Походження і розвиток дна Світового океану
Мал. 4. Зіставлення берегів Африки. Європи і Америки по контуру
верхнього шару, тоото земної материкового схилу (ізобата 580 м) без зміни розмірів і форм
материків (за Е. Буллардом, 1969)
Учений вважав, що частини кори, повільно плавають на нижньому розплавленому шарі, як велетенські крижини по воді. Він припускав, що багато мільйонів років тому на поверхні Землі існував один велетенський материк Пангея (від грец.— земля, тобто суцільна земля), оточений океаном Панталасою (від грец. — усе і За Хосаста —море, тобто суцільне море). Згодом цей материк під впливом обертання Землі та притягання Місяця розколовся на окремі частини, які почали розходитись у різні боки. Північна Америка, відділившись від Європи, а Південна — від Африки, повільно пересувалися на захід. Індостан також відколовся від Африки і рушив на північний схід, Австралія почала відходити на схід, Антарктида — на південь.
Серединний хребет Атлантичного океану А. Вегенер вважав залишком так званого шва від материків, які відійшли на захід і схід. Гірські ланцюги Кордильєрів і Анд, що простяглися вздовж західних окраїн материків Америки, утворилися, на його думку, внаслідок зминання товщ осадових порід у геосинклінальних прогинах перед міцним фундаментом материків під час їх руху.
За допомогою розрахунків учений дійшов висновку, що Гренландія віддаляється від Європи зі швидкістю від 36 до 18 см на рік, Північна Америка—зі швидкістю 1 м на рік, а Мадагаскар від Африки — близько 9 м на рік. Як нещодавно встановлено, ці швидкості були надто перебільшені. Та відповідність обрисів берегів континентів підтвердилась. За даними англійського геофізика Е. Булларда, вона особливо чітко виявляється по лінії материкового схилу (рис. 4).
Повернення гіпотези з забуття почалося після того, як пощастило проникнути до дна великих глибин за допомогою геофізичних та бурових методів із спеціальних дослідницьких суден. А починаючи з 1968 р., коли з плавучого судна СІЛА «Гломар Челінджер» в океанах пробурили кілька сотень свердловин, а серед них були й такі, що пройшли дно на 1000 м і більше при глибині океану понад 6000 м,— гіпотеза А. Вегенера набула особливої популярності. Так, 1971 р. на XV асамблеї Міжнародного геодезичного і геофізичного союзу в Москві цю гіпотезу визнала переважна більшість учених усіх континентів, і вона була прийнята як робоча. Академія наук колишнього СРСР навіть вирішила покласти ідеї мобілізму в основу низки теоретичних і експедиційних досліджень. Про визнання цих ідей свідчить і те, що на XXV сесії Міжнародного геологічного конгресу, що відбувся 1976 р. в Сіднеї (Австралія), з 43 доповідей, присвячених цій проблемі, тільки в трьох було висловлено незгоду з визначальними положеннями мобілізму.
Встановлено, що земна кора під океанами має іншу будову, ніж на материках. Насамперед, під їхнім дном немає гранітного шару, який залягає на всіх континентах. Осадові породи вкривають безпосередньо базальтовий шар.
Середня потужність океанічних осадків — від 300 до 1000 м. Але є місця, де їх дуже мало—лише декілька метрів, або й зовсім немає, як-от на серединно-океанічних хребтах. У багатьох місцях, а надто поблизу
берегів, осадових порід понад 2000 м. В окремих западинах їхня потужність сягає кількох кілометрів, а під водами Мексиканської затоки — більш як 15 000 м. Отже, товща осадових відкладів залежить від рельєфу дна, процесів змиву і Перенесення гірських порід із материків та кількості вапнякових нагромаджень.
Швидкість відкладання осадів на дні різна; вона залежить од відстані до материків, кліматичних умов, підводної вулканічної діяльності, коливаючись від кількох до 100 мм за тисячі років. Неважко зрозуміти, що, вивчивши навіть невеликий шар відкладів у відкритому океані, вчені можуть розшифрувати його історію за останні сотні тисяч і навіть мільйони років.
Потужність базальтового шару на континентах досягає 40 км, за його межами — від 3 до 10 км.
Після встановлення таких особливостей земної кори під океанами вчені стали поділяти її на два типи: континентальний і океанічний.
Відмінність між двома типами земної кори досить значна. Перехід між ними поступовий. Тому вирізняють іще два перехідні типи (іноді й більше): а) субокеанічний, що має більшу від океанічного товщу осадової оболонки — 15—25 км; б) субконтинентальний, який, крім осадової, має гранітно- базальтову оболонку потужністю 15—20 км. Перший тип характерний для окраїнних і внутрішніх морів, другий — для великих океанічних островів та острівних дуг.
Як показали дослідження, під серединними хребтами земна кора дуже тонка, має меншу щільність, інші магнітні властивості, посилені теплові потоки. Під впливом конвекційних течій мантійної речовини океанічне дно розколюється, а його частини розходяться в різні боки. Вздовж осьової частини хребта, у так званій рифтовій долині, через розломи ця речовина виходить на поверхню земної кори, потім застигає і твердіє. Встановлено, що такі процеси повторюються багаторазово і щоразу магма виливається на поверхню дна, створюючи базальтову кору.
Відтак народилася гіпотеза розростання дна не тільки Атлантичного, а й Тихого та Індійського океанів. її прихильники, яких серед учених переважна більшість, вважають, що матеріал, піднятий з глибин мантії, поступово відтручується новими порціями магми і через багато мільйонів років досягає материків. Тут він занурюється під них у зоні глибоководних жолобів. Такий процес відбувається постійно впродовж сотень мільйонів років. Отже, і дно океанів пересувається, як велетенський конвеєр, і постійно поновлюється в рифтових зонах (рис. 5).
Завдяки гіпотезі про дрейф континентів стала зрозумілою схожість геологічної будови та історії розвитку Африки, Австралії, Європи, Північної та Південної Америки.
Серед прихильників ідеї А. Вегенера, крім геологів і геофізиків, багато ботаніків і зоологів, які нарешті дістали ключ для розуміння багатьох спільностей у флорі й фауні материків.
Противники гіпотези Вегенера заперечують можливість руху континентів, існування навколо Тихого океану глибинних розломів, що досягають мантії Землі (шару Sima) і з якими пов'язані часті землетруси. За умови руху материків, на їхню думку, цих розломів не було б.
Внаслідок буріння в Атлантичному й Тихому океанах виявлено, що геологічний вік осадових порід, якими вкритий базальтовий шар на Серединно-Атлантичному хребті, не перевищує 25 млн років, далі від нього він зростає до 70 млн років, ще далі —до 140, а поблизу берегів Африки та Південної Америки становить 170 млн років. У відносній геохронології ці відклади відповідно належать до неогенового, палеогенового, крейдового і юрського періодів. За найновішими даними, у східній частині Тихого океану земна кора — кайнозойської ери, а та, що існувала на дні океану в мезозойську і палеозойську ери, підсунулася під західну частину Південної Америки.
Отже, дно Тихого океану (колишньої Панталаси) поновилось, а Атлантичний океан зародився в юрському періоді, і відтоді з'явились перші осади у вузькому й довгому океані, що почав розширятися. На дні його нагромаджувалися нові осади, аж до сучасної епохи. І хоча це розширення встановлено, виявлено також, що тут, окрім Карибського басейну, немає субдукції—підсовування земної кори океанічного типу під материкову.
У 1971—1972 pp. зі штучного супутника «Ізогекс» за допомогою
лазерних пристроїв учені СРСР, США, Великобританії, Франції, Італії, Канади, Японії та Греції відповідно до спільної програми досліджень потвердили розширення Атлантичного океану. Проведені вимірювання уточнюються. Можливо, найближчими роками ми дізнаємось про швидкість руху материків за допомогою нових методів космічного вимірювання.
Але вже тепер деякі наукові відкриття підтверджують висновок А. Вегенера про різну швидкість дрейфу материків. Так, завдяки застосуванню лазерів
Рис. 5. Геологічні структури дна Світового океану:
Сучасні геосинклінальні Западини океанів області
виявлено, що Північна Америка і Європа розходяться щорічно на 17 мм, а Гаванські острови і Японія дрейфують зі швидкістю 83 мм за рік.
Доведено, що океанічні серединні хребти за походженням не мають нічого спільного з гірськими хребтами суходолу, віднесеними до геосинклінальних областей. Серединні хребти виникають внаслідок виходу на поверхню глибинної речовини мантії, а наземні хребти — через нагромадження, ущільнення, підняття і зминання в складки переважно осадових порід.
Отже, сучасна геологічна наука переживає період швидкого наукового прогресу. З гіпотези про дрейф континентів народилися нові уявлення мобілізму, або, точніше,— великих горизонтальних переміщень плит земної кори. Ці переміщення здійснюються, за передбаченнями, великомасштабною конвекцією мантійної речовини.
Суть нових поглядів зводиться до того, що рухаються не лише материки, а й великі частини океанічного дна. Всього таких великих плит (разом із материками) на планеті 8—9, але, крім того, в межах Альпійсько- Гімалайського, Західно та Східно-Тихоокеанського поясів понад 20 малих плит. Межі цих плит є осередками землетрусів. Відповідно в геології з'явилися нові терміни: «тектоніка плит» і «нова глобальна тектоніка». На думку вченого В. Хаїна, нині вже можна говорити про існування теорії тектоніки плит, а не гіпотези.
Аналізуючи історію розвитку Землі від початку палеозойської ери, прихильники мобілізму твердять, що впродовж 500— 600 млн років материки могли кількаразово сходитись і розходитись, утворюючи в місцях зіткнення гірські системи. В такий спосіб, на їхню думку, могли утворитися давні Аппалачі, Скандинавські, Уральські гори, більш молоді Кордильєри і Анди, а потім іще молодші — Гімалаї, Кавказ та інші.
Отже, ідеї мобілізму підтримує багато видатних вчених різних країн. Проте ця теорія не є всеохопною. Так, скажімо, нею не можна пояснити утворення і розвиток земної кори материкового типу, циклічності тектонічного розвитку земної кори; не дуже переконливо трактуються явище субдукції, механізм і рушійні сили переміщення літосферних плит, бо глобальна конвекція не зовсім узгоджується з гравітаційним полем тощо. Однак, на думку В. Хаїна, ці вади не применшують значення нової глобальної тектоніки, а лише свідчать про необхідність подальших досліджень.
За даними розрахунків учених Московського університету, Індійська плита за останні 10 млн років рухалася зі швидкістю 6 см на рік, що спричинилося до «торосіння» товщі осадових порід, подібно до торосіння крижин, і підняття складчастих споруд у вигляді високих Гімалаїв. Аналогічно пояснюються утворення Кордильєрів, Анд, де швидкість руху плити Наска під Південноамериканський континент досягає 18 см на рік, та гірських систем східної частини Євразійського материка, куди занурюється Тихоокеанська плита зі швидкістю до 10 см на рік.
З переміщенням гігантських літосферних плит пов'язані й інші глобальні зміни в природі. Так, на думку деяких вчених, збільшення об'єму ложа Світового океану завдяки переміщенню материків привело до того, що від останніх етапів мезозойської ери до цього часу рівень Світового океану знизився на 100— 200 м. Вулканізм і землетруси характерні для районів глибинних розломів, які проходять крізь усю земну кору. Саме ними переміщується розжарена магма. А якщо уважно розглянути карти світу з підводними вулканами й епіцентрами землетрусів, то можна помітити, що вони збігаються з областями молодих гірських систем, серединних океанічних хребтів і острівних дуг Тихого, Атлантичного та Індійського океанів.
Рельєф океанічного дна. Форми рельєфу суходолу й океанічного дна в основному генетично й морфологічно подібні, проте в будові останнього вирізняють окремі характерні елементи.
Шельф, чи континентальний шельф, — це підводна окраїна материків та великих островів, що має відносно вирівняну поверхню і материковий тип будови земної кори. Схил і підніжжя становлять перехідну зону від материкової земної кори до океанічної.
Межі шельфу проводять береговою лінією та вздовж перегину поверхні (брівка шельфу) до материкового схилу. Вона знаходиться на глибині від 50 до 600 м та більше. Якщо чіткого перегину немає, межу проводять ізобатою 200 м. Ширина шельфу різна — від 1 до 1500 км.
Шельфам притаманний переважно рівнинний рельєф дна, з поступовим зниженням до континентального схилу. Але є шельфи з виступами, терасами, пагорбами, западинами, давніми річковими долинами тощо.
Материковий (континентальний) схил — це частина підводної окраїни материка між шельфом і материковим підніжжям. Нахил поверхні схилу змінюється залежно від геологічної будови досить помітно. Середній нахил її становить 4°, максимальний— до 8—10°, а мінімальний—до Г, характеризується також різким розчленуванням рельєфу: наявністю частих довгих і глибоких каньйонів, терас, зсувів. На схилі нерідко виникають каламутні потоки, а в нижній частині нагромаджуються осади.
Серединно-океанічні хребти — це великі підводні гірські споруди, здебільшого посередині океанів (див. кольорову вкладку).
Наприкінці 20-х рр. XX ст. було відкрито Серединно-Атлантичний і Східно- Тихоокеанський хребти. Наявність подібних хребтів у Індійському океані та їх нерозривність між океанами з'ясувалися наприкінці 50-х рр. Важко навіть уявити гірську систему, що простягається через усі океани на 75 000 км. Ширина її до 2000 км, а висота переважно від 1 до 3 км. Середину більшості хребтів, як уже зазначалося, прорізають глибокі ущелини — рифтові долини.
Серединно-Атлантичний хребет простягається на 20 000 км від островів Шпіцбергену до Антарктиди. На південь від Африки він з'єднується з Африкансько-Антарктичним хребтом і переходить у Західно-Індійський хребет, який у середній частині океану називається Центральним Індійським. Далі Центральний Індійський хребет через Австрало- Антарктичне підняття переходить у Південно-Тихоокеанське підняття, а останнє — у Східно-Тихоокеанське. У Північному Льодовитому океані Серединно-Атлантичний хребет з'єднується з хребтом Гаккеля. Майже паралельно з ним, від Гренландії до східної частини Новосибірських островів через Північний полюс, простягнувся хребет Ломоносова, а від острова Елсмір у Канадському Арктичному архіпелазі в напрямі до острова Врангеля — хребет Менделєєва.
Серединні океанічні хребти складаються з кількох поздовжніх пасом. Цікава ще одна їх особливість — наявність численних поперечних розломів, з якими також пов'язані глибокі підводні каньйони. Крім того, вздовж цих поперечних розломів виявлено горизонтальні зміщення блоків земної кори від осі основного хребта в різні боки на відстань від 33 до 650 км. Наприклад, уздовж розломів Віма і Чейн, на думку дослідника дна Атлантики О. Ільїна, вісь серединного хребта зсунулася на 325 км, Рейк'янес— на 370 км, а Романш — на 650 км.
У рельєфі океанічного дна вирізняють також вулканічні конуси. Вони, як і на суходолі, формою схожі на зрізаний конус і сягають у висоту кількох кілометрів.
Під час спостережень за виверженням одного з підводних вулканів у Тихому океані вчені бачили, як із конуса, що здійнявся на 2,5 км, викидалися розжарена мантійна речовина, попіл, вулканічні бомби і пісок. Температура води, що вивергалася, сягала +300 °С. Світлий шлейф від
зо
вулкана тягнувся за течією на 200 км.
З тепловими потоками у рифтові зони і поперечні розломи потрапляють рудоносні розчини, до складу яких входять залізо, марганець, свинець та інші елементи.
Це відкриття океанологів спонукає геологів суходолу переглянути деякі класичні положення щодо утворення рудних корисних копалин.
Отже, на дні океанів відбуваються активні хімічні процеси. Але через великий тиск там нічого не кипить і не вирує. Рудоносні підводні ріки спокійно течуть по дну. Цікаво, що біля гідротерм живуть морські організми, розмірами в десятки разів більші від їхніх родичів.
Ізольовані плосковершинні підводні гори, звичайно вулканічного походження, називають гайотами. Вважається, що вирівнювання вершин зумовлене абразією чи денудацією з наступним опусканням давніх вулканічних островів у води океану. Найбільше їх у Тихому океані. З деяких вершин у Тихому океані було піднято шматки коралових рифів віком понад 70 млн років (крейдового періоду), а це значить, що вулканічні гори утворилися ще раніше.
Значна кількість вулканічних гір розміщена на великих підняттях океанічного дна, а на поверхню виступає у вигляді групи островів. Це, наприклад, Маршаллові, Гавайські, Полінезійські, Алеутські, Курильські острови. Гавайські острови утворені величезними шпилястими вулканами, що належать до найбільших на Землі.
В Атлантичному океані розташовані архіпелаги вулканічних островів: Азорські, Канарські, Малі Антильські, Бермудські, Кабо-Верде, Трістан-да- Кунья та ін.
В Індійському океані такого самого походження острови Сейшельські, Крозе, Мальдівські, Андаманські та ін.
У Тихому, Атлантичному та Індійському океанах, крім острівних дуг та молодих гірських споруд, багато глибоководних западин, чи жолобів, утворення яких мобілісти пов'язують з явищем субдукції, а фіксисти — з прогинанням земної кори, що супроводжується підняттям гірських систем. Встановлено також, що вздовж цих жолобів утворюються глибинні розломи. Вони досягають мантії та мають нахил площини схилу під острівні дуги або материк. Саме вздовж цих розломів від раптових зрушень земної кори і відбуваються підводні землетруси. В місцях найбільшого прогинання земної кори утворилися найбільші глибини планети: Маріанський жолоб (11 022 м), жолоби Тонга (10 882 м), Курило-Камчатський (до 9717 м) і Філіппінський (до 10 265 м).
В усіх океанах є великі улоговини — результат рухів земної кори. Немає потреби перелічувати "їхні назви і описувати розміри та положення — вони добре простежуються на фізичній карті світу.
На дні океанів багато плоских або слабо нахилених частин дна океанів, відокремлених від улоговин виступами. Вони називаються плато. Від шельфів відрізняються тим, що знаходяться на глибині від 1 до 2 км та більше. Приміром, плато Блейк поблизу півострова Флорида, Сан-Паулу
— біля однойменного бразильського міста, Фолкпендське — на схід від островів з тією самою назвою, Луанда — поблизу узбережжя Анголи. В Тихому океані такі плато є поблизу берегів Каліфорнії, на південний схід від Нової Зеландії.
Отже, потужний потік інформації принципово змінив уявлення про геологічну будову і рельєф дна Світового океану. Підтвердилась гіпотеза А. Вегенера про дрейф материків. Виявилась відміна в будові земної кори під океанами (океанічний тип) і материками. Значно поповнились дані про рельєф дна океанів: встановлено гігантську протяжність серединно-океаніч- них хребтів та визначено причину їх утворення; відкрито великі підводні каньйони на континентальному схилі материків і на дні океанів. Спираючись на теорію мобілізму, вчені змогли пояснити утворення глибоководних жолобів і причини підвищеної сейсмічності та вулканізму вздовж острівних дуг. Стало зрозумілішим утворення гірських систем Анд і Кордильєрів, Великого Вододільного хребта Австралії, Гімалаїв; утворення насувів у молодих гірських спорудах — Альпах, Карпатах, Балканах; закономірності поширення корисних копалин і т. ін.
КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ, ЗАВДАННЯ, ВПРАВИ
1. Що підштовхнуло А. Вегенера до формулювання гіпотези про дрейф материків? 2. Назвіть докази розширення дна океанів. 3. Якими є особливості земної кори океанічного, материкового і перехідного типів? 4. Чим відрізняються за походженням океанічні хребти від гірських споруд суходолу? 5. Знайдіть на карті основні форми рельєфу дна та поясніть їх утворення. 6. Проаналізуйте причину пов'язаності зон підвищеної сейсмічності й вулканізму з рифтовими долинами і зонами субдукції.
Рекомендована література: див. номери 1, 9, 17, 22, ЗО у списку
Автор: admin от 26-01-2013, 01:16, Переглядів: 6010