Орленок В.В. История океанизации Земли

Подождите немного. Документ загружается.

F фотолиз

Воздушный перенос

ГЦ

испарение 5//

Фильтрация

Океан

Испарение

осадки 108

Подземный сток

T эндогенные поступления

360

Общее уравнение баланса

Континент: P,=E,+R P+R+T-E-F=N, N>0 Океан: P

-E

-K

(108=62+46^10

км

(517=517^ 10

'км

(409=455-46)* IO

км

Рис 6 Глобальный круговорот воды на поверхности Земли

Таким образом, в балансе глобального круговорота воды на Земле

должны присутствовать кроме традиционных (испарение, осадки и

сток), по меньшей мере, еще две статьи:

Неучет этих факторов, особенно при переходе на геологический

масштаб времени (тысячи и миллионы лет), приводит, как мы увидим,

к неверным представлениям о всей направленности эволюции лика

Земли Достаточно сказать, что при традиционно «безводном» подхо-

де к проблеме эволюции Земли естествознание «просмотрело» важ-

нейший этап ее геологической истории - эпоху океанизации Не был

замечен и рубеж, отделяющий доокеаническую стадию развития Земли

от эпохи океанизации. Правда, предпосылки для установления этой

неизвестной ранее особенности развития нашей планеты появились

лишь в последние 30 лет. Они связаны с программой глубоководного

бурения, начатого в 1968 г. с американского судна «Гломар Челленд-

жер» (рис. 7, 8). В ходе выполнения этой беспримерной программы

было установлено два важнейших, на наш взгляд, факта - отсутствие

на дне океанов осадков древнее 165 млн. лет и обнаружение древних

мелководных отложений на глубинах 1000 - 6000 м под уровнем моря

Из этого следовало, что океаны - необычайно молодые геологические

образования и что они возникли на месте погрузившейся суши или

мелководных морских бассейнов, подобных Баренцеву или Балтий-

скому морям. Но самое главное состоит в том, что данные по мелко-

водным осадкам позволили решить проблему определения упомяну-

тых выше статей водного баланса - эндогенных поступлений и фото-

литических потерь земной гидросферы (Орленок, 1985, 1987). Класси-

ческое уравнение водного баланса М.М. Львовича:

верное для Мирового океана как закрытой термодинамической систе-

мы, с учетом полученных нами новых внешних статей отныне приоб-

ретает более полное выражение

где E - испарение, P - атмосферные осадки, R - речной, подземный и

другие виды стока, контролируемые атмосферными осадками, T - эн-

догенные (внутрипланетарные) поступления воды, F - потери на фото-

лиз.

Приход:

поступление внутрипланетарной воды

Расход:

потери воды на фотолиз

E = P + R,

P + R + T- E- F = N, N>0,

Рис. 7 Американское буровое судно «Гломар Челленджер»

Последние уравнение показывает, что в реальном мире равновесия

не существует,

т. к

происходят безвозвратные потери воды при фото-

лизе и последующей диссипации в космос водорода, а также за счет

непрерывного поступления внутрипланетарной воды на поверхность

Земли Оно характеризует открытую термодинамическую систему, ка-

ковой является наша Земля Малые в годовом исчислении статьи ба-

ланса THF, как мы уже видели, играют решающую роль в эволюции

лика планеты в геологическом масштабе времени Их количественная

оценка представляет, как мы увидим, фундаментальное значение для

естествознания

2.3. Свидетельства грандиозных

опусканий океанского дна

Важнейшим достижением между-

народной программы океанского

бурения, начатой с 1968 г. с амери-

канского судна «Гломар Челленд-

жер», явилось, как уже отмечалось,

установление двух фактов: первый

- на дне океанов не было обнару-

жено осадков древнее 165 млн. лет,

что само по себе явилось неожи-

данным свидетельством их геоло-

гической молодости. В самом деле,

если представить летопись Земли в

виде книги, на каждой странице

которой будет запечатлена история

в миллион лет, то такая книга бу-

дет насчитывать 4600 страниц. Ос-

новное содержание книги - это

жизнь Земли без океана, и лишь на

последних 165 страницах появля-

ется повествование о нем.

Вторым фактом явилось уста-

новление на дне глубоководных

котловин всех трех океанов мелко-

водных осадков и пород со следа-

ми субаэрального выветривания,

т е былого нахождения их выше

уровня моря Из материалов 609

изученных нами скважин в 186 бы-

ли установлены (причем самими

участниками программы бурения)

неоспоримые свидетельства мел-

ководное™ или даже наземных ус-

ловий в областях, которые ныне

опущены на глубину от 1 до 6 ки-

лометров и более (рис. 9)

Рис. 8. Схема процесса бурения в океане

1 илрофоны

(лриюя колонна

Максимум

глубины

бчрен ия

8.200 метров

TeIeviilOft camera

Осадки

Рис 9 Образцы мелководных карбонатных осадков, поднятых с глубины

более 3000 м в Индийском океане: а - мелководные коралловые известняки

раннеэоценового возраста - 50 млн лет (скв. 715А); б - мелководные

известняки среднемиоценового возраста - 15 млн. лет (скв. 812В)

При этом оказалось, что чем древнее мелководные отложения, тем

глубже относительно уровня моря они залегают (рис. 10) Отныне ста-

ло ясно, что все океаны - геологически молодое образование на нашей

планете. Однако это не означает, что раньше воды на Земле не было

Необходимо было решить вопрос: что же представляла собой поверх-

ность нашей планеты 160 млн. лет назад, до образования глубоковод-

ных и обширных океанских бассейнов, и где была вся эта огромная

масса воды

Ведь по утверждению многих ученых, как мы видели, со-

временный объем воды на поверхности Земли существует давно, по

меньшей мере более 500 млн. лет. Никаких следов полного затопления

континентов 160 млн. лет назад нет. Отсюда возникшая проблема во-

ды приобрела первостепенное значение для понимания прошлого на-

шей планеты и выявления особенностей ее современного развития, а

также путей эволюции в будущем.

Ключ к разгадке проблемы воды оказался «на дне океана» в бук-

вальном смысле этого слова. И мелководные отложения послужили

исходным материалом в цепи последовавших научных открытий и не-

ожиданных прозрений.

Что же собой представляют эти загадочные мелководные образо-

вания, и как их обнаружили в толще морских илов

Как мы уже знаем, дно океана покрыто почти непрерывным чехлом

осадочных отложений. Лишь крутые склоны вулканов, хребтов и ма-

терикового выступа лишены осадков. Исследования показали, что

морские осадки глубоководных областей сильно отличаются от осад-

ков мелководных шельфов, где глубины не превышают 50 - 200 м. В

первом случае дно покрывают тончайшие биогенные илы и глины,

на мелководье преобладают крупнозернистые песчаные илы, а в теп-

лых широтах - коралловые известняки. Резко меняется и донная фауна.

Например, разнообразные моллюски со своей хрупкой двустворчатой

раковиной никогда не смогут существовать на больших глубинах из-

за большого гидростатического давления, при котором раковина

может быть раздавлена. Не встречаются за пределами шельфа многие

типы морских ежей, водорослей, кораллов. Вся эта фауна и флора

может жить только в условиях мелководья, где много света, тепла и

низкое гидростатическое давление Например, многие виды рифост-

роящих кораллов могут существовать лишь в тропических водах при

температуре воды +22°С и на глубине не более 50 м. Поэтому обнару-

жение при бурении на глубине более 4000 м коралловых известняков и

других осадков с мелководной фауной моллюсков, зеленых водорос-

лей и др явилось своего рода неожиданностью и крупной научной

20 60 100 («О 190

(от «фО&кя моря)

LMfln

лег) V мм/',ООО лет

70(

£$0'

6ta

^ccj

ЗЫ>]

3201 *

2ЙН .

2 Oi

«ol—

181И

• Ъ£а •

АО

J||C go IZO XO

• 1

• 2

• 3

• 4

• 5

Рис IO Возраст и глубина залегания мелководных осадков на дне Мирового океана (а), скорость погружения

земной коры в пределах различных морфоструктур дна (б) (по Орленку. 1985): 1 - хребты,

2 - внутриконтинентальные моря. 3 - континентальный склон. 4 - котловины. 5 - поднятия и подводные горы

сенсацией Более того, в ряде скважин были вскрыты явные следы бы-

лого существования суши, ныне опущенной на большую глубину К

таким свидетельствам прежде всего относятся окатанная галька и ва-

луны, бурые окисленные корки базальтов со следами наземного вы-

ветривания и размыва, пузырчатые базальты и туфы наземных и при-

поверхностных вулканических извержений, а также болотные и лагун-

ные отложения - торфяники, соли, гипсы и др Возраст этих мелко-

водных образований меняется в довольно широких пределах от 140 до

5-10 млн лет. Многие из них были обнаружены в толще осадков на

глубине от 300 до 1000 м ниже дна Современная же глубина залегания

относительно уровня моря еще больше и составляет 1800 - 5000 м К

настоящему времени известно уже 186 скважин, в которых были обна-

ружены мелководные отложения, т.е. почти в каждой четвертой из 600

пробуренных скважин

Этот факт является бесспорным свидетельством грандиозного

опускания дна океанов, происшедшего за последние 70 - 140 млн. лет,

т.е. в течение геологически ничтожного времени, составляющего все-

го 2-3% от всей истории Земли

Возникает вопрос: какова закономерность в распределении древ-

них и молодых мелководных отложений в распространении их на дне

современного океана

Анализ показал, что такая закономерность име-

ется (рис. 11). В Атлантическом и Индийском океанах древнейшие

осадки возраста 100 -160 млн. лет приурочены к континентальным ок-

раинам По мере приближения к срединно-океаническим хребтам их

возраст закономерно уменьшается. В Тихом океане, наоборот, возраст

осадков уменьшается от центральных областей океана к его перифе-

рии, т.е. к континентальным окраинам. Исключение составляет Boc-

точно-Тихоокеанский хребет, где картина сходна со срединной обла-

стью Индийского и Атлантического океанов Замечательно, что в этих

же направлениях изменяется возраст подстилающих осадки вулкани-

ческих пород Вывод, который следовал из этих данных, был законо-

мерным: образование Атлантического и Индийского океанов началось

с опусканий коры вдоль окраин будущих континентов (рис. 12), кото-

рые в последующем захватывали все новые области суши или мелкого

моря, распространяясь в направлении к срединной области будущего

океана Области срединно-океанических хребтов здесь оказались во-

влечены в опускание лишь в последние 25 -30 млн лет В Тихом океа-

не процесс опускания коры шел от центра океана к периферии. Повсе-

местно опусканиям предшествовали или сопровождали их мощные

вулканические извержения. Это сочетание двух процессов, очевидно,

не случайно. Оно проливает свет на причину процесса, который

Рис 11 Палеография Мирового океана в позднем мезозое и кайнозое (последние 170 млн лет).

Области преимущественного распространения отложений: 1 - неогеновых; 2 - палеогеновых: 3 - позднемеловых;

4 - раннемсловых - позднеюрских; 5 - рифты; 6 - разломы в земной коре (по Орленку, 1983)

че

Рис 12. Схема последовательных стадий формирования впадин Атлантического

и Индийского (а)

Тихого (б) океанов путем проседаний земной коры (по Орленку. 1985)