Орленок В.В. История океанизации Земли

Подождите немного. Документ загружается.

Как мы уже говорили, на Земле ежегодно происходит более 100

тыс. различных землетрясений. Теперь мы видим, что подавляющая

часть их, как и вулканизма, приходится на прибрежные зоны океанов,

и в первую очередь Тихого океана, и островные дуги Меньшее всего

землетрясений регистрируется по берегам Атлантического, Индийско-

го и Северного Ледовитого океанов. Здесь сейсмическая активность

приурочена главным образом к центральной области впадин, занятой

подводными рифтовыми хребтами. Исключение составляют остров-

ные дуги Атлантики и Индийского океана. Вулканизм на них сочетает-

ся с активной сейсмичностью. Это удивительное совпадение двух про-

цессов, очевидно, не случайно Давно замечено, что вулканическим

извержениям предшествуют порой очень сильные землетрясения. Так,

например, было перед сильнейшими извержениями вулканов Кракатау

и Санторин. Аналогичная картина зачастую наблюдается и при других

извержениях Например, вулканов Камчатки, детально исследованных

E H Мархининым, A E Святловским и др.

Интенсивные подвижки земной коры, инициирующие землетрясе-

ния, вероятно, пробуждают вулканы. Происходит ослабление или даже

разрыв земной коры, и стиснутая большим горным давлением дрем-

лющая магма вырывается по этим ослабленным зонам на поверхность.

Таким образом, периферия Тихого океана, островные дуги и риф-

товые хребты являются самыми подвижными областями на земном

шаре. Таковыми сохранялись многие их участки и в последние десятки

миллионов лет, о чем свидетельствует очень древний возраст магма-

тических пород указанных зон.

Теперь становится понятным, почему самые катастрофические бед-

ствия происходят не где-нибудь, а по берегам Тихого океана, в Кариб-

ском и Средиземноморском бассейнах, на островах, венчающих риф-

товые хребты, и в пределах островных дуг. Именно здесь в настоящее

время происходит наступление океана на сушу

Но что при этом происходит с сушей

На этот кардинальный во-

прос мы частично получили ответ в предыдущих параграфах - она по-

степенно обламывается и погружается Океан как бы расширяет свое

пространство, «объедая» края материков Подтверждение этому мы

находим при изучении морфологии континентальных окраин. Оказа-

лось, что на сейсмически активных краях континентов и островов

шельф очень узкий, неразвитый. Ширина не превышает нескольких

километров, а склон очень крутой. Нередко в основании склона рас-

полагаются очень глубокие узкие желоба. Именно к этим желобам

приурочены современные максимальные глубины Мирового океана,

превышающие 8-10 км Но самое главное, эти желоба очень моло-

дые, многие из них образовались лишь в последние 1 - 2 млн лет и

даже позже Замечательно, что Средиземное море тоже относится к

очень молодым геологическим образованиям Его глубоководные

впадины, дно которых ныне лежит на отметках свыше 4000 м, еще 3 -

5 млн лет назад были болотистой низиной или сильно засоленными

мелководными бассейнами, подобными современному заливу Кара-

Богаз-Гол на Каспийском море В этих бассейнах в условиях жаркого

климата шло интенсивное отложение каменной соли, гипса и доломи-

тов Восточная же часть моря была сушей еще несколько тысяч лет

назад И уж совсем недавно стало проваливаться в буквальном смысле

этого слова дно Черного моря, которое нынче опущено на глубины

свыше 2000 м Процесс этот начался всего несколько сот тысяч лет

В связи с этим важно отметить, что области океана, которые давно

испытали погружение, ныне являются сейсмически спокойными Здесь

очень редко регистрируются землетрясения, а проявления вулканизма

практически неизвестны Этот факт еще раз показывает взаимосвязь

этих двух явлений Нет интенсивных часто повторяющихся землетря-

сений - нет и вулканизма И наоборот: частые землетрясения периоди-

чески инициируют проявления вулканизма Длительность периодов

затишья, вероятно, обусловлена постепенным накоплением глубинно-

го тепла и магмы в резервуаре вулкана. Если это накопление идет бы-

стро, то по мере заполнения резервуара вулкан периодически

«просыпается», а после израсходования материала вновь успокаивает-

ся на некоторое время Многие вулканы имеют, по-видимому, двух-

этажное строение Верхняя камера подпитывается теплом, газами и,

возможно, магмой с более глубоких этажей земных недр. Это и обес-

печивает периодическое возобновление деятельности вулканов на

многих участках современного подвижного пояса океанов Видимо,

такое строение имеют и вулканы Кракатау и Санторин, которые неод-

нократно возобновляли свою активность на протяжении нескольких

десятков тысяч лет Например, самое сильное из известных на Земле

извержений произошло 25 тыс лет назад на Санторине в Средиземном

море Затем вулкан надолго «уснул». Второй раз он проснулся, как мы

уже видели, через 20 тыс лет и погубил легендарную Атлантиду

Дальнейшая история Санторина показывает, что он имеет связь с глу-

бинным резервуаром После атлантидского извержения Санторин

молчал более 1000 лет В 197 г. до н э вновь произошло извержение

На этот раз небольшое Посреди лагуны возник новый конус - Палео-

Каймени Через 500 с небольшим лет вновь произошло сильное из-

вержение. В 1573 г. образовался другой конус - Микра-Каймени. Две-

сти шестьдесят лет спустя вулкан снова заработал Возник новый ост-

ров - Неа-Каймени Пауза прерывалась затем еще несколько раз - в

1586, 1925, 1926, 1938, 1941 и 1950 гг. В 1956 г. на Санторине про-

изошло сильнейшее землетрясение, разрушившее старинный и пре-

красный город Фиру. Было уничтожено 2 тыс. домов, двести человек

было ранено и сорок восемь убито. Устоял только отель с символиче-

ским названием «Атлантида». Но извержения на этот раз не произош-

ло Видимо, после серии последних частых извержений и глубинный и

поверхностный резервуары иссякли Навсегда ли

Этот вопрос должен

волновать жителей не только Фиры, но и всего Средиземноморья

Периодически дымит и вулкан Кракатау После извержения 1883 г

он просыпался в 1927 г.

Приведенные факты позволяет выдвинуть предположение относи-

тельно режима современного и будущего вулканизма на земном шаре

Области, длительное время являющиеся сейсмически активными,

т.е. там, где подвижки коры происходят часто, следует рассматривать

как районы возможного проявления вулканизма При этом длительное

его отсутствие не исключает внезапного вулканического извержения, в

том числе и там, где его раньше вообще никогда не было Отсюда сле-

дует, что многие ныне «уснувшие» вулканы, расположенные в сейсми-

чески беспокойных районах Земли, могут «проснуться» теоретически в

любое время Лишь специальные исследования с целью обнаружения

формирующегося магматического резервуара на глубинах 40 - 100 км

могут дать информацию о действительном состоянии того или иного

«спящего» вулкана Однако такие исследования практически не ведут-

ся и достаточно хорошо разработанных методов изучения глубинных

камер тоже нет Тем не менее предпосылки для таких работ имеются

Еще в 1958 г известный советский вулканолог Г С Горшков провел

специальное исследование японских землетрясений и показал, что

волны, приходящие от этих землетрясений на регистрирующие стан-

ции Камчатки, затухают, если проходят под действующими вулканами.

При отсутствии вулканической зоны на пути сейсмических волн такое

затухание не наблюдается В результате было установлено, что глуби-

на магматического очага равна 50 - 60 км

ЗЗак. 13184

Организация службы сейсмоакустического «просвечивания» всех

действующих и «спящих» вулканов в сейсмически активных зонах

Земли представляется нам актуальной. Ведь вблизи подножия многих

из них выросли многолюдные города, промышленные предприятия,

плантации садов и виноградников

Примеры внезапных извержений имеются. Так, 14 ноября 1963 г в

районе Атлантического рифтового хребта южнее Исландии неожидан-

но заработал подводный вулкан Сертсей Через пять дней на месте, где

до того плескались волны, появился остров 600 м в диаметре и 60

метров высотой.

В 1960 г. в Тихом океане у берегов о Эпи (архипелаг Гилберта)

внезапно поднялись клубы дыма, газа и огня, и перед удивленными

рыбаками из-под воды стал вырастать остров Капитан австралийской

шхуны, некто Вальт, поспешил объявить его своей собственностью

Одновременно он послал радиограмму в военное ведомство Австра-

лии с предложением «сдать остров в аренду под сооружение базы для

подводных лодок». Но едва радист отстучал ключом, остров погрузил-

ся под уровень моря Незадачливый капитан остался ни с чем С тех

пор вулкан неоднократно возобновлял свою деятельность, и остров то

появлялся, то исчезал

Средиземноморье, и особенно его восточная часть, являются об-

ластями наивысшей сейсмической активности на земном шаре По-

этому не случайно здесь на протяжении последних сотен тысяч лет

происходили извержения многочисленных вулканов

По данным чехословацкого сейсмолога В Карника, за короткий

период, немногим более 50 лет, начиная с 1901 г. здесь произошло бо-

лее сотни сильных и слабых подвижек земной коры Они, как мы уже

знаем, сопровождались неоднократными извержениями вулканов Сан-

торина, Милоса, Везувия, Этны, Неополитанских вулканов

Таким образом, вулканизм сопутствует землетрясениям независимо

от глубины расположения очагов последних Многие землетрясения

Средиземноморья и рифтовых хребтов неглубокие - 30 -50 км Вдоль

Тихоокеанской континентальной окраины Северной и Южной Амери-

ки и островных дуг очаги землетрясений лежат на глубинах, превы-

шающих 300 - 600 км Однако и те и другие сопровождаются вулка-

низмом, ибо обе эти зоны характеризуются многократными и частыми

колебаниями земной коры. Этот фактор, а не глубина очагов, является,

видимо, определяющим для зарождения вулканизма

И наконец, рассмотрим области, где колебания земной коры про-

исходят медленно, без землетрясений, но тем не менее также приводят

к экспансии океана

На Земле имеется два типа таких областей Один из них характери-

зуется медленными поднятиями прибрежных районов, другой, наобо-

рот, опусканиями. Очень небольшое место занимают берега, где вер-

тикальные движения столь малы, что практически не фиксируются со-

временными измерениями Такие стабильные области, по данным

P K Клиге, занимают лишь 9% общей длины побережий мира. Они

встречаются небольшими участками на западном побережье Австра-

лии, на востоке Северной и Южной Америки и вдоль отдельных уча-

стков побережья Африки Атлантическое побережье Канады, Сканди-

навии, Ботнического залива в Балтийском море и островов Северного

Ледовитого океана испытывают вековое поднятие со скоростью до 6 -

7 мм/год, а иногда и больше. Кроме того, поднятия зафиксированы на

восточном побережье Мадагаскара, западе Индостана и Индонезии, на

отдельных участках побережья Аргентины и Бразилии Во всех ос-

тальных областях Атлантического, Индийского и Северного Ледови-

того океанов, характеризующихся слабой современной сейсмично-

стью, преобладают опускания. Скорость их составляет 2-4 миллимет-

ра в год и более Наиболее интенсивно погружаются приустьевые по-

бережья крупных рек - таких, как Миссисипи, Амазонки, Инд, Ганг и

др В устье р По на юге Франции побережье опускается со скоростью

10 см в год, а местами достигает 25 - 30 см в год. В Нидерландах опус-

кание североморского побережья идет со средней скоростью 2,5

мм/год, и это вековое движение суши явилось одной из существенных

причин повышения уровня нагонных вод и затопления страны.

Катастрофические темпы погружения происходят в Токио - более

180 мм в год В результате 20% территории города в настоящее время

находится ниже уровня моря и отгорожено от воды дамбами Восточ-

ный берег Англии погружается со скоростью 9 мм/год, устье Рейна -

2,7 мм/год Побережье Мексиканского залива в штате Техас оседает с

наивысшей из известных скоростью, равной 500 мм в год В результа-

те площадь земель, затапливаемых здесь высокими приливами и

штормовыми нагонами, год от года увеличивается

Итальянский город Равенна затапливается также в результате ис-

ключительно высокой скорости опускания побережья - более

110 мм/год Венеция тоже опускается, но с меньшей скоростью - по-

рядка 6 мм/год. Но из-за очень низкого уровня расположения самого

города при такой скорости через 50 - 70 лет он будет регулярно затап-

ливаться нормальными ежедневными приливами.

Таким образом, устойчивых берегов почти нет Большая их часть

погружается с довольно значительной скоростью. Многие прибреж-

ные города либо утонули, либо полузатоплены Немало городов опоя-

сано защитными дамбами, в других случаях такие дамбы начинают

проектироваться или уже строятся В настоящее время заканчивается

строительство защитной дамбы под Санкт-Петербургом Нуждается в

защите от наводнений и другой крупный город на побережье Балтий-

ского моря - Клайпеда Только в течение ноября-декабря 1982 г он

трижды испытал натиск волн исключительно сильного штормового

нагона Причем заметно вековое повышение уровня нагонных вод

Если сто лет назад он не превышал в максимуме 165 см выше ордина-

ра, то в течение последних 25 лет этот уровень систематически пре-

вышался и зимой 1982 г. достиг наивысшей отметки - 198 см. Кали-

нинград тоже находится в области опусканий, которые здесь состав-

ляют около 2 мм/год.

Следует отметить, что во многих случаях катастрофических отри-

цательных движений в районах крупных городов виноват сам человек

Откачка подземных вод, нефти и газа, осушительные работы, приво-

дящие к понижению уровня грунтовых вод и проседанию грунта, - вот

те причины, которые приводят к ускорению естественного процесса

опускания вдоль некоторых участков побережий Исключение техно-

генного фактора может улучшить положение многих городов Таким

образом, при дальнейшем развитии прибрежных городов, проектиро-

вании и застройке новых центров цивилизации необходимо учитывать

фактор вековых отрицательных движений, чтобы исключить в недале-

ком будущем необходимость строительства защитных сооружений

Возрастание уровня приливных и штормовых нагонных наводнений и

их частоты следует рассматривать как тревожный симптом, а неслу-

чайное явление Дело в том, что нисходящие вековые движения на

большей части побережий усиливаются вековым подъемом уровня

Мирового океана Рассмотрим этот важный фактор более подробно

1.4. Современные изменения уровня моря

Непосредственные наблюдения за изменением уровня Мирового

океана производятся на так называемых уровнемерных постах, распо-

ложенных на побережье морей и океанов и на островах В настоящее

время число таких постов достигает 2000. Несмотря на важность этих

наблюдений, они систематически ведутся лишь на протяжении по-

следних 100 лет. Тем не менее единичные наблюдения были организо-

ваны в Амстердаме еще в 1682 г.

В 1703 г. после основания Петербурга указом Петра I аналогичные

наблюдения начали проводить в России Однако систематические и

непрерывные измерения стали вести лишь с 1804 г. в Кронштадте

В качестве репера, относительно которого ведутся наблюдения из-

менения уровня моря, обычно используется металлическая рейка с

миллиметровыми делениями, устанавливаемая на каменном фунда-

менте на побережье Такой репер получил название - футшток. Нуль

футштока обычно совпадает со средним уровнем моря на данном уча-

стке побережья Однако, как мы видели, сами берега являются дина-

мически неустойчивыми и испытывают вертикальные колебания Вме-

сте с ними поднимаются или опускаются футштоки. Поэтому часто

приходится решать очень трудную задачу - как выделить изменения

уровня моря на фоне колеблющихся берегов? В этом плане наиболее

хорошие результаты получаются при наблюдениях на стабильных уча-

стках берегов Но их протяженность весьма невелика и не превышает

9% от общей протяженности побережий Мирового океана Трудность

усугубляется еще и тем, что в мире отсутствует единая система отсче-

та Каждая страна берет за средний уровень колебания уровня моря в

различных морских или океанских бассейнах Так, в Советском Союзе

за уровень моря принималось среднее многолетнее значение колеба-

ния уровня Балтийского моря, взятое по Кронштадтскому футштоку

(так называемая Балтийская система отсчета). В Нидерландах за нуль

берется высота среднего уровня Северного моря, определенная по

футштоку в Амстердаме за период 1843 - 1860 гг. Высота нулевого

уровня во Франции определена по среднему уровню Средиземного

моря близ Марселя Своя система отсчета имеется в США, Канаде и

других странах

Как показывают измерения с искусственных спутников Земли и на-

блюдения силы тяжести с кораблей, современный уровень океана и

внутренних морей оказывается величиной непостоянной и неодинако-

вой в различных районах Мирового океана Причин тому несколько.

Назовем хотя бы некоторые из них

Рис 4. Мареограф в Стокгольме, регистрирующий изменения >ровня моря

и»

Существует по крайней мере три группы факторов, влияющих на

колебания уровня моря. Это астрономический фактор, возникающий

из-за изменения скорости вращения Земли, планетарный - за счет не-

равномерного распределения масс внутри Земли, и наконец, гидроме-

теорологический фактор, определяющий изменчивость речного стока

и атмосферного давления. Совместное действие перечисленных фак-

торов может вызывать довольно ощутимые ежегодные изменения

уровня моря, порой исчисляемые сотнями миллиметров. Например,

столетние наблюдения за уровнем Балтийского моря обнаружили его

сильные колебания относительно среднего в 1823 г., когда уровень

упал на 250 мм, а также в 1822, 1920 и 1952 гг., когда он поднимался

на 150 мм Более того, выяснилось, что уровень Балтийского моря не

занимает горизонтальное положение Он наклонен к югу, и величина

этого наклона достигает 100 мм

Не трудно понять, что такие резкие, пусть и кратковременные, по-

вышения уровня моря на фоне прогрессивного векового опускания

побережий (и как будет показано - повышения уровня Мирового океа-

на) могут явиться причиной возникновения крупных приливных и

штормовых наводнений на пониженных участках побережий.

Однако несмотря на отмеченные флуктуации уровня, столетние на-

блюдения за ним обнаруживают ясно выраженную тенденцию его

подъема со средней скоростью около 1,5 мм в год (рис. 5). С 1880 по

1910 г. уровень моря колебался возле отметки 20 мм, а начиная с 1910

г и по 1960 он быстро возрастает почти на 80 мм С 1960 г наблюда-

ется его некоторое опускание, что было вызвано похолоданием. Одна-

ко в настоящее время, по мнению советского исследователя P K Кли-

ге, уровень должен опять повышаться

Выполненные в Институте водных проблем АН СССР исследова-

ния показали, что вдоль различных участков побережья Мирового

океана уровень изменяется неодинаково Там, где берега испытывают

в настоящее время поднятие, уровень естественно понижается, и на-

оборот: на опускающихся берегах он поднимается По данным

P K Клиге, примерно для 13% побережий уровень понижается со ско-

ростью от двух миллиметров в год и более. Однако более чем на поло-

вине побережий (53%) наблюдается подъем уровня от 2 мм/год и бо-

лее И лишь на 25% побережий уровень моря остается относительно

стабильным, колеблясь в пределах ±1 мм/год.

Общее повышение уровня моря в текущем столетии происходило

на фоне общего потепления В этом легко убедиться, сравнив графики

изменения уровня и колебаний приземной температуры за последние

100 лет (рис. 5). Они удивительно точно повторяют друг друга Это

значит, что современные колебания морского уровня в значительной

мере определяются климатом на планете.

Hj MM

IOO-

0,4-

-OA

-I 1 1 г

ООО

1920

1940

I960

1980

гг

Рис 5 Изменение уровня моря

и приземной температуры за последние 100 лет

При общем потеплении, которое с 1800 по 1940 г. составило почти

1,2°С, уровень моря в среднем поднялся на 80 мм. Этот подъем был

вызван ускоренным таянием полярных ледников Гренландии и Ан-

тарктиды По спутниковым наблюдениям, размеры шельфовых ледни-

ков заметно сокращаются В среднем ежегодно стаивает около 250 км'

материковых и шельфовых ледников Иными словами, запасы холода

на Земле постепенно уменьшаются - тают в самом прямом смысле это-

го слова.