Геология океана: загадки, гипотезы, открытия - Конюхов Александр Иванович

Эта гипотеза, преобразованная ее автором в 70-х годах в учение об эндогенных режимах, не нашла своего подтверждения, так как в процессе глубоководного бурения в океанах не было обнаружено следов погруженной и переработанной континентальной коры. Исключение, пожалуй, составляют районы подножий на пассивных материковых окраинах в Атлантическом и Индийском океанах. Здесь при фрагментации и расколе Пангеи и Гондваны отдельные блоки континентальной коры были погребены под базальтами и мощной толщей осадков и, возможно, утратили связь друг с другом. Эти зоны утонения и разрыва древней континентальной литосферы являются единственными, хотя и не вполне очевидными примерами «океанизации».

Возрождение мобилизма

В середине 50-х — начале 60-х годов началось бурное развитие сейсмических, магнитных и гравиметрических методов дистанционного исследования морского дна. Океаны уже бороздили корабли, оснащенные новой, гораздо более совершенной геофизической и акустической аппаратурой. Были получены первые непрерывные разрезы ложа океанов, на которых можно, было проследить границы отдельных горизонтов и толщ осадков, установлена структура океанической коры в разных регионах, уточнено распределение подкоровых масс и выявлены основные гравитационные аномалии. Стало, вырисовываться сложное и неоднозначное строение океанского дна.

Казалось, ничто не предвещало переворота во взглядах на развитие Земли. И вот однажды приборы, установленные на научно-исследовательских судах, обнаружили удивительную подробность в строении центральной части срединно-океанических хребтов, природа которых долгие годы оставалась неясной. Здесь, как показал американский геофизик Б. Хизен, почти повсеместно присутствовала глубокая трещина шириной до нескольких десятков километров, которая имела грабенообразную структуру. Чуткие сейсмографы зафиксировали на небольшой глубине от поверхности дна многочисленные сейсмические толчки, приуроченные к этой долине. Здесь же были измерены аномально высокие значения теплового потока из недр Земли. Стало ясно, что срединно-океанические хребты — это не просто поднятия на дне океана, а области проявлений активных тектонических и магматических процессов, существо которых оставалось непонятным.

После же того как на дне трещин были обнаружены следы молодых излияний магм, выяснилось, что речь идет о рифтах, пересекающих все океаны.

Открытия посыпались как из рога изобилия, взбудоражив сначала морских геологов и геофизиков, а затем и весь геологический мир. Оказалось, что параллельно рифтовой долине срединно-океанических хребтов протягиваются линейные магнитные аномалии, причем полосы пород второго слоя океанической коры, намагниченных в прямом направлении по отношению к современному магнитному полю, чередовались с породами, намагниченными в обратном направлении. Эта «зебра», как выяснилось впоследствии, покрывала все ложе океана.

Близ Атлантического побережья США благодаря глубинному сейсмическому зондированию Ч. Дрейк и другие исследователи установили присутствие глубоких прогибов, заполненных многокилометровыми осадками: один — в районе океанического шельфа, другой — в основании континентального склона. Они тянулись на многие сотни и даже тысячи километров, обрамляя со стороны океана Северо-Американский континент. Были обнаружены значительные аномалии силы тяжести вдоль края континента, а также магнитные аномалии, свидетельствовавшие о наличии крупных интрузий магматических пород на большой глубине.

Все это вызвало замешательство в стане геологов. Мобилисты начали заново штудировать А. Вегенера, пытаясь с помощью его модели объяснить добытые наукой факты. Ни один из них не был предугадан какой-либо тектонической гипотезой. Решающее значение, пожалуй, имела догадка американских геофизиков Ф. Вайна и Д. Мэттьюза (1963 г.), нашедших интересное толкование природы линейных магнитных аномалий, субпараллельных рифтовой зоне срединно-океанических хребтов. Они предположили, что в этих аномалиях отразились изменения полярности магнитного поля Земли. Только за последние миллионы лет полярность магнитных полюсов менялась более 20 раз. А если это так, то полосовые аномалии как бы метили время формирования того или иного участка океанского дна. Благодаря им можно было попытаться установить возраст дна океана.

Самое интересное заключалось в том, что распределение линейных аномалий по профилю поперек срединноокеанических хребтов в Атлантике, Тихом и Индийском океанах было во многом идентичным: рисунок отдельных аномалий носил настолько индивидуальные черты, что их можно было узнать на различных магнитных профилях. Выявился симметричный характер расположения линейных магнитных аномалий относительно срединно-океанических рифтов. Этому можно было дать только одно объяснение: сама океаническая кора рождается в районе срединно-океанических хребтов и местом ее формирования является рифтовая долина.

Зная из наземных разрезов, с какой периодичностью происходила в ближайшие к нам геологические эпохи инверсия магнитных полюсов Земли, можно было пронумеровать и примерно датировать линейные магнитные аномалии. Вскоре это было сделано не только вблизи срединно-океанических хребтов, но и на большей площади абиссальных котловин океана, где плащ осадков, перекрывающих базальтовое ложе, относительно тонок.

Остроумное решение Ф. Вайна и Д. Мэттьюза воодушевило мобилистов. Стало ясно, что идея А. Вегенера о дрейфе материков была правильной: следы его заключены в полосовых магнитных аномалиях океанского дна, причем более молодые из них расположены в пределах срединно-океанического хребта, а более древние — на соответствующем удалении от центральной рифтовой долины. Появлялась перспектива реконструировать этапы этого дрейфа во времени, достаточно было выкинуть из современной картины распространения этих аномалий ту или иную их группу по обе стороны от вершины хребта (аномалии с одинаковыми номерами). Ведь к концу 60-х годов большая часть аномалий была уже пронумерована.

Началась эпоха интенсивной гидромагнитной съемки дна океанов, а затем и палеотектонических реконструкций. Однако новые представления о структуре океанского дна оставались, по существу, умозрительными. Доказать их можно было только с помощью глубоководного бурения.

«Гломар Челленджер» и проект глубоководного бурения

Возродившаяся к жизни идея А. Вегенера вскоре получила свое достойное воплощение в разработке проекта постройки уникального бурового судна, способного проводить работы в районах, где дно залегает на глубинах в несколько тысяч метров от поверхности океана. Чтобы оценить смелость этой задумки, надо напомнить, что в те годы (середина 60-х годов) коммерческое разведочное и эксплуатационное бурение скважин на нефть и газ велось лишь в пределах 100—120-метровой изобаты на шельфе, да и то преимущественно со стационарных платформ, бетонные основания которых устанавливались на дно.

Для осуществления программы глубоководного бурения в океане (deep-sea drilling project), составленной в Океанографическом институте Скриппса при Калифорнийском университете США, необходимо было решить несколько сложнейших инженерных и навигационных задач. Во-первых, научиться спускать и поднимать колонны буровых труб длиной в несколько километров в условиях волнения и океанской зыби. Во-вторых, создать систему, допускающую повторное попадание всей колонны и бурильного инструмента в устье скважины. В-третьих, обеспечить судно системой двигателей, способных удерживать его над точкой бурения с минимальными отклонениями, так как уход его в сторону за пределы нескольких десятков метров грозил скручиванием и отрывом буровой колонны. Последняя задача потребовала разработки новой, высокоточной системы ориентаций и привязки, которую в открытом океане смогли обеспечивать сначала спутники, а впоследствии гидроакустические маяки, устанавливавшиеся на дно в окрестностях точки бурения. И те и другие должны были достаточно часто показывать координаты судна на бортовую ЭВМ, чтобы в минимальный срок можно было исправить любые отклонения в положении судна над точкой бурения, вызванные сносом течениями, ветром и другими причинами.