Гипотезы происхождения океанов

Очертания Мирового океана в древности были иными. Согласно современным представлениям древние океаны полностью исчезли. Предложено множество гипотез происхождения океанов на планете. Наиболее убедительной в настоящее время считается теория дрейфа континентов и тектоники литосферных плит.

Альфред Вегенер предложил теорию дрейфа континентов (т.е. их горизонтальных перемещений), объяснявшую с единых позиций целый ряд явлений. Отправным пунктом в построениях А. Вегенера было удивительное сходство береговых линий континентов по разные стороны Атлантического океана, на которое обращали внимание многие естествоиспытатели еще с XVII века (Ф.Бэкон). Вегенер, однако, не остановился на том, что контуры всех приатлантических и – в несколько меньшей степени - прииндоокеанских континентов могут быть совмещены друг с другом подобно кусочкам мозаики, формирующим единое панно. Он показал практически полную идентичность позднепалеозойских и раннемезозойских геологических разрезов Африки и Южной Америки, находящихся ныне по разные стороны Южной Атлантики, и очень высокое единство позднепалеозойской флоры и фауны всех разделенных теперь океанами материков Южного полушария и Индии, сходство очертаний западных и восточных берегов Атлантического океана. Таким образом, его теория основывалась на следующих фактах:

сходство геологического строения ряда континентов, общность древних групп фауны и флоры;

следы древнего раннепалеозойского покровного оледенения на поверхности ряда материков.

Он предположил, что в конце палеозоя все материки были собраны в единый протоконтинент – Пангею, состоящий из двух блоков: северного, Лавразии (Северная Америка и Евразия без Индостана), и южного, Гондваны (Южная Америка, Африка, Индостан, Австралия и Антарктида), разделенных морем Тетис. В результате около 200 млн. лет назад все континенты были слиты в единый массив Пангею, окруженный единым океаном, называемым Панталасса. Только Антарктида занимала примерно то же положение, что и сейчас, остальные плиты находились совершенно в других местах. Например, Индия была соединена не с Евразией, а с Африкой и Антарктидой.

В составе Панталассы существовал океан Тетис, который часто называют морем. Тетис отделял будущую Евразию от Африки и был населен богатой фау­ной мелководных организмов. Кром е того, на севере Пангеи находилось крупное внутреннее озеро, Синус Бореалис, которое дало начало современному Северному Ледовитому океану. Следов Атлантического и Индийского океанов в то время не было.

Около 180 млн. лет назад Пангея начала раскалываться. Между соединенными тогда Южной Америкой и Африкой с одной стороны и Северной Америкой -с другой, возник новый рифт, который дал начало современному Атлантическому океану. Пангея оказалась расколотой на 2 огромных континента: Лавразию (Северная Америка и Евразия) и Гондвану (Южная Америка, Африка, Антарктида, Индия и и Австралия).

Чуть позднее новый рифт, предшественник Индийского океана, разделил Гондвану на две части, в результате чего Индия откололась от основного массива. Около 135 млн. лет назад возник новый рифт, будущая Южная Атлантика, соединившийся с североатлантическим рифтом и разъединивший Южную Америку и Африку. Площадь Атлантического океана начала увеличиваться за счет Тихого океана, который постепенно уменьшается в размерах и в наши дни.

Наиболее древним считается Тихий океан, однако его конфигурация в прошлом несомненно была иной. Считают, что Атлантический и Индийский океаны возникли в мезозое (примерно 140-150 млн. лет назад), а Северный Ледовитый океан – в кайнозое (примерно 40 млн. лет назад).

А. Вегенер не смог детально обосновать свою концепцию, и она не получила широкого распространения. В начале 60-х годов XX в. было сделано несколько открытий в области морской геологии, что позволило сформулировать теорию тектоники плит в ее современном виде.

В 1962 Г. Хесс сформулировал свою гипотезу разрастания (спрединга) океанического дна. Он предположил, что в мантии происходит конвекция - тепловое перемешивание вещества. Горячее, частично расплавленное мантийное вещество поднимается на поверхность по рифтовым трещинам; оно постоянно раздвигает края рифта и одновременно, застывая, наращивает их изнутри. При этом возникают многочисленные мелкофокусные землетрясения (с эпицентром на глубине несколько десятков километров). Г. Холл предполагал, что в мантии имеет место именно тепловая конвекция, однако в последнее время геофизики отводят главную роль не тепловой, а фазовой конвекции. Дело в том, что существуют и другие (помимо нагрева) способы создать в среде архимедовы силы плавучести, которые породят конвекционный ток. Внутренние слои мантии, потерявшие при контакте с поверхностью ядра часть "ядерного" (богатого железом) вещества, обладают пониженной плотностью и положительной плавучестью; внешние слои мантии, напротив, уплотнились в результате выплавки из них "легкого", силикатного, вещества земной коры и обладают отрицательной плавучестью. Под действием этих архимедовых сил плавучести в мантии и развиваются крайне медленные (порядка нескольких сантиметров в год) конвекционные токи.

«Тектоника» – это геологический термин, относящийся к движениям, происходящим в Земле (движения земной коры).

Литосфера разделяется на шесть-восемь первичных блоков, или плит, каждая из которых включает материк и часть прилегающего океанического бассейна: Евразийская плита, Африканская плита, Американская плита,Тихоокеанская плита,Австралийская плита,Антарктическая плита.

Границы литосферных плит проходят по срединно-атлантическим хребтам, в зоне которых и происходит раздвижение плит. Движение литосферных плит происходит за счет динамических процессов в вязкой мантии. Если плита включает в себя кусок континентальной коры, континент вместе с плитой движется в сторону от хребта. Это и есть дрейф континентов, средняя скорость которого колеблется от 2 до 18 см в год.

На границах плит возможны три варианта столкновений литосферных плит.

(1) Океаническая и континентальная: в этом случае океаническая кора как более тяжелая всегда погружается в мантию. Именно поэтому океаническая кора (дно океана) никогда не бывает очень старой: ведь рано или поздно она "уйдет" под континент (ее возраст – не более 200 млн. лет, в то время как у континентальной -– о 3,8 млрд. лет).

(2) Две океанические: одна из плит погружается, что сопровождается землетрясениями и повышенной вулканической деятельностью. Желоба возникают при "наползании" одной литосферной плиты на другую. Одна из плит погружается под тяжестью другой в мантию, это погружение называется субдукцией, а зоны погружения плит - зонами субдукции. При погружении плиты в мантию она начинает раскалываться, что вызывает частые землетрясения. Постепенно под действием внутреннего тепла Земли плита плавится и погружается в мантию, хотя часть расплавленного материала может подниматься вверх и формирует вулканы. Глубоководные желоба - самые глубоководные зоны Мирового океана, именно там находится точка с максимальной глубиной 11022 м (в Марианском желобе). В результате возникают цепи вулканических островов, которые повторяют изгибы желобов и называются островными дугами (например, Марианские или Алеутские острова).

(3) Две континентальные плиты: обе имеют большую толщину и одинаково низкую плотность. При этом ни одна из них не опускается, так что желоба не образуются. Гигантское давление приводит к тому, что породы "складываются в гармошку" и образуют горные системы. Наиболее известная из них – это Гималаи, которые возникли при столкновении Индо-Австралийской и Евразийской плит.

(4) Две океанические плиты раздвигаются, на поверхность поднимается вещетсво земной мантии и воникает новая океаническая кора (явление аккреции). Как правило, зоны аккреции планеты расположены под океанами. Они образуют систему подводных хребтов протяженностью 70 тыс км². Из таких хребтов наиболее известен Срединно-Атлантический хребет, расположенный примерно на одинаковом расстоянии от американского, европейского и африканского берегов. этот хребет вздымается более, чем на 2000 м над абиссальными равнинами. лежащими по обе стороны. Обычно эти хребты состоят из серий линейных сегментов протяженностью в несколько сотен километров, разделенных поперечными разломами длиной в несколько километров. Вместе они образую зигзагообразный рисунок. Эти хребты имеют высокую активность: геофизики установили, что плиты отодвигаются друг от друга. Для различных типов хребтов характерна разная средняя годовая скорость раздвижения. В Атлантическом океане, где хребет представляет настоящую горную цепь, годовая скорость раздвижения низка, порядка 1-2 см, наоборот на относительно невысоком Восточно–Тихоокеанском поднятии – до 15-16 см/год.

Таким образом, земная кора постоянно нарастает в зоне срединных хребтов со скоростью несколько сантиметров в год и разрушается в зоне глубоководных желобов.

Границы литосферных плит очерчены узкими зонами очагов землетрясений, где одна плита движется относительно другой. Выделены три типа границ. Первая называется границей конвергентных плит-она проходит там, где плиты движутся навстречу одна другой и сталкиваются или где одна плита погружается под другую и поглощается недрами Земли.

Граница второго типа, именуемая границей дивергентных плит, разделяет соседние плиты, движущиеся в разные стороны, потому что к каждой из них в процессе спрединга океанского дна добавляются новые порции литосферы. Новая литосфера, более или менее симметрично движущаяся в обе стороны от границы дивергентных плит, действует как лента конвейера, разносящая материки в стороны – это движение стали называть дрейфом материков. Существование границ двух типов-конвергентных, где литосфера разрушается, и дивергентных, где она формируется, заставляет полагать, что диаметр Земли коренным образом не изменяется.

Граница третьег о плитотектонического типа-это граница параллельных плит, вдоль которой две соседние плиты движутся, касаясь друг друга кромками по общей поверхности раздела.

В последние годы показано, что соответствие контуров материков, особенно заметное по изобате (глубине) 1800 м, больше всего соответствует границе континентальных блоков. Доказаны перемещения магнитного полюса за последние 400 млн. лет. Выяснилось, что магнитный полюс Земли раз в несколько миллионов лет меняет знак: нынешний северный магнитный полюс находится попеременно то вблизи северного, то вблизи южного географического полюса планеты. Считается, что перемещения полюса связаны со смещением литосферных блоков относительно земной оси. Создана геомагнитная шкала времени, по которой был установлен возраст коры в разных частях океана и определена скорость расширения океанического дна. Было установлено увеличение возраста дна океана по мере удаления от срединно-океанических хребтов в сторону континентов. Эти данные подтверждают правильность теория дрейфа континентов и тектоники литосферных плит.