Возраст дна мирового океана
Возраст океанов (по Хаину В.Е.)
Благодаря глубоководному бурению и картированию линейных магнитных аномалий возраст современных океанских бассейнов считаться надежно установленным. Палеомагнетизм показал, что континенты раздвигались на всю ширину океанского ложа и это расширение началось в мезозое. В Атлантическом и Тихом океанах 165 млн лет, в Индийском океане — 158 млн лет, в Арктическом океане — среднемеловой. Для всех океанов, кроме Тихого, этот возраст означает начала взламывания коры Пангея и начала спрединга.
Неоспоримо, что современная кора Тихого океана не древнее юры, но геологические данные обрамления океана показывают, что он намного древнее. К этим данным относится прежде всего распространение офиолитов по всей периферии океана, причем возраст этих офиолитов возрастает в направлении от океана в глубь континентов, а наиболее древние офиолиты принадлежат рифею (Юго-Восточный Китай), кембрию (о.Тасмания, Австралия, Новая Зеландия) и ордовику (Корякия, Калифорния, Южные Анды). Можно предположить, что это и есть доюрская кора Тихого океана и его окраинных морей.
Палеогеографические реконструкции тихоокеанского обрамления показывают, что трансгрессии на континентальные окраины неизменно приходили со стороны современной акватории Тихого океана. Наиболее древняя пассивная окраина пра-Тихого океана, относящаяся к среднему-позднему рифею, сохранилась в Северо-Американских Кордильерах, позднерифейская — раннекембрийская — в Австралии (складчатая система Аделаида), а элементы раннепротерозойских активных окраин с краевыми вулканоплутоническими поясами обнаруживаются на крайнем северо-западе Канадского щита, в районе Большого Медвежьего озера, и на северо-востоке Австралии, в Квинсленде. Данные палеомагнетизма показывают, что океанское пространство неизменно существовало на месте современного Тихого океана по крайней мере с начала палеозоя.
Итак, современная молодая кора Тихого океана является лишь обновленной и начало формирования этого океана, возможно, относится к протерозою, если не к более раннему времени, хотя его конфигурация и площадь могли претерпевать значительные изменения. Сближение и распад суперконтинентов никогда не затрагивали местоположение этого океана.В этом полушарии всегда была вода.
Но в доюрское время существовали и другие океаны, о чем говорят геологические и геофизические данные. К числу геологических относится офиолиты, а они обнаружены даже на Балтийском щите. Среди протерозойских образований они еще редки, но начиная с кембрия становятся достаточно широко распространенными. То же относится к турбидитам, кремням (радиоляриты и др.), пелагическим известнякам, широко развитым в палеозое и известным в протерозое. Распрямление складок и восстановление донадвиговой структуры складчатых поясов, в которых участвуют офиолиты и глубоководные отложения, приводят к выводу, что их первичная ширина была намного больше современной и сравнимой с шириной молодых океанов. Но решающее слово в вопросе о ширине древних глубоководных бассейнов с корой океанского типа принадлежит палеомагнетизму, а палеомагнитные данные однозначно свидетельствуют о существовании палеоокеанов шириной в тысячи километров,среди них были микроконтиненты, островные дуги и окраинные моря.
Серьезным дополнительным аргументом в пользу существования даже докембрийских комплексов отложений континентальных окраин является присутствие осадков приливно-отливного происхождения, так называемых тайдалитов, так как приливы наблюдаются лишь в крупных открытых бассейнах и не свойственны окраинным и внутренним морям. Приливно-отливное происхождение имеют строматолиты, получившие массовое распространение уже в протерозое. Показательно также развитие осадков, характерных для зон апвеллинга, т.е. подъема вдоль континентальных окраин глубинных вод, обогащенных соединениями фосфора, органическим углеродом, биогенным кремнеземом, некоторыми редкими и рассеянными элементами (U, V, Cu).
Палеогеографические и палеотектонические реконструкции показывают, что в палеозое и позднем протерозое существовал кроме пра-Тихого океана ряд других океанских бассейнов. Одним из них был океан Япетус, существовавший до девона и занимавший положение, близкое к положению современной Северной Атлантики. Это дало основание Дж.Т. Вилсону говорить о повторном раскрытии Атлантики в юре. Другой очень крупный океан — Палеоазиатский (состоящий из соединенного Урало-Охотского) — отделил с одной стороны Восточно-Европейский материк от Сибирского, с другой — от Китайско-Корейского; он существовал до позднего палеозоя, а на крайнем востоке и до раннего мезозоя. Третий океан, Тетис, простирался в широтном направлении между северными и южными материками. Развитие этого океана продолжалось до кайнозоя и даже в современную эпоху (Средиземное море). Наконец в палеозое и мезозое был еще один океан — Арктический.
Приведенные выше возраста океанов относятся к их наиболее древним сегментам. Между тем раскрытие океанов происходило не сразу на всем их протяжении, а частями, разграниченными магистральными трансформными разломами, как бы с остановками на каждом из таких разломов и последующим их взламыванием и прорастанием рифта. Это особенно наглядно видно на примере Атлантического и Северного Ледовитого океанов. В конце средней юры — поздней юры раскрылся центральный сегмент Атлантики между Азоро-Гибралтарским разломом и Экваториальной зоной разломов. В течение раннего и среднего мела процесс распространился к северу на сегмент между Ньюфаундлендом и Иберийским полуостровом и достиг разлома Чарли—Гиббса. В начале сенона спрединг преодолел этот барьер и достиг следующего — Гренландско-Фарерского порога, проходящего через Исландию. На этом этапе возникла другая, побочная ось спрединга — Лабрадорская, полностью отделившая к концу эоцена Гренландию от Северной Америки. В конце палеоцена — начале эоцена спрединг распространился из Северной Атлантики в Норвежско-Гренландский бассейн Арктики и вскоре, преодолев Шпицбергенский разлом, в Евразийскую котловину Северного Ледовитого океана, создав хр. Гаккеля.
Сходным образом процесс продольного разрастания океана протекал в Южной Атлантике. Еще в поздней юре на крайнем юге произошло отделение Африки от Южной Америки и Антарктиды и к началу мела раскрытие остановилось на линии Фолклендско-Агульясского разлома. В неокоме оно продвинулось на север до разлома Риу-Гранди; севернее в узком бассейне типа Красного моря шла садка солей. В конце апта—альбе там раскрылся следующий, Анголо-Бразильский, сегмент, а на границе альба и сеномана был взломан последний барьер существовавших до этого в Экваториальной зоне разломов и произошло объединение Южной и Северной Атлантики в единый океан.
В Индийском океане спрединг начался в поздней юре и распространялся на юго-запад, отделяя Африку от Индии, Мадагаскара и Антарктиды, затем с севера на юг и юго-восток, отделив в конце юры — начале мела Индию от Австралии и в начале сенона — Австралию от Антарктиды. На севере в палеогене спрединг надолго остановился у разлома Оуэн и лишь в позднем миоцене, вспоров этот разлом, проник в Аденский залив и Красное море.
Сложнее шло развитие молодой коры Тихого океана, где происходила перестройка плана расположения осей спрединга, и современное их расположение стало складываться лишь в конце мела.
Таким образом, можно констатировать факт существования молодых и древних океанов.
Только тектоника плит и теория спрединга дают объяснение происхождению океанов. Они объясняют:
1. систематическое увеличение возраста базальтов 2-го слоя и перекрывающих их осадков от осей срединных океанов в направлении континентов;
2. увеличение мощности и стратиграфического диапазона осадочного слоя от нулевых значений на оси спрединга в том же направлении;
3. увеличение глубины океана с увеличением возраста коры и переход от более мелководных, хотя и пелагических осадков к более глубоководным вверх по разрезу осадочного чехла;
4. присутствие в основании осадочного слоя металлоносных осадков, отложенных гидротермами на осях спрединга;
5. увеличение мощности и плотности литосферы от срединного хребта к континенту;
6. уменьшение интенсивности магнитных аномалий в том же направлении;
снижение величины теплового потока в том же направлении.
Источник
Возраст дна мирового океана
Возраст океана
Согласно гипотезе Вегенера, — разумеется, модернизированной, уточненной и согласованной с последними данными геофизики, палеомагнитологии и других дисциплин, — перед тем, как материки начали «плавание» по планете, «для дрейфа континентов созрели соответствующие условия и уже в принципе, по-видимому, существовало подразделение земной коры на два типа: суперконтинент Пангея и Мировой (пра-Тихий) океан». И хотя неизвестно, как шло в деталях формирование коры Атлантического и Индийского океанов, сторонники дрейфа континентов полагают, что в пользу их гипотезы убедительно говорят данные глубоководного бурения. В свете этих данных оказывается, что оба океана поразительно (разумеется, с точки зрения геологии) «молоды» — их возраст, порядка 150-200 миллионов лет, совпадает с датой великого раскола Пангеи (или Гондваны и Лавразии), положившего начало Атлантике и Индийскому океану.
Более того: чем ближе к Срединно-Атлантическому хребту, к его рифтовой долине (являющейся, по мысли сторонников дрейфа континента, тем самым «шрамом», который рассек пра-материк), тем моложе кора на дне океана. На самом хребте получена дата в 1 миллион лет, а у берегов Южной Америки — 140 миллионов. Значит, дно Атлантики последовательно расширяется, по мере того как Америка уплывает на запад и рождение океана идет в районе рифтовой долины срединного хребта. Об этом и раньше говорили сторонники гипотезы Вегенера: разные участки дна Атлантики должны иметь неодинаковый возраст, и чем дальше на восток от хребта, тем старше должны быть породы, слагающие дно Атлантики.
Для полного триумфа гипотезы дрейфа континентов оставалось получить данные о возрасте Тихого океана, который был бы сопоставим с возрастом материков (то есть измерялся бы не миллионами, а миллиардами лет). И вот данные были получены. Глубоководное бурение, проведенное в последние годы в Тихом океане на судне «Гломар Челленджер», позволило проникнуть сквозь всю толщу осадков, скопившихся за время существования океана, и достичь базальтового фундамента, «истинного дна». Каково же было удивление ученых, когда оказалось, что возраст Тихого океана, считавшегося и «пра-океаном», и самым древним океаном нашей планеты, столь же мал, как возраст «молодой» Атлантики и Индийского океана!
Удивлены были, правда, лишь сторонники «дрейфа континентов» и теории постоянства океанов. Те же ученые, которые и прежде высказывались в пользу «молодости» Атлантики, Индийского и даже Тихого океанов, то есть вообще Мирового океана, получили, казалось, полное подтверждение своим взглядам. (Так, например, профессор Д. Г. Панов задолго до начала экспериментов по глубоководному бурению писал: «Преобладающая по площади часть дна Тихого океана представляет активизированную платформу, далекую от неизменного и «догеосинклинального» состояния, которое ей так часто приписывается. Тихий океан, как и все океаны, молод и в своем образовании, хотя и сохраняет унаследованные черты былого развития».)
Об удивительной «молодости» Великого океана свидетельствовали наблюдения и исследования, проведенные задолго до того, как бур проник сквозь толщу океанских вод и плотный слой осадков. Сколько бы ни драгировали с бортов океанографических судов вершины подводных гор и гайотов, ни разу пока еще не удалось поднять окаменелости, возраст которых был бы старше мелового периода (который имел место 70-140 миллионов лет назад). Но, быть может, ученым просто-напросто не везло и они не натолкнулись еще на более древние окаменелости?
На океанское дно постоянно, в течение тысяч и миллионов лет отлагаются разнообразнейшие осадки: мертвый планктон, минеральные частицы, оторванные течениями и волнами от суши, и т. п. Средняя скорость накопления осадков на дне океанов оценивается в 1 сантиметр за тысячу лет. Если считать возраст Тихого океана равным возрасту Земли, то с помощью несложного расчета (умножив 2-5 миллионов тысячелетий, протекших со времени рождения Тихого океана — и всей планеты — на 1 сантиметр) можно получить мощность слоя осадков, который должен был бы образоваться на дне за время существования Великого океана. Но величина получается умопомрачительная, невероятная: 2-5 миллионов сантиметров, то есть 20 или даже 50 километров! На самом же деле слой осадков в Тихом океане равен всего-навсего в среднем 1 километру. Не означает ли это, что и сам Великий океан в 20-50 раз «моложе» планеты и насчитывает не миллиарды, а сотни миллионов лет?
Столь молодым считал Тихий океан академик Д. И. Щербаков (хотя и допускал, что «и до этого времени моря и океаны существовали, но конфигурация их значительно отличалась от теперешней»). А советский геолог Г. Д. Афанасьев на основании оригинальной интерпретации скорости образования осадков на дне Тихого океана полагает, что он сложился в третичном периоде: возраст величайшего водного бассейна нашей планеты не превышает 50 миллионов лет.
Но, к сожалению, мы не знаем точно, всегда ли скорость образования осадков была постоянной. Результаты радиоуглеродного датирования осадков свидетельствуют об обратном: например, около ста тысяч лет назад эта скорость была в несколько раз меньше. И если считать, что средняя скорость образования осадков была вдвое меньшей, чем сейчас, то возраст Тихого океана будет измеряться величиной порядка миллиарда (и больше!) лет.
В осадках, лежащих на дне, «заключена подлинная летопись океана, геологическая и биологическая в то же время, а вместе с тем отчасти и летопись всей Земли. Миллионы лет на дне океана отлагались продукты выветривания земной коры, их выносили реки, льды и ветры; отмирающие организмы устилали дно своими скелетами; вулканические извержения заливали его лавами, покрывали пеплом; на дне возникали различные химические соединения, — пишет Н. Н. Горский в книге «Тайны океана». — Дно океана, не подверженное такому энергичному выветриванию и такой мощной эрозии, как суша, бережно хранит в себе историю отдаленных геологических эпох».
Но как только мы начинаем читать великую «книгу осадков», тотчас же возникают споры о том, правильно ли прочитана та или другая глава, страница, даже «буква» этой «книги». Ибо, во-первых, многие ее страницы оказываются перепутанными, смятыми, уничтоженными; во-вторых, сама книга погребена под многокилометровой толщей воды и, в-третьих, различные исследователи предлагают различные «прочтения», различные варианты «дешифровки» осадочных слоев на дне океана.
Как мы уже говорили, кора материков состоит из двух слоев, гранитного и базальтового, а кора океанского дна — из одного, базальтового. За миллионы лет существования и материков, и океанов здесь образовался еще один слой — осадочный. На дне Тихого океана можно выделить в этом слое две части. Сверху лежат рыхлые и малоуплотненные осадки, а под ними так называемый «второй слой», заменяющий гранитный слой материков. Еще ниже под ним лежит базальтовая океаническая кора. Чем образован «второй слой»? Слежавшимися ли за миллионы лет рыхлыми осадками? Или это вулканические породы, претерпевшие изменения? Или, может быть, загадочный «второй слой» представляет особую смесь вулканических пород и донных осадков? Океанографы и геологи не знают, какое из предположений правильно.
Базальтовый слой земной коры в Тихом океане распространен повсеместно. Мощность его колеблется в пределах 4-5 километров. Зато «второй слой» местами вообще отсутствует, а порой достигает мощности нескольких сотен метров и даже тысяч метров! Столь же неравномерно распределен и верхний слой, т. е. слой рыхлых и малоуплотненных осадков. Кое-где он начисто отсутствует, кое-где покрывает дно океана подушкой в несколько сот метров толщиной, а на склонах подводных гор и в ущельях достигает величины в один и даже два километра!
Мы недаром употребили выражение «перепутанные страницы книги осадков» — часто более поздние осадки подстилают более ранние. Затвердевшие слои, насыщенные окисями железа и марганца, свидетельствуют о том, что кое-где накопление осадков на дне Тихого океана шло с перерывами. Огромные изменения в последовательность страниц «книги осадков» вносят подводные течения и стремительные мутьевые потоки, которые можно образно назвать «океанскими лавинами». Вызывают их подводные землетрясения, после которых «лавины» уносят далеко в океан различные осадки с материка и материковой отмели. Так, в 1953 году в районе островов Фиджи, поблизости от столичного города и порта Сува, мутьевой поток, порожденный землетрясением, достиг скорости 18 километров в час и повредил телеграфный кабель под водой на протяжении сотни километров, сместив его в сторону на три с половиной километра. Отмечалось и более «дальнобойное» действие мутьевых потоков, на расстоянии до 500 километров!
Подводные течения в океане, конечно, нельзя сравнивать по скорости с мутьевыми «лавинами». Но и они, несмотря на свою медлительность, могут переносить осадки на сотни километров. Частица мелкой взвеси погружается со скоростью нескольких десятков сантиметров в сутки. Значит, дна Тихого океана, средняя глубина которого равна примерно 5,5 километра, такая частица достигнет. через 10-20 лет! За этот промежуток времени сначала поверхностные, а затем глубинные течения могут унести ее очень и очень далеко.
Мы не раз говорили о сейсмичности дна Тихого океана, об интенсивном вулканизме. Нетрудно догадаться, сколь существенные коррективы в «книгу осадков» вносили подводные извержения и землетрясения. В ходе великих оледенений менялся климат Земли, менялась температура воды в океанах, менялись, стало быть, и условия существования живых существ. А ведь эти живые существа играют весьма большую роль в истории Тихого океана: вспомните колонии кораллов, построивших и Большой Барьерный риф, и сотни рифов, атоллов, островов в тропической части океана. Около 70 процентов глубоководного дна океанов покрыто осадками, образованными останками мельчайших морских организмов. Значит, различные изменения, казалось бы «внешние» по отношению к океанским глубинам, вроде похолодания воздуха и т. п., неизменно сказывались и на составе, и на мощности осадков.
Приведем еще несколько характерных примеров переноса осадков в океане. Пузырчатые водоросли «фукус» по мере того, как увеличивается их рост, а вместе с ним и число воздушных пузырьков в тканях водорослей, всплывают на поверхность вместе с теми обломками пород, на которых они поселились на морском дне. Таким образом, своеобразный «парашют», водоросль «фукус» может поднимать со дна обломки известняка или кристаллических пород и переносить их на расстояние многих километров.
Конечно, «подъемная сила» водорослей «фукус» невелика и перенести большие обломки они не могут. Зато айсберги в состоянии переносить валуны весом в несколько десятков тонн, причем на расстояния в тысячи километров. Например, айсберги южного полушария доходят до 30 градуса южной широты, ибо могут прожить, от момента зарождения до гибели, свыше десяти лет.
Переносить обломочный материал в океане на большие расстояния могут не только крохотные водоросли или гигантские айсберги, но и некоторые виды высших животных, например, морские львы. «Известны случаи нахождения на о-вах Те-Сперс (в 90 км южнее Новой Зеландии) обломков пород, специфических для пляжей Оклендских островов, расположенных от Те-Сперс в 270 км, — пишет О. К. Леонтьев в книге «Дно океана». — Гальки из этих же пород были обнаружены в желудках убитых здесь морских львов. Несомненно, обломки чуждых для о-вов Те-Сперс горных пород были занесены сюда этими животными».
Живые существа являются не только «переносчиками осадков» или создателями, так сказать, «пассивных осадков» в виде мертвых тел, скелетов и т. п. Они могут активно воздействовать на подводный рельеф и осадочный слой. О созидательной роли кораллов уже было сказано немало. Стоит упомянуть и о разрушительной роли моллюсков-камнеточцев, этого бича молов и других портовых сооружений. Различные виды камнеточцев ухитряются протачивать плотные известковые скалы, камень, песчаник, сланец, дерево, торф, устричные раковины. На один квадратный метр породы приходится иногда свыше 5000 отверстий!
А ведь разрушительная деятельность камнеточцев — только ничтожная часть тех изменений, которые вносит океан в залегание осадков. Профессор Кленова считает, что, «говоря о скорости отложения осадков, необходимо всегда помнить, что на морском дне, помимо отложения, может происходить — и непрерывно происходит- также размывание дна». И теперь, нам, пожалуй, ясно, почему, несмотря на, казалось бы, неопровержимые данные глубоководного бурения о том, что Тихий океан «молод», все-таки очень многие ученые продолжают считать его одним из самых древних образований нашей планеты.
Да и где гарантия того, что бур действительно дошел до «первозданного», «изначального» базальта, а не натолкнулся на базальтовые породы,, имеющие более позднее происхождение? Ведь Тихий океан, и сейчас далеко не «тихий» (вспомним «огненное кольцо», его опоясывающее!), когда-то был еще более вулканически активен: результатом этой активности было рождение Гавайских и других вулканических островов и архипелагов, подводных гор и гайотов и десятки тысяч подводных холмов.
Быть может, плодом этой вулканической деятельности является и нынешнее дно Тихого океана, его базальтовый слой? Или, как полагают сторонники дрейфа континентов, дно Тихого океана постоянно «омолаживается»- и в силу этого нельзя отыскать доказательства его «первозданности», когда мы пытаемся прочитать «книгу осадков»?
На эти вопросы у нас нет ответов. Справедливыми остаются слова Н. Н. Горского о том, что «дата рождения и эволюции океанских бассейнов, зашифрованная природой в глубоководных донных осадках, в химическом составе воды, в структурах океанической и материковой земной коры, остается пока спорной». И, к сожалению, справедлив тезис о том, что «этапы развития океанских бассейнов также скрыты во мгле времен».
Между тем до недавнего времени казалось, что история Тихого океана, по крайней мере последних 200 миллионов лет его существования, нами восстановлена достаточно хорошо.
Источник