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

Устанавливаются и области древних апвеллингов, нашедшие отражение в разрезах ряда древних осадочных формаций, например позднепалеозойской формации Фосфория на тихоокеанской окраине Северной Америки. Следовательно, картина распределения поверхностных течений, по крайней мере в отдельные эпохи, могла быть похожей на современную.

Вместе с тем облик палеозойских океанов был, вероятно, иным. Они занимали на нашей планете большие пространства, но, по-видимому, были менее глубокими. Во всяком случае, карбонатные осадки в палеозойских океанах были распространены весьма широко, а как известно, ниже критической глубины (в настоящее время глубже 4500 м) карбонаты в океанах не накапливаются. Впрочем, подобные выводы требуют еще дополнительного подтверждения.

Несмотря на неоднократную деструкцию, континентальные мегаблоки, во всяком случае на протяжении фанерозоя, постепенно разрастались. Площадь, которую они занимали на нашей планете, если предполагать постоянство ее размеров, возрастала.

Океан на пороге освоения

«Пайсисы» опускаются под воду

Уровень геолого-геофизических исследований, проводимых в последние два десятилетия в океане, неизмеримо вырос. У геологов появились новые средства изучения рельефа дна и недр: многоканальная сейсмоакустическая аппаратура, локаторы бокового обзора, аппараты, буксируемые за судном на небольшом расстоянии от поверхности раздела вода — осадок, различные приборы для отбора проб донных осадков. Однако подлинным символом нового этапа в развитии морской геологии стали подводные обитаемые аппараты (ПОА), способные совершать на большую глубину погружения в автономном режиме. Их экипаж включает гидронавтов — пилотов и наблюдателей. Первые обеспечивают управление погружаемым обитаемым аппаратом, вторые — выполнение научной программы.

ПОА представляет собой замкнутую обитаемую сферу, состоящую из особо прочного корпуса и системы жизнеобеспечения. Аппарат снабжен движителями для перемещения под водой и балластными камерами для закачки и откачки воды. Материалы, применяемые при изготовлении сферы, а также ее конструкция должны сообщать положительную плавучесть аппарату. При погружении на дно производится закачка воды в балластную систему, при всплытии вода откачивается. Скорость погружения и всплытия регулируется принятием на борт того или иного количества воды. С помощью движителей экипаж осуществляет передвижение аппарата над дном, мягкую посадку на грунт, преодоление препятствий, задний ход, развороты, зависание над заданной точкой или на определенной глубине в толще воды.

В зависимости от прочностных свойств корпуса и возможностей системы жизнеобеспечения выделяется несколько типов ПОА. Одни предназначены для работ на шельфе, в основном для осмотра опор буровых платформ, трубопроводов и иного оборудования, другие — для проверки состояния подводных кабелей, проложенных как на шельфе, так и в пределах континентального склона, третьи — для исследования глубоководных участков океанского дна и поисково-спасательных работ в открытом океане. Соответственно эти аппараты рассчитаны на погружения до глубин 200, 600—2000 и 6000 м.

Всего, по данным А. М. Сагалевича [1987], в настоящее время построено и эксплуатируется 103 подводных обитаемых аппарата, из них большинство (около 70%) предназначено для работ на шельфе и в верхней половине континентального склона (глубины до 600 м). Лишь несколько ПОД применяются для выполнения геологических исследований на дне. Среди них такие ставшие уже легендарными аппараты, как «Сиана» и «SM-97» (Франция), «Алвин» и «Си Клифф» (США). Только два ПОА «Си Клифф» и «SM-97» до недавнего времени могли выполнять погружения на глубины до 6000 м. В настоящее время для работ в том же диапазоне глубин перестраивается и «Алвин». Новая подводная мини-лодка, способная достигать глубин 6500 м, строится на верфях Японии. Таким образом, очевидна тенденция к совершенствованию ПОА прежде всего в направлении увеличения диапазона глубин, на которых они могут работать (для достижения абиссали). Это связано с возможной разработкой в ближайшем будущем глубоководных железомарганцевых конкреций, залежей сульфидов и других полезных ископаемых.

Для геологических исследований на дне океана в Советском Союзе в последние годы использовались три погружаемых обитаемых аппарата: «Аргус», «Пайсис-VII» и «Пайсис-XI». Если глубина рабочих погружений «Аргуса» не превышает 600 м, то «Пайсисы» могут работать на глубинах до 2000 м. В 1986 г. были построены два новых аппарата «Мир», способные погружаться до 6000 м, что делает доступными для исследований огромные площади дна Мирового океана.

Из-за ограничений по глубине «Пайсисы» использовались до сих пор в основном при исследованиях рифтовых зон на Байкале, в Красном море, Аденском заливе, в районе подводного хребта Рейкьянес в Атлантике и в Калифорнийском заливе. Опыт погружений ПОА позволяет говорить о новых возможностях, которые открылись с их применением в морской геологии. Только на полигоне в южной части Красного моря (18° ю. ш.) гидронавты совершили 28 погружений, выполнив несколько маршрутов у дна общей протяженностью более 50 миль. Погружениям предшествовали геолого-геофизические работы с борта научно-исследовательских судов, что позволило составить детальные батиметрическую и геологическую карты полигона и выбрать наиболее интересные направления маршрутов ПОА под водой.

При работе с «Пайсисами» применяется гидроакустическая система навигации. В нее входят три донных маяка, устанавливаемые на возвышенных точках подводного рельефа, и акустический маяк на самом аппарате. Дальность действия маяков 2—3 мили. Сигналы от донных маяков поступают в приемно-передаточный блок, находящийся на борту судна-носителя, а оттуда в память микроЭВМ. С ее помощью производится определение расстояния до аппарата, направления и скорости его движения под водой. Эта информация поступает на дисплеи, установленные в специально оборудованной лаборатории на судне, а также на «Пайсис». Командир его экипажа, таким образом, получает возможность быстро скорректировать направление движения, а вахтенные на борту судна-носителя точно знают, где находится ПОА. Все это позволяет обеспечивать, безопасность и высокую эффективность работы экипажа на дне [Сагалевич, 1987].

Геолог, участвующий в погружении в качестве наблюдателя, наговаривает на диктофон свои впечатления от увиденного в маршруте. По его указанию гидронавты ведут видеозапись и фотосъемку наиболее интересных объектов, и в случае необходимости эта информация передается на надводное судно. Двигаясь по намеченному маршруту (максимальная скорость 2 узла), экипаж «Пайсиса» обследует встреченные на пути структуры: вулканические поднятия, трещины-гъяры, подводные уступы, различные насыпные формы рельефа и гидротермальные образования. «Пайсисы» снабжены манипуляторами, поэтому наблюдатель может собирать обломки, находящиеся на дне, и даже отламывать образцы пород, слагающих различные геологические структуры. Предусмотрен и специальный накопитель, куда помещаются взятые образцы. Общий их вес определяется запасом плавучести аппарата. В одном из погружений в Красном море «Пайсис-XI» поднял на поверхность 270 кг донных пород [Подводные..., 1985]. В комплект оборудования входит и небольшой керноотборник. С его помощью геолог может взять колонки коренных пород длиной до 20 см, если отломать образец не удается.

«Пайсис» при длине 6,5 м и ширине 3,5 м легко входит в крупные трещины на дне (шириной не менее 8 м). В Красноморском и других рифтах гидронавты неоднократно погружали ПОА в гъяры, чтобы обследовать стенки и взять образцы выступающих в них пород. При этом, разумеется, необходима большая осторожность, так как аппарат может застрять в узости либо повредить движители.

Создавая небольшую положительную плавучесть, пилот «Пайсиса» заставляет его всплывать вдоль отвесных тектонических уступов, которыми изобилуют рифтовые зоны океана. ПОА может зависнуть на любой высоте вблизи поверхности стенки. Это дает возможность геологу описать обнажающийся разрез с большой детальностью и при необходимости провести послойный отбор образцов пород, что отнюдь не всегда удается делать на суше в гористой местности.