Александр Конюхов - Геология океана: загадки, гипотезы, открытия
И действительно, во всех районах, где существуют глубоководные желоба и приуроченные к ним зоны Беньофа, можно обнаружить цепочки вулканов. Они располагаются на краю континента, как в Южной Америке (со стороны Тихого океана), либо образуют вулканические архипелаги островов, выгибающиеся дугой в сторону океана. Именно поэтому последние получили название островных вулканических дуг. К ним относятся Курило-Камчатская, Алеутская, Японская, Идзу-Бонинская, Марианская, Филиппинская, Тонга-Кермадекская и еще десятки других, расположенных в краевых частях океанов.
Проанализировав глобальную схему распространения срединно-океанических хребтов и рифтовых долин, с одной стороны, и глубоководных желобов с зонами субдукции — с другой, К. Ле Пишон разделил земную твердь на восемь крупнейших литосферных плит (помимо них, существует еще несколько десятков микроплит). Согласно его схеме, границы этих плит проходят по рифтовым долинам срединно-океанических хребтов, глубоководным желобам и некоторым трансформным разломам. В крупнейшие из них (за исключением Тихоокеанской плиты и плиты Наска) впаяны континенты. Они перемещаются вместе с литосферной плитой. В процессе ее разрастания в так называемых спрединговых центрах — рифтовых долинах — плита увеличивает свою площадь. Помимо конструктивной границы плиты, вдоль которой она формируется, существует деструктивная граница, где происходит ее разрушение. В современной структуре земной поверхности разрушаются в основном плиты, выделяемые в Тихом океане,— Тихоокеанская, Кокос и Наска. Именно на них как бы наползают молодые плиты, т. е. возникшие при рождении Атлантического и Индийского океанов. Плиты располагаются над гигантскими конвекционными ячейками в мантии Земли, образуемыми восходящими и нисходящими ветвями — потоками вещества и тепла. Восходящий поток выходит на поверхность в пределах конструктивной границы плиты, т. е. в рифтовых долинах, нисходящий поток зарождается в зонах Беньофа под активной окраиной континента или под островной вулканической дугой. Таким образом, континенты медленно «плывут» по поверхности мантии, как по эскалатору: за ними возрастает количество ступенек, перед ними происходит погружение ступенек, правда, другой плиты. В качестве ступенек выступают участки океанической коры, более молодые — в начале ленты транспортера (они фиксируются в виде полосовых магнитных аномалий), более древние — у погружения ленты транспортера.
Можно еще много говорить о принципах, положенных в основу тектоники литосферных плит, но главное то, что земная кора оказывается невечной. Она проходит свой жизненный цикл, как и все во Вселенной. Только циклы эти в миллионы раз длиннее, чем жизнь живых существ на Земле, и несравненно короче тех циклов, которые проходят небесные тела. Таким образом, тектоника плит раскрывает механизм обновления нашей древней планеты, дает возможность угадывать ход дальнейшей эволюции.
Как и всякая теория, тектоника плит, связав воедино до того разрозненные и плохо объяснимые геологические явления, нуждалась в экспериментальном подтверждении. Ключ к доказательству ее истинности в буквальном смысле лежал на дне океана. Действительно, если океаническая кора относительно молода и если за пределами окраин континентов отсутствуют породы домезозойского возраста (а сам этот возраст будет уменьшаться по мере приближения к рифтовым зонам срединно-океанических хребтов), то это будет доказательством существования механизма спрединга океанского дна и вообще относительной молодости коры океана. Только глубоководное бурение могло дать ответ на многочисленные вопросы о его строении и истории развития.
Между тем основные технические проблемы, стоявшие перед создателями проекта глубоководного бурения, были как будто преодолены, и первое буровое судно такого типа, оснащенное ЭВМ и системой спутниковой навигации, вышло в море. В честь знаменитого предшественника, положившего начало научным изысканиям в океане, оно было названо «Гломаром Челленджером».
Первая точка для глубоководного бурения была выбрана в Мексиканском заливе, во впадине Сигсби, где геофизики установили присутствие на дне крупных куполов, как предполагалось образованных соляными диапирами. Бурение, проводившееся у подножия подводного уступа Сигсби, оправдало надежды специалистов и дало блестящие результаты. Буровая колонна проникла на глубину 770 м, что позволило отобрать керн осадков и пород в той части морского дна, которая дотоле оставалась «белым пятном» (впрочем, как и почти весь океан) на геологической карте.
В первом рейсе «Гломара Челленджера» был опробован и отлажен весь комплекс механизмов бурения и управления этим процессом. В следующих рейсах стали изучать строение осадочной линзы на континентальных окраинах и собственно океанского ложа, сначала в Северной и Центральной Атлантике и в восточных районах Тихого океана, которые были к тому времени наиболее полно исследованы геофизическими методами.
Буровое оборудование не обеспечивало проходку очень крепких пород, в частности горизонтов кремней, достаточно широко распространенных в верхней части осадочного чехла абиссальных котловин. Поэтому глубина проходки скважин в первые годы осуществления проекта глубоководного бурения не превышала нескольких сот метров. Проблема заключалась в невозможности смены бура, который быстро изнашивался при бурении с непрерывным отбором керна. Трудности возникали, собственно говоря, не столько со сменой оборудования, сколько с необходимостью вторичного попадания в ствол уже начатой бурением скважины. Поэтому если проходку последней по каким-либо причинам, из-за шторма или технических неполадок, приходилось прерывать, то команда судна была вынуждена закладывать новую скважину в соседней с предыдущей точке.
Нередко, чтобы выполнить первоначальную задачу и достичь расчетной глубины бурения, приходилось начинать проходку второго, третьего и даже четвертого ствола. При этом к номеру скважины прибавлялся соответственно индекс А, В и С. В дальнейшем проблема смены износившегося оборудования с продолжением бурения в том же стволе была решена. На дне стали помещать акустический маяк, подававший сигналы на поверхность.
В точке бурения вместе с ним устанавливалась гигантская, до 20 м в диаметре, воронка, сужающаяся к устью скважины. Поэтому буровая колонна, вторично опускавшаяся с борта судна, должна была попасть уже не в крошечную дыру на дне, а в створ довольно большой воронки, оборудованной акустическим датчиком.
Однако, как говорилось выше, эта система была разработана позднее. В первых же рейсах «Гломара Челленджера» предпочитали разбуривать те участки океанского дна, где мощность осадочного чехла относительно невелика, — районы срединно-океанических хребтов и прилегающие к ним части абиссальных котловин. К концу 1971 г. было пробурено около 200 скважин в различных районах Мирового океана. Главным результатом этой гигантской работы было подтверждение основных мобилистских идей. Надо отметить, что очень скоро проект глубоководного бурения приобрел международный статус. В соответствии с межправительственным соглашением и другими документами, регулировавшими научный обмен между СССР и США, во многих рейсах «Гломара Челленджера» участвовали советские ученые — морские геологи, геохимики, океанологи, литологи и другие специалисты, в том числе такие известные исследователи, как А. П. Лисицын, П. П. Тимофеев, В. А. Крашенинников, И. О. Мурдмаа, Ю. А. Богданов и др.
Научная кооперация на борту «Гломара Челленджера» и в послерейсовые периоды обработки полученных материалов принесла важные научные плоды. Уровень лабораторного исследования и интерпретации материалов оставался неизменно высоким многие годы, а их результаты публиковались уже через год после завершения очередного рейса. Голубовато-зеленые тома, издававшиеся по этим рейсам, стали одним из наиболее читаемых изданий.
Структура океана
Итак, каждый рейс «Гломара Челленджера» все шире приоткрывал завесу над тайнами океана. Постепенно начинала вырисовываться структура океанского дна, совершенно непохожая на ту, какой ее себе представляли геологи, работавшие на континентах. Здесь нужны были новые исследования. Однако главное можно было считать установленным: дно океана было повсеместно молодым. Ведь даже в периферийных районах Атлантического и Тихого океанов в основании осадочного чехла бур «Гломара Челленджера» вскрыл отложения не старше мелового и позднеюрского возраста. Последние залегали на базальтах фундамента, Которые сформировались практически в то же время. Таким образом, возраст океанского ложа не превышал 150—180 млн лет. Это ничтожно мало по сравнению с докембрийским возрастом пород, слагающих фундамент кратонов на континентах и выступающих на поверхность в пределах Балтийского, Канадского, Бразильского, Анабарского и других щитов: 1—2 млрд лет для протерозойских и 3—3,5 млрд лет для архейских образований.
