Morfologia submarina i litoral

Les conques marines

Corba hipsogràfica mundial, que mostra la distribució d’altures i profunditats de la Terra. A l’esquerra de la figura, l’histograma horitzontal indica la freqüència de la distribució de les elevacions i de les fondàries en intervals de 1000 metres.

Biopunt, original de K. Jennet

Una mica més de les 2/3 parts de la superfície de la Terra són recobertes d’aigua. Aquesta proporció no és igual als dos hemisferis a causa de la distribució irregular dels continents, que limiten les conques oceàniques i deixen una proporció més gran de terra a l’hemisferi nord. Les tres grans conques oceàniques són, de major a menor pel que fa al volum, la Pacífica, l’Atlàntica i l’índica, el conjunt de les quals comprèn el 95% del total de l’aigua marina de la Terra (1370 milions de km3), encara que la seva superfície no arriba al 90% del conjunt de les conques marines; aquest fet es deu a les dissimilituds morfològiques entre unes conques i altres. La corba hipsogràfica mundial mostra quina és la distribució percentual del conjunt de la superfície de la Terra en relació amb les alçades relatives (positives o negatives) respecte del nivell de la mar. La topografia del fons marí és coneguda amb precisió des de fa relativament pocs anys, gràcies a l’aparició dels equips electrònics de mesura anomenats sonars o ecosondes, amb els quals s’obté un registre continu del fons i es pot realitzar una xarxa de perfils per tal de construir les cartes batimètriques; avui dia, existeixen cartes de la major part dels mars i oceans del món, d’una precisió molt acceptable.

La morfologia dels fons marins és estretament lligada a l’estructura i l’evolució de les conques marines, que depenen al seu torn dels moviments de les plaques en què es divideix la litosfera. Actualment, hom coneix una dotzena de grans plaques, la major part de les quals són formades per escorça continental i oceànica. Normalment, sota els grans oceans, les plaques són de naturalesa oceànica (roques bàsiques), tot i que els marges continentals i les mars adjacents poden ésser continentals (roques àcides). En relació amb l’escala dels temps geològics, pot dir-se que la major part de conques oceàniques són relativament joves, ja que no n’hi ha cap que ultrapassi els 200 milions d’anys d’antiguitat (final del Paleozoic). Les dorsals oceàniques són els indrets on s’està creant contínuament nova escorça oceànica, fet que determina l’expansió dels fons oceànics (eixamplament de les conques oceàniques). La dorsal de l’Atlàntic central és la més ben estudiada en aquest sentit. També hi ha, però, una consumpció d’escorça a les fosses oceàniques, com la de Perú i Xile, al Pacífic. Aquests processos de creació i consumpció d’escorça són la causa de la mobilitat a gran escala de l’escorça terrestre, processos que, en definitiva, controlen l’evolució i la fisiografía de les conques oceàniques i marines; la dinàmica marina i les aportacions sedimentàries són els factors que acaben d’afaiçonar els fons dels oceans i les mars.

Les grans unitats morfològiques

Des del continent fins a les zones més pregones, hom distingeix les següents unitats fisiogràfiques: el litoral, els marges continentals i els centres de conca que, a continuació, es tracten per separat.

El litoral

Des del punt de vista morfològic, el litoral comprèn el cinyell del continent afectat pels processos marins en sentit ampli, i la part submergida esporàdicament (mareal) o permanent amb influència directa del continent. La zona litoral és, doncs, la zona de transició i influència mútua entre les terres emergides i el medi marí. Cal tenir en compte que, a escala geològica, la situació i les característiques de la línia de costa en una regió concreta poden canviar amb relativa rapidesa. La línia de costa és, a cada moment, el resultat de l’equilibri, sovint inestable, entre les forces d’origen marí i les forces d’origen continental. Qualsevol modificació d’aquest equilibri pot afectar la línia de costa. En aquest sentit, els canvis relatius del nivell de la mar (siguin d’origen climàtic o epeirogènic) exerceixen un paper determinant. És tan freqüent de trobar antigues platges aixecades molts metres per damunt del nivell actual de la mar, com trobar antigues barres o formacions litorals a més de 100 m de profunditat.

Tipus de costes rocalloses (a-f) l elements morfològics generals d’una zona costanera (a baix). La classificació de costes rocalloses de F.P. Shepard distingeix entre els tipus de costa següents: A penya-segats resistents de calcàries, B penya-segats resistents de gresos, C penya-segats d’argiles i esquistos, D penya-segats compostos, de calcàries sobre argiles, E penya-segats de materials lutítics i nivells de gres, i F penya-segats de granit o altres materials plutònios. A baix, esquema d’una costa idealitzada on figuren tots els elements típics: 1 penya-segat, 2 platjola de peu de penya-segat, 3 línia de costa, 4 ones trencants, 5 litoral, 6 estuari, 7 maresma, 8 platja.

Biopunt, a partir de materials d’A. Guilcher.

Segons els criteris que s’emprin, les costes poden ésser classificades de manera ben diferent. Una de les classificacions que ha gaudit de més acceptació és la que féu F.P. Shepard el 1973, basada en criteris genètics i sedimentològics. Aquesta classificació distingeix entre costes primàries i costes secundàries. Les costes primàries són formades fonamentalment per l’acció d’agents erosius i/o sedimentaris subaeris, per moviments diastròfics o per erupcions volcàniques. Dins les costes primàries, hom distingeix les costes d’erosió subaèria (valls de rius o ries, valls de glaceres o fiords, i costes de modelatge càrstic), les costes formades per sediments d’origen continental (de sediments fluvials o deltaiques i al·luvials, de sediments glacials, de sediments eòlics o dunes i planes de sorra, i de sediments gravitatoris o esllavissades), les costes d’origen volcànic (edificis volcànics, corrents de lava, dipòsits cinerítics) i les costes formades per moviments diastròfics, falles, plegaments o moviments diapírics. Les costes secundàries són formades per l’acció de processos o organismes marins, i solen correspondre a antigues costes primàries més o menys modificades. Dins les costes secundàries hom distingeix les costes d’erosió per l’onatge (rectilínies, dentades, heterogènies, en relació amb la constitució litològica del substrat i de la seva estructura geològica), les costes progradants formades per sediments marins (costes de cordons litorals o de barrera, connectades o no amb el continent i amb una gran diversitat de combinacions morfològiques, amb aiguamolls, estanys litorals, camps de dunes, fletxes litorals, etc.), i les costes construïdes per organismes marins (esculls coral·lins, formacions de serpúlids, bancs d’ostres, o manglars i maresmes).

Superfície, volum i fondària mitjana dels oceans i les mars de la Terra connectades amb algun oceà.

Dades d'H.U. Sverdrup i altres

Cal dir que en l’estudi més recent sobre el conjunt de les costes del Principat, dut a terme dins el Pla de Ports de la Generalitat de Catalunya (1983), s’ha emprat una classificació eminentment morfològica, que pretén ésser una eina vàlida per a planificar la gestió futura del litoral. Hom distingeix sis tipus de costes, designades per lletres. La costa del tipus A és rocosa, abrupta i accidentada, té una forta pressió dinàmica de la mar i les platges en són quasi del tot absents. La costa del tipus B és rocosa, mitjanament abrupta, i de menys continuïtat o extensió que la del tipus A, amb possibles influències d’aportacions continentals o de deriva litoral; la pressió dinàmica és accentuada i la presència de platges és rara. La costa del tipus C és de substrat rocós, poc abrupta, poc retallada i amb una forta pressió sedimentària deguda a les aportacions episòdiques de les torrenteres, i, en menor mesura, a les aportacions de la deriva litoral; aquests materials sedimentaris són sotmesos a l’acció dels temporals. El tipus D correspon a una costa deltaica progradant i a deltes potencialment progradants, sense afloraments rocosos, i amb platja al llarg de tot el sector, on les pressions més importants són les degudes als temporals sobre el litoral sorrenc i a les inundacions esporàdiques pel creixement dels rius, encara que avui dia l’acció antròpica faci que aquest últim punt sigui menys important a causa de la regulació dels rius; d’altra banda, les repercussions de l’acció antròpica es deixen sentir notablement en d’altres fenòmens de desequilibri en el litoral. El tipus E correspon a una costa deltaica al·luvial, sotmesa a una forta pressió dinàmica del litoral, exercida principalment pels temporals i l’acció eòlica; la platja es presenta gairebé al llarg de tot el sector, amb algun aflorament rocós. Les del tipus F són costes intensament sotmeses a l’acció humana, amb importants modificacions del perfil litoral original i que presenten una degradació de les condicions dinàmiques i d’altres condicions originals; aquestes costes poden correspondre a qualsevol dels tipus descrits anteriorment. Aquesta classificació té en compte, d’una manera o altra, els principals elements que condicionen la morfologia costanera: les característiques dels relleus emergits i submergits, les aportacions sedimentàries i la dinàmica marina.

L’estudi de les línies de costa, com també la seva correcta classificació, sector per sector, pot ajudar a preveure’n l’evolució ulterior, aspecte que a hores d’ara és força important de cara a la protecció d’un àmbit natural tan malmès com el litoral.

El marge continental i el centre de conca

Característiques principals del marge continental i la seva subdivisió en províncies fisiogràfiques. S’indiquen les distàncies a la costa de cadascuna de les subdivisions. En l’esquema inferior, l’escala vertical ha estat exagerada unes 60 vegades.

Biopunt, a partir de B. Heezen i altres.

El marge continental és el cinyell de l’escorça terrestre on es produeix la transició entre les grans estructures geològiques pròpies de les terres emergides i les pròpies dels grans fons oceànics. El marge continental típic consta de tres grans elements, cadascun dels quals pot estar més o menys desenvolupat: la plataforma continental, el talús continental i el peu de talús o glacis continental. De l’amplada i les característiques batimorfològiques de cadascun d’aquests elements depèn la hipsografia i els trets principals del marge continental considerat. Convé aclarir que dins el concepte de marge continental també s’inclouen els marges insulars; en aquest cas, els termes «continental» i «oceànic» fan referència al tipus d’escorça subjacent (continental o oceànica) més que a l’oposició entre continentalitat i insularitat o entre emersió i submersió de les regions a què hom es refereix. Una divisió força senzilla i àmpliament acceptada, encara que no és l’única, és la que considera tres tipus fonamentals de marges continentals. En primer lloc, els marges abruptes, amb una plataforma continental estreta i un talús estret i rost, sense grans cúmuls sedimentaris, que dona pas directament, o quasi, a la plana abissal o a una fossa oceànica. En segon lloc, els marges progressius o constructius, tipificats per plataformes i talussos molt extensos, on hi ha sèries sedimentàries molt potents; el glacis és ben desenvolupat i constitueix una transició suau vers les planes abissals. I, finalment, els marges intermedis, que són aquells que, com el seu nom indica, tenen característiques comunes als dos tipus de marges suara descrits. Més enllà dels marges continentals s’estén el domini pròpiament oceànic en el sentit geològic, és a dir, un relleu al qual trobem serralades submarines, muntanyes aïllades, grans planures, etc.

Distribució de la superfície de plataforma continental (106 km2) entre els continents i entre les zones climàtiques

Dades de Kossina i Moiseev, elaborades pels autors

Les plataformes continentals són unes superfícies generalment planes i poc inclinades que se situen entre el nivell de baixamar i el fons marí, més enllà del qual la inclinació d’aquest augmenta sensiblement i persistent; a efectes legals, hom situa aquest segon límit a -200 m, tot i que per terme mitjà no s’assoleix aquesta cota. Queden compreses, doncs, entre la línia de costa corresponent a la baixamar i el talús continental. El domini de la plataforma continental és perfectament individualitzat des dels punts de vista hidrodinàmic, biològic i geològic, tot i que d’unes plataformes a altres hi ha diferències notables pel que fa a l’extensió, la geometria i la profunditat mitjana. Aquestes diferències són degudes a l’evolució geològica i a les característiques climàtiques, passades i presents, de cada regió. Aquesta segona circumstància ha estat aprofitada per a caracteritzar les plataformes continentals segons el cinturó climàtic en el qual estiguin situades. Així, hom distingeix entre les anomenades plataformes de latituds altes, plataformes de latituds mitjanes i plataformes de latituds baixes.

Entre les plataformes de latituds altes hom distingeix encara entre les glaciades i les no glaciades. A les plataformes glaciades. d’amplada irregular i fondària superior a la mitjana mundial (fins a 600 m), la topografia reflecteix una zona interna caòtica i una d’externa monòtona, separades per depressions ortogonals; els sediments són abundants, i d’origen glaciar. A les plataformes no glaciades, representades per la plataforma nord-asiàtica, amb una amplada excepcional (més de 300 km), de poca fondària (entre 50 i 70 m), i d’una gran monotonia, la sedimentació és eminentment fluviodeltaica, i és afectada o remodelada per fenòmens periglacials.

Les plataformes de latituds mitjanes es troben situades entre els 30° i els 60° de latitud, i presenten una gran varietat de tipus morfostructurals. Les condicions actuals són temperades, tot i que en temps geològics no gaire allunyats les plataformes estigueren sotmeses a una successió de paleoclimes ben diferents. La influència de la dinàmica marina (marees, corrents i tempestes) hi és força important i desigual segons quina sigui l’orientació del marge continental. Així, hom diferencia clarament les plataformes occidentals de les orientals. A les plataformes occidentals, hi ha traces de l’acció glaciar fins a uns 55°, amb morfologies heretades i sediments remodelats per les condicions actuals. Més enllà, i fins els 45°, predominen les formacions proglacials i periglacials també remodelades, tant per la dinàmica com per grans acumulacions sedimentàries (cordons sorrencs, bancs, etc.). Per sota dels 35° se situa l’anomenat cinyell subtropical on, segons el tipus estructural de marge, es poden desenvolupar plataformes estretes amb línies de costa abruptes, plataformes terrígenes constituïdes per prismes sedimentaris superposats, plataformes bioconstruïdes i plataformes on predominen els processos diagenètics i de litificació (dolomitització, fosfatització). Les plataformes orientals es diferencien de les anteriors perquè les condicions climàtiques solen ésser més rigoroses i les aportacions terrígenes més importants; l’existència d’un ritme estacional més marcat i la influència de corrents càlids i de freqüents tempestes fan que es passi gairebé imperceptiblement al cinyell subpolar.

Les plataformes de latituds baixes es troben entre els 30° N i S de latitud. Són plataformes la configuració present de les quals és força recent; són sotmeses a una influència climàtica molt accentuada, amb proliferació d’organismes constructors o de sediments residuals fortament alterats. Segons l’absència o la presència de cursos d’aigua, hom pot distingir dos subtipus de plataformes, les afluvials i les al·luvials. A les plataformes afluvials hi ha una manca quasi total d’aportacions continentals. Això es fa palès per la presència dominant de sorres, tant relictes com actuals, d’origen biogènic o eòlic. Pertanyen a aquest grup totes les plataformes carbonàtiques tropicals, d’una gran diversitat de morfologies i de productes bioclàstics. A les plataformes al·luvials, la presència de cursos d’aigües continentals implica unes aportacions constituïdes predominantment per materials en suspensió o en dissolució, la qual cosa dona lloc a la presència majoritària de sediments fins, excepte en indrets d’alta energia, on poden haver-hi formacions relictes i fins i tot bioconstruccions.

Entenem per zona pregona la que s’estén aigües enllà de la ruptura de pendent (coneguda amb els noms de cantó i barana), que marca el límit submarí de la plataforma continental. La zona pregona inclou, per tant, el marge continental distal (talús i glacis) i el centre de conca, amb les planes abissals i les fosses submarines. Les zones pregones ocupen la major part dels fons oceànics i representen el 65% del total de la superfície de la Terra. La fondària mitjana dels oceans de tot el món és de 3800 m. En la Mediterrània aquesta fondària sols és ultrapassada en algunes fosses de la conca oriental; per tant, la Mediterrània és una mar d’una fondària força més petita que la mitjana de tots els oceans. Com hom veurà en els capítols següents, aquest fet és determinant pel que fa a les característiques sedimentològiques i hidrològiques del «petit» Mare Nostrum. No ens estendrem a parlar d’altres elements del relleu submarí, com les serralades mediooceàniques i les fosses oceàniques, perquè malgrat que són importants a escala global no existeixen a la mar Catalano-balear.

L’origen i l’evolució de les conques marines

L’origen i l’evolució del litoral, zona de transició entre el domini continental i l’oceànic, no poden deslligar-se ni de les fluctuacions del nivell marí ni de la tectònica global.

Els canvis del nivell de la mar poden ésser produïts per diferents causes: oscil·lacions glàcio-eustàtiques, relacionades amb els canvis climàtics globals; fenòmens tectònico-eustàtics, resultants de les variacions estructurals de la forma i la capacitat de les conques oceàniques; moviments eustàtics-isostàtics, deguts als ascensos i descensos relatius de determinats sectors de l’escorça terrestre, segons si es veuen sotmesos o deslliurats de càrregues d’origen sedimentari (grans cúmuls sedimentaris) o aquós (casquets de gel, increment de l’alçada de la columna d’aigua); els moviments isostàtics són moviments de compensació gravitatòria, que poden amplificar els efectes de les transgressions; o addició d’aigua juvenil formada pel vulcanisme submarí, factor no gaire ben conegut quant a la seva taxa, però que cal tenir en compte. També s’han de considerar els canvis del nivell marí d’origen geodètic deguts a les variacions regionals del geoide, que són canvis potencials, de repercussions geològiques importants a l’hora d’establir correlacions entre regions allunyades.

L’estratigrafia sísmica, aplicada a l’estudi dels marges continentals, ha permès de conèixer els canvis globals del nivell de la mar al llarg dels temps geològics. Els canvis del nivell marí ocorreguts els darrers 5 milions d’anys (Pliocè i Quaternari) són d’origen glàcio-eustàtic, i han determinat l’evolució de la línia de costa, que ha pogut ésser estudiada amb força detall a partir de l’anàlisi dels afloraments de sediments marins d’aquesta època a terra ferma. Pel que fa als darrers mil·lennis, especialment des de l’últim període glacial ençà (-18 000 anys), l’aplicació de les tècniques de datació absoluta (14C) ha permès assolir un grau de precisió molt alt. Gràcies a això hom sap que el nivell actual fou atès ara fa uns 3000 anys. És a partir d’aquesta data que el litoral anà adquirint les seves característiques actuals. L’estabilització relativa del nivell de la mar ha afavorit la progradació de la línia de costa allà on hi ha hagut un subministrament suficient de sediments (deltes, platges).

L’origen i l’evolució del marge continental i el centre de conca hauran d’ésser explicats a partir d’una teoria vàlida també per a explicar l’estructura geològica sencera del nostre planeta: la tectònica de plaques. Segons aquesta teoría, àmpliament acceptada pels científics de tot el món, l’escorça terrestre és formada per un conjunt de plaques que suren i «neden» sobre el mantell terrestre. Aquestes plaques poden tenir dimensions descomunals com, per exemple, la placa africana, que ocupa tota Àfrica, la meitat de l’Atlàntic meridional i central i una bona part dels oceans Antàrtic i Índic; a la Mediterrània hom parla de microplaques, petits compartiments de l’escorça que determinarien la complexitat geològica de l’àrea mediterrània. El desplaçament relatiu de les plaques fa que hi hagi frecs per desplaçament lateral, allunyament de plaques, xocs i encavalcaments de plaques. Hi ha marges continentals, com l’andí, que coincideixen amb els límits entre plaques diferents; són els marges actius o de tipus pacífic. En altres casos, els marges continentals són en una posició més o menys centrada respecte de les vores de la placa a què pertanyen; hom parla aleshores de marges passius o de tipus atlàntic. Cadascuna d’aquestes dues grans categories de marges té una hipsografia característica. Als marges actius hi ha fosses oceàniques, la plataforma és estreta i també poden haverhi conques marginals (marges d’arc insular). Els marges passius són els que presenten la gradació clàssica i ben desenvolupada de plataforma, talús i glacis continentals, i plana abissal. Quan a les parts pregones de les conques oceàniques hi ha un contacte entre plaques divergents neix una serralada submarina, com a conseqüència de la injecció de magma a través de la fissura que separa les plaques. Quan una placa s’encavalca per sobre d’una altra, la de sota s’enfonsa i dona lloc a una fossa oceànica mentre que la de sobre s’arruga i es plega i forma una serralada muntanyosa o un arc insular. Tot plegat palesa que l’origen i l’evolució dels marges continentals i les conques oceàniques no pot separar-se de l’evolució geològica global de la Terra. Les derives dels continents, resultat dels moviments relatius de les plaques, han fet variar al llarg de la història geològica la distribució de terres i mars. La paleogeografía és la ciència que s’ocupa de l’estudi d’aquestes qüestions. La cobertora sedimentària, que a manera d’epidermis recobreix els marges continentals i les fosses oceàniques, és condicionada també pel que fa a l’estructura, la composició i l’evolució per l’estat paleogeogràfic existent en els diferents períodes geològics.

Els fenòmens tectònics recents, que poden incloure des de rejocs de falles antigues fins a moviments halocinètics o esllavissades, reben el nom de neotectònica, que és la responsable en darrer terme de la morfologia detallada o epidèrmica dels marges continentals i les conques oceàniques.