Текст книги "Геология океана: загадки, гипотезы, открытия"

Автор книги: Александр Конюхов

сообщить о нарушении

Текущая страница: 12 (всего у книги 15 страниц)

Рис. 15. Глобальная палеогеографическая схема для позднекаменноугольной эпохи [Morel, Irving, 1978]

Одна система континентальных рифтов, огибая Багамский выступ, из района современного Мексиканского залива простиралась вдоль Аппалачских гор, к тому времени уже в значительной степени срезанных эрозией. Рифты развивались навстречу Тетису, глубоко вклинившемуся в Пангею на востоке. Другая цепочка рифтов образовалась в южной, гондванской части суперконтинента. Рифты, словно трещины на расколотой тарелке, избороздили ее от края до края. Тем самым наметились направления основных расколов, которые вскоре привели к разделению Пангеи на Лавразийский и Гондванский континентальные блоки, а потом и на более мелкие фрагменты. Развитие континентальных рифтов продолжалось несколько десятков миллионов лет. За это время в рифтовых прогибах и грабенах сформировались мощные толщи весьма однообразных отложений. В северной цепочке прогибов накапливались конгломераты, красноцветные песчаники и глины с горизонтами ангидритов, доломитов и галита, в южных прогибах – те же терригенные красноцветы. Здесь, однако, распространены толщи сероцветных песчаников и глин. Они включают угли и углистые глины, а иногда и соли. Триасовый период стал временем широкого распространения глинистых минералов с четко упорядоченной структурой – корренситов, в дальнейшем почти не встречавшихся в осадочных разрезах. Но самое главное, он ознаменовался началом распада гигантского суперконтинента – процесса, в конечном итоге приведшего к формированию современного лика нашей планеты.

Сейчас еще трудно определить, когда произошло полное расщепление континентальной коры и на месте наземных рифтов возникли первые участки с океанической корой. Глубоководным бурением в Северной Атлантике был доказан оксфорд-кимериджский возраст коры в пределах материкового подножия США. Однако нельзя исключать, что более древние ее блоки находятся под самим континентальным склоном, где они перекрыты мощными комплексами отложений и потому не могут быть вскрыты при нынешних возможностях бурения. Косвенные же данные свидетельствуют о том, что возраст самых древних участков коры с типично океанической структурой не превышает 180—160 млн лет, т. е. является средне-позднеюрским. Таким образом, процесс раскола континентального субстрата Пангеи протекал чрезвычайно долго, примерно 80—100 млн лет. Однако это был только первый акт драмы. Он завершился возникновением протоокеанической впадины Центральной Атлантики, отделившей Африкано-Южноамериканский выступ Гондваны от Северо-Американской глыбы, которая в полосе от Гренландии до Британских островов еще соединялась с Евразией.

Судя по отложениям, вскрываемым в прогибах Марокканской Месеты, в Новошотландском и Лабрадорском бассейнах Канады и в Западном шельфовом бассейне Англии, на первых этапах раскрытия эта впадина очень напоминала современный Красноморский рифт. Упомянем хотя бы о широком распространении на окраинах Центральной Атлантики триасовых и нижнеюрских солей, которые обнаруживаются ныне в полосе от банки Роккол (к западу от Ирландии) через район Гибралтара до Сенегала, а на западе – от Лабрадора до района банки Джорджес (атлантическая окраина США). Эти соли занимают здесь примерно то же место, что и миоценовые в Красном море. К концу юры оба залива – древний на востоке и вновь сформировавшийся на западе – образовали единый океан Тетис с общей системой водной циркуляции. С этого момента на огромных пространствах от Мексиканского залива до Памира формировались практически идентичные комплексы отложений: в титоне – рифовые и лагунные известняки, в раннем мелу – карбонатные банки, разделенные языками дельтовых и прибрежношельфовых песков и глин, в альбе и сеномане – «черные» глины и известняки, сменившиеся выше мелами и мелоподобными известняками. В палеоцене и эоцене на обширных пространствах отлагались зеленые глины и фораминиферовые известняки.

Таким образом, уже на рубеже юрского и мелового периодов Лавразийский и Гондванский блоки разошлись и Пангея перестала существовать. Гондванский блок, сохранявший относительную целостность, в меловой период распался на несколько крупных фрагментов. Уже в неокомское время между Африкой и Южной Америкой, составлявшими до того единое целое, сформировалась сложная система континентальных рифтов, отдельные отрезки которой уходили далеко в сторону от основного направления расколов. Как и в ряде других случаев, последним предшествовал эпизод (в позднем апте) интенсивного накопления солей. В настоящее время соленосные толщи, некогда накапливавшиеся в единых бассейнах, оказались по разные стороны Южной Атлантики. Одинаковые по составу комплексы позднеаптского возраста вскрыты бурением в окраинных впадинах Анголы и Бразилии. Полностью разделение Африканского и Южно-Американского континентов произошло на рубеже раннего и позднего мела (рис. 16), точнее, в среднем—позднем альбе. Это событие ознаменовалось мощными подводными вулканическими излияниями и извержениями вулканов на тихоокеанской окраине Южной Америки, где только в Перуанском троге в это время образовались толщи вулканитов, лав и осадочных пород общей мощностью свыше 6000 м (группа Касма). В раннем мелу от Африки откололись Индостанский, Мадагаскарский и Австрало-Антарктический блоки. Распад Гондваны завершился в кайнозое отделением Антарктиды от Австралии [Ушаков, Ясаманов, 1984].

Рис. 16. Положение материков в западном полушарии в конце аптского – начале альбского века (примерно 110 млн. лет назад)

1– крупные рифтовые грабены; 2,3– краевые части континентальных рифтов: 2– в областях накопления карбонатных осадков, 3– в областях терригенной седиментации; 4– окраины орогенных (горных) массивов; 5– окраины стабилизированных областей кратонов; 6– районы континентов, захваченные трансгрессиями моря; 7– срединно-океаническое поднятие; 8– точки глубоководного бурения, где встречены отложения апт-альбского возраста; 9– положение современной береговой линии и изобаты 2000 м

Там, где был океан Тетис

Расширение ложа Атлантики в позднеюрскую и особенно в раннемеловую эпохи сопровождалось не только расколами континентальных мегаблоков, но и их взаимными перемещениями. Так, Гондванский блок после зарождения Центральноатлантической впадины стал быстро смещаться на восток по отношению к Лавразии. Подобные перемещения имели далеко идущие последствия для океана Тетис, южные окраины которого «поплыли» на восток относительно северных. Затем, после раскрытия Южной Атлантики и распада Гондваны на несколько континентальных глыб, Афро-Аравийский блок стал прижиматься к северным окраинам океана Тетис. Началось его захлопывание.

В период раскрытия Атлантики Африканский континент сместился более чем на 1500 км. Скорость его движения в интервале 180—100 млн лет составляла 2—3 см/год. За это время он развернулся по отношению к Евразии на 40°. В том же направлении, что и Африканский континент, начал мигрировать и Иберийский континентальный блок, слегка разворачиваясь на юг. В результате образовался Пиренейский трог – глубоководный прогиб, в котором накапливались турбидиты раннемелового возраста. Одновременно на его западном продолжении раскрывался Бискайский залив, в его окрестностях отлагались «черные» глины – осадки, обогащенные органическим веществом.

Континентальная окраина Гондваны, обращенная к океану Тетис, почти 140 млн лет испытывала устойчивое погружение, что привело к формированию мощной линзы мезозойских и кайнозойских пород. В начале кампанского века северо-восточной выступ Афро-Аравийской глыбы стал сближаться с противолежащей экранной Евразии. Это сопровождалось мощнейшими сжатиями, расколами континентальной коры и опусканием краевых ее блоков. Оказавшееся между континентами ложе Тетис было взломано, отдельные его фрагменты в буквальном смысле выдавились на край Нубийского щита в районе Омана. В настоящее время породы, совершенно нехарактерные для континентов, возвышаются в глубине побережья Омана в виде невысоких гор. Эти аллохтонные массивы сложены офиолитовой ассоциацией, в составе которой находятся породы явно океанического генезиса.

Закрытие восточного рукава Тетис сопровождалось обрушениями ложа молодых океанов, что вызвало падение уровня морских вод в маастрихтском веке. Оживились поверхностные течения, в том числе холодные пограничные, благодаря которым на многих участках окраин Африки – от Камеруна, Сенегала и Марокко в Центральной Атлантике до Алжира, Туниса и Сирии в океане Тетис – происходил интенсивный подъем глубинных вод. С ним было связано формирование фосфоритов, кремнистых пород и палыгорскит-сепиолитовых глин.

Блокировка, возникшая в результате схождения Афро-Аравийского и Евразийского континентальных блоков в полосе Омана, продолжалась с кампана до среднего эоцена, т. е. 72—48 млн лет назад. На северных окраинах в океане Тетис коллизия привела к осушению многих областей, до того покрытых морем. На Северном Кавказе, в районе Дагестанского клина, в Маастрихте произошли многочисленные оползни, продолжавшиеся в дании и эоцене. Во всей полосе океана Тетис встречаются следы обмеления и осушения части континентальных шельфов.

В эоцене завершился распад Лавразийского континентального мегаблока. Отделившись от Северной Америки, Евразия стала смещаться на восток со скоростью, превышавшей скорость перемещения Афро-Аравийской глыбы. Это выразилось в сдвиговых дислокациях и расколах континентальной коры, характерных в основном для Западной Европы. Однако Тетис еще был напрямую связан с океаническими впадинами Атлантики. Они были объединены системой циркуляции, а на огромных пространствах континентальных окраин этого региона накапливались очень близкие по составу отложения. Они были характерны для обширных мелководных морей, приуроченных к шельфам Африки и Евразии. Над многими участками окраин продолжался начавшийся еще в Маастрихте (а кое-где еще в туроне) подъем глубинных вод, с которым в ипрское и лютетское время было связано распространение палыгорскитов, сепиолитов, кремней и известняков с фосфоритами. Именно в палеоценовых и эоценовых толщах пассивных окраин заключены крупнейшие месторождения фосфоритов, которые разрабатываются в настоящее время в Мавритании, Западной Сахаре, Марокко и в других регионах.

Примерно 48 млн лет назад Африканский континент столкнулся с Иберийской глыбой в полосе северной окраины Марокко. Это привело к медленному развороту Африки на север, в результате западный рукав океана Тетис вскоре захлопнулся. Началась глобальная перестройка системы океанической циркуляции. Вдоль окраин Северо– и Южно-Американского континентов к экватору устремились придонные контурные течения, а из низких широт к полюсу потекли теплые воды Гольфстрима. На окраины Марокко и Южной Испании выдавились породы океанского ложа, образовавшие здесь горный массив Рифа и Бетскую Кордильеру. За этим последовала тектоническая активизация, захватившая почти весь Африканский континент и Иберийский полуостров. Пиренейский трог окончательно захлопнулся, а на его месте поднялись Пиренеи.

С этого времени начинается сложная и во многом еще не раскрытая история Мезогеи. Древний океан Тетис постепенно замкнулся, а на его месте вырос Альпийско-Гималайский складчатый пояс. Гималайская его ветвь возникла в позднем миоцене, после того как Индостанский материковый блок, отколовшийся от Гондваны еще в среднемеловое время, столкнулся с южными окраинами Евразии. Примерно в то же время Аравийский полуостров также сблизился с окраиной этого континента, на этот раз в широкой полосе от Турции до Ормузского пролива. В процессе сближения обоих мегаблоков океаническая кора Тетис постепенно ассимилировалась под северной его окраиной, исчезая в зонах Беньофа. Одна из них находилась в районе горного массива Загрос (юго-западные районы Ирана). Последний представляет собой часть древнего аккреционного хребта, некогда окаймлявшего активную континентальную окраину Евразии.

Надо сказать, что в мезозое и кайнозое Тетис, по-видимому, был не очень широким, поэтому любая перестройка в системе движения литосферных плит приводила к столкновению северных и южных континентальных блоков. При этом от них часто отрывались более мелкие массивы, впоследствии перемещавшиеся уже самостоятельно. Каждое столкновение сопровождалось сминанием осадков, накопившихся на сходившихся континентальных окраинах. Осадки образовывали нередко мощные складки, которые поднимались со дна морского в виде горных стран, из пределов которых уходило море. Подобные события в геологии определяются как фазы складчатости. Каждой из них дается название по тому региону, где она проявилась наиболее отчетливо. Так, известны пиренейская и альпийская фазы складчатости. Первая относится к среднему и позднему олигоцену, вторая – к миоцену, когда стали формироваться складчатые системы Альп, Карпат и Кавказа, входящих в единый Альпийский складчатый пояс.

Как полагают, Альпы, Динариды и другие горные цепи Южной Европы возникли в результате внедрения в Евразийский блок Адриатического выступа Африки. Сейчас этот выступ является ложем Адриатического и отчасти Ионического морей. Зато породы, слагавшие некогда дно океана Тетис и Мезогеи, ныне смяты в складки или собраны в серии покровов. Ими сложены Апеннинский полуостров, отдельные районы островов Корсика и Сардиния. В полосе столкновения Африканской и Евразийской плит, к югу от острова Крит и полуострова Пелопоннес, вырастает Восточно-Средиземноморский вал – система подводных хребтов, разделенных мелкими впадинами. Со временем вершины этих хребтов поднимутся над уровнем моря и в конечном итоге превратятся в крупный горно-складчатый пояс, близкий по строению к Альпийскому. Так как воздымание горной страны сопровождается прогибанием коры в прилегающих частях платформ и срединных массивов, этот процесс уже сейчас привел к погружению отдельных блоков Африки. Возникшая здесь Левантийская впадина представляет собой передовой прогиб, где уже сформировался довольно мощный чехол континентальных, в том числе соленосных, и морских осадков. Подобные прогибы в позднем кайнозое существовали на краю Европейской платформы, на стыке с растущими горными системами Кавказа, Карпат, Альп.

Куда девается океаническая кора

Процесс исчезновения океана заключается не просто в осушении и воздымании океанского дна. Прежде всего уменьшается пространство, занимаемое океаном. На него давят сходящиеся континентальные глыбы, позади которых происходит зарождение и раскрытие молодых океанических впадин. Под нажимом соседних литосферных плит площадь старого океана начинает сокращаться, как шагреневая кожа. Куда же девается при этом древняя океаническая кора?

Исследование районов, некогда входивших в состав мезозойского Тетиса или составлявших его окраины, позволяет говорить о трех возможных вариантах трансформации коры океана. Наиболее универсальный и в то же время загадочный – это погружение в мантию вдоль зоны Беньофа, в процессе которого кора расплавляется и теряет свою индивидуальность. Этот компенсационный механизм в настоящее время работает в пределах активных континентальных окраин и островных вулканических дуг.

В современную эпоху уничтожается в основном кора самого древнего, Тихого океана, хотя в районах дуги моря Скоша, Малой Антильской дуги, а также Зондской и Никобарской дуг уничтожаются блоки коры Атлантического и Индийского океанов. Таким образом, речь идет о перманентном процессе, а не о механизме, который включался бы только на этапе замыкания и исчезновения океана.

Свидетельством поглощения океанической коры в зоне субдукции, происходившего многие миллионы лет назад, являются цепочки гранитоидных плутонов. Они образуются на месте вулканов, некогда поднимавшихся над зоной Беньофа. Так, на тихоокеанской окраине Южной Америки в составе Береговой Кордильеры находятся огромные по протяженности гранитные батолиты, самый крупный из них – Андийский. Установив положение и возраст подобных батолитов, отмечающих древнюю окраину океана, мы можем с уверенностью говорить о существовании здесь зоны Беньофа, в которой происходило поглощение океанической коры.

Другим свидетельством этого может служить обилие вулканических продуктов в осадочных толщах, сформировавшихся в период активной деятельности вулканов, в системе краевой дуги – островной или на континентальном субстрате. Однако все это лишь косвенные следы существования древнего океанского дна. Прямым доказательством могут считаться лишь реликты самой океанической коры – породы офиолитовой ассоциации, т. е. толеитовые базальты, гипербазиты, дайковый комплекс, отложения глубоководного генезиса.

Известно, что многие современные активные окраины осложнены асейсмичными хребтами, в составе которых находятся породы, содранные с погружающейся в зону Беньофа океанской плиты. Этот аккреционный комплекс нередко сохраняется при закрытии древнего океана, хотя в процессе воздымания и эрозии значительная часть этих образований может быть размыта. Правда, геологи еще не всегда способны идентифицировать породы аккреционного комплекса в разрезах древних пород. А ведь в аккреционном комплексе встречаются и фрагменты нижних слоев океанической коры. Так, на островах Калифорнийского бордерленда обнаружены крупные пластины гипербазитов и базальтов, измененных до различных ступеней метаморфизма. Подобные включения известны и на тихоокеанской окраине Камчатки. Здесь они создают бескорневые комплексы, обнажающиеся в районах камчатских мысов. Как правило, офиолиты, находящиеся в составе аккреционных поднятий, особенно древних, сильно деформированы. Многие породы могут быть изменены практически до неузнаваемости. Нередко они присутствуют лишь в виде меланжа – мелкого крошева из разнокалиберных обломков. Первичные структурные и текстурные признаки в них с трудом поддаются распознаванию.

Другой механизм перемещения океанической коры получил название обдукции. Обдуцированные пластины офиолитов мы находим преимущественно на пассивных окраинах материков. В отличие от субдукции, заключающейся в погружении океанической коры под континентальную, при обдукции фрагменты ложа океана помещаются на окраину континента. Наиболее известным примером обдукционного комплекса является Оманский офиолит – мощный комплекс глубоководных отложений, надвинутых на мелководные образования типично шельфового облика. Подобные чужеродные по отношению ко всему окружающему толщи определяются как аллохтоны. В состав Оманского аллохтона входят преимущественно турбидиты и радиоляриевые кремнистые отложения мезозойского возраста. Турбидиты имеют в основном карбонатный состав и образованы скелетными остатками организмов, обитавших на шельфе. Впрочем, в турбидитных разрезах встречаются и кварцевые песчаники. Все это – отложения континентального подножия, типичные для подводных конусов выноса.

В аллохтонной толще Хавасина выделяются турбидиты, отложенные вблизи и на удалении от континентального склона. Контакты между ними тектонические, т. е. они находятся в различных надвиговых пластинах и когда-то располагались на значительном расстоянии друг от друга. Дистальные турбидиты, накапливавшиеся на удалении от древнего континентального склона, переслаиваются с красными радиоляриевыми кремнями или аргиллитами. Это образования, типичные для глубоководных областей океана.

В западных отрогах Оманских гор комплексы турбидитов и кремней перекрыты серией окремнелых известняков и красных кремней с горизонтами подушечных лав, а на востоке Омана – красными и зелеными радиоляриевыми кремнями и кремнистыми аргиллитами. Все это – образования древней абиссали, входившие в состав верхних слоев океанической коры. Их возраст меняется в широких пределах – от позднетриасового до раннемелового, т. е. соответствует предполагаемому возрасту океанского дна Тетис. Важным компонентом Оманского офиолита являются экзотические блоки мелководных пород, в основном триасовых рифовых известняков. Считается, что это обрушенные участки шельфовой карбонатной платформы, перемещенные к основанию древнего континентального склона.

Таким образом, породы Оманского офиолита, несомненно, представляют собой реликты первого и второго слоев океанической коры Тетис, надвинувшейся на край Афро-Аравийского континентального блока. Время обдукции определено достаточно четко – маастрихтский век. Предполагают, что обдукция фрагментов ложа океана Тетис была вызвана столкновением Оманского выступа этого блока с островной вулканической дугой, которая находилась на северной, активной окраине океана. Этому предположению, однако, противоречит состав пород в аллохтонном комплексе Оманских гор. Как можно было убедиться, в них отсутствуют вулканогенные образования, а также полевошпатовые граувакки, столь характерные для современных вулканических дуг. Напротив, немногочисленные песчаники в турбидитах представлены кварцевыми разностями, которые типичны для пассивных окраин континентов.

Аллохтоны, подобные Оманскому, встречаются по северному обрамлению Афро-Аравийской глыбы. Это Рифский массив на северной окраине Марокко и массив Троодос на Кипре. Подобные же обдукционные комплексы описаны на островах Куба, Новая Каледония, Ньюфаундленд и в других районах. Обдукция океанической коры на пассивную континентальную окраину или островной архипелаг обусловлена мощнейшими сжатиями в полосе схождения противолежащих континентальных окраин или островных дуг. Почему в данном случае происходит выдавливание океанической коры на Континент, а не ее поглощение в зоне субдукции? Ответ на этот вопрос пока не ясен.

Можно предположить, что поглощение океанической коры в зоне Беньофа протекает лишь при наличии перед фронтом активной континентальной окраины (или островной дуги) спредингового хребта, где продолжается воспроизводство коры океана. Другими словами, для субдукции необходимо встречное движение: с одной стороны, коры океана, выдвигающейся в спрединговом конвейере, с другой – континента, находящегося на краю более молодой литосферной плиты. Встречное движение приводит к появлению гигантской структуры скола: более пластичная и менее мощная пластина (океаническая) погружается под более массивную и жесткую (континентальную).

Если же в океане отсутствует срединно-океанический рифт, иначе говоря, останавливается спрединговый конвейер, то сжатия на границе континентального и океанического блоков способствуют взламыванию хрупкой коры океана и ее выдавливанию в виде нескольких чешуй на континентальную окраину или островную дугу. Таким образом, обдукция имеет место лишь на этапе исчезновения, захлопывания древнего океана, когда он уже, по существу, «мертв», так как воспроизводство океанической коры в нем прекратилось.

Если эти рассуждения правильны, то в восточном рукаве океана Тетис в период схождения Афро-Аравийского и Евразийского континентальных блоков уже прекратился спрединг океанского дна. Однако за обдукцией Оманского офиолита последовало вскоре новое раскрытие океана и, видимо, снова возник рифт, где начала формироваться молодая океаническая кора. Этот рифт, вероятно, существовал до последних дней океана Тетис, кора которого погружалась и расплавлялась в субдукционных зонах Загроса, Малого Кавказа и других районов между Евразией и Африкой.

Реликты древнего дна океана могут сохраниться и в виде так называемых мантийных окон. Под ними понимаются участки, целиком сложенные офиолитами. И хотя они находятся в аллохтонном залегании, т. е. были сорваны со своего первоначального места, тем не менее образуют единый блок. По существу, в этих окнах на поверхность выступают породы мантии, некогда прикрытые тонкой пленкой океанической коры. Речь идет о дислоцированном и смятом дне океанических впадин, зажатом между реликтами вулканических островных дуг и древним краем континента.

Мантийные окна, таким образом, характерны для сложнопостроенных зон перехода от материка к океану и обычно являются рудиментами исчезнувших окраинных морей. Участки подобного строения были описаны С. М. Тильманом на северо-востоке СССР. По-видимому, это наименее измененные блоки коры океанического типа, которые мы находим на континенте после исчезновения окраинных котловинных морей. Подобные же «окна» обнаруживаются и на месте древних океанов в тех зонах, где по каким-либо причинам напряжения, вызванные всеобщим сжатием, на ряде участков оказались рассеянными. Поэтому коровые и подкоровые массы вещества, слагавшие дно океана, не были выдавлены и перемяты, а лишь сорваны со своих мантийных корней.

Становится очевидным, что, несмотря на хрупкость и неустойчивость во времени океанической коры, ее фрагменты удается обнаружить в пределах древних континентальных окраин, ныне впаянных в материковые мегаблоки. Следами существования океана являются реликты его древнего ложа, а также парагенезы пород, выделяемые в качестве геологических формаций. Среди них лучше сохраняются осадочные формации древних окраин континентов. Изучая их, можно узнать об этапах развития океанов, давно исчезнувших с лица Земли.

Колебания уровня океана: их причины и следствия

Вдоль многих побережий видны выровненные площадки, которые, как показывают палеогеографические исследования, сложены морскими рыхлыми осадками с возрастом от нескольких тысяч до нескольких сот тысяч лет. Это так называемые морские террасы – неразмытые участки древней литорали и сублиторали. Они остались от эпох более высокого в сравнении с современным уровня стояния океанских вод. Наиболее широко распространены площадки, сформировавшиеся во время последней, фландрской трансгрессии моря, начавшейся 6—7 тыс. лет и завершившейся около 3 тыс. лет назад. Уровень океана в это время был на 3—6 м выше нынешнего.

Соответственно при исследованиях дна в прибрежной части шельфа нередко обнаруживаются подводные террасы или уступы, сложенные выходами коренных пород. И те и другие обозначают положение древней береговой линии в эпохи понижений уровня океана. При бурении в мелководной части Атлантического шельфа США на глубинах 50—60 м под слоем голоценовых осадков были выявлены пласты торфа и бурых углей, а в диапазоне глубин 60—100 м в районе мыса Хаттерас зафиксированы остатки древних бичроков и пляжей, которые возникли в этой части шельфа в различные эпохи плейстоцена.

Чем же были вызваны в плейстоцене столь значительные колебания уровня океана? Ответ на этот вопрос знают, пожалуй, сейчас даже школьники старших классов. Резкое падение уровня океана было связано с широким развитием материкового оледенения, когда огромные массы воды оказались изъятыми из океана и сконцентрировались в виде льда в высоких широтах планеты. Отсюда ледники медленно расползались в направлении средних широт в северном полушарии по суше, в южном – по морю в форме ледовых полей, перекрывавших шельф Антарктиды.

Известно, что в плейстоцене, продолжительность которого исчисляется в 1 млн лет, выделяются три фазы оледенения, называемые в Европе миндельской, рисской и вюрмской. Каждая из них длилась от 40—50 тыс. до 100—200 тыс. лет. Они были разделены межледниковыми эпохами, когда климат на Земле заметно теплел, приближаясь к современному. В отдельные эпизоды он становился даже на 2—3° теплее, что приводило к быстрому таянию льдов и освобождению от них огромных пространств на суше и в океане. Подобные резкие изменения климата сопровождались не менее резкими колебаниями уровня океана. В эпохи максимального оледенения он понижался, как уже говорилось, на 90—110 м, а в межледниковья повышался до отметки +10...+20 м к нынешнему.

Осознание чисто геологических последствий этого стало возможным лишь тогда, когда началось активное изучение дна океанов и континентальных окраин. Выяснилось, например, что выдвижение берега к кромке шельфа при снижении уровня круто меняло характер осадконакопления не только на самом шельфе, но и в прилегающих глубоководных районах, прежде всего за счет оживления гравитационных процессов на континентальном и островных склонах. Действительно, дельты и эстуарии рек оказывались в непосредственной близости от края шельфа. Нефелоидные потоки эродировали дно в направлении склона и в его верхней половине, создавая систему подводных русел и ложбин. Значительная часть терригенного материала, который в настоящее время аккумулируется в речных дельтах или разносится течениями и волнами вдоль берегов, при низком уровне океана сгружалась непосредственно на континентальный склон или накапливалась близ кромки шельфа. Огромные скорости седиментации в этой части окраин порождали гравитационную нестабильность: оползание огромных масс неуплотненных осадков, течение полужидких илов, но главное – сход мощных подводных лавин, переносивших на континентальное подножие избыточные массы материала. Эти лавины, двигавшиеся по естественным углублениям дна, эродировали его, прорывая подводные каньоны. В высоких широтах по некоторым из них спускались подводные языки ледников, которые выпахивали широкие троги. Вершины каньонов быстро приближались к устьям рек или проток, связывавших береговые лагуны и приливно-отливные равнины с морем. Осадочный материал теперь уже вообще не задерживался на шельфе и сбрасывался по каньонам вниз, где быстро разрастались подводные конусы выноса.

Как показали исследования донных осадков на континентальных окраинах и в абиссальных котловинах, с длительными понижениями уровня океана было связано оживление придонной и поверхностной циркуляции, а значит, и таких процессов, как подъем глубинных вод и эрозия дна на обширных участках. Плейстоцен оказался временем обширных перерывов в осадконакоплении, причем эрозия на одних участках дна сочеталась с аккумуляцией осадочного материала на других. Помимо глубоководных конусов, формировались другие насыпные образования, например валы, сложенные контуритами.

Значительные перемещения границ климатических зон в плейстоцене нашли отражение в широкой фациальной изменчивости осадков. Действительно, в разрезах континентальных окраин терригенные отложения часто сменяются карбонатными и кремнистыми, а во внутренних морях – сапропелями и даже солями. В открытых областях океана менялись скорости роста железомарганцевых конкреций.

Плейстоцен – не единственный период, на протяжении которого происходили значительные колебания уровня океана. По существу, ими отмечены почти все геологические эпохи в истории Земли. Уровень океана был одним из самых нестабильных геологических факторов. Причем об этом было известно довольно давно. Ведь представления о трансгрессиях и регрессиях моря разработаны еще в XIX в. Да и как могло быть иначе, если во многих разрезах осадочных пород на платформах и в горно-складчатых областях явно континентальные осадки сменяются морскими и наоборот. О трансгрессии моря судили по появлению остатков морских организмов в породах, а о регрессии – по их исчезновению или появлению углей, солей или красноцветов. Изучая состав фаунистических и флористических комплексов, определяли (и определяют до сих пор), откуда приходило море. Обилие теплолюбивых форм указывало на вторжение вод из низких широт, преобладание бореальных организмов говорило о трансгрессии из высоких широт.