СОВРЕМЕННАЯ СТРУКТУРА И ДИНАМИКА ДНА ОКЕАНА

Рельеф дна океана, сейсмотектоника и вулканизм

Океаны сегодня занимают 2/3 площади поверхности Земли, или 361 • 106 км2, и продолжают расширять свои границы, наступая на прибрежную сушу. Многочисленные батиметрические и физико-географические карты вскрывают сложную картину современного рельефа дна океана (рис. 1). Вместе с картами сейсмичности и вулканизма они свидетельствуют о грандиозных и сравнительно недавних опусканиях земной поверхности, продолжающихся и сегодня. Одновременное заполнение формирующихся впадин огромными массами эндогенной воды обусловило их тектоническую неустойчивость. Это находит проявление в том, что эпицентры землетрясений и очаги действующих вулканов концентрируются вдоль континентальных окраин вокруг Тихого океана, вдоль гребней срединно-океанических рифтовых хребтов и островных дуг. Конфигурация этих подводных хребтов и расположенных по обе стороны от их флангов глубоководных котловин имеет субмеридиональное простирание, параллельное оси вращения Земли (рис. 1). Срединно-океанические хребты протягиваются на 60 тыс. км и вместе с островными дугами, общая длина которых составляет 20 тыс. км, отражают контракционную природу опусканий дна океанов, происходивших по обе стороны от хребтов. Таким образом, эти гигантские планетарные структуры по существу представляют собой остаточные сводовые возвышенности. Как будет показано дальше, их погружение под уровень моря началось лишь в миоцене. За пределами рифтовых хребтов располагаются, как правило, тектонически неактивные возвышенности и хребты, большая часть которых имеет более раннее заложение (юра — мел). К ним относятся: хребет 90°, Мальдивский и Мадагаскарский хребты и возвышенность Кергелен в Индийском океане; подводные хребты, гайоты и атоллы центральной части Тихого океана; возвышенность Рио-Гранде, Китовый хребет, Бермудское плато, возвышенность Роколл и другие в Атлантике; хребет Ломоносова в Северном Ледовитом океане. На вершинах многих из них обнаружены осадки мелового возраста. Важно отметить, что впадины и возвышенности древнего заложения (юрско-мелового) в настоящее время являются тектонически неактивными структурами. Структуры более позднего заложения — континентальная окраина Тихого океана, островные дуги, гребневая зона рифтовых хребтов — характеризуются повышенной сейсмичностью и вулканизмом.

ОС

Современный рельеф дна океанов

Рис. 1. Современный рельеф дна океанов

Районы дна, подверженные землетрясениям и вулканизму, обнаруживают несомненные признаки периодической возобновляемости этих процессов. Нередко длительность существования подобной динамичности земной коры охватывает промежутки времени в десятки и сотни тысяч и даже миллионы лет.

Зоны относительно медленного, но неуклонного затопления побережий, как правило, не сопровождаются параксизмами вулканизма и землетрясений. И наоборот: там, где последние развиты, преобладающим видом движения является опускание, которое происходит очень быстро, иногда в течение нескольких секунд. Затем на какой-то период наступает покой — и вновь быстрое опускание. Дискретность и интенсивность динамики процесса делает эти районы наиболее опасными.

География и закономерности распределения на поверхности Земли всех этих процессов в настоящее время хорошо изучены.

Согласно сводке В. И. Влодавца [15], на земном шаре в настоящее время имеется 817 активных вулканов. Характер их расположения показан на рисунке 2. Как видно из картосхемы, большинство действующих вулканов приурочено к границе континент — океан. Причем наиболее сильным вулканизмом характеризуется периферия Тихого океана. Здесь сосредоточено более половины всех известных вулканов, которые действовали в историческое время, т. е. последние 5—6 тыс. лет. На долю континентов приходится всего 3% активных вулканов. Вторая крупная зона вулканизма прослеживается на дне всех океанов и приурочена к гигантской системе подводных рифтовых хребтов. Эти хребты высотой 4—5 км и шириной в несколько сот километров были открыты недавно — в конце 1950 — начале 1960-х гг. Закономерность расположения активных вулканов сохраняется и в настоящее время. Кроме этих двух областей на Земле четко выделяются еще две вулканические зоны, правда, несколько меньшие по протяженности, но с весьма активным проявлением вулканизма. Это дугообразные цепочки островов вдоль западной окраины Атлантического океана — Антильская и Южно-Сандвичева, а также Зондская островная дуга на востоке Индийского океана (рис. 2).

Вторая зона приходится на Средиземноморье и Малую Азию. Из внутриконтинентальных вулканов наиболее значительны вулканы в Восточной Африке. Здесь, в частности, находится знаменитый вулкан Килиманджаро, высота которого составляет 5895 м.

Карта современного вулканизма Земли [15]

Рис. 2. Карта современного вулканизма Земли [15]

По расчетам Е. К. Мархинина [35], только вулканы островных дуг, имеющих протяженность более 20 тыс. км, ежегодно выбрасывают из недр Земли около 3 млрд тонн магматического материала, пепла, газов и воды. Примерно столько же, по нашим оценкам, дают рифтовые хребты и вулканы континентальной окраины Тихого океана, а также отдельные внутриматериковые вулканы. Таким образом, ежегодно на поверхность Земли в настоящее время поступает почти Ю млрд тонн вулканического материала, что составляет около 3 км3.

Изучение возраста вулканических пород в рифтовых хребтах и по периферии океанов показало, что эти области проявляют вулканическую активность на протяжении последних 5—10 млн лет.

Этот вывод подтверждается при рассмотрении закономерностей распределения очагов землетрясений на Земле (рис. 3), систематизированных Ба-разанги и Дорманом в 1969 г. Наблюдается та же закономерность, что и у вулканизма. Основные районы сейсмической активности располагаются кольцом вокруг периферии Тихого океана, а также вдоль островных дуг. Внутри континентов сильные землетрясения происходят в Средиземноморье и южной части Азиатского материка. Вместе с тем заметно выделяется область внутриокеани-ческих рифтовых хребтов. Большинство регистрируемых здесь землетрясений приурочено к рифтовой долине и поперечным разломам (рис. 3).

На Земле ежегодно происходит более 100 тыс. различных землетрясений. Подавляющее их количество, как и случаев вулканизма, приходится на прибрежные районы океанов (в первую очередь Тихого океана) и островные дуги. Меньше всего землетрясений регистрируется по берегам Атлантического, Индийского и Северного Ледовитого океанов. Сейсмическая активность в них приурочена главным образом к подводным рифтовым хребтам. Исключение составляют островные дуги Атлантики и Индийского океана: вулканизм здесь сочетается с активной сейсмичностью.

На сейсмически активных краях континентов и островных дуг шельф очень узкий, неразвитый. Ширина его не превышает нескольких километров, а склон очень крутой. Нередко в основании склона располагаются очень глубокие узкие желоба. Именно к этим желобам приурочены современные максимальные глубины Мирового океана, превышающие 8—10 км. Но самое главное, эти желоба очень молодые, многие из них образовались лишь в последние 1—2 млн лет. Примечательно, что Средиземное море тоже относится к очень молодым геологическим образованиям. Его глубоководные впадины, дно которых ныне лежит на отметках свыше 4000 м, еще 5—7 млн лет назад были болотистой низиной или сильно засоленными мелководными бассейнами, подобными современному заливу Кара-Богаз-Гол на Каспийском море. В этих бассейнах в условиях жаркого климата шло интенсивное отложение каменной соли, гипса и доломитов. Восточная же часть моря была сушей еще несколько тысяч лет назад. И уж совсем недавно стало проваливаться — в буквальном смысле этого слова — дно Черного моря, которое сегодня опущено на глубины свыше 2000 м. Процесс этот начался всего несколько сот тысяч лет назад.

К) ю

Сейсмическая активность Земли

Рис. 3. Сейсмическая активность Земли

И наконец, рассмотрим области, где колебания земной коры происходят медленно, без землетрясений, но тем не менее также приводят к экспансии океана.

На Земле имеется два типа таких областей. Один из них характеризуется медленными поднятиями прибрежных районов, другой — наоборот, опусканиями. Очень небольшое место занимают берега, где вертикальные движения столь малы, что практически не фиксируются современными измерениями. Такие стабильные области, по данным Р. К. Клиге [22], занимают лишь 9% общей длины морских и океанских побережий. Они встречаются небольшими участками на западном побережье Австралии, на востоке Северной и Южной Америки и вдоль отдельных участков побережья Африки. Атлантическое побережье Канады, Скандинавии, Ботнического залива в Балтийском море и побережья островов Северного Ледовитого океана испытывают вековое поднятие со скоростью до 6—7 мм/год, а иногда и больше. Кроме того, поднятия зафиксированы на восточном побережье Мадагаскара, западе Индостана и Индонезии, на отдельных участках побережья Аргентины и Бразилии. Во всех остальных областях Атлантического, Индийского и Северного Ледовитого океанов, характеризующихся слабой современной сейсмичностью, преобладают опускания. Скорость их составляет 2—4 мм/год и более. Интенсивнее всего погружаются приустьевые побережья крупных рек, таких как Миссисипи, Амазонка, Инд, Ганг и др. В устье р. По на юге Франции побережье опускается со скоростью 10 см/год, а местами 25—30 см/год. В Нидерландах опускание североморского побережья идет со средней скоростью 2,5 мм/год, и это вековое движение суши стало одной из существенных причин повышения уровня нагонных вод и затопления страны.

Катастрофические темпы погружения происходят в Токио — более 180 мм/год. В результате 20% территории города в настоящее время находится ниже уровня моря и отгорожено от океана дамбами. Восточный берег Англии погружается со скоростью 9 мм/год, устье Рейна — 2,7 мм/год. Побережье Мексиканского залива в штате Техас (США) оседает с наивысшей из известных скоростью, равной 500 мм/год. В результате площадь земель, затапливаемых здесь высокими приливами и штормовыми нагонами, год от года увеличивается.

Итальянский город Равенна, расположенный на побережье Средиземного моря, затапливается в результате исключительно высокой скорости опускания побережья — более 110 мм/год. Венеция тоже опускается, но с меньшей скоростью — порядка 6 мм/год. Но из-за очень низкого уровня современного расположения самого города при такой скорости через 50— 70 лет он будет регулярно затапливаться нормальными ежедневными приливами.

Таким образом, устойчивых берегов почти нет. Большая их часть погружается с довольно значительной скоростью. Многие прибрежные города либо утонули, либо полузатоплены. Немало городов опоясано защитными дамбами, в других случаях такие дамбы начинают проектироваться или уже строятся. В настоящее время заканчивается строительство защитной дамбы под Санкт-Петербургом. Следует отметить, что во многих случаях катастрофических отрицательных движений в районах крупных городов виноват сам человек. Откачка подземных вод, нефти и газа, осушительные работы, приводящие к понижению уровня грунтовых вод и проседанию грунта, — вот те причины, которые вызывают ускорение естественного процесса опускания вдоль некоторых участков побережий. Исключение техногенного фактора может улучшить положение многих городов. Таким образом, при дальнейшем развитии прибрежных городов, проектировании и застройке новых центров цивилизации необходимо учитывать фактор вековых отрицательных движений, чтобы исключить в недалеком будущем необходимость строительства защитных сооружений. Возрастание уровня приливных и штормовых нагонных наводнений и их частоты следует рассматривать как тревожный симптом, а не случайное явление. Дело в том, что нисходящие вековые движения на большей части побережий усиливаются вековым подъемом уровня Мирового океана. Этот важный фактор будет более подробно рассмотрен в главах 111 и IV.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >