Рельеф дна. Калифорнийского залива вытянут с СЗ на ЮВ примерно на 1200 км; его ширина в среднем 150 км. С 3 он ограничен гористым полуостровом Калифорния, представляющим собой плато с пологим уклоном на западной стороне и обрывистой восточной стороной. На В Калифорнийский залив ограничен берегами Центральной Америки, северная часть которых — позднекайнозойские пустынные равнины и небольшие гребни, а центральная и южная — современные дельты, лагуны и прибрежные равнины. Равнины со стороны суши ограничены высоким хребтом Сьерра-Мадре. На крайнем СЗ Калифорнийского залива река Колорадо образует большую дельту с обширными окаймляющими приливными отмелями. Калифорнийский залив морфологически можно разделить на два района, отделенных друг от друга рядом больших островов.
Северная часть Калифорнийского залива довольно мелководная — глубина менее 200 м. Исключение составляют две глубоководные котловины у острова Анхель-де-ла-Гуарда, где глубины достигают 1500 и 550 м. Южная и центральная части Калифорнийского залива разделяются порогами на ряд котловин глубиной от 980 м. на СЗ до 3700 м на крайнем ЮВ. Пороги также становятся глубже к ЮВ (до 880—3300 м). Вдоль восточной стороны Калифорнийского залива ширина шельфа колеблется от 5 до 50 км. На ЮВ его глубина достигает примерно 110 м. Материковый склон на этой стороне Калифорнийского залива отлогий, ровный и явно осадочного происхождения. Вдоль западной стороны Калифорнийского залива, которая только местами ограничена узкой скалистой платформой глубиной 100 м и крутым, иногда отвесным склоном, шельф отсутствует.
Подводные каньоны прорезают материковые склоны южной оконечности полуострова Калифорния и восточной стороны Калифорнийского залива на некотором расстоянии от основных дельт.
Происхождение
Калифорнийский залив обычно рассматривался как грабен — опущенный блок материка. Последние гравитационные исследования показали, однако, что этот район находится в изостатическом равновесии и что под ним нет большой массы легкой коры. С помощью сейсмических исследований установили, что граница между корой и мантией, т. е. поверхность Мохоровичича, лежит на глубине 10—11 км, что обычно для океана. Под полуостровом Калифорния и Мексикой толщина коры больше (25—35 км), так что Калифорнийский залив по структуре является частью Тихого океана, а не погрузившейся частью Североамериканского материка.
Калифорнийский залив расположен в районе, где широкое поднятие Дна Тихого океана, Восточно-Тихоокеанское поднятие, соединяется с материком. Некоторые геологи рассматривают эту форму рельефа как результат поднятия земной коры под действием конвекционных течений в недрах Земли. Рельеф Калифорнийского залива говорит о том, что ряд больших сбросов, имеющих направление с СЗ на ЮВ, и основная группа сбросов в Калифорнии — группа Сан-Андреас (в основном правосторонние горизонтальные смещения) образуют северное продолжение Калифорнийского залива. Более того, в Калифорнийском заливе часто бывают мелкофокусные землетрясения. Это дало возможность Руснаку и Фишеру предположить, что большая система разломов образовалась в том месте, где Восточно-Тихоокеанское поднятие исчезает под материком, и что Калифорнийский залив был образован отрывом от материка и скольжением полуострова Калифорния и штата Калифорния на СЗ, к 3 от сброса Сан-Андреас, по склону океанического поднятия.
Климат и гидрологический режим
Климат большей части Калифорнийского залива и прилегающих к нему районов суши сухой. Средние годовые температуры колеблются от 22 до 25° С. На полуострове Калифорния годовое количество атмосферных осадков достигает примерно 100—200 мм, и со стороны полуострова в Калифорнийский залив нет постоянных притоков. На восточной стороне Калифорнийского залива количество осадков увеличивается от 100 мм на СЗ до 850 мм на ЮВ, около Масатлана. На СВ Калифорнийского залива все притоки имеют сезонный характер. Так, к Ю от Гуаймаса есть постоянные речные потоки с довольно значительным колебанием стока воды по сезонам. Некоторые из этих рек имеют большие водосборные бассейны и несут громадное количество воды и наносов. Река Колорадо, бывшая основным источником пресной воды и осадочного материала, потеряла свое значение после постройки в 1935 г. дамбы Хувер.
В глубоководных котловинах северной части Калифорнийского залива сильное приливное перемешивание приводит почти к полной однородности водных масс. В центральной и южной частях Калифорнийского залива вода под термоклином схожа по солености и температуре с экваториальными водами Тихого океана. Как и в экваториальных районах Тихого океана, на глубине от 400 до 800 м имеется ярко выраженный слой кислородного минимума (0,01—0,02 мл/л). Над термоклином соленость воды несколько повышается вследствие испарения, а в южной части Калифорнийского залива еще и вследствие подповерхстного притока воды из экваториальных районов Тихого океана и из Калифорнийского течения, распространяющихся в юго-восточном направлении вдоль полуострова Калифорния.
Система поверхностной циркуляции вод Калифорнийского залива поддерживается преобладающими сезонными ветрами. Зимой область низкого давления расположена к от Калифорнийского залива Она является причиной сильных северных ветров которые гонят поверхностную воду из Калифорнийского залива и вызывают компенсирующий подповерхностный приток тихоокеанских вод. В результате этого холодная, богатая питательными веществами глубинная вода поднимается на поверхность у подветренных районов побережья, в основном по восточной стороне Калифорнийского залива. Летом область низкого давления расположена над северной частью полуострова. Ветры дуют с Ю и гонят поверхностную воды Тихого океана в Калифорнийский залив: подъем глубинной воды происходит в первую очередь у тихоокеанского побережья полуострова Калифорния.
Обширные зоны подъема глубинных вод отличаются; очень высокой продукцией планктона. Цветение планктона, в основном диатомовых и длинножгутиковых, очень обильно во все сезоны, особенно в центральной части Калифорнийского залива. Обилие зоопланктона обусловливает большое количество рыбы в Калифорнийском заливе.
Средняя величина прилива в Калифорнийском заливе увеличивается от 1 м в южной части до 7 м в устье реки Колорадо; в сизигию приливы в устье достигают 10 м. Приливная волна является поступательной, идущей на С, а скорость приливного течения наиболее высока между островами Тибурон и Анхель-де-ла-Гуарда в северной части Калифорнийского залива.
Донные осадки
Осадки Калифорнийского залива состоят из ряда компонент, которые подразделяются на три группы: терригенные пески, илы и глины; известковые обломки раковин фораминифер и обитающих на дне организмов; биогенный кремний из диатомей и радиолярий.
Дно северной части Калифорнийского залива покрыто осадками, принесенными ррекой Колорадо. В центральную и южную части Калифорнийского залива осадочный материал приносится с восточного побережья. Перенос осадков происходит в поперечном направлении. Засушливое западное побережье Калифорнийского залива Дает очень малое количество осадочного материала, поэтому вдоль побережья полуострова Калифорния встречаются в основном скалистые участки дна. На восточной стороне Калифорнийского залива прибрежная равнина, шельф и склон покрыты слоем осадков, что указывает на привнос большого количества их в этот район.
На малых глубинах осадки в основном материковые. Прибрежные осадки были затоплены в период позднеплейстоценового повышения уровня моря. Эти осадки, еще не покрытые отложениями позднего времени, состоят в основном из остатков организмов смешанной мелководной и сравнительно глубоководной фауны и глауконита — показателя очень медленно проходящего процесса осадкообразования.
Распределение современных мелководных осадков в Калифорнийском заливе зависит от ряда факторов: источника сноса, скорости осадкообразования, поверхностных течений и эффективности, с которой волны сортируют их на песок, илы и глину. В районе юго- восточного шельфа, где заметно влияние тихоокеанского волнения и многочисленны небольшие источники сноса, осадки сортируются полностью; пески покрывают прибрежную зону, а илы н глины отлагаются на более глубоководных участках со спокойной водой вдоль внешнего края шельфа. Далее на С действие волн уменьшается в подветренных районах полуострова и более крупные реки выносят осадочный материал с более высокой скоростью осаждения. Здесь сортировка ухудшается; большие дельты быстро наступают на залив, и шельф покрывают тонкозернистые осадки. Еще далее на С привнос осадков опять очень небольшой и зависит от сезона, и хотя действие воды очень умеренное, осадки опять сортируются на три фракции. Шельф вновь покрывают пески, а тонкозернистый материал перемещается на более глубоководные участки. Вдоль западной стороны Калифорнийского залива снос терригенных осадков настолько слаб, что известковые обломки раковин образуют от 25 до 50% шельфовых осадков и значительную часть осадков на склонах. Глубоководные осадки тонкозернистые. Исключением, не очень значительным, могут быть прослойки песков (толщиной в несколько сантиметров), которые встречаются ниже устьев подводных каньонов и больших дельт. Эти пески, возможно, осаждались из мутьевых потоков, которые текли вниз по каньонам.
В глубоководных котловинах южной части Калифорнийского залива осадки состоят в основном из терригенных илистых глин с небольшим количеством фораминнфер и радиолярий. На отдельных высоких подводных холмах и возвышенностях форамнниферы могут составлять основную часть осадков. Скорость осадкообразования в этих районах довольно низкая (0,01—0,10 г/(см2*год)], а осадки по составу напоминают осадки открытого океана около материков. В центральной части Калифорнийского залива осадки в основном диатомовые, содержащие 10—50% биогенных силикатов, некоторое количество биогенных карбонатов, терригенные глины и ил.Силикаты приносятся в результате притока и подъема глубинных вод Тихого океана, и в период цветения планктона поверхностные воды могут быть очень бедны ими. Калифорнийский залив образует как бы ловушку для силикатов Тихого океана; ежегодно в нем накапливается до 1% суммарного поступления силикатов во все океаны.
Цветение планктона вызывает постоянное выпадение биогенных силикатов на дно. Илы и глины наиболее обильно поступают поздним летом. Таким образом, осадки отлагаются перемежающимися тонкими слоями достаточно чистых диатомитов (осадки периода зима — раннее лето) и небольшого количества диатомовых илистых глин (осадки периода лето—осень). Каждая пара слоев толщиной примерно 2,5 мм представляет собой отложения за год: отличия слоев по толщине отражают климатические изменения. В водах над склонами котловин (на глубине от 400 до 800 м) и в придонных водах содержится минимум кислорода. Поэтому здесь способно жить только небольшое количество донных организмов, и слоистость осадков сохраняется. Ниже зон минимального количества кислорода животные организмы, роющие норы, сделали осадки однородными.
По данным изучения Калифорнийского залива также видно, что при определенных условиях океан для образования осадков «поставляет» достаточное количество силикатов, что опровергает общепринятое представление о том, что для образования подобных осадков силикаты должны быть вулканического происхождения.
Северная часть Калифорнийского залива довольно мелководная — глубина менее 200 м. Исключение составляют две глубоководные котловины у острова Анхель-де-ла-Гуарда, где глубины достигают 1500 и 550 м. Южная и центральная части Калифорнийского залива разделяются порогами на ряд котловин глубиной от 980 м. на СЗ до 3700 м на крайнем ЮВ. Пороги также становятся глубже к ЮВ (до 880—3300 м). Вдоль восточной стороны Калифорнийского залива ширина шельфа колеблется от 5 до 50 км. На ЮВ его глубина достигает примерно 110 м. Материковый склон на этой стороне Калифорнийского залива отлогий, ровный и явно осадочного происхождения. Вдоль западной стороны Калифорнийского залива, которая только местами ограничена узкой скалистой платформой глубиной 100 м и крутым, иногда отвесным склоном, шельф отсутствует.
Подводные каньоны прорезают материковые склоны южной оконечности полуострова Калифорния и восточной стороны Калифорнийского залива на некотором расстоянии от основных дельт.
Происхождение
Калифорнийский залив обычно рассматривался как грабен — опущенный блок материка. Последние гравитационные исследования показали, однако, что этот район находится в изостатическом равновесии и что под ним нет большой массы легкой коры. С помощью сейсмических исследований установили, что граница между корой и мантией, т. е. поверхность Мохоровичича, лежит на глубине 10—11 км, что обычно для океана. Под полуостровом Калифорния и Мексикой толщина коры больше (25—35 км), так что Калифорнийский залив по структуре является частью Тихого океана, а не погрузившейся частью Североамериканского материка.
Калифорнийский залив расположен в районе, где широкое поднятие Дна Тихого океана, Восточно-Тихоокеанское поднятие, соединяется с материком. Некоторые геологи рассматривают эту форму рельефа как результат поднятия земной коры под действием конвекционных течений в недрах Земли. Рельеф Калифорнийского залива говорит о том, что ряд больших сбросов, имеющих направление с СЗ на ЮВ, и основная группа сбросов в Калифорнии — группа Сан-Андреас (в основном правосторонние горизонтальные смещения) образуют северное продолжение Калифорнийского залива. Более того, в Калифорнийском заливе часто бывают мелкофокусные землетрясения. Это дало возможность Руснаку и Фишеру предположить, что большая система разломов образовалась в том месте, где Восточно-Тихоокеанское поднятие исчезает под материком, и что Калифорнийский залив был образован отрывом от материка и скольжением полуострова Калифорния и штата Калифорния на СЗ, к 3 от сброса Сан-Андреас, по склону океанического поднятия.
Климат и гидрологический режим
Климат большей части Калифорнийского залива и прилегающих к нему районов суши сухой. Средние годовые температуры колеблются от 22 до 25° С. На полуострове Калифорния годовое количество атмосферных осадков достигает примерно 100—200 мм, и со стороны полуострова в Калифорнийский залив нет постоянных притоков. На восточной стороне Калифорнийского залива количество осадков увеличивается от 100 мм на СЗ до 850 мм на ЮВ, около Масатлана. На СВ Калифорнийского залива все притоки имеют сезонный характер. Так, к Ю от Гуаймаса есть постоянные речные потоки с довольно значительным колебанием стока воды по сезонам. Некоторые из этих рек имеют большие водосборные бассейны и несут громадное количество воды и наносов. Река Колорадо, бывшая основным источником пресной воды и осадочного материала, потеряла свое значение после постройки в 1935 г. дамбы Хувер.
В глубоководных котловинах северной части Калифорнийского залива сильное приливное перемешивание приводит почти к полной однородности водных масс. В центральной и южной частях Калифорнийского залива вода под термоклином схожа по солености и температуре с экваториальными водами Тихого океана. Как и в экваториальных районах Тихого океана, на глубине от 400 до 800 м имеется ярко выраженный слой кислородного минимума (0,01—0,02 мл/л). Над термоклином соленость воды несколько повышается вследствие испарения, а в южной части Калифорнийского залива еще и вследствие подповерхстного притока воды из экваториальных районов Тихого океана и из Калифорнийского течения, распространяющихся в юго-восточном направлении вдоль полуострова Калифорния.
Система поверхностной циркуляции вод Калифорнийского залива поддерживается преобладающими сезонными ветрами. Зимой область низкого давления расположена к от Калифорнийского залива Она является причиной сильных северных ветров которые гонят поверхностную воду из Калифорнийского залива и вызывают компенсирующий подповерхностный приток тихоокеанских вод. В результате этого холодная, богатая питательными веществами глубинная вода поднимается на поверхность у подветренных районов побережья, в основном по восточной стороне Калифорнийского залива. Летом область низкого давления расположена над северной частью полуострова. Ветры дуют с Ю и гонят поверхностную воды Тихого океана в Калифорнийский залив: подъем глубинной воды происходит в первую очередь у тихоокеанского побережья полуострова Калифорния.
Обширные зоны подъема глубинных вод отличаются; очень высокой продукцией планктона. Цветение планктона, в основном диатомовых и длинножгутиковых, очень обильно во все сезоны, особенно в центральной части Калифорнийского залива. Обилие зоопланктона обусловливает большое количество рыбы в Калифорнийском заливе.
Средняя величина прилива в Калифорнийском заливе увеличивается от 1 м в южной части до 7 м в устье реки Колорадо; в сизигию приливы в устье достигают 10 м. Приливная волна является поступательной, идущей на С, а скорость приливного течения наиболее высока между островами Тибурон и Анхель-де-ла-Гуарда в северной части Калифорнийского залива.
Донные осадки
Осадки Калифорнийского залива состоят из ряда компонент, которые подразделяются на три группы: терригенные пески, илы и глины; известковые обломки раковин фораминифер и обитающих на дне организмов; биогенный кремний из диатомей и радиолярий.
Дно северной части Калифорнийского залива покрыто осадками, принесенными ррекой Колорадо. В центральную и южную части Калифорнийского залива осадочный материал приносится с восточного побережья. Перенос осадков происходит в поперечном направлении. Засушливое западное побережье Калифорнийского залива Дает очень малое количество осадочного материала, поэтому вдоль побережья полуострова Калифорния встречаются в основном скалистые участки дна. На восточной стороне Калифорнийского залива прибрежная равнина, шельф и склон покрыты слоем осадков, что указывает на привнос большого количества их в этот район.
На малых глубинах осадки в основном материковые. Прибрежные осадки были затоплены в период позднеплейстоценового повышения уровня моря. Эти осадки, еще не покрытые отложениями позднего времени, состоят в основном из остатков организмов смешанной мелководной и сравнительно глубоководной фауны и глауконита — показателя очень медленно проходящего процесса осадкообразования.
Распределение современных мелководных осадков в Калифорнийском заливе зависит от ряда факторов: источника сноса, скорости осадкообразования, поверхностных течений и эффективности, с которой волны сортируют их на песок, илы и глину. В районе юго- восточного шельфа, где заметно влияние тихоокеанского волнения и многочисленны небольшие источники сноса, осадки сортируются полностью; пески покрывают прибрежную зону, а илы н глины отлагаются на более глубоководных участках со спокойной водой вдоль внешнего края шельфа. Далее на С действие волн уменьшается в подветренных районах полуострова и более крупные реки выносят осадочный материал с более высокой скоростью осаждения. Здесь сортировка ухудшается; большие дельты быстро наступают на залив, и шельф покрывают тонкозернистые осадки. Еще далее на С привнос осадков опять очень небольшой и зависит от сезона, и хотя действие воды очень умеренное, осадки опять сортируются на три фракции. Шельф вновь покрывают пески, а тонкозернистый материал перемещается на более глубоководные участки. Вдоль западной стороны Калифорнийского залива снос терригенных осадков настолько слаб, что известковые обломки раковин образуют от 25 до 50% шельфовых осадков и значительную часть осадков на склонах. Глубоководные осадки тонкозернистые. Исключением, не очень значительным, могут быть прослойки песков (толщиной в несколько сантиметров), которые встречаются ниже устьев подводных каньонов и больших дельт. Эти пески, возможно, осаждались из мутьевых потоков, которые текли вниз по каньонам.
В глубоководных котловинах южной части Калифорнийского залива осадки состоят в основном из терригенных илистых глин с небольшим количеством фораминнфер и радиолярий. На отдельных высоких подводных холмах и возвышенностях форамнниферы могут составлять основную часть осадков. Скорость осадкообразования в этих районах довольно низкая (0,01—0,10 г/(см2*год)], а осадки по составу напоминают осадки открытого океана около материков. В центральной части Калифорнийского залива осадки в основном диатомовые, содержащие 10—50% биогенных силикатов, некоторое количество биогенных карбонатов, терригенные глины и ил.Силикаты приносятся в результате притока и подъема глубинных вод Тихого океана, и в период цветения планктона поверхностные воды могут быть очень бедны ими. Калифорнийский залив образует как бы ловушку для силикатов Тихого океана; ежегодно в нем накапливается до 1% суммарного поступления силикатов во все океаны.
Цветение планктона вызывает постоянное выпадение биогенных силикатов на дно. Илы и глины наиболее обильно поступают поздним летом. Таким образом, осадки отлагаются перемежающимися тонкими слоями достаточно чистых диатомитов (осадки периода зима — раннее лето) и небольшого количества диатомовых илистых глин (осадки периода лето—осень). Каждая пара слоев толщиной примерно 2,5 мм представляет собой отложения за год: отличия слоев по толщине отражают климатические изменения. В водах над склонами котловин (на глубине от 400 до 800 м) и в придонных водах содержится минимум кислорода. Поэтому здесь способно жить только небольшое количество донных организмов, и слоистость осадков сохраняется. Ниже зон минимального количества кислорода животные организмы, роющие норы, сделали осадки однородными.
По данным изучения Калифорнийского залива также видно, что при определенных условиях океан для образования осадков «поставляет» достаточное количество силикатов, что опровергает общепринятое представление о том, что для образования подобных осадков силикаты должны быть вулканического происхождения.