Походження і розвиток океанів

Сукупність багатьох і різноманітних розробок з проблем походження дна океану дозволила дійти висновку про об’єднання точок зору в три провідні гіпотези:

а) первинність океанів, або утворення їх в період виникнення земної кори безпосередньо;

б) вторинного утворення улоговин океану в межах окремих ділянок материкової земної кори;

в) формування океанів на протязі дії горизонтальних рухів окремих брил земної кори.

Гіпотеза первинності океанів уперше була запропонована відомим американським геологом і географом Дж. Дана. За цією гіпотезою земна кора океанічного типу є вихідною, континенти являють собою наслідки еволюції океанів. Механізм перетворення океанічної земної кори в континенти здійснювався за допомогою геосинклінального процесу.

Ідея первинності океанів Дж. Дана пізніше була розвинена Ч. Шухертом і У. Уілсом, а в 50-ті роки XIX століття в найбільш повній і чіткій формі ця точка зору була представлена П.Н. Кропоткіним, Г. Джефрісом і Дж. Вільсоном. На користь викладеної точки зору одним з найважливіших доказів Дж. Вільсон вважав розростання континентів уздовж периферії, за рахунок приєднання все нових ділянок до окрайків платформи, які зазнали складчастості і подальшу консолідацію.

Згідно цієї гіпотези важко встановити сучасне положення континентів. Існують і мікроконтиненти, (наприклад, о. Мадагаскар), які не мають геосинклінальних структур, що обрамовують цей острів.

Не вписується в цю гіпотезу і система серединно-океанічних хребтів. Але саме в цій гіпотезі відображена вся геологічна історія, тому ця теорія має багато прихильників.

Протилежна точка зору розвивається прихильниками теорії “океанізації“. Згідно якої, всі океани, чи принаймні - Атлантичний, Північний Льодовитий і Індійський, а також окраїнні й середземні глибоководні моря, виникли у вигляді вторинних утворень на місці первісної земної кори. Найбільшими прихильниками цієї теорії являються Ю.М. Шейнманн, В.В.Білоусов, В.В. Орльонок та Ю.М. Пущаровський.

Ця гіпотеза пояснює багато структурних рис будови океанів і материків, але нездоланною перешкодою, з якою дана гіпотеза зустрічається, є питання про механізм знешкодження гранітного шару і загального зменшення товщі земної кори.

Більшість авторів, як Г.Штілле, вважають, що доцільно говорити про два типи океанів: первинні (проокеани) і вторинні. До первинного океану відносять Тихий, а до вторинних – усі інші. Г.Штілле вторинними океанами вважав Індійський (у минулому Лаврентіївську, Гондванську частини Атлантичного океану, море Уедделла, а в Тихому океані – Філіппінську улоговину). Більшу частину Атлантичного і Північного Льодовитого океанів Г.Штілле відносив до первісних океанів.

Гіпотезу горизонтального переміщення материків, або мобілізму (від латинського “mobiles”- рухомий), вперше обґрунтував ще в 1912 році німецький геофізик і метеоролог А.Вегенер. Учений вважав, що частини верхнього шару, тобто земної кори, повільно плавають на нижньому розплавленому шарі, як велетенські крижини по воді. Він припускав, що багато мільйонів років тому на поверхні Землі існував один велетенський материк Пангея (від грецької суцільна Земля), оточений океаном Панталасою (від грецької суцільне море). Згодом цей материк під впливом обертання Землі та притягання Місяця розколовся на окремі частини, які почали розходитися у різні боки. Північна Америка відділилася від Європи, а Південна – від Африки, повільно пересувалися на захід. Індостан також відділився від Африки і рушив на північний схід, Австралія почала відходити на схід, Антарктида на південь.

Серединний хребет Атлантичного океану А.Вегенер вважав залишком так званого шва від материків, які відійшли на захід і схід. Гірські ланцюги Кордильєрів і Анд, що простяглися вздовж західної окраїни материків Америки, утворилися, на його думку внаслідок зминання товщ осадових порід у прогинах перед міцним фундаментом материків під час їх руху.

Обґрунтовуючи свою гіпотезу А.Вегенер виходив, по-перше, з наочної схожості контурів західного й східного берегів Атлантичного океану, схожості їх геологічної будови і загальності передмезозойської фауни і флори Америки і Нового Світу. Важливу роль в обґрунтуванні і затвердженні цієї гіпотези, як і в наступних мобілістських розробках, мало уявлення про Гондвану – гіпотетичний південний материк, який в передмезозойський час об’єднував Африку, Індостан, Антарктиду, Австралію, Південну Америку (570-440 млн років тому). Визнання Гондвани ґрунтувалося на кількох покажчиках, які вказували на загальність органічного світу і геологічної історії перелічених континентів і Індійського субконтиненту.

За допомогою розрахунків учений дійшов висновку, що Гренландія віддаляється від Європи зі швидкістю від 36 до 18 см на рік, Північна Америка зі швидкістю 1 м на рік, а Мадагаскар від Африки – близько 9 м на рік. Як нещодавно встановлено, ці швидкості були надто перебільшені, але відповідність обрисів берегів континентів підтвердилась (рис. 1).

Гіпотеза А. Вегенера була зустрінута більшістю вчених спочатку з великим ентузіазмом, невдовзі, проте, помітно втратила своїх прихильників. Геофізиками було доведено, що сил обертання Землі і припливної сили, які А.Вегенер вважав в якості головних рухомих сил материкових брил, безумовно, вкрай не досить для такого руху материків.

 

 

Рис. 1. Розташування літосферних плит. Гладкі чорні лінії – це кордони

між окремими плитами, а стрілки вказують напрямки їх руху

 

 

Нова активізація мобілістської концепцій відбулися на протязі 60-70 років XX століття. Синтетичний вигляд неомобілізму отримав гіпотезу у вигляді “ нової глобальної тектоніки”. Її суть ґрунтується, головним чином, на матеріалах геофізичних досліджень дна Світового океану. Ця гіпотеза визначає можливості горизонтальних переміщень досить великих ділянок літосфери (плит) на величезні відстані. Кордонами плит виступають серединно-океанічні хребти і глибоководні тренчі. Плити складаються із земної кори і верхньої частини верхньої мантії, розташованої вище астеносфери. Провідний механізм горизонтальних рухів земної кори – це конвекційні явища, що виникають і зазнають розвитку в межах астеносфери. В зонах здіймання конвекційних потоків формуються серединно-океанічні хребти.

Під серединно-океанічними хребтами, як показали дослідження, земна кора дуже тонка, має меншу щільність, інші магнітні властивості, посилені теплові потоки. Під впливом конвекційних течій магнітної речовини дно розколюється, а його частини розходяться в різні боки. Ученими підраховано, що пересічна швидкість розсування плит на земній поверхні становить до 2 см на рік, а в деяких випадках – до 16-18 см на рік. Уздовж осьової частини хребта, у рифтовій долині, через розломи надрова речовина виходить на поверхню земної кори, потім застигає і твердіє. Встановлено, що такі процеси повторюються багаторазово і щоразу магма виливається на поверхню дна, створюючи базальтову кору. Оскільки надходження нових порцій глибинного, надрового матеріалу одночасно обумовлює відтиснення в боки тієї частини плити, що сформувалася раніше, то цей процес взагалі веде до розширення чи розростання океанічного дна - до спредінга (рис. 2).

Рис. 2. Циркуляційна схема до гіпотези виникнення серединних хребтів і глибоководних тренчів, як результат конвекційних рухів речовини земної кори і мантії (за О.К.Леонтієвим)

 

Прихильники цієї гіпотези вважають, що матеріал, піднятий з глибини мантії, поступово відтручується новими порціями магми і через багато мільйонів років досягає материків, де занурюється під них у зоні глибоководних жолобів. В зоні субдукції містяться глибоководні тренчі та інші характерні форми рельєфу. Отже, дно океанів пересувається і постійно оновлюється в рифтових зонах.

Доказом наукових основ гіпотези тектоніки літосферних плит, в числі інших, є інформація про магнітометричні дослідження. На площі розташування серединно-океанічних хребтів, на два боки на відносно однаковій відстані від вісі рифтової зони чергуються смуги позитивних і негативних аномалій.

Противники гіпотези Вегенера заперечують можливість руху континентів, існування навколо Тихого океану глибинних розломів, що досягають мантії Землі (шару Sima) і з якими пов’язані часті землетруси. На їхню думку за умов руху материків цих розломів не було б.

Внаслідок буріння в Атлантичному і Тихому океанах (1968 р. – “Гломар Челінджер”) було доведено, що геологічний вік осадових поряд, якими вкритий базальтовий шар на Серединно-Атлантичному хребті, не перевищує 25 млн років, а далі від нього він зростає до 70 млн років, ще далі – до 140 млн, а поблизу берегів Південної Америки і Африки – 170 млн років. У східній частині Тихого океану, за найновішими даними, земна кора – кайнозойської ери, а та, що існувала на дні океану в мезозойську і палеозойську ери, підсунулася під західну частину Південної Америки.

Отже, дно Тихого океану оновилось, а Атлантичний океан, який зародився в юрському періоду, почав розширятися. На його дні нагромаджувалися нові відклади. І хоча розширення океану встановлено, виявлено також, що тут, окрім Карибського басейну немає підсування земної кори океанічного типу під материкову – субдукції.

У 1971-1972 рр. зі штучного супутника “Ізогекс” за допомогою лазерних пристроїв учені різних країн (СРСР,США, Великобританії, Франції, Італії, Канади, Японії, Греції) підтвердили розширення Атлантичного океану. Завдяки застосуванню лазерів виявлено, що Північна Америка і Європа розходяться щорічно на 17 мм, Японія і Гавайські острови дрейфують зі швидкістю 83 мм за рік.

Доведено, що океанічні серединні хребти за походженням не мають нічого спільного з гірськими хребтами суходолу, віднесеними до геосинклінальних областей. Вони виникли внаслідок виходу на поверхню глибинної речовини мантії, а наземні хребти – через нагромадження, ущільнення, підняття і зминання в складки переважно осадових порід.

Суть нових поглядів зводиться і до того, що рухаються не лише материки, а й великі частини океанічного дна. Всього таких великих плит (разом із материками) на планеті 8-9 і, крім того, в межах Альпійсько-Гімалайського, Західно- та Східно-Тихоокеанського поясів ще понад 20 малих плит, межі яких є осередками землетрусів.

Прихильники мобілізму твердять, що впродовж 500-600 млн років материки могли кілька разів сходитись і розходитись, утворюючи в місцях зіткнення гірські системи, такі як Аппалачі, Скандинавські, Уральські гори, Кордильєри, Анди, Гімалаї, Кавказ та інші.

Наукові ідеї про тектоніку літосферних плит зараз мають пануючі позиції в фізико-географічній літературі. Проте ця теорія не є всеохоплюючою. Так, нею не можна пояснити утворення і розвиток земної кори материкового типу, циклічності тектонічного розвитку земної кори; не зовсім переконливо трактуються явище субдукції, механізм і рушійні сили переміщення літосферних плит, тому що глобальна конвекція не зовсім узгоджується з гравітаційним полем тощо.

З переміщенням гігантських літосферних плит пов’язані глобальні зміни в природі. Так, вчені вважають, що збільшення об’єму ложа Світового океану завдяки переміщенню материків привело до того, що від останніх етапів мезозойської ери до цього часу рівень Світового океану знизився на 100-200 м; вулканізм і землетруси характерні для районів глибинних розломів, які переходять крізь усю земну кору. А якщо уважно розглянути карти світу з підводними вулканами й епіцентрами землетрусів, то можна помітити, що вони збігаються з областями молодих гірських систем, серединних океанічних хребтів та острівних дуг Тихого, Атлантичного та Індійського океанів.

Не треба віддавати перевагу і ставити попереду всіх гіпотезу мобілізму по відношенню до всіх інших; її треба розглядати як одну з багатьох, яка може пояснити одне, а в іншому треба розбиратися за допомогою інших гіпотез про походження океанів.