Текст книги "Загадки Великого океана"
Автор книги: Александр Кондратов
сообщить о нарушении
Текущая страница: 5 (всего у книги 19 страниц)
Сквозь толщу вод, сквозь толщу дна
Первоначальная техника изучения океанских осадков была проста: опускалась драга и с вершин подводных гор или с глубоководных равнин «зачерпывался» грунт. Но вот на помощь океанографии пришла геофизика. И подобно тому, как эхолот произвел революцию в измерении глубин, такой же переворот в изучении структуры океанского дна произвели методы так называемого сейсмического зондирования. На основании скорости прохождения звуковой волны в различных средах (в морской воде – около 1,5 км/сек, в слое рыхлых осадков – 2,1 км/сек, в уплотненных осадках – 5,0–5,5 км/сек, в базальтовом слое коры, устилающей дно океана, – 7,0 км/сек, и т. д.) удалось определить мощность слоя осадков в различных частях Тихого океана, а также состав и мощность его коры. И оказалось, что здесь она намного тоньше, чем кора под материками.
В океанах мощность коры составляет примерно 5 километров, в то время как под материками она достигает 30–40 километров, а в районе высоких гор, таких как Гималаи, Анды и т. д., – и 60, и 70, и даже 80 километров, т. е. более чем в десять раз превышает мощность океанической коры!
Разница эта не только количественная, но и качественная. Земная кора под материками состоит из гранитного и базальтового слоев (к которым добавляется еще слой осадков, накопившихся за время существования суши). Кора океаническая состоит из одного базальтового слоя (к которому, как правило, также добавляется слой, вернее, слои осадков). И материковую, и океаническую кору от более глубокого слоя земного шара, так называемой мантии, которая простирается в недра планеты до глубины почти 3000 километров, отделяет резкая граница, названная в честь югославского ученого Мохоровичича, ее открывшего, «поверхностью Мохоровичича».
Эта поверхность и дала название грандиозному «Проекту Мохо», с помощью которого ученые надеялись проникнуть к мантии, до «линии Мохоровичича». Первый опыт бурения был проделан в Тихом океане, сквозь многокилометровую толщу воды. На первый взгляд, конечно, проще попытаться проникнуть к мантии с суши, ибо там куда легче установить буровые вышки, производить замеры и т. п., в то время как в океане надо преодолевать две толщи – воды и коры. Но ведь кора-то как раз в океане намного тоньше, чем на материках! Чтобы добраться до «линии Мохо», все же проще преодолеть несколько километров океанской глуби, затем слой осадков и «прогрызть» тонкую, лишенную гранитов, кору, чем пытаться пробиться сквозь мощный слой гранитных пород материковой коры. «Путь к сердцу Земли лежит через океанскую пучину» – таков парадокс, с которым столкнулись ученые.
В 1961 году вблизи острова Гуадалупе (неподалеку от Калифорнийского побережья) с американского судна «КАСС-1» была пробурена первая океанская скважина в Тихом океане. Бур прошел 3660 метров воды, достиг дна и начал вгрызаться в слой осадков. Преодолев их 170-метровую толщу, он углубился в базальт примерно на 10 метров.
После первого опыта начались поиски мест, наиболее перспективных для бурения, усовершенствование техники (буровых головок, подъемных и опускных устройств и т. п.). Но в 1966 году работы по «Проекту Мохо» были прекращены в связи с финансовыми трудностями. Бурение, напоминающее проект профессора Челленджера, описанный в рассказе Конан-Дойля «Когда Земля вскрикнула», остается неосуществленным и по сей день.
«Однако достижения, уже полученные в процессе работы по “Проекту Мохо”, позволили группе ученых США выдвинуть в 1964 г. новый проект океанского бурения, если не сквозь всю толщу земной коры, то хотя бы сквозь толщу осадочного покрова, – пишет Г. Б. Удинцев. – Успех экспериментальных работ позволил осуществить в 1967–1968 гг. постройку специального бурового судна “Гломар Челленджер”. Это судно водоизмещением 10 500 т, снабженное буровой вышкой, буровым станком, лебедками, другими буровыми устройствами и системой динамического удержания в точке бурения». В 1970 году судно было снабжено оборудованием для повторного ввода бура в скважину. Это позволяет менять буровые колонки. Для бурения применяются трубы с внешним диаметром 125 миллиметров.
Работы экспедиции на «Гломаре Челленджере» были начаты в 1968 году в Атлантике, а с апреля 1969 года это единственное пока что судно такого рода ведет глубоководное бурение в Тихом океане. Сначала были пробурены скважины возле берегов Калифорнии, затем судно двинулось к Гавайским островам, далее к Каролинским, Марианским, Филиппинским островам. После этого было пробурено несколько скважин в экваториальной зоне Тихого океана, на юг от Гавайев до острова Таити, затем – от Таити к берегам Южной Америки и вдоль Тихоокеанского побережья Америки вплоть до Панамы. Последняя (ко времени написания этой книги) экспедиция «Гломара Челленджера», носящая порядковый номер 21, проходила с 16 ноября 1971 года по 11 января 1972 года в западной части Тихого океана. И здесь, в отличие от скважин, пробуренных ранее в других областях Тихого океана, не было найдено следов океанической коры – очевидно, тут произошло опускание на дно большого участка суши, примыкавшего когда-то к восточному побережью Австралии.
Экспедиции «Гломара Челленджера» продолжаются и каждый рейс приносит новые открытия. Так же как и рейсы советского научно-исследовательского судна «Дмитрий Менделеев», и многих других советских, американских, французских, японских, английских океанографических судов.
Абиссальные ландшафты
Глубоководное бурение – это штурм «третьего этажа» океана, если «первым» считать саму толщу вод, а «вторым»– рельеф дна. Конечно, и «второй этаж» изучен далеко еще не во всей его полноте и сложности, впереди много интересных открытий. Но все-таки общая грандиозная картина подводной страны, лежащей на дне Великого океана, с ее равнинами и впадинами, вулканами и разломами, мелями и хребтами, становится все яснее и яснее.
Интересная связь страны на дне Тихого океана выявилась и с коралловыми островами и атоллами, вулканическими островами и архипелагами, островными дугами и полуостровами, врезающимися в океан, наконец, с побережьями материков, омываемых водами Великого океана. Знание подводного рельефа позволило не только связать воедино «подводную» и «надводную» части Тихоокеанского бассейна, но и расшифровать расположение многих островных групп, казавшееся случайным и непонятным с точки зрения геолога и океанолога. Если посмотреть на обычную, «школьную» карту Тихого океана, то в центральной его части бросается в глаза хаотическое скопление коралловых островов и атоллов архипелага Туамоту. Изучение дна океана в этом районе показало, что никакого хаоса в расположении островов в архипелаге Туамоту нет: конфигурацию архипелага четко определяют скрытые под водой горы.
Что же представляет собой подводная страна величайшего океана планеты в свете новейших данных?
Львиная доля всей площади Тихоокеанского бассейна приходится на колоссальную, занимающую почти третью часть всей поверхности Земли, впадину округлой формы. Границы этой впадины проходят почти повсюду по краям материков – Австралии, Америки, Азии, – а местами они очерчены островными дугами и отдельными островами. Определить границы Тихоокеанской впадины помогли данные самых различных наук – сейсмологии, петрографии, геофизики, океанографии. Но главными отличительными признаками, позволяющими проводить границы впадин океанов, являются для современных ученых глубина океана и мощность земной коры. Материковая кора имеет мощность в среднем 33 километра, океаническая – 5 километров. Глубина впадины Тихого океана равна в среднем 4–6 километрам.
Когда-то считалось, что колоссальная округлая впадина Тихого океана однородна, что она не делится на отдельные части и котловины. Однако это не так. Прежде всего, ее разделяет на две огромные части так называемый Срединно-Тихоокеанский хребет, проходящий, впрочем, отнюдь не по середине океана (о нем речь пойдет дальше).
Таково членение «первого порядка». Если же мы будем рассматривать рельеф Тихого океана не в масштабе планеты, а в масштабе материков, то тут ясно обозначатся островные дуги, окаймляющие окраины Тихоокеанской впадины и параллельные берегам материков; пропасти желобов, глубина которых гораздо больше средней глубины впадины, «сопряженные» с островными дугами; архипелаги вулканических островов, возвышающие свои вершины над поверхностью вод на 2, 3 и даже 4 километра, и группы вулканов, лежащих на глубине нескольких километров под водой; зоны разломов и подводные хребты, разделяющие впадину на отдельные котловины; холмы и равнины, погребенные на огромной глубине…
По мнению многих исследователей типичная кора Земли – это кора океаническая, а материки – это, так сказать, «аномальная часть земной коры». А так как Тихий океан почти всеми исследователями считался самым древним изо всех океанов, то была надежда отыскать первозданную «первичную» кору на дне Тихого океана. Но тщетны были поиски подобной коры на всем гигантском пространстве Тихоокеанской впадины. «Оказалось, что такой коры не существует. Вулканизм проявился буквально всюду, и природа его в океане иная, чем на суше, – пишет крупнейший специалист по морской геологии Тихого океана профессор Г. У. Менард. – Огромная впадина океана кажется однородной, если сравнивать ее с чем-то существенно отличным, например с континентами. Однако, рассматривая ее вне этого сравнения, нетрудно выделить районы, сильно отличающиеся один от другого по геологическим и геофизическим признакам. В Тихом океане практически не существует обширных областей с плоским дном, однообразной по толщине корой. Здесь нет и элементов, которые можно было бы отнести к совершенно ненарушенной коре океанического типа».
Наиболее характерны для дна Тихого океана так называемые абиссальные (то есть глубоководные) холмы – они занимают 80–85 процентов его площади и, говоря словами Менарда, «хотя в других океанах они встречаются реже, их можно считать наиболее распространенным типом рельефа на Земле». Типичнейшие холмы имеют в высоту 300 метров и диаметр основания около 6000 метров, хотя встречаются и карлики, высотой 50 метров, с шириной основания километр, и великаны, высотой 1000 метров и шириной основания 10 километров. Как правило, абиссальные холмы имеют конусообразную форму.
Подводные горы
Многие холмы и группы холмов погребены под толщей осадков, в течение огромного промежутка времени заполнявших океанское дно между ними. В результате на месте погребенных под осадками холмов образовались волнистые или же совершенно плоские абиссальные равнины – еще одна типичная черта пейзажа тихоокеанского дна. Но пейзаж этот не ограничивается унылыми картинами абиссальных равнин или немногим более веселыми картинами абиссальных холмов. На ложе котловин Тихого океана повсеместно разбросаны подводные горы. В одной только Северо-Восточной котловине ученые насчитали около 900 подводных гор, в Марианской котловине – около сотни гор и т. д.
О существовании подводных гор в Тихом океане ученые узнали давно, более века назад, во времена экспедиции «Челленджера». Но первое описание этих гор – возвышений океанского дна с крутыми склонами, имеющих в плане округлую или эллиптическую форму, которые поднимаются над общей поверхностью дна не менее чем на 1 километр, – появилось лишь в 1941 году. В наши дни в многочисленных и обстоятельных работах описано несколько тысяч подводных гор.
Обособленные подводные горы – одна из типичных черт пейзажа Тихоокеанской впадины. Однако сама впадина вдоль и поперек иссечена подводными валами, хребтами, поднятиями, которые служат границами океанских котловин, называемых обычно по «наземным» формам рельефа, поблизости от которых они находятся (Марианская, Чилийская, Панамская и другие котловины); но есть и Южная, и Северо-Восточная котловины; последняя по площади равна Северной и Южной Америкам, вместе взятым! Когда-то первооткрыватели Тихого океана нанесли на карту его архипелаги, присвоив им разнообразнейшие названия – местные, океанийские, в честь кораблей, в честь великих людей и мореплавателей (острова Кука, остров Суворова и т. д.). Океанографы нашего века нанесли на карту Тихого океана десятки подводных хребтов и горных цепей, присвоив им те или иные названия.
Впрочем, присвоение названий неведомым дотоле горам и хребтам оказалось не таким-то уж легким делом. В отличие от островов и рифов «надводной» части Тихого океана, как правило, имевших местное, «туземное» имя, крупные подводные хребты океанографы стали называть в основном по наименованиям островов или частей материка, лежащих на противоположных концах этих хребтов. Таковы хребты Кюсю-Палау, Курило-Камчатский и т. д. Но ведь далеко не всякий знает, где находятся бесчисленные острова и островочки, разбросанные в Великом океане!
Поднятие Маркус-Неккер – это огромная горная страна, лежащая на дне Тихого океана, размеры которой сопоставимы с размерами крупнейших горных хребтов материков. 16 гор этого поднятия имеют высоту свыше километров, 80 – в пределах 2–3 километров, а все образование протягивается на 4000 километров. Но редко кто знает о существовании маленького необитаемого островка Неккер, «левофлангового» в группе Гавайских островов, который является одним из окончаний поднятия Маркус-Неккер. А крохотный, всего в полторы мили в поперечнике, коралловый островочек Маркус, другое окончание гигантского «подводного континента», лежащего в северо-западной части Тихого океана, отыщешь далеко не на каждой карте этого океана. Авторы этого крайне неудачного названия, замечает Менард, очевидно, были уверены, что читатель или хорошо знаком с двумя весьма незначительными островками, или все равно не усвоит новое название гигантской горной цепи – только потому, что она лежит под водой. Однако сейчас географию Луны и морского дна изучают не только селенологи и океанографы, но и школьники, поэтому очень важно, чтобы и там, и здесь преобладали простые, легкие для запоминания названия.
Таково, например, наименование «Магеллановы подводные горы», данное в честь первого покорителя Великого океана, чьи корабли проплывали над этой горной страной (разумеется, и не подозревая о ее существовании). Удачным можно считать название «Подводные горы математиков», данное горной цепи неподалеку от побережья Мексики, вблизи островов Ревилья-Хихедо. Каждая вновь открытая отдельная гора этой цепи может быть названа именем какого-либо выдающегося математика: Ньютона, Лейбница, Эйлера и т. д. Часть подводных валов и гряд, вершинами которых являются «надводные» острова и архипелаги, получает наименование по этой «надводной» части. Таковы вал Туамоту, гряда островов Лайн, подводный хребет Маккуори, хребет Кокос и т. п.
Каждый подводный хребет, каждая группа гор, каждый архипелаг имеют колоссальный вес, непрерывно давящий всей своей тяжестью на кору Земли. А так как океаническая кора во много раз тоньше материковой, то вполне понятно, что вокруг многих скоплений подводных гор образуются рвы, дуги, валы. Многие большие архипелаги окаймлены под водой валами, чья ширина достигает пятисот, а порой даже тысячи километров. Основания островов отделены от этих валов неглубокими рвами. Зато глубина рвов, точней, желобов, прилегающих к дугам островов, образованных «отколом» от материка, достигает многих километров – желоба эти являются самыми глубокими «ямами» на поверхности нашей планеты и именно в Тихом океане находится максимальная глубина Мирового океана – 11 022 метра.
Желоба, каньоны и разломы
Океанографы уже давно заметили связь глубоководных желобов и островных цепочек. Больше того: и острова, и желоба имеют очертания в виде правильных дуг, обращенных выпуклостями к центру океана; те и другие расположены в «переходной зоне», на границе между материками и океанами, где кора тоньше типично материковой и толще типично океанической. Самые длинные островные дуги и самые глубокие желоба находятся на территории самого большого океана нашей планеты – Тихого.
В желобах, находящихся под толщей воды в несколько километров, поражает не только чудовищная глубина, но и отношение длины и ширины. На несколько тысяч километров протянулся вдоль тихоокеанского побережья Мексики и других центральноамериканских стран так называемый Центральноамериканский желоб. На глубине 4500 метров этот подводный «ров» тянется почти 2500 километров, в то время как ширина его равна всего-навсего 50, 30, а порой и 10 километрам!
Еще более поразительный «ров» – глубоководный желоб Тонга: на глубине 9 километров его ширина равна 3–7 километрам, и это – на протяжении около 700 километров! Океанографы, изучая карты подводного рельефа Тихого океана, обнаружили, что все желоба, имеющие глубину порядка 10–11 километров, такие, как Курильский, Филиппинский, Марианский, Кермадек, Тонга, – находятся в западной части Тихого океана. Восточно-тихоокеанские желоба, Центральноамериканский, Перуанский, Чилийский, Алеутский (нетрудно догадаться, что названия, как и котловины ложа, желоба получают по «сопряженным» дугам островов или материковому побережью) на несколько километров мельче, их глубина «всего лишь» 7–8 километров.
Колоссальных величин достигают «перепады высот», Разница между дном глубоководного желоба и вознесенными к небу вершинами гор на соседнем материке Ли на островах, «сопряженных» с желобами. Мировой рекорд принадлежит здесь также Тихому океану. Между чилийскими городами Вальпараисо и Антофагаста располагаются самые высокие вершины Анд: горы Аконкагуа, высотой 6960 метров, и гора Льюльяльяко, высотой: 6723 метра. А в каких-нибудь десятках километров от них лежат наибольшие глубины Чилийского желоба (близ Антофагасты – 8050 метров). Таким образом, перепад высоты здесь достигает 15 000 метров – на целых 15 километров горные вершины суши вздымаются над близлежащими впадинами океанского дна (в то время как величайшая вершина мира – Джомолунгма – достигает лишь около 9 километров, то есть почти в два раза меньше).
Материковая отмель, или шельф, тянется вдоль всего побережья Тихого океана. Но если в западной его части такие отмели занимают тысячи квадратных километров и протягиваются далеко в океан, а тем более в окраинные его моря (например, дно Восточно-Китайского моря, по существу, все является гигантской отмелью), то у побережья Южной Америки материковая отмель предельно сжата и равна нескольким километрам, а порой и меньше километра. И подводная окраина материка Южной Америки – так называемый материковый склон – является самым крутым и узким на планете.
Именно край материкового склона, а не береговая линия или шельф, является границей суши и моря, именно он разделяет ложе океана и материки, возвышающиеся над ним на 2, 3, а то и все 15 километров. Данные геофизики, геологии и других дисциплин убедительно доказывают, что материковый склон является краем континента и сложен теми же породами, что и материк. Но почему этот грандиозный «обрыв», спускающийся к океанскому ложу, оказывается порой расчлененным ложбинами, чья глубина достигает около 2 километров? Например, у Тихоокеанского побережья США, в районе полуострова Калифорния обнаружены подводные ложбины, по своей форме поразительно напоминающие каньоны горных рек на суше. «Если бы уровень океана опустился, то осушившийся при этом каньон никого бы не удивил, настолько был бы он похож на самый обычный для этого района каньон суши», – пишет известный морской геолог Фрэнсис Шепард.
«Лет сто назад, когда подводные каньоны были обнаружены впервые, – продолжает он далее, – их сочли древними речными долинами, опущенными под уровень океана. Такое опускание казалось вполне естественным, поскольку оно должно было бы компенсировать поднятия горных хребтов, вздымавшихся из глубин древних морей. Казалось бы, это очень простое и логичное объяснение. Но вот уже 65 лет геологи оспаривают его! Многие известные геологи участвовали в этой дискуссии и предложили уже около двух десятков гипотез».
Сам Шепард предположил, что когда-то весь материковый склон был сушей, а подводные каньоны, прорезающие его, – это результат деятельности древних рек. Действительно, по окраине Тихого океана обнаружены затопленные речные долины. Но если считать, что и подводные каньоны являются ими, мы должны предполагать, что некогда уровень Мирового океана был крайне низок – на 3000 метров(!) ниже нынешнего (ибо на такую глубину погружены некоторые подводные каньоны). Произойти это могло бы лишь в том случае, если бы огромная масса воды Мирового океана была заключена в ледниках. Но тогда бы наша планета испытала столь чудовищное оледенение, перед которым все известные науке ледниковые периоды показались бы детской игрушкой, ибо мощность ледниковых покровов должна была достичь немыслимой величины – 16 километров (т. е. почти в два раза больше самых высоких гор земного шара). Шепарду пришлось отказаться от своей гипотезы… А вопрос о происхождении подводных каньонов и по сей день остается открытым, впрочем, как и многие другие вопросы, связанные с происхождением различных форм подводного рельефа Тихого океана.
К рельефу, не встречающемуся на суше и наблюдаемому только в океане, относятся и грандиозные «зоны разломов», впервые открытые, как вы уже знаете, американскими океанографами в 1950 году в восточной части Тихого океана. К 1959 году было известно уже 10 зон, к ним прибавилось еще 3; среди них – зоны острова Пасхи, Клиппертон, Кларион (названные по одноименным островам), Мендосино (по мысу Мендосино на Тихоокеанском побережье США), Пайонир (по названию океанографического судна «Пайонир», обнаружившего эту зону) и т. д.
Подводные зоны разломов, рассекающих земную кору в широтном направлении, имеют интересную особенность – они связаны с глубоководными желобами. Особенно ярко эта связь проявляется в восточной части Тихого океана, близ побережья Американского континента, окаймленного Перуанским, Чилийским и Центральноамериканским желобами (в этом же районе наблюдается и максимальная разница между высотой материка и опусканием дна, т. е. между вершинами Анд и глубоководными желобами).
