Địa hình là tập hợp những yếu tố gồ ghề của đáy đại dương và biển gồm các dạng dương (lồi) và âm (lõm) có hình dáng, kích thước, nguồn gốc và tuổi khác nhau. Địa hình đáy đại dương được hình thành chủ yếu bởi những chuyển động kiến tạo của vỏ trái đất, hoạt động núi lửa và động đất. Tất cả những yếu tố gồ ghề nhỏ của nó (đồi, bậc thềm, thung lũng ngầm...) chủ yếu có đặc điểm tàn dư (còn sót lại) từ những thời mà vùng đang xét đã từng là một phần của đất liền. Địa hình mặt các lục địa tỏ ra phức tạp hơn, vì trong khi hình thành, ngoài các quá trình vừa nêu ở trên, còn có bức xạ mặt trời, gió, giáng thủy khí quyển, nước mặt và nước ngầm tham gia.
Đặc trưng định lượng quan trọng nhất về những gồ ghề của địa hình là độ cao hay độ sâu. Biểu diễn trực quan về sự phân hóa phương thẳng đứng của mặt đất có thể là đường cong đẳng cao, là đồ thị biểu thị độ lặp lại của độ cao hay độ sâu theo các mức đo (các bậc). Để dựng đường cong đẳng cao (hình 1.3), người ta sử dụng các bản đồ Trái Đất trên đó địa hình đất liền được biểu diễn bằng các đường đẳng độ cao, còn độ sâu biển - các đường đẳng độ sâu.
Phần đại dương của đường cong có tên là đường cong đẳng sâu. Lần đầu tiên đường cong này được Kriummel xây dựng năm 1897, sau đó năm 1921 Kossina tính lại, I.S. Frolov, O.K. Leontiev hiệu chỉnh chút ít và được dùng cho tới ngày nay. Như đã thấy từ hình 1.3, độ lặp lại lớn nhất của các dạng địa hình lục địa rơi vào những độ cao nhỏ (dưới 1000 m) so với mực biển, trong khi đó độ lặp lại cực đại của các dạng địa hình đại dương tương ứng với khoảng độ sâu 4000-5000 m. Do đó, trên Trái Đất có thể phân chia hai mực chính của địa hình hành tinh - mặt lục địa và đáy đại dương. Ngoài ra, trên đường cong đẳng cao biểu lộ rõ kiểu lục địa và kiểu đại dương của vỏ trái đất, ranh giới giữa chúng có thể chấp nhận gần đúng là đường đẳng sâu 2 000 m. Độ cao trung bình của lục địa bằng khoảng 840 m, trong khi độ sâu trung bình của đại dương bằng gần 3700 m.
So sánh các đường cong đẳng sâu của từng đại dương và của Đại dương Thế giới nói chung cho thấy rằng ở Thái Bình Dương, Ấn Độ Dương và Đại Tây Dương phân bố độ sâu rất giống nhau và cùng tuân theo những qui luật phân bố đặc trưng của toàn Đại dương Thế giới. 72,575,1 % diện tích đáy các đại dương nằm ở các độ sâu 3000-6000 m, 14,620,7 % diện tích - ở các độ sâu từ 200 đến 3000 m và chỉ có 4,68,6 % diện tích các đại dương nằm ở các độ sâu dưới 200 m có giá trị thực tiễn lớn đối với hoạt động sống của con người. Những con số tương ứng đối với diện tích đáy Đại dương Thế giới nói chung là: 73,8, 17,8 và 7,3 % (bảng 1.12). Sự đồng thuận cao của các đường cong đẳng sâu của các đại dương có thể gián tiếp chứng tỏ về sự giống nhau trong cấu tạo địa hình và nguồn gốc của chúng.
Hình 1.3. Đường cong đẳng cao của Trái Đất
Bảng 1.12. Phân bố diện tích của các dạng địa hình đáy đại dương,
triệu km2 (trong ngoặc - % của tổng diện tích)
Đại dương Thềm lục địa 0200 m Sườn lục địa 2003000 m Đáy đại dương 30006000 m Các rãnh sâu > 6000 m Thái Bình Dương 8,16 (4,6) 26,05 (14,6) 141,55 (79,2) 2,92 (1,6) Đại Tây Dương 7,87 (8,6) 18,92 (20,7) 64,48 (70,3) 0,39 (0,4) Ấn Độ Dương 4,63 (6,1) 13,03 (17,1) 57,87 (76,0) 0,64 (0,8) Bắc Băng Dương 5,84 (39,6) 6,34 (43,0) 2,57 (17,4) - Đại dương T. giới 26,5 (7,3) 64,34 (17,8) 266,47 (73,8) 3,95 (1,1)
Riêng Bắc Băng Dương rất khác biệt với các đại dương khác về phân bố các độ sâu: phần diện tích đáy với các độ sâu dưới 200 m bằng khoảng 40 % diện tích toàn đại dương, còn với độ sâu đặc trưng nhất đối với các đại dương khác (tức từ 3000 đến 6000 m) thì ở đây chỉ có 17,4 % diện tích. Sự phân bố độ sâu như vậy ở Bắc Băng Dương làm cho nó gần gũi với các biển sâu lớn kiểu Địa Trung Hải hay biển Karibê. Đôi khi tình hình này được người ta sử dụng để chứng minh rằng Bắc Băng Dương phải được xem như một trong những biển giữa lục địa của hệ thống Đại Tây Dương.
Nếu chấp nhận đường cong đẳng sâu làm trắc diện trung bình thực tế của mặt đáy đại dương, thì có thể phân chia được bốn dạng địa hình chung nhất (thềm lục địa, sườn lục địa, đáy đại dương, các rãnh sâu) xấp xỉ tương ứng với bốn đới độ sâu chính (0-200, 200-3000, 3000-6000, hơn 6000 m). Diện tích của các dạng địa hình đáy được dẫn trong bảng 1.12.
Nhận thấy rằng sự phân chia những yếu tố địa hình như vậy đã không gây nên nghi ngờ gì đến tận giữa thế kỉ 20. Tuy nhiên, việc phát hiện ra hệ thống toàn cầu các dãy núi giữa đại dương đã làm thay đổi những quan niệm của chúng ta về đặc điểm của các vùng trung tâm của Đại dương Thế giới như một lòng chảo gần như bằng phẳng. Vì vậy, sơ đồ phân loại địa hình đáy vừa dẫn ở trên chủ yếu chỉ còn có ý nghĩa lịch sử.
Trong khi phân loại các dạng địa hình đáy cơ bản, bên cạnh những dữ liệu đo sâu phải tính đến những đặc điểm địa mạo và nguồn gốc cấu tạo đáy các đại dương. Trong trường hợp này những dạng địa hình lớn nhất (cấp một) là: rìa lục địa dưới nước, đới chuyển tiếp, đáy đại dương và các dãy núi giữa đại dương. Về phần mình, các dạng địa hình cấp một lại được chia thành các dạng địa hình cấp hai.
Thí dụ, rìa lục địa dưới nước cấu tạo từ thềm lục địa, sườn lục địa và chân lục địa.
Thềm lục địa (thềm) - đó là phần tiếp nối của mặt lục địa kế cận, là một bình nguyên ven bờ với độ nghiêng nhỏ, bị ngập dưới mặt đại dương và là một bộ phận cấu thành nguồn gốc của nền lục địa và chứng tỏ rằng nó mới bị
ngập vào đại dương không lâu. Chiều rộng của thềm biến thiên trong phạm vi rất rộng và đạt 600-800 km ở Bắc Băng Dương. Chiều rộng nhỏ nhất của thềm ở Thái Bình Dương dọc bờ Bắc và Nam Mỹ. Ranh giới địa mạo của thềm lục địa được biểu hiện bởi sự biến đổi chiều cong của mặt đáy. Thông thường thềm phân bố tới độ sâu 150-200 m, mặc dù trong một số trường hợp có thể phân bố tới độ sâu 350-400 m. Diện tích thềm bằng gần 7,3 % tổng diện tích Đại dương Thế giới.
Sườn lục địa là một phần của rìa lục địa dưới nước giữa thềm và chân lục địa. Trong phạm vi sườn lục địa, độ dày của lớp đá hoa cương giảm dần hoặc triệt tiêu hoàn toàn. Sườn lục địa có nguồn gốc kiến tạo và đã được hình thành do kết quả các lục địa nâng lên và đồng thời đáy đại dương hạ xuống. Về trung bình góc nghiêng của sườn lục địa bằng 3-5o, nhưng nhiều khi độ nghiêng của sườn có thể tăng lên đến 20-40o. Tại một số vùng đại dương, sườn lục địa bị chia cắt bởi các hẻm ngầm (canyon) - đó là những dạng địa hình đơn với sườn khá dựng đứng. Phần lớn các hẻm này được tạo thành do kết quả tác động của các dòng chất vẩn hoặc chúng là những thung lũng và lòng sông lớn bị ngập vào biển.
Chân lục địa chiếm vị trí trung gian giữa sườn lục địa và và đáy đại dương và là một bình nguyên tích tụ, độ nghiêng nhỏ. Tổng diện tích của chân lục địa - 26 triệu km2. Độ dày của trầm tích bở rời được mang từ thềm và sườn lục địa đến nơi đây có thể đạt tới một số kilômét.
Đới chuyển tiếp là vùng đan xen lẫn nhau của các yếu tố địa hình lục địa và địa hình đại dương, các kiểu lục địa và kiểu đại dương của vỏ trái đất, nó nằm giữa rìa lục địa dưới nước và đáy đại dương. Trong đới chuyển tiếp có những yếu tố địa hình rất tương phản nhau, các chuyển động thẳng đứng có tốc độ lớn và phân hóa đột ngột, hoạt động núi lửa hiện đại và địa chấn mạnh mẽ và các quá trình tạo núi rất phát triển. Diện tích đới chuyển tiếp chỉ chiếm 30 triệu km2.
Những yếu tố địa hình cấp hai của đới chuyển tiếp gồm các lòng chảo biển ven, các vòng cung đảo và các rãnh sâu. Đôi khi còn có thêm những khối nâng nội sinh và những rãnh lún dọc.
Bảng 1.13. Các đặc trưng trắc lượng hình thái của những rãnh sâu
với độ sâu lớn hơn 8000 m
Tọa độđộ sâu
cực đại
Tên rãnh sâu Chiều dài
(km) Chiều rộng trung bình (km) Độ sâu cực đại (m) Vĩđộ Kinh độ Thái Bình Dương Marian 1340 59 11022 11o19N 142o07E Tonga 860 78 10882 23o13N 174o42W Philippin 1330 65 10265 10o24N 126o40 E Kecmađek 1270 88 10047 31o58S 177o26 W Idzu-Bonin 1030 82 9810 29o06N 142o54 E Kurin-Kamchatka 2170 59 9717 45o25N 152o45 E Santa-Krus 292 31 9174 12o28S 165o51 E Volkano 820 109 9156 24o17N 143o23 E Bughenvil 330 39 9103 6o18N 153o43 E Iap 460 72 8850 8o25N 137o56 E San-Kristobal 605 28 8487 11o19S 162o50 E Nhật Bản 680 59 8412 36o04N 142o41 E Niu Briten 510 25 8320 5o52S 152o22 E Palau 350 86 8069 7o47N 134o58 E Chi Lê 2690 64 8069 23o27S 71o23 W Đại Tây Dương Puecto-Riko 1070 87 8742 19o36N 68o20 W
Nam Sanđichev 1380 68 8264 55o07S 26o48 W
Lòng chảo biển ven gắn liền với miền nâng lục địa. Trong một số trường hợp lòng chảo biển ven là bình nguyên phẳng và có dạng lượn sóng (dạng đồi), một số trường hợp khác lòng chảo biển ven gồm những chuỗi núi và dãy núi. Ở phía đại dương, các lòng chảo biển ven được giới hạn bằng các sườn dốc của những khối nâng nội sinh dưới dạng các dãy núi và chuỗi đảo nhỏ. Các khối nâng nội sinh vươn bề cong về phía đại dương được người ta gọi là các vòng cung đảo. Nhiều cung đảo thường có dạng kép. Thí dụ, cung
Kurin cấu tạo từ hai phần: phần bên trong - một chuỗi đảo, và phần bên ngoài - đó là dãy núi ngầm Vitiaz. Trong trường hợp này giữa hai phần của cung đảo có một rãnh lún dọc với độ sâu 4000-5 000 m.
Từ phía ngoài, các cung đảo đi kèm với những rãnh sâu, có độ sâu hơn 7000 m và là những đới độ sâu lớn nhất của Đại dương Thế giới. Sườn của các rãnh sâu thường rất dốc, còn đáy của chúng có thể hoặc bằng phẳng hoặc gồm nhiều bậc thang. Tất cả các rãnh sâu nhất nằm ở Thái Bình Dương, trong đó có tám rãnh sâu với độ sâu lớn hơn 9000 m (bảng 1.13). Độ sâu lớn nhất quan trắc được tại rãnh Marian và bằng 11022 m. Vị trí của một số rãnh sâu lớn được nêu trên hình 1.4.
Đáy đại dương - là phần sâu nhất của đáy, chiếm hơn nửa (53,5 %) diện tích Đại dương Thế giới. Theo đường cong đẳng sâu, các độ sâu áp đảo của đáy đại dương dao động từ 4000 đến 6000 m. Thông thường, đáy đại dương có những yếu tố địa hình dương như các cao nguyên dưới nước, những miền nhô lên và những núi đơn lẻ (gọi là các gayot), còn các yếu tố địa hình âm - các lòng chảo đại dương và các trũng thấp.
Các cao nguyên dưới nước là những khối nâng đại dương lớn, không liên quan với các dãy núi giữa đại dương. Chúng nằm trong phạm vi kiểu đại dương của vỏ trái đất, có kích thước ngang và thẳng đứng lớn (ngang - hàng trăm và hàng nghìn km, thẳng đứng - hàng trăm mét). Các lòng chảo đại dương - đó là những vùng giáng lớn của đáy đại dương, bao quanh bởi những dãy núi, những bậc thềm, những miền thăng hay những vùng đơn lẻ của sườn lục địa. Đáy của các lòng chảo phẳng hoặc lượn sóng nhẹ, thường được gọi là những bình nguyên biển thẳm. Mặt bằng phẳng của các bình nguyên biển thẳm là do ở đây tích lũy nhiều vật liệu trầm tích từ lục địa mang tới. Diện tích của các bình nguyên biển thẳm bằng khoảng 15 % diện tích đáy đại dương.
Các dãy núi giữa đại dương là một trong những dạng địa hình quan trọng nhất của đáy đại dương. Những dãy núi này tạo thành một hệ thống núi trong tất cả bốn đại dương, ở Đại Tây Dương và Ấn Độ Dương chúng thực
sự nằm ở giữa (xem hình 1.4). Chiều dài tổng cộng của hệ thống núi dài hơn 60000 km, nếu kể cả các nhánh - đến 80000 km. Diện tích của nó bằng hơn 50 triệu km2, tức gần 15 % mặt đáy đại dương. Độ cao tương đối của các dãy núi 1-3 km, chiều rộng - 200-1600 km (bảng 1.14). Ở một số vùng, thí dụ gần Aixơlan, dãy núi dưới nước nhô lên trên mặt nước, tạo thành nhóm đảo liên kết với nhau.
Đặc trưng của hệ thống dãy núi là những đứt gãy ngang và những nếp dịch trượt, hoạt động kiến tạo và núi lửa tăng cường, dòng nhiệt thoát ra từ lòng đất lớn, các dị thường từ trường mạnh. Theo những quan niệm hiện đại, tại phần trục của các dãy núi đang diễn ra quá trình hình thành kiểu vỏ đại dương của Trái Đất do sự nâng lên của vật chất manti trong các đới rạn núi (các thung lũng hẹp định hướng dọc theo trục của các dãy núi).
Hình 1.4. Phân bố trục của các dãy núi giữa đại dương (đường gạch nối)
và các rãnh sâu (đường liền nét)
1) Chi Lê; 2) Palau; 3) Puecto - Riko; 4) Aleut; 5) Kurin - Kamchatka; 6) Idzu - Bonin; 7) Marian; 8) Philippin; 9) Java; 10) Vitiaz; 11) Tonga; 12) Obi; 13) Nam Sanđichev 7) Marian; 8) Philippin; 9) Java; 10) Vitiaz; 11) Tonga; 12) Obi; 13) Nam Sanđichev
Bảng 1.14. Những đặc trưng trắc lượng hình thái của các dãy núi và miền nâng
trong hệ thống các dãy núi giữa đại dương
Dãy núi, miền nâng Độ sâu lớn nhất trên đỉnh (m) Độ sâu chân (m) Chiều dài (nghìn km) Chiều rộng lớn nhất (km) Đại Tây Dương
Dãy châu Phi - Nam Cực 155 4500 3,0 450 Dãy Nam Đại Tây Dương 84 4000 6,5 1600 Dãy Bắc Đại Tây Dương 128 5000 8,2 1500 Dãy Reikianes 310 2000 1,1 300
Ấn Độ Dương
Nâng Úc - Nam Cực 1145 3500 5,9 800 Dãy Trung Ấn Độ Dương 1145 4000 2,3 500 Dãy Tây Ấn Độ Dương 251 5000 3,6 700 Dãy Arập - Ấn Độ Dương 1271 4000 3,7 650
Thái Bình Dương
Nâng Nam Thái Bình Dương 878 4500 4,1 750 Nâng Chi Lê 2266 4000 2,3 500
Nâng Đông Thái Bình Dương 732 3500 7,6 850 Nâng Albatros 1326 3500 1,7 600