 – 7000	1,1
lớn hơn 7000	0,1

Những dẫn liệu về tỷ lệ phần trăm mà các cấp độ sâu chiếm so với toàn bộ diện tích Đại dương Thế giới (hay dùng đường cong cao đồ) có thể cho phép tính toán một số đặc trưng hình thái của Đại dương Thế giới. Thể tích của Đại dương Thế giới sẽ bằng 1338,5 triệu km³. Nếu mật độ trung bình có kể độ nén của nước là 1,037 g/cm³, thì khối lượng nước đại dương sẽ là 1,388⋅1015 size 12{1,"388" cdot "10" rSup { size 8{"15"} } } {} tấn bằng 0,24 % khối lượng Trái Đất.

Hình nghiêng bao quát của đáy đại dương (theo Leônchep O.). Phần rìa lục địa dưới nước: 1 – thềm lục địa; 2 – sườn lục địa; 3 – chân lục địa. Đới chuyển tiếp: 4 – lòng chảo biển ven; 5 – vòng cung đảo; 6 – rãnh sâu. Phần lòng đáy đại dương: 7 – bình nguyên sâu; 8 – dãy núi giữa đại dương; 9 – địa hình đồi dưới sâu

Đường cong cao đồ của Trái Đất (theo Leônchep O.)

Độ lặp lại của các cấp độ sâu ở các đại dương khác nhau cũng giống nhau và giống như độ lặp lại của các cấp độ sâu ở toàn Đại dương Thế giới, điều này phần nào nói lên nguyên nhân hình thành chung của các đại dương.

Nếu san bằng bề mặt Trái Đất, thì đại dương sẽ bao phủ địa cầu bằng một màng nước đều khắp dày 2700 m, thành thử nếu ta hình dung Trái Đất là quả cầu đường kính 25 cm, thì màng nước đại dương chỉ là lớp nhựa sơn ngoài dày 0,1 mm. Từ đây suy ra rằng những kích thước của những chuyển động theo phương ngang và phương thẳng đứng trong đại dương, mà sau này chúng ta sẽ xem xét, sẽ khác nhau như thế nào.

Theo những quan điểm hiện đại, có thể phân chia những cấu trúc vĩ mô của đáy đại dương sâu: a) rìa lục địa dưới nước; b) đới chuyển tiếp; c) những dãy núi giữa đại dương; d) lòng chảo đại dương.

Rìa lục địa dưới nước chiếm 22,6 % đáy Đại dương Thế giới, viền quanh tất cả các lục địa, gồm những dạng địa hình lớn sau đây:

1) Thềm lục địa là phần kéo dài trực tiếp của nền lục địa. Nơi đây đáy đại dương hạ thấp dần đều tới độ sâu 200 m, có khi sâu hơn, tới 2000 m như ở biển Ôkhôt, và độ dốc nhỏ, dưới 2^o. Địa hình đáy thường khá phẳng, nhưng nhiều khi phát hiện thấy các dạng cổ phản ánh địa hình nền đất liền kế cận. Bề rộng lớn nhất quan sát thấy ở vùng thềm lục địa Bắc Băng Dương; ở bờ châu Âu, các bờ đông của châu Mỹ, bờ đông nam Nam Mỹ của Đại Tây Dương; bờ đông châu Á và vùng quần đảo Dônđơ của Thái Bình Dương. Trong khi đó ở vùng bờ tây của Bắc Mỹ và Nam Mỹ, ở bờ châu Phi thềm lục địa rất hẹp.

Thời gian gần đây các thềm lục địa Đại dương Thế giới có giá trị kinh tế to lớn, là nơi khai thác dầu khí, phát hiện những mỏ phốt phát, quặng kim loại và tập trung phần lớn sản lượng đánh bắt cá và hải sản. Đồng thời thềm lục địa liên quan trực tiếp với hàng hải và mọi hoạt động kỹ thuật khác của các dân tộc.

Từ phía biển và đại dương, thềm lục địa giới hạn bởi sườn lục địa.

2) Sườn lục địa là phần dưới nước của lục địa, nằm ở độ sâu từ khoảng 200 m đến khoảng 2500 m. Nơi đây đáy biển có độ dốc lớn hơn ở thềm lục địa, tới 4-7^o, đôi khi tới 13-14^o, thậm chí 20-40^o, tức gần như độ dốc của sườn núi trên đất liền, do đó tại đây tính chất của sóng biển, hướng dòng chảy biển thay đổi.

Sườn lục địa có thể thể hiện dưới dạng một dải nghiêng đều hoặc có tính chất từng bậc, làm thành những bình nguyên dưới nước. Nét tiêu biểu của các sườn lục địa – tồn tại các hẻm (canhiôn), đó là những rãnh sâu cắt xuyên sườn lục địa, dạng chữ V, sâu tới 1-2 km, dài vài trăm km, bề ngoài giống các hẻm lớn trên lục địa. Đỉnh của các canhiôn thường phân nhánh và rất giống các thung lũng sông. Các canhiôn cắt xuyên sườn lục địa, ăn sâu vào thềm lục địa, có khi vào cả đới bờ của biển.

3) Tiếp theo sườn lục địa là chân lục địa – miền bình nguyên khổng lồ gồm các đá trầm tích terigen dày tới 3,5 km, mặt nghiêng, dạng sóng thoải, bề rộng kể từ biên với sườn lục địa ra tới vùng nước sâu của đại dương bằng khoảng vài trăm km.

Thềm lục địa, sườn lục địa và chân lục địa có cấu tạo địa chất giống nhau, cả ba làm thành rìa ngập nước của lục địa. Vỏ Trái Đất nơi đây thuộc loại lục địa, tức gồm lớp tương đối xốp đá trầm tích, sau đến lớp granít cứng và sau nữa là lớp bazan cứng hơn. Dưới nữa là mantia gồm đá cứng hơn nữa. Ở chân lục địa, độ dày của vỏ lục địa vào khoang 5-10 km. Nơi đây bắt đầu chuyển tiếp sang loại vỏ đại dương không có granít.

4) Tính chất chuyển tiếp phức tạp được quan sát thấy ở đới chuyển tiếp với 8,5 % tổng diện tích, rất tiêu biểu ở tây Thái Bình Dương với các dạng địa hình như sau: kế cận với rìa lục địa dưới nước là lòng chảo biển ven (Nhật Bản, Ôkhôt, Bêrinh) – sau đó là miền nâng cao nhưngg hẹp làm thành vòng cung đảo – cuối cúng là rãnh nước sâu. Ở các vùng khác, đới chuyển tiếp có thể chỉ gồm một hoặc hai dạng địa hình trong số trên, chẳng hạn ở đông Thái Bình Dương chỉ đặc trưng bằng một dạng địa hình rãnh sâu, còn các dãy núi trẻ trên đất liền (như dãy Ăngđơ) đóng vai vòng cung đảo.

Địa hình của các lòng chảo biển ven có dáng của các đồng bằng với những bậc gờ, những núi dưới nước, những thung lũng và những gò đất dưới nước.

Vòng cung đảo là miền nâng định hướng thành tuyến dài bị chia cắt bởi những đứt gãy ngang với hoạt động núi lửa và động đất mãnh liệt.

Các rãnh sâu bao giờ cũng đi kèm với các vùng cung đảo hoặc với các dãy núi uốn nếp trẻ ở dải bờ lục địa và là những miền giáng sâu và hẹp với sườn dốc đứng. Đây là những khe nứt dưới nước trong vỏ Trái Đất. Chính tại những rãnh sâu này người ta đã đo được những độ sâu lớn nhất của Đại dương Thế giới. Đến nay đã phát hiện gần hai chục rãnh sâu, tất cả đều có bề rộng không quá 150 km, thiết diện ngang bất đối xứng, mạn cung đảo hay đất liền dốc hơn mạn đại dương, đáy khá phẳng phủ bằng nhiều trầm tích, sâu hơn 6 km. Rãnh sâu Marian được coi là sâu nhất Đại dương Thế giới kể từ năm 1951 do tàu “Chellenge II” phát hiện bằng đo sâu với máy hồi âm và kiểm tra bằng dây đo sâu với mẫu bùn ở độ sâu 10863 m trên đoạn đường từ Guam tới Nhật Bản, về sau này theo tài liệu của tàu “Vitiazơ” năm 1957, cực đại độ sâu ở đây là 11034 m.

Cuối cùng, 68 % diện tích còn lại của toàn diện tích Đại dương Thế giới thuộc về đáy đại dương thực sự. Kết quả khảo sát mới nhất đã cho thấy rằng vùng rộng lớn này cũng có cấu tạo hết sức phức tạp, có thể còn hơn cả địa hình lục địa. Yếu tố địa hình lớn nhất của lòng đáy đại dương là những lòng chảo đại dương với độ sâu từ 4-4,5 km đến 6-7 km được ngăn cách với nhau bởi những dãy núi dưới nước và những miền nâng, những cao nguyên dưới nước, gọi là thành lòng chảo đại dương. Những dãy núi dưới nước liên kết với nhau thành chuỗi dài gần 80 nghìn km qua tất cả các đại dương được gọi là những dãy núi giữa đại dương và là một dạng địa hình lớn độc lập.

5) Các lòng chảo đại dương là những vùng rộng lớn, thấp, khá phẳng và đồng điệu với độ dốc nhỏ hơn 0,001 nghiêng về phía tâm đại dương. Dạng bình nguyên nay ngự trị ở vùng đáy Bắc Băng Dương, Đại Tây Dương và một phần Ấn Độ Dương. Tuy nhiên, ở Thái Bình Dương lại tiêu biểu dạng địa hình đồi dưới sâu: tại đáy các lòng chảo đại dương phát hiện thấy những miền nâng độc lập định hướng khác nhau, cao từ vài chục đến vài trăm mét, đường kính từ vài trăm đến vài km. Những đồi này cấu tạo từ đá núi lửa và có lớp phủ trầm tích. Một số đồi có dạng núi cao nhô lên khỏi mặt đại dương hoặc tạo thành đảo.

6) Những miền nâng dưới nước, những cao nguyên đại dương là những dạng địa hình dương cỡ lớn ở đáy đại dương, không liên quan tới những dãy núi giữa đại dương. Đó là những cao nguyên rộng lớn nhưng không cao lắm (vài trăm mét) hoặc những dãy núi định hướng theo những hướng khác nhau cũng như những ngọn núi dưới nước đứng riêng lẻ và những gaiôt – núi đỉnh phẳng dạng chóp cụt. Đỉnh của những dạng địa hình này ở thấp dưới mặt nước đại dương đến 2 km. Chúng có thể là những đảo núi lửa đã bị chìm hay những đảo atôn san hô chìm (ở nhiệt đới).

7) Những dãy núi giữa đại dương. Như trên đã nói, các dãy núi giữa đại dương là một hệ thống thống nhất bao trùm toàn bộ hành tinh chúng ta với độ trải dài phi thường và chiếm một diện tích so sánh được với diện tích các đại lục. Độ cao đạt tới 2-3 km trên mực đáy đại dương. Trên bình đồ hình dáng của hệ thống này như sau: ở nam bán cầu tại đới giữa 40^o và 60^o V.N tồn tại một vòng gần kín những khối nâng dưới nước bao quanh châu lục Nam Cực. Ở gần đảo Tristanđa-Cunhia tỏa nhánh về phía bắc là hệ thống núi đồ sộ nhất – dãy núi giữa đại dương Đại Tây Dương, trải dài theo trục của Đại Tây Dương để nối liền với dãy Aixơlen Ian Maien và dãy Mônơ ở quần đảo Spitbơgen. Nhánh thứ hai tỏa nhánh từ chỗ lòng chảo Crôdê, chạy qua trung tâm Ấn Độ Dương dưới tên gọi dãy núi trung tâm Ấn Độ Dương, nối liền với dãy núi Arập - Ấn Độ trải dài tới vịnh Ađen. Nhánh thứ ba ở Thái Bình Dương: bắt đầu bằng vùng nâng Nam Thái Bình Dương, tiếp đến là dãy Đông Thái Bình Dương kéo dài tới vịnh Caliphonia và đi lên đất liền miền bờ Caliphonia như nối liền với cao nguyên Anbatơrôt.

Hình nghiêng ngang của dãy núi giữa đại dương Đại Tây Dương dọc vĩ tuyến 23oV.B: 1 – thung lũng thớ chẻ; 2 – những dãy núi thớ chẻ; 3 – cao nguyên chia cắt; 4 – đới sườn núi vừa và núi thấp

Hình nghiêng ngang của các dãy núi giữa đại dương có dạng sóng với bề rộng hàng trăm, có khi hàng nghìn km. Ở giữa, dọc theo trục dãy là thung lũng thớ chẻ (rift). Hai bên của chung lũng là hai dãy núi thớ chẻ, rồi đến các dải cao nguyên chia cắt. Tất cả các yếu tố này làm thành đới thớ chẻ nằm giữa hai đới núi cao vừa và núi thấp ở hai bên sườn (hình 3).

và biển là nơi liên tục tích tụ vật liệu lắng đọng. Trầm tích đáy, tùy thuộc nguồn gốc xuất sinh, có thể gồm những nhóm: 1) trầm tích terigen hình thành từ những sản phẩm lục địa do phá hủy cơ học và hóa học đất đá bờ, các dòng sông mang ra rồi được dòng chảy mang đi rất xa, có thể tới những nơi xa nhất ở đại dương, những sản phẩm nhiều cỡ hạt do băng hà mang vào đại dương, bụi do gió cuốn đi cùng những bào tử phấn hoa của thực vật cổ; 2) trầm tích biogen gồm những mảnh vụn thực và động vật sống ở đáy biển, chủ yếu vùng nước nông ven bờ. Ở những nơi sâu chỉ gồm những mảnh động thực vật sống ở gần mặt, trong lớp nước có ánh sáng. Phần lớn xác phù du sinh vật hòa tan trong khi chìm, chỉ phần khó hòa tan chứa canxi và silic mới đạt đáy biển sâu. Theo tên gọi của các cơ thể mà những mảnh vụn của chúng có nhiều trong bùn, người ta phân chia thành bùn glôbigerina, pterôpôđa, kôcôlita, rađiolaria và điatômê; 3) trầm tích vulcanôgen gồm những tàn than, bụi và những sản phẩm phún xuất khi núi lửa hoạt động, những phần tử mài mòn bờ đảo núi lửa v.v...; 4) trầm tích hêmôgn là những thành tạo khoáng vật xuất hiện do bão hòa các chất tan, những kết hạch sắt – mangan ở đáy biển; 5) trầm tích côsmôgen được gặp ít hơn, dưới dạng những viên bi nhỏ chứa sắt từ, silicat từ vũ trụ đi vào biển.

Kích thước hạt của các trầm tích đáy biển biến đổi trong một dải rộng: đá tảng (đường kính lớn hơn 20 mm), đá dăm (20-2 mm), cát hạt lớn (2-0,5 mm), cát hạt vừa (0,5-0,2 mm), cát hạt mịn (0,2-0,1 mm), cát bụi (0,1-0,02 mm), á sét (0,02-0,002 mm) và sét (nhỏ hơn 0,002 mm) tùy thuộc vào tốc độ chìm lắng của các hạt và tốc độ di chuyển các hạt theo đáy biển do hải lưu gây nên.

Ở vùng thềm và sườn lục địa cỡ hạt biến đổi mạnh từ nơi này đến nơi khác, phụ thuộc vào độ sâu biển, tốc độ hải lưu, độ lớn triều, tính chất đá bờ v.v... Ở đáy sâu của đại dương các hạt đều đặn hơn. Cũng có thể nói như vậy về thành phần hóa học của trầm tích đáy: các trầm tích nước nông thì đa dạng hơn, còn các trầm tích nước sâu – đồng nhất hơn.

Những khảo sát hiện đại cho thấy rằng tốc độ lắng đọng trầm tích ở đáy đại dương có thể biến đổi trong khoảng từ 1 đến 170 cm một ngàn năm. Ở các biển thì tốc độ ấy có thể lớn hơn rất nhiều. Độ dày trung bình của lớp trầm tích ở đáy đại dương bằng khoảng 2-4 km, một số nơi dày hơn, như vịnh Mếch Xích lớp trầm tích dày tới 15 km, biển Catxpi tới 25 km.

Quy luật chung của sự phân bố bùn đáy là ở gần bờ tích tụ những trầm tích hạt lớn như đá tảng, cuội, cát, cát bùn, lẫn với vỏ trai ốc, xa bờ xuất hiện bùn cát và cuối cùng là bùn biển thẳm. Điều kiện vận chuyển trầm tích ở đáy, sự xói mòn, tốc độ lắng đọng, tính chất triều lưu và sóng, nhất là địa hình đáy có thể tạo nên những phân bố dị thường: vật liệu mảnh hạt và đều đặn tập trung ở gần đới bờ, còn trầm tích hạt thô bị mang đi xa ra rìa bên ngoài của thềm lục địa.

Các câu hỏi để tự kiểm tra

1) Mô tả hình nghiêng tổng quát của đáy đại dương.

2) Kể tên và mô tả những dạng địa hình lớn của đáy đại dương.

3) Kể tên và nguồn gốc xuất sinh của các nhóm trầm tích đáy đại dương.