рискнувших отправиться в далекое путешествие за несметным богатством. В наше время, казалось бы, уже нет места романтике неизведанного и приключениям, но каждое новое найденное сокровище заставляет окунуться в былые времена и хотя бы косвенно почувствовать себя настоящим кладоискателем.
Белые пятна в изучении океанов
Глава 1Недоступные глубины
Люди всегда стремились туда, где еще не бывали, и пытались познать неизвестное. Морские глубины с давних времен интересовали людей, ведь вода занимает более двух третей от всей поверхности земного шара. Но технических возможностей для удовлетворения своего любопытства у них не было. Океаны всегда надежно хранили свои тайны под огромной толщей воды. Глубоководные равнины и впадины люди начали изучать только в конце XIX в., поэтому объектов для изучения хватит еще надолго. Дно Мирового океана выстилает равнина, лежащая на глубине от 2 до 6000 м. В некоторых же местах дно, словно морщинами, изборождено впадинами различной глубины. По большей части они находятся в зонах геологической активности, а их глубина превышает 8000 м. Причины их образования во многом связаны с теми процессами, которые происходили во времена формирования Земли. Теперь трудно представить себе те времена, когда на Земле вообще не было никакого океана.
Знания о многих процессах во Вселенной пока не доступны человеку, но зарождение планет, если оставить на время в стороне божественную версию, происходило так. Огромная сила гравитации скручивала из холодного газопылевого облака клубки планет примерно так, как хозяйка скатывает из теста колобок. Да, конечно, эти клубки пыли получались отнюдь не идеальной формы, тем не менее они отправлялись в путешествие по Вселенной.
За первый миллиард лет космического путешествия недра нашей планеты сильно разогрелись под действием силы гравитационного сжатия и радиоактивного распада долгоживущих изотопов, которые в те времена имелись в огромном количестве. По всей вероятности, недра Земли тогда напоминали что-то вроде ядерной топки, верхняя часть земной мантии расплавилась. И тогда заработали вулканы, они выбрасывали ввысь огромные массы пепла, газов и водяного пара, по склонам текла огнедышащая лава. Земля окуталась туманом и скрылась под облаками, которые, кроме вулканических газов, несли огромные массы водяных паров. Надо сказать, что на Земле в те времена было нежарко. Исследования показали, что на исходе первого миллиарда лет жизни Земли температура на планете не превышала 15 °C.
Остывающий водяной пар каплями конденсата падал на поверхность планеты, покрывая ее сначала всего лишь отдельными лужами и озерцами. Поверхность планеты изначально не была ровной и гладкой, вулканическая деятельность увеличила неровности. Вода собиралась во впадины различной глубины. Отдельные озерца все увеличивались, пока не слились воедино и не образовали первичный океан. Так объяснял происхождение Земли советский ученый, академик Отто Юльевич Шмидт. Гипотеза, конечно, спорная, как и другие подобные, но более достоверной версии еще никто не выдвинул.
Интересно, что вода в океанах с самого начала была соленая, хотя с небес на землю падала дистиллированная. Дело в том, что водяные пары связывали отдельные составные части вулканических газов, давая толчок образованию кислот. Кислоты, растворенные в воде, взаимодействовали с горными породами, так шел процесс образования солей. Они дарили свой вкус океанской воде. Океан создал условия для зарождения и поддержания жизни на Земле, но об этом — в другой раз, сейчас же вернемся к нашим впадинам.
Впадины — это понижения земной поверхности, они встречаются и на суше, и на дне океанов и морей. По большей части они имеют тектоническое происхождение, т. е. связанное с вулканической деятельностью планеты. Тектонические впадины — это области продолжительных опусканий земной коры из-за процессов, которые происходят в верхней части мантии Земли, которая носит название астеносфера, сложенное из двух греческих слов: «слабый» и «шар». Ее толщина составляет около 800–900 км, это самая подвижная часть земного шара. Она не так плотна, как нижняя часть мантии, и более эластична, потому что ее массу составляет расплавленная магма — вещество глубинного происхождения. В этом слое регулярно происходит то уплотнение, то отток вещества: магма постоянно движется, то поднимаясь вверх, то опускаясь вниз. Мантия надежно прикрыта прочной твердой оболочкой земной коры до 70 км глубиной. Земная кора вместе с самой верхней частью мантии образуют литосферу, чье название сложено из греческих слов «камень» и «сфера». Когда расплавленная магма поднимается из глубин вверх, она растягивает земную кору вплоть до разрыва, чаще эти разрывы происходят в океанских глубинах. Движения магмы порой ведут к изменениям скорости вращения и соответственно — фигуры Земли.
Литосфера не является сплошным однородным покровом, она сложена из 13 больших блоков — плит толщиной от 60 до 100 км. Все литосферные плиты имеют как материковую, так и океаническую кору. Самыми крупными плитами литосферы считаются Американская, Антарктическая, Индо-Австралийская, Евразийская и Тихоокеанская.
Подвижность астеносферы обеспечивает медленное, со скоростью 1–6 м в год, движение плит литосферы относительно друг друга по пластичному слою астеносферы. Движение сопровождают земной магнетизм, извержения вулканов и тектонические процессы. Постоянное перемещение плит литосферы было установлено при сопоставлении снимков, сделанных с искусственных спутников Земли.
Мантия Земли сложена из 2 частей, различных и по плотности вещества, и по толщине. Нижнюю часть толщиной около 2000 км составляет вещество с кристаллическим строением.
Движение плит объясняет причину совсем иных очертаний материков и океанов в далеком прошлом. Факт движения плит позволяет предположить, что будущая карта мира также будет выглядеть по-другому. В наши дни неспешно расходятся в пространстве Африканская и Американская плиты. Американская плита литосферы медленно плывет навстречу Тихоокеанской плите. Евразийская плита сближается с Африканской, Индо-Австралийской и Тихоокеанской плитами.
Из-за того что движения земной коры то вверх, то вниз по причине тектонической активности происходили во все времена существования Земли, впадины формировались в разное время, поэтому они имеют различный геологический возраст. Древние впадины заполнены осадочными и вулканогенными отложениями. Самые молодые тектонические впадины четко выражены в рельефе земной поверхности.
Эти понижения земной коры бывают замкнуты или со всех сторон, или почти со всех сторон. В поперечнике они обычно достигают размеров в десятки и сотни, реже — в тысячи километров. Форма впадин, как правило, более или менее округлая либо овальная в пределах сравнительно спокойных участков земной коры. Но в ее подвижных поясах впадины имеют линейную форму, нередко они ограничены разломами.
Самые крупнейшие впадины на поверхности планеты уже заняты океанами. К числу океанических впадин относятся и впадины окраинных морей, которые развиваются в океанических условиях. Словно гирлянда, протянулись вдоль восточной окраины Евразии впадины Охотского, Японского, Восточно- и Южно-Китайского морей. Со стороны океана к этим впадинам примыкает островная дуга, а с противоположной — глубоководная равнина.
Между подводными хребтами и поднятиями формируются межгорные океанические глубоководные впадины и котловины, наиболее ярко представленные в Тихом океане.
Глубоководные впадины — это преимущественно длинные (они тянутся на сотни и тысячи километров) и узкие (всего в десятки километров) прогибы океанского дна с глубинами более 6000 м, которые расположены у крутых подводных склонов материков и островных цепей. Они представляют собой, наверное, самый характерный элемент дна Мирового океана.
В последнее время термин «глубоководные впадины» все больше вытесняется термином «глубоководный желоб», который точнее передает именно форму впадин такого рода. Глубоководные океанические желоба относятся к самым типичным элементам рельефа переходной зоны между материком и океаном.
Глубоководные желоба имеют наибольшую глубину во всем Мировом океане. Согласно российским исследованиям глубина таких желобов способна достигать 11 км и более; это означает, что желоба вдвое глубже ложа океана в глубоководных котловинах. У желобов крутые отвесные склоны и почти ровное дно. В геологическом отношении глубоководные желоба являются современными геологически активными структурами. В настоящее время известны 20 таких желобов. Они расположены на периферии океанов, больше их в Тихом океане (известны 16 желобов), три — в Атлантическом и один — в Индийском океане. Самые значительные впадины, глубиной более 10 000 м, находятся в Тихом океане — это старейший океан Земли.
Обычно они параллельны окаймляющим их островным дугам и молодым прибрежным горным образованиям. Глубоководные желоба имеют резко асимметричный поперечный профиль. Со стороны океана к ним примыкает глубоководная равнина, с противоположной стороны — островная гряда или высокий горный хребет.
В некоторых местах вершины гор возвышаются относительно днища желобов на 17 км, что является рекордом среди земных значений.
Все глубоководные впадины и желоба имеют кору океанического типа. Желоб образуется в результате продавливания океанической коры при уходе под другую океаническую или континентальную кору. Плиты литосферы обычно имеют кору различного происхождения, иногда это материковая кора, иногда — кора океанского происхождения. Из-за различия типа коры во время сближения плит вдоль их границ происходят разные процессы. Когда плита с материковой корой сближается с плитой, покрытой океанической корой, то плита литосферы с материковой корой всегда надвигается на плиту с океанической корой и подминает ее под себя. Океаническая же плита выгибается и словно «ныряет» под континентальную плиту, при этом край океанической плиты, погружаясь в мантию, образует в океане вдоль берега глубоководный желоб. Противоположный край океанической плиты поднимается — там образуются островные дуги. На суше вдоль побережья поднимаются горы. По данной причине районы желобов часто являются эпицентрами землетрясений, а дно — основанием многих вулканов. Это происходит потому, что желоба примыкают к краям литосферных плит. Большинство ученых полагают, что глубоководные желоба являются краевыми прогибами, где идет интенсивное накопление осадков разрушенных горных пород.