Badaniem oceanów i mórz zajmuje się oceanografia. Oceany wraz z morzami, zajmuje 361 milionów km2 powierzchni, co stanowi 71% powierzchni globu ziemskiego. Ocean Spokojny, Ocean Indyjski czy Ocean Atlantycki są częściami jednego oceanu zwanego Wszechoceanem lub Oceanem Światowym. Wodne granice pomiędzy wymienionymi oceanami są prowadzone umownie wzdłuż południków 148oE, 68oW i 20oE. Największe głębokości występują w rowach oceanicznych, najmniejsze na obszarach szelfów przybrzeżnych. Oceany nie tworzą oddzielnych basenów, lecz są częściami wszechoceanu.
Do Oceanu Światowego należą również morza i zatoki będące często (lecz nie zawsze) częściami mórz. Biorąc pod uwagę położenie i sposób połączenia z wszechoceanem, dzielimy morza na:
– morze otwarte – połączone z oceanem bardzo szeroko, np. Morze Północne
– morze przybrzeżne – oddzielone od oceanu łańcuchami wysp lub półwyspami, np. Morze Południowo-Chińskie
– morze międzywyspowe – leżące między wyspami, np. morze Archipelagu Sundajskiego, Morze Celebes
– morze śródziemne, inaczej wewnętrzne – połączone z oceanami tylko cieśninami;
– międzykontynentalne – leżące między kontynentami, np. Morze Śródziemne, Morze Czerwone
– wewnątrzkontynentalne – obramowane brzegami jednego kontynentu, np. Morze Bałtyckie, Morze Czarne
Ciekawym typem morza nie mieszczącym się w powyższej klasyfikacji jest Morze Sargasowe, które jest wyodrębnione przez układ prądów morskich Oceanu Atlantyckiego. To by było na tyle tytułem wstępu. Przejdźmy teraz do zasadniczej treści tego referatu, a mianowicie do widocznych efektów ciężkiej harówy, jaką w/w akweny wykonują!
Może trochę historii na początek. Zacznijmy więc od ery mezozoicznej, która trwała 165 milionów lat. W tym czasie następowały znaczne przemieszczenia ówczesnych kontynentów. Prawie wszystkie kontynenty znalazły się strefie klimatu ciepłego. Powstał Ocean Atlantycki w obecnych kształtach, oddzielając Amerykę od Europy i Afryki. Uformowaną w paleozoiku Eurazję oddzielał od Afryki, Półwyspu Arabskiego i Półwyspu Indyjskiego wielki Ocean Tetydy. Liczne zalewy płytkich mórz obejmowały swym zasięgiem znaczne obszary lądowe, przyczyniając się do nadbudowywania osadowej pokrywy platform prekambryjskich, a także paleozoicznych. Zalewy morskie obejmowały nawet zdenudowane hercyńskie pasma górskie.
Era kenozoiczna zaczęła się 65 milionów lat temu i trwa do dzisiaj. W niej uformował się ostatecznie dzisiejszy obraz rozmieszczenia lądów i ich ukształtowania. W trzeciorzędzie na znacznych obszarach Europy panują warunki lądowe, lecz pojawiają się zalewy mórz od strony Atlantyku i Oceanu Tetydy. Na okres trzeciorzędowy przypadają główne fazy alpejskich ruchów górotwórczych. Powstały wówczas największe łańcuchy górskie wszystkich kontynentów w wyniku przyjmowania przez kontynenty ich obecnego położenia. I tak nacisk płyty afrykańskiej na europejską spowodował sfałdowanie osadów Oceanu Tetydy i wypiętrzenie ich w postaci łańcuchów górskich Pirenejów, Alp i Karpat. Rozczłonkowanie kontynentów wpłynęło na aktywniejszą cyrkulację wód oceanicznych, czego efektem było niewielkie ochłodzenie się klimatu. Na Antarktydzie rozwinęła się pokrywa lodowa. Pod koniec trzeciorzędu układ lądów i mórz był już bardzo zbliżony do współczesnego.
W związku z orogenezą alpejską kenozoik jest erą panowania lądów. Na rozległych kontynentach, których zarysy zbliżone były do dzisiejszych, w zbiornikach słodkowodnych powstawały złoża węgla brunatnego o miąższości około 100m (np. na Niżu Zachodnioeuropejskim). W płytkich morzach tworzyły się charakterystyczne wapienie numulitowe i serpulowe, w wysychających zatokach morskich – złoża soli i gipsy (np. w Polsce osady solonośne na Podkarpaciu). W strefie geosynklinalnej Oceanu Tetydy gromadziły się osady głębokomorskie oraz osady fliszu, zawierające często złoża ropy naftowej. Pod koniec trzeciorzędu nastąpiło ochłodzenie. Zapowiadało ono zbliżanie się czwartorzędowej epoki lodowcowej. Osady czwartorzędowe to przeważnie osady lodowcowe, wodnolodowcowe oraz rzeczne i jeziorne.
Działalność rzeźbotwórcza wód morskich obejmuje przede wszystkim pas graniczny lądu i morza, czyli wybrzeże. A czym jest właściwie to wybrzeże? Najprościej mówiąc; jest to kraniec kontynentu, miejsce, w którym morze spotyka się z lądem. Ale na większości obszarów kontynenty rozciągają się także pod wodą, tworząc szelf kontynentalny. Rozciągłość szelfów zależy od poziomu morza, a ten z kolei od wielkich czap lodowych w strefach okołobiegunowych Ziemi. Granice wybrzeża w części nadwodnej i podwodnej są wyznaczane przez zasięg oddziaływania fal, prądów i pływów, które modelują pierwotną rzeźbę brzegu morskiego. Efekty działalności morza zależą również od rzeźby wybrzeża. Na wysokim wybrzeżu przeważa niszcząca działalność morza, a na niskim budująca.
Wybrzeża można podzielić na następujące rodzaje: wybrzeża płaskie, niskie i wybrzeża strome, wysokie.
Wybrzeża wysokie (rys.1) powstały najczęściej wskutek zalania przez morze obszarów górskich lub wyżynnych. Zbudowane one są przeważnie ze skał krystalicznych, stosunkowo odpornych na procesy niszczenia przez fale, czyli abrazję. Wybrzeża wysokie, stromo wznoszące się na dużą wysokość ponad poziom wody, o dnie głębokim, są atakowane przez fale z całą ich energią. Działanie fali łów wulkanicznych, przyboju prowadzi do podcinania brzegu, obrysowywania się podciętych stoków, wymywania materiału skalnego i powstawania stromych ścian. Stale podcinany i cofający się wysoki brzeg nosi nazwę klifu (falezy). Ściany te nadal atakowane przez morze cofają się. U ich podnóża rozbudowuje się platforma brzegowa, zwana też abrazyjną. Powstaje bowiem wskutek erozyjnej działalności morza, która szorując materiałem zgromadzonym u podnóża klifu, szlifuje i niszczy dno nadając mu kształt platformy.
Rys.1 Rozwój wybrzeża wysokiego (wg Davisa):
A – klif,
B – nisza abrazyjna,
C – platforma abrazyjna,
E – poziom morza w czasie odpływu,
F – poziom morza w czasie przypływu
Wybrzeża wysokie powstają najczęściej wskutek zanurzenia obszarów wyżynnych lub górskich o urozmaiconej rzeźbie. Wśród nich wyróżnia się wybrzeża:
– dalmatyńskie (rys.2a) – utworzone są wyniku zalania rozczłonkowanych grzbietów górskich równoległych do wybrzeża (Półwysep Bałkański)
– riasowe (rys.2b) – powstają w wyniku zalania dolin starych grzbietów górskich prostopadłych do wybrzeża (np. w Irlandii, Francji, Portugalii)
– fiordowe (rys.2c) – tworzą się w wyniku zalania U-kształtnych górskich dolin polodowcowych (np. wybrzeża Norwegii)
– limanowe – tworzą się wówczas, gdy piaszczystymi wałami odcinane są lejkowate ujścia rzek (np. wschodnie wybrzeża Morza Czarnego)
– klifowe – utworzone są w wyniku niszczenia przez fale morskie zboczy wyżyn lub wysoczyzn (np. południowe wybrzeża Bałtyku w rejonie Gdyni)
– szerowe (szkierowe) – powstają przez zalanie setek małych skalistych wysepek wygładzonych wcześniej przez lądolód (np. wybrzeża Finlandii i Szwecji).
Rys. 2 Niektóre typy wybrzeży: a) dalmatyńskie, b) riasowe, c) fiordowe
Strefa brzegowa wybrzeża niskiego i płaskiego, nazywana plażą, obej-muje obszar pomiędzy zasięgiem fal sztormowych a najniższym pozio-mem wody. Na plażę stale napływają fale niosące piasek, którego część zostawiają na linii najdalszego zasięgu fali, a resztę unoszą z powrotem; w ten sposób plaże zostają nadbudowywane. Do niszczenia plaży przy-czyniają się silne fale sztormowe, które mogą zabierać więcej piasku niż go przyniosły, oraz prądy przybrzeżne. Taka działalność morza charakterystyczna jest dla wybrzeży o słabo rozwiniętej linii brzegowej. Wybrzeża płaskie o dobrze rozwiniętej linii brzegowej wygląd swój zawdzięczają dominującym prądom przybrzeżnym. Tworzą się: kosy, mierzeje i zalewy (Mierzeja Wiślana i Zalew Wiślany).
Wybrzeża niskie są nadbudowywane nie tylko osadami niesio-nymi przez fale, jak np. wybrzeża plażowe czy mierzejowe, ale rów-nież rozbudowują się przy współudziale rzek, jak wybrzeża lagu-nowe i deltowe, lub też przy udziale organizmów, np. koralowe, namorzynowe. Możemy wyróżnić:
– wybrzeże mierzejowe – powstaje, gdy linia brzegowa jest niewyrówna-na, a osady przesuwają się wzdłuż brzegu wskutek skośnego uderzania fal lub prądów przybrzeżnych. Osadzają się w postaci półwyspu, mierzei zamykającej stopniowo zatokę. Odcięta mierzeją zatoka staje się zale-wem (Zalew Wiślany), a całkowicie zamknięta zatoka – jeziorem, np. jezioro Sarbsko.
– wybrzeże lagunowe – powstaje w płytkich zatokach, w których podwodne wały plażowe przekształcają się w wynurzone wały, zwa-ne lido, odcinające część zatoki, zwanej też laguną. Z czasem płycizny w lagunie wynurzają się tworząc liczne wyspy. Na takich wyspach w lagunie zbudowano Wenecję, w której kanały zastępują ulice.
– wybrzeża namorzynowe – występują tylko w strefie ciepłej. Są to wybrzeża płaskie porośnięte często lasami i zaroślami namorzynowymi (mangrowia). Roślinność wkracza nawet w ten obszar dna, który odsła-nia się w czasie odpływu, osłaniając brzeg przed działalnością fal. Wśród plątaniny korzeni gromadzą się osady.
– wybrzeża koralowe – występują również tylko w strefie ciepłej. W cie-płych morzach wybrzeża są bowiem dobudowywane przez rafy koralo-we utworzone przy współudziale korali i innych zwierząt morskich o szkielecie wapiennym, a żyjących na dnie blisko brzegu. Rafy tworzą też bariery w pewnym oddaleniu od brzegu, a wtedy na nich skupia się największa energia fal i brzeg jest chroniony przed ich niszczącą działal-nością.
Zróżnicowanie procesów zachodzących na wysokim i płaskim brze-gu prowadzi na wybrzeżach o urozmaiconej rzeźbie, gdzie wysokie przylądki przeplatają się z niskimi, płytkimi zatokami, do wyrównania linii brzegowej. W wyniku cofania się wybrzeży wysokich i nadbudowy-wania niskich powstaje wybrzeże wyrównane.
Działalność morza w strefie brzegowej przyczynia się również do formowania i transportowania osadów składanych później na jego dnie. Dzielą się one na osady strefy przybrzeżnej i osady głę
bokowodne.
Osady denne, jakie gromadzą się w strefie przybrzeżnej, skła-dają się z:
– materiału okruchowego pochodzącego z niszczenia brzegów oraz przyniesionego przez rzeki i lodowce;
– osadów organicznych powstałych z obumarłych organizmów żyjących w tej strefie lub przy ich współudziale;
– osadów wytrąconych z wody morskiej.
W strefie przybrzeżnej powstają zatem zlepieńce, piaskowce, mułow-ce, a także wapienie i margle, gipsy, dolomity, sole. Są to osady pochodzenia lądowego – terygeniczne.
Osadami głębokowodnymi są głównie iły i muły. Głębokomorskie iły i muły tworzą się z:
– osadów pochodzących z niszczenia lądu, a przyniesionych z prądami głębinowymi;
– opadających na dno pyłów pochodzących z atmosfery i kosmosu;
– szczątków organizmów lub ich skorupek.
W osadach głębokomorskich występują również konkrecje żelazowo-manganowe. Miejscem koncentracji wielu metali pochodzących z wulkanów podmorskich są grzbiety śródoceaniczne. Są to osady otwartego morza – pelagiczne.
Pod koniec ostatniej epoki lodowcowej, około 10 000 lat temu, w lądolodach była uwięziona ogromna ilość wody. Poziom mórz był więc znacznie niższy niż obecnie, a po-wierzchnia lądów zaś większa. Wyspy Brytyj-skie, na przykład, były połączone z Europą, a Syberia z Alaską.
W miarę topnienia lodowców poziom mo-rza wzrastał, około 7 milimetrów rocznie. Wydaje się to niewiele, ale po 10 000 lat łączny przyrost wyniósł 70 metrów. Cieśnina Kaletańska (mię-dzy Wielką Brytanią a Francją) otworzyła się około 8000 lat temu. Jej głębokość wynosi 64 metry. Cieśnina Beringa natomiast, między a Syberią a Alaską, liczy 45 metrów głębokości. Tego typu zmiany linii brzegowej występowa-ły wielokrotnie w dziejach Ziemi.
Na kształt linii brzegowej ma również wpływ ruch płyt tektonicznych tworzących dno oceanu, na których spoczywają kontynen-ty. Na przykład, płyta pacyficzna zanurza się pod zachodnie wybrzeże Ameryki Południo-wej. W tej strefie, w pobliżu brzegu, znajduje się głęboki rów oceaniczny, nie występuje na-tomiast szelf kontynentalny. Zbocza górskie opadają wprost do morza, tak że miejscami brak nawet plaży.
Tak wyraźne zmiany linii brzegowej prze-biegają bardzo wolno, w ciągu milionów lat: można je stwierdzić jedynie podczas badań geologicznych. Ale są również zmiany, które można zaobserwować z roku na rok. Ich przy-czyną jest działalność fal.
Fale morskie powstają w następstwie oddzia-ływania pływów i wiatru. Pływy są wywoły-wane głównie przez grawitacyjne przyciąganie Księżyca. Księżyc przyciąga masy wody na części Ziemi zwróconej w jego stronę, powo-dując przypływ. Odpływ powstaje w tych czę-ściach Ziemi, na które nie oddziałuje w tym momencie przyciąganie Księżyca. Wyjątkowo duże przypływy i odpływy zdarzają się podczas pełni i nowiu Księżyca, kiedy Słońce i Księżyc znajdują się z tej samej lub z prze-ciwnych stron Ziemi, a więc gdy siła ich przy-ciągania nakłada się. Te szczególnie wielkie ptywy, zwane syzygijnymi, zdarzają się mniej więcej dwa razy w miesiącu kalendarzowym. Kiedy siła przyciągania słonecznego jest pro-stopadła do oddziaływania Księżyca, mówimy o przypływie kwadrowym, który jest mniejszy od normalnych. Przypływy kwadrowe również występują dwa razy w miesiącu, kiedy Księ-życ znajduje się w swojej pierwszej lub trze-ciej kwadrze.
Wzdłuż większości wybrzeży występują dwa pływy dziennie. Ma na nie wpływ nakła-danie się położenia Księżyca na orbicie i ruchu wirowego Ziemi. Niektóre części świata, na przykład Azja Południowo-Wschodnia, do-świadczają jedynie jednego przypływu dzien-nie. Rytm pływów jest zależny od miesiąca księżycowego – okresu między jednym a dru-gim nowiem Księżyca. Wynosi on około 29,5 dnia.
Jeziora i zamknięte morza, na przykład Wielkie Jeziora w Ameryce czy Morze Śród-ziemne, cechują bardzo małe ruchy pływowe. Na Bałtyku zaś nie obserwuje się ich prawie wcale.
Pływy poruszają masy wody w górę i w dół, fale morskie uderzają o brzegi. Wielkie fale powstają wskutek oddziaływania wiatrów, które obejmują całą kulę ziemską. Niszczące fale to rezultat huraganów i sztormów, które chłoszczą powierzchnię morza z potężną litą. Najgroźniejsze jednak fale są następstwem podmorskich trzęsień ziemi. W Japonii te falę noszą nazwę tsunami. Gdy docierają do przy-brzeżnych płycizn, są w stanic spiętrzyć się do wysokości 25 metrów, a wpadając na ląd po-wodują katastrofalne zniszczenia.
Praca morza w pobliżu brzegu przypomina działanie proszku do szorowania. Zamiast proszku morze użyna piasku i żwiru z morskiego dna. Za pomocą tego rodzaju materiału ściernego fale kształtują brzeg. Potrafią zniszczyć- plaże i zaatakować podstawę klifu. Mięk-kie skały ulegają zniszczeniu najszybciej. Wskutek podmycia podstawy klifu przez fale, wkrótce osuwa się górna jego część. W ten sposób klif cofa się o wiele metrów, fale zaś unoszą rumowisko. Krótkie, ostre fale, po-wstające podczas zimowych sztormów, usu-wają większość skalnego materiału. Długie fa-le, będące następstwem odległych sztormów, powstają latem. Osadzają one więcej piasku i żwiru na plaży niż zabierają. W rezultacie strefa brzegowa stopniowo powiększa się.
Rys.3 Formy brzegu klifowego. Pieczary tworzą się w słabszych miejscach skalnej ściany: woda wymywa zagłębienie w skałach, które poszerza erozja. Wskutek zapadnięcia się stropu takiej jaskini powstaje komin. Łuki skalne mogą się tworzyć, gdy w cypel uderzają fale przychodzące z różnych kierunków. Po zniszczeniu łuku, opodal brzegu przez jakiś czas może pozostawać pojedynczy filar skalny.
Wzdłuż wybrzeża można więc spotkać zarówno miejscu, gdzie morze buduje, jak i gdzie niszczy (rys.3). Przykładem jest południowe wybrzeże Anglii. W Fairlight, koło Hatstings, klif cola się rocznie o kilka metrów, tworząc nowy zatokę. Kilka kilometrów dalej na wschód, w Dungeness, powstaje kamienisty cypel, stopniowo wchodzący dalej w morze. Podobnie dzieje się na przylądku Canaveral na Florydzie.
Kąt, pod jakim fale uderzają o brzeg, wpły-wa na sposób, w jaki zachodzi erozja lub bu-dowanie brzegu. Jeśli fale regularnie uderzają o brzeg ukośnie, mówimy o zjawisku prądu przybrzeżnego. Morze przemieszcza piasek i większe okruchy skalne wzdłuż brzegu, usu-wając materiał z jednego miejsca i dobudowu-jąc plażę w innym. Taki prąd przybrzeżny to-warzyszy na przykład całej plaży w Cod, w Massachusetts.
Przy okazji, wskutek wymywania mniej twardych skał lub atakowania słabszych miejsc w ścianie klifu, morze potrafi rzeźbić w skałach fantastyczne formy. Może na przykład utworzyć pieczarę w klifie, potem rozsa-dzić sklepienie takiej pieczary, tworząc komin., porozcinać cyple tunelami, a po ich poszerze-niu uformować skalne tuki.
Mieszkańcy terenów nadmorskich prowadzą nieustanną walkę z morzem, ale największa chyba batalia stała się udziałem Holendrów. Mówią oni: „Bóg stworzył świat, ale Holandię stworzyli Holendrzy”. Jedna czwarta po-wierzchni ich kraju, leżąca poniżej poziomu morza, pod koniec epoki lodowcowej, wtedy gdy otworzył się kanał La Manche, znalazła się pod wodą. Dziś ponad 1900 km czujnie strzeżonych grobli, zapór i watów chroni przed zalaniem najlepsze holenderskie tereny rolni-cze. Walka z morzem trwa od 700 lat. Znacz-na część gęsto zaludnionych terenów, w tym Amsterdam i Rotterdam, leży na rozległych osuszonych wyspach, zwanych polderami.
Największym przedsięwzięciem w tym zakresie było, rozpoczęte w 1927 r. osuszanie wielkiej zatoki Zuider Zee. W ciągu 5 lat u jej wylotu Holendrzy wznieśli 32-kilometro-wą zaporę. Zuider Zee przekształciło się w słodkowodne jezioro, Ijsselmeer. Pięć wiel-kich polderów otoczono groblami i osuszono, powiększając ląd. Holendrzy pokonali zaso-lenie gleby i wprowadzili na nowe tereny ro-ślinność.
W 1986 r. został zakończony inny projekt odzyskiwania lądu – przeciwsztormowa zapo-ra przegrodziła wschodnie ujście Skaldy. Pra-cę nad nim rozpoczęto po katastrofalnym sztormie w 1953 r., który zniszczył wcześniej-sze zabezpieczenia.
Istnieją dwa zasadnicze typy wysp. Niektóre, takie jak Wyspy Brytyjskie i Irlandia, są czę-ścią kontynentów. Leżą na szelfie kontynental-nym i gdyby poziom morza obniżył się, wynu-rzyłby się „pomost” łączący je z lądem. Drugi rodzaj wysp jest następstwem wulka-nów. Są to podwodne góry wyrastające z głę-bin dna oceanicznego. Przykładem są Hawaje na Pacyfiku, czy Azory na północnym Atlantyku.
Romantyczne atole i wyspy koralowe, wy-stępujące w ciepłej strefie Pacyfiku, są szcze-gólną odmianą wysp wulkanicznych. Typowy atol tworzy się wzdłuż krawędzi podwodnego krateru wulkanicznego, który znajduje się nad lub tuż pod powierzchnią wody (rys.4).
Korale tworzą wapienne szkielety drobnych organizmów morskich mających postać poli-pów, których niezliczone ilości żyły w płyt-kich ciepłych wodach (nie głębiej niż 30 metrów). Gdy polipy wymierają, pozostają po nich wa-pienne szkielety, które powoli tworzą budow-le, zwane rafami. Jeśli rafy rosły wokół wulka-nicznego krateru, tworzyły pierścień, zwany laguną, ze słonym jeziorem pośrodku.
Z okruchów korali powstaje wapienny pia-sek. Na nim, z nasion przyniesionych przez wiatr lub ptaki, żyją rośliny. Z ich szczątków, a z kolei, powstaje gleba i tak stopniowo wyspa rozrasta się. Po zewnętrznej stronie atolu two-rzy się plaża, kształtowana przez fale. Opada ona stromo ku głębinie. Plaże od strony lagu-ny są znacznie szersze, a woda przeważnie płytka. Występuje jeszcze jeden rodzaj raf, zwany barierową. Powstaje ona wzdłuż wybrzeża, tworząc wydłużoną lagunę między rafą a sta-łym lądem. Podobnie jak w atolu, w rafie ba-rierowej pojawiają się wolne przesmyki, naj-częściej w pobliżu ujścia rzek.
Rys. 4 Trzy etapy powstawania atolu koralowego. Najpierw wokół wyspy narasta rafa koralowa. Gdy wyspa stopniowo znurza się, rozwój koralowców powoduje powstanie rafy barierowej. Po całkowitym zatopieniu, jedynym śladem po wyspie pozostaje atol koralowy z laguną.
Największa i najsłynniejsza jest Wielka Ra-fa Koralowa, która rozciąga się na przestrzeni 2000 km wzdłuż wschodniego brzegu Queens-landu w Australii. Zewnętrzna rafa leży w od-ległości 16 do 240 km od wybrzeża, a w obrę-bie laguny znajduje się około 700 w
ysp. Barie-ra ma tylko dziesięć większych przesmyków. Większość raf barierowych powstaje wokół wysp chroniąc je przed falami oceanicznymi. Tworzą się tam też rafy przybrzeżne, które po-dobnie jak rafy barierowe zamykają dość płyt-kie laguny.
