Геология океана: загадки, гипотезы, открытия

Конюхов Александр Иванович

В океанах сложились устойчивые системы поверхностных и придонных течений. Схема распространения теплых и холодных поверхностных течений в крупнейших океанических бассейнах примерно одинакова. В экваториальных районах доминирует ветровой перенос с востока на запад, который порождает северное и южное экваториальные течения. Первое действует в северном полушарии, второе — в южном. Их разделяет довольно узкая зона, в пределах которой перенос воды происходит в обратном, восточном направлении. Это так называемое Экваториальное противотечение.

С каждым из экваториальных течений связана относительно замкнутая система других течений, образующих макроциркуляционную ячейку. Так, Северное экваториальное течение в Атлантическом океане, отклоняясь близ гряды Малых Антильских островов на север, порождает теплое течение Гольфстрим. Последнее двигается

сначала вдоль континентальной окраины Северной Америки, а затем пересекает Северную Атлантику. Отсюда охлажденные воды начинают перемещаться на юг, к экватору, образуя холодное Канарское течение. В северной части Тихого океана роль Гольфстрима играет другое теплое течение — Куросио, поднимающееся в умеренные и высокие широты вдоль берегов Японии. Охлаждаясь, принесенные Куросио воды устремляются на юг, двигаясь вблизи Тихоокеанского побережья Северной Америки. Это холодное пограничное течение получило название Калифорнийского. Крупные макроциркуляционные ячейки возникли и в южной половине Атлантического, Тихого и Индийского океанов. Здесь в высоких широтах под влиянием преобладающих западных ветров вокруг Антарктиды действует мощное течение Западных Ветров. Отдельные его ветви, отклоняясь на север, в виде холодных пограничных течений устремляются к экватору вдоль западных побережий Африки, Австралии и Южной Америки. Отклоняясь под действием пассатных ветров, основные ветви этих течений следуют далее через тропики к западным континентальным окраинам, откуда уже в виде теплых сточных течений движутся на юг. Эти субтропические макроциркуляционные ячейки, как и в северном полушарии, носят антициклонический характер. Другие ветви холодных компенсационных течений, отклоняясь на восток, формируют в восточной периферии тропической зоны океанов небольшие циркуляционные ячейки циклонического типа [Степанов, 1974]. В субполярных и полярных районах северного полушария, в областях исландского и алеутского минимума, существуют циклонические круговороты, хорошо выраженные в осенне-зимние сезоны.

Различия в плотности и температуре поверхностных и придонных вод порождают вертикальный водообмен. Следствием этого является возникновение придонных геострофических течений, направленных из высоких широт к экватору. Так как эти подводные реки текут вдоль континентальных склонов и над их подножиями, т. е. вдоль контуров материков в западных районах океанов, их называют контурными течениями. Самые мощные из них пересекают экватор, проникая в другое полушарие.

Таковы в самых общих чертах особенности современной океанической циркуляции. Все вышесказанное свидетельствует о том, что океанические бассейны представляют собой отдельные ячейки единой целостной системы, построенной в структурно-морфологическом и океанологическом отношении достаточно однотипно. Далее мы покажем, что эволюция океанов и протекающие в них геологические процессы подчиняются одним и тем же законам.

А. Вегенер и теория дрейфа континентов

Если посмотреть на очертания материков в Атлантическом и Индийском океанах, то в глаза бросится удивительная особенность: выступы одних довольно точно отвечают вогнутым участкам других. В качестве примера можно привести выступ Бразильского побережья Южной Америки, хорошо вписывающийся в контуры Гвинейского залива Африки. Нетрудно найти совмещаемые участки в пределах западного побережья острова Мадагаскар и лежащего напротив побережья Восточной Африки, а сомалийско-кенийский участок материка совпадает с выступающей северо-западной частью Австралии.

На сходство очертаний берегов противолежащих континентов обращали внимание многие географы и геологи, работавшие с картами Атлантического и Индийского океанов. Однако лишь немецкий геофизик А. Вегенер (1880—1930) разработал на основании этого и других фактов целую гипотезу. Суть ее заключалась в следующем: материки, определяющие лик нашей планеты, некогда составляли единое целое, а потом под влиянием центробежных сил разошлись в стороны. А. Вегенер назвал это дрейфом континентов.

Действительно, если из географической карты сначала вырезать, а затем сблизить друг с другом материки, то нетрудно найти такое их положение, при котором возникает сравнение с разбитой тарелкой: крупные осколки, по крайней мере частично, можно совместить между собой. При этом останутся промежутки различной формы, как бы указывающие на отсутствие мелких обломков.

При более тщательном

анализе, особенно на крупномасштабных картах, если совмещать контуры по современной береговой линии, обнаруживается масса накладок, пробелов и несовпадений. Ведь побережье обозначает не край континента, а лишь границу суши и моря, подвижную во времени. Когда уровень океанских вод поднимается, побережье отступает, и, напротив, с падением уровня связано выдвижение берега в сторону моря. Если совмещать контуры материков по краю шельфа, как это и сделал А. Вегенер, то можно добиться более полного их совпадения. Но и в данном случае остаются пробелы и участки перекрытия. Последние особенно значительны в районах, где в океан впадают реки, образовавшие крупные дельты и их подводные продолжения. Однако здесь нет ничего удивительного, так как дельты — аккумулятивные формы, сложенные терригенными выносами рек, которые поступали с суши в течение сотен тысяч и даже миллионов лет.

В начале века исследования в морях и океанах только разворачивались, для многих районов еще отсутствовали сведения не только о положении геологической границы между материком и океаном (ее и сейчас трудно точно провести), но и о ширине шельфовой зоны. Поэтому построения А. Вегенера в основном были восприняты как спекулятивные. В те годы доказать правомочность подобных совмещений было невозможно. Лишь в наши дни, прибегнув к помощи ЭВМ, Э. Булларду, Дж. Эверетту и А. Смиту [1965] удалось удовлетворительно решить задачу. Оказалось, что наилучшего совпадения контуров материков, расположенных в Атлантике и Индийском океане, можно добиться, используя их очертания по изобате — 2000 м, т. е. уже на глубинах, соответствующих средней части континентального склона. По-видимому, эти глубины в наибольшей степени отвечают границе между континентами и океанами.

Для доказательства дрейфа материков после раскола гигантского суперконтинента, названного А. Вегенером Пангеей (Пангея состояла из двух крупных материковых конгломератов — Лавразии и Гондваны), он использовал также геологические, палеонтологические и палеоклиматические данные. Вегенер обратил внимание на близость возраста и состава осадочных и магматических формаций, слагающих периферийные районы Африки и Южной Америки со стороны Атлантического океана. Другим убедительным аргументом в пользу существования в конце палеозоя — начале мезозоя единого материка в южном полушарии — Гондваны — были следы обширного материкового оледенения, найденные на юге Африки, в Южной Америке, на Индостанском полуострове и в Австралии. Все говорило о том, что в конце карбона и в перми указанные континентальные глыбы находились вблизи Южного географического полюса и были спаяны вместе. Действительно, трудно представить, что оледенение одновременно охватывало столь удаленные друг от друга континенты.

По признанию самого А. Вегенера, на мысль о возможном дрейфе материков его натолкнули данные о близком составе палеонтологических остатков, которые были обнаружены в континентальных породах палеозойского и раннемезозойского возраста Африки и Южной Америки. Особенно поразительными оказались находки на этих континентах скелетов листозавров — представителей редкой группы динозавров, обитавших, по-видимому, в пресноводных водоемах. На материках северного полушария остатки этих животных не встречались. Все это свидетельствовало о существовании сухопутного моста между континентами в южном полушарии. Сходны были флористические комплексы из континентальных разрезов Африки и Южной Америки. Однако на рубеже поздней юры и раннего мела появились различия. Отсюда А. Вегенер сделал вывод, что отделение Южной Америки от Африки произошло в меловое время.

Интуиция А. Вегенера опередила развитие науки почти на полстолетия. Смелость и внутренняя логика концепции дрейфа континентов поначалу захватили умы многих его современников. Но спустя несколько лет были произведены расчеты, которые показали, что механизм возможного дрейфа материков в том виде, в каком он представлялся А. Вегенеру, нереален. Чтобы двигаться, огромные по толщине и размерам глыбы сиалического материала (с континентальным типом земной коры) должны были преодолевать сопротивление тяжелой и вязкой «симы» (океанической коры), а также твердой (по представлениям тех лет) мантии, т. е., по существу, взламывать и ту и другую. Центробежной силы, которая, по мысли первых мобилистов, двигала континенты, на это явно не хватало. О новообразовании (спрединге) океанической коры в срединно-океанических хребтах тогда ничего не было известно.