ЛЕКЦІЯ 4.
ГІПОТЕЗИ ПОХОДЖЕННЯ ВОД СВІТОВОГО ОКЕАНУ ТА ЇХ ЕВОЛЮЦІЯ.
Гіпотези утворення океанічних западин об’єднуються у дві групи – первинності океанічних западин і вторинності.
Гіпотеза первинності океанічних западин була сформульована американським геологом Дж. Дена. Він вважав, що океанічна кора ітворилася ще до утворення киснево-азотної атмосфери і покривала всю земну кулю. Первинна кора складалася із основних вулканічних і вивержених порід і послужила основою для утворення базальтового шару всієї Землі.
В цей дуже древній етап рельєф Землі не поділявся на западини і материкові виступи, існували лише плоскі зниження заповнені водою, яка виділялася з мантії разом з газами, що формували первинну атмосферу.
Вважають, що океанічна кора в цей час складалася з пемзоподібної силікатної речовини. Вода розмивала ці породи і в мілководних басейнах почали нагромаджуватися осадки. На початку архейської ери оформилися вулканічні товщі основних лав і туфів, глинисто-піщані та залізисто-кремнієві осадки. Внаслідок метаморфізму вони перетворилися в комплекси амфіболітів і гнейсів, якими складені фундаменти древніх платформ. Так виникли ядра майбутніх континентів. Дальше перетворення земної кори відбувалося через розвиток геосинклінального процесу. Почали закладатися великі геосинклінальні прогини, формування яких супроводжувалося складчастістю, вулканізмом та інтрузіями. Пізніше осадові й вулканічні породи піддавалися перекристалізації, ущільненню, гранітизації. Сама геосинклінальна область піднімалася і консолідувалася.
Процеси складчастості і гранітизації в протерозойських геосинкліналях призвели до того, що в цих областях виник гранітно-метаморфічний шар, який ніби спаяв окремі архейські масиви, утворивши фундамент древніх платформ. Простори океанічної кори в ці часи займали 85% земної поверхні. Проте, загальний об’єм води був меншим ніж у наступні геологічні епохи і океан був мілководним.
У мілководних морях відбувалися процеси хемогенного осадження заліза, фосфоритів, глауконітів, а також теригенне і біогенне нагромадження осадків. Роль останніх зростала в міру посилення розчленованості рельєфу і розвитку органічного світу.
Далі за цією гіпотезою відбувалося нарощування суходолу навколо платформ за рахунок океанічного дна під час байкальського, каледонського та герцинського горотворення.
В мезозої почали формуватися серединно-океанічні хребти. В Атлантичному океані такий хребет оформився в кінці мезозою, а в Тихому та Індійському – в палеоген-неогені.
На території Тихого океану в кайнозої виникають нові ділянки перехідних зон, що являють собою різні етапи розвитку геосинклінального процесу.
Ця гіпотеза походження океанічних западин досить логічна, за нею розвиток океанічного дна трактується від простого до складного, в неї вкладаються численні геологічні дані. Проте з нею не погоджуються дані про наявність на океанічному дні мікроконтинентів, нею важко пояснити розпад гондвани, про існування якої свідчить багатий фактичний матеріал. Ця гіпотеза співзвучна з гіпотезами фіксованого розвитку материкових платформ, розглянутих вище.
Гіпотезу вторинності океанічних западин вперше обґрунтував німецький геолог Г.Штілле. На його думку Атлантичний океан виник внаслідок занурення частини континенту, який існував між Європою і Північною Америкою. Він поділяв океани на дві групи: древні і молоді. До древніх він відніс Тихий океан, до молодих – всі інші.
Відомий російський геолог А.Архангельський вважав, що інтрузії основних порід настільки сильно розплавляють земну кору, що вона втрачає властивості материкової і перетворюється в океанічну. Далі ця гіпотеза розвивалася В.Білоусовим, на думку якого спочатку на всій земній кулі існував материковий тип кори. Утворення океанів почалося з кінця палеозою, коли розплавлений матеріал почав підніматися по розломах на поверхню у вигляді величезних діапірів. Вторгнення, виливання і наступне застигання магми основного та ультра основного складу перетворювало материкову кору в щільні метаморфічні породи, під вагою яких опускалися материки і утворювалися океанічні западини. Цей процес назвали газифікацією або океанізацією земної кори. На думку прихильників цієї гіпотези, океанічні западини остаточно оформилися в кінці крейди. Проте, В.Білоусов вважає, що процес океанізації земної кори продовжується і тепер в зоні серединних океанічних хребтів.
Перетворення потужної материкової кори в тонку океанічну заперечується геофізиками, які вважають, що легша материкова кора не може зануритися в щільну речовину мантії. Якби це і могло статися, то в першу чергу переробці повинен би піддаватися нижній базальтовий шар земної кори, а не верхній гранітний і океанічна кора мала б гранітний шар.
Інші прихильники гіпотез вторинності океанічних западин (Г.Штілле, М.Муратов) відзначають відмінності в утворенні западин Тихого й інших океанів. Вони звертають увагу на те, що западини Атлантичного, Індійського і Північного Льодовитого океанів не мають генетичного зв’язку з узбережними частинами материків, які їх оточують.
В Тихому океані, як зазначає М.Муратов, спостерігається концентричне розташування складчастих структур різного віку навколо центральної частини западини. Товщина земної кори в Тихому океані закономірно зменшується від периферії до центру. Така будова свідчить про зміну віку вулканічних утворень Тихого океану від молодих у центральній його частині, до древніших на периферії. На підставі цього В.Муратов вважає западину Тихого океану первинною, а западини всіх інших океанів – вторинними.
Крім цього, М.Муратов допускає, що острівні ланцюги центральної частини Тихоокеанської западини, де розвинений вулканізм із виливом лав основного складу, можуть свідчити про перехід цієї частини океану до геосинклінального типу розвитку.
Система зовнішніх острівних дуг (Алеутська, Рюкю, Маріанська, Тонга) характеризується виливами андезитових, кисліших лав, і їх можна вважати типовими молодими геосинклінальними областями.
Геосинклінальні області більш зрілої стадії розвитку, де поряд з глибокими прогинами утворені великі підняття-антиклінорії (Нова Гвінея, Філіппіни, Тайвань, Японія) утворюють периферійний внутрішній пояс Тихоокеанської западини. Ще дальше від центра простягається мезозойський пояс, де утворилися вже молоді платформи.
Таким чином, М.Муратов вважає, що Тихий океан у своєму розвитку проходив ряд стадій: від до геосинклінальної океанічної плити до материкової платформи, тобто відбувається скорочення площі океанічної кори і нарощення материкової.
Тому при розгляді історії розвитку Тихого океану багато прихильників вторинності океанічних западин переходять на позиції пер винників.
Гіпотеза глобальної тектоніки, або тектоніки літосферних плит.
В 60-х роках ХХ століття, завдяки дослідженню Світового океану, відкриттю єдиної глобальної системи серединно-океанічних хребтів, вивченню історії магнітного поля Землі, розробці теорій щільностей речовини планети склалася нова концепція історії і розвитку материків і океанічних западин, яка отримала назву “нова глобальна тектоніка”, або “тектоніка літосферних плит”.
Вперше ідея дрейфу плит під дією конвекційних течій речовини земних надр була висунена Холмсом, а вже основи нової глобальної тектоніки були сформульовані американськими геологами Г.Хессом і Р.Дінцем в 1960-1862 рр. Г.Хесс припустив, що в мантії Землі існують конвекційні течії, які розділяють її на замкнені комірки бананоподібної форми розміром 3-6 на 10-20 тис. км
Як вважає Г.Хесс, серединно-океанічні хребти є місцем висхідних гілок конвекційних комірок, а перехідні зони навколо Тихого океану – низхідних. Мантійна речовина, яка підіймається у вісьовій зоні серединно-океанічного хребта розсуває раніше винесену речовину по обидва боки від вісьової зони і таким чином, кожна порція магми посуває дальше раніше підняту і зумовлює рух її до перехідної зони, де, по низхідній гілці, знову всмоктується в мантію. При цьому обертається вся комірка. За підрахунками Г.Хесса, цей шлях (тобто повний оберт) мантійна речовина проходить за 200-300 млн. років. Внаслідок цього дно океану оновлюється, тобто замінюється новою мантійною речовиною кожні 300-400 млн. років. Про це свідчить наявність малопотужного чохла осадів на дін океану, існування відносно невеликої кількості вулканічних підводних гір, відсутність на дні океану порід древніших юри.
Зону, де підіймається мантійна речовина і розсуває по обидва боки раніш винесену і сформовану океанічну кору Р.Діти запропонував назвати зоною спредингу (розтягнення); а зону, де відбувається всмоктування оновленої океанічної кори назад у мантію і підсування її під материкову – зоною субдукції.
Значний вклад у розвиток гіпотези тектоніки літосферних плит внесли російські вчені П.Кропоткін, А.Пейве, А.Хромов, В.Хаїн, С.Ушаков, О.Сорохтін і багато інших.
Концепція розсування океанічного дна стала надзвичайно популярною після того, як для її обґрунтування було використано палеомагнітні дослідження.
Відомо, що в історії Землі були епохи, коли мінялися її полюси: північний ставав південним, а південний – північним. Під час застигання магми залізисті мінерали орієнтуються по магнітних силових лініях, які відповідають положенню магнітного полюса Землі. Періоди зміни полярності за остання 200 млн. років зараз датовані і магнітологи, заміряючи магнітність мінералів в геологічних розрізах, визначають вік порід. Встановлено, що у вертикальних розрізах порід встановлюється вертикальна магнітна диференціація: шари з прямою намагніченістю, яка відповідає сучасному магнітному полю Землі змянюється шарами із зворотною, а глибше – знову з прямою. Це дало підставу припустити, що дно океану також має лінійну структуру, тобто смуги з прямою (додатною) намагніченістю змінюються смугами із зворотною (від’ємною). Англійські магнітологи Ф.Вайн і Д.Метьюз висловили припущення, що кожна лінійна структура відображає напрям магнітної полярності, який відповідає часу, коли рідка речовина мантії піднімалася по вісьовій тріщині океанічних хребтів. Океанічна кора, застигаючи, фіксує напрям магнітного поля Землі.
Вивчення характеру розподілу магнітних аномалій по плащі дна океанів підтвердило це припущення і показало, що вік порід океанічного дна збільшується в напрямі від серединно-океанічних хребтів в бік континентів.
Якщо спів ставити магнітні аномалії океанічного дна з хронологією інверсій магнітного поля, то це дозволяє відтворити історію спредингу і датувати окремі лінійні ділянки по обидва боки від хребтів. Таким чином можна визначити і швидкість розростання океанічного дна. Підрахунки показали, що вона різна: в Атлантичному океанів районі хребта Рейк’янес вона становить 1 см/рік, в Північному Льодовитому – 0.5 см/рік, а в Тихому – 19 см/рік.
Від швидкості спредингу залежить рельєф дна. Чим вона більша, тим похиліші схили серединних хребтів.
Розтягнення дна океанів і вихід нового мантійного матеріалу не означає, що діаметр Землі збільшується, бо в зонах низхідної конвекції відбувається стиснення і занурення океанічної кори. Зони занурення морфологічно виражені глибоководними жолобами. Тут відбувається підсування океанічної кори під субматерикову і її всмоктування (субдукція). Цей процес супроводжується зсуванням верхньої осадової товщі і переродженням океанічної кори під впливом великих тисків і температур. При цьому океанічна плита, яка підсувається під материкову, вигинається, деформується. Одночасно з цим на поверхню поступає андезитова магма, яка нарощує острівні дуги. За рахунок спредингу і субдукції дно океану постійно омолоджується. Тому, як цілком сдушно відзначив океанолог Р.Ревелл, дно океану молодше від його водної товщі.
Складні процеси підсування океанічного дна, зминання і деформація при цьому краю материкової плити зумовлює утворення гірських поясів типу Кордільєр.
Розсування океанічного дна зумовлює рух літосферних плит, разом з якими, пасивно, як пасажири на поромі, переміщуються континенти. При цьому буває так, що в зоні поглинання океанічної кори зближуються два материкових масиви (Індостан і Азія). При зіткненні, вони обидва здавлюючись здиблюються, зминаються, видавлюють океанічну кору і утворюють великі гірські системи. Такий процес називається абдукцією
Рифти серединно-океанічних хребтів, зони субдукції, трансформні розломи служать межами літосферних плит. Спочатку Е.Буллард виділяв шість великих плит: Тихоокеанську, Американську, Африканську, Євразійську, Австралійську й Антарктичну. Зараз дослідники виділяють декілька десятків окремих плит.
В ідеальному варіанті плити з одного боку обмежуються зоною, де підіймається мантійна речовина, а з другого – зоною поглинання океанічної кори. Плити відрізняються за розмірами, формою і швидкістю руху.
Величезна інформація щодо геології океанічного дна і її аналіз з позицій глобальної тектоніки плит дозволила вченим реконструювати розвиток океанів. Найповнішу схему такої реконструкції запропонували Р.Діти і Дж. Холден. Вони вважають, що 200 млн. років тому всі континенти були об’єднані в єдиний суперматерик Пангею, що омивався океаном Панталаса, затока якого, море Тетіс врізалося між сучасною Євразією та Африкою. Тектонічні рухи, які розкололи Пангею почалися не раніше 200 млн. років назад. Одночасно з розколами почався дрейф літосферних плит і континентів, розташованих на них. Через 20 млн. років після початку дрейфу, до кінця тріасу, Пангею поділилася широтним рифтом на дві групи материків: північну – Лавразію і південну – Годвану. Остання почала розпадатися по рифту, який відокремив Африкано-Південноамериканський блок від Австрало-Антарктичного. По цьому рифту почалось розкриття Індійського океану. Пізніше, в юрському періоді, зародився рифт, по якому розкрилася Північна Атлантика внаслідок дрейфу Північної Америки на північний захід. В той же час, море Тетіс на сході почало закриватися внаслідок повороту проти годинникової стрілки Африканського континенту і руху Індостанської брили на північ. Останній зумовив підсування океанічної частини літосферної плити під Євразійський континент. В кайнозої, коли материки наблизились, субдукція змінилася обдукцією крайових зон Євразії й Індостану, що привело до утворення Гімалаїв.
Південна частина Атлантики почала розкриватися 135 млн. років тому, в кінці юри. Близькі до сучасних обриси Атлантичного океану сформувались, очевидно, в кінці крейди. Нерозкритими залишилась крайня північна його частина і Північний Льодовитий океан.
В Тихому океані в юрсько-крейдовий час, напевно, існувала система глибоководних жолобів, які поглинали літосферні плити Північної і Південної Америк. Рухаючись на захід, Північна Америка “наїхала” на жолоби і перекрила їх, Південна Америка, наблизившись до Андійського жолоба, почала зсувати його на захід.
В кайнозої материки зайняли сучасні позиції: Австралія відокремилася від Антарктиди і перемістилася на північ, Північна і Південна Америки з’єдналися Панамським перешийком, Гренландія остаточно відокремилася від Європи.
Гіпотеза тектоніки літосферних плит хоча і має багато прихильників і здатна пояснити багато нагромаджених фактів з історії розвитку Землі, в багатьох геологів та географів вона викликає певні заперечення.
З критичними зауваженнями до цієї гіпотези виступили: А.Мейєргоф і Г.Мейєргоф, Шейменн, Васильківський, В.Білоусов, О.Леонтьєв і інші. Критики в першу чергу звертають увагу на те, що лінійна смугастість магнітних аномалій по обидва боки від серединних океанічних хребтів і збільшення віку дна від них до периферії пояснюються як явища характерні для фундаменту дна океану.
Тектоніка літосферних плит виходить з того, що астеносфера має повсюдне однакове поширення. проте дослідження останніх років показали, що її товщина і пластичність змінюються від однієї структури до іншої, а під окремими масивами древніх платформ вона може бути відсутня.
О.Леонтьєв і Л. Та Г.Мейєргоффи звертають увагу на відсутність у периферійних частинах Індійського та Південного океанів зон субдукції. Тут океанічні плити впираються в Антарктиду, яка обмежена рифтами. О.Леонтьєв також відзначає, що з позицій глобальної тектоніки трудно пояснити дві лінії жолобів: Маріанський-Палау і Японський-Філіппінський. Недостатнє пояснення з позицій цієї гіпотези наявності мікро континентів на океанічному дні.
Як вважають Ю.Богданов, П.Каплін, С.Ніколаєв жодна із сучасних гіпотез щодо утворення материків і океанічних западин не має повної підтримки вчених. Жодна із наявних гіпотез не може пояснити багатьох фактів, нагромаджених геологічними та геофізичними дослідженнями. Але разом з цим, у кожній із гіпотез є раціональне зерно в трактуванні механізмів геологічних процесів; в поясненні багатьох з них прихильники різних гіпотез сходяться. Так погляди “фіксистів” (первинників) і “мобілістів” (вторинників) зближуються в питаннях горотворення і пов’язують його з розвитком геосинклінального процесу. Вони також вважають, що утворення материкової кори і материків відбувається за рахунок перетворення океанічного дна, океанічних літосферних плит в зонах субдукції, острівних дуг, континентальних окраїн. Зараз геологи приходить до твердого переконання, що земна кора континентів поступово нарощувалася навколо архейських щитів шляхом утворення зон субдукції і розвитку складчастих процесів.
Таким чином, обидві гіпотези створюють передумови для створення узагальнюючої теорії утворення геологічних структур і рельєфу поверхні Землі.
РЕГІОНАЛЬНА ФІЗИКО-ГЕОГРАФІЧНА ХАРАКТЕРИСТИКА СВІТОВОГО ОКЕАНУ.
ЛЕКЦІЯ 6.1.
ПРОБЛЕМИ РАЙОНУВАННЯ СВІТОВОГО ОКЕАНУ.
.
Фізико-географічне районування Світового океану полягає у виділенні акваторіальних комплексів різних рангів. Акваторія» - це ділянка водної поверхні у певних межах.
Сучасна схема фізико-географічного районування Світового океану розроблена Д. В. Богдановим (1982). За цією схемою в Світовому океані виділяються певні ділянки за особливостями природних процесів, які
Фізико-географічне районування Світового океану (за В. Л. Лєбедєвим)
1-морські прикордонні зони, 2- приберегав! прикордонні зони, 3-океанічні фронти
протікають у них. При цьому враховуються відносна однорідність цих процесів у тих чи інших акваторіях, своєрідність поєднання їх структури та інтенсивності як на поверхні, так і по всій товщі океаносфери. Виділяються найбільші одиниці районування - Тихий, Атлантичний, Індійський і Північний Льодовитий океани. Півостровами і островами відокремлюються в океанах Середземні та окраїнні моря. Океани поділяються на географічні пояси за специфічністю природних процесів у них. Внаслідок того, що в межах поясів процеси помітно відрізняються, у них виділяються райони. У районах природні особливості обумовлюються географічним положенням по відношенню до материків та островів, циркуляцією атмосфери та поверхневих течій. Особливо яскраво ця своєрідність проявляється в приматерикових частинах океанічних поясів. Всього в чотирьох океанах виділено 11 поясів і 76 районів. Проте внаслідок недостатньої комплексної фізико-географічної вивченості океанів виділення в них районів все ще залишається проблемою майбутнього. Крім того, у схемах фізико-географічного районування не враховуються глибинні особливості океанів. Деякі дослідники замість поясів виділяють акваторіальні зони, які поділяють на провінції (В. Л. Лебедев та ін.). Є й інші підходи до фізико-географічного районування.
Отже, регіональні аквакомшіекси - це великі зональні або азональні акваторії з характерними для кожної з них гідрологічними, гідрохімічними та біологічними властивостями. Серед азональних більшість пов'язана з особливостями рельєфу дна.
Океанічні типологічні комплекси включають поверхневі, внутрішньоводні та донні комплекси, які в сукупності складають власне океаносферу як ціліснуаквальну геосистему. Це - класи акваторіальних комплексів Світового океану.
Поверхневі комплекси формуються у відкритій частині океану, там, де інтенсивно взаємодіють гідросфера та атмосфера. На контакті гідросфери та літосфери формуються донні комплекси. Місцем формування внутрішньоводних комплексів є глибинні товщі, основним компонентом яких є водні маси з їх фізичними, хімічними та біологічними особливостями. Критеріями однотипності природних комплексів океаносфери є особливості циркуляції вод і властивості водних мас, які визначають їх продуктивність.
Краще вивчені донні комплекси шельфової зони, де в результаті своєрідного їх положення на переході від суші до океаносфери фізико-географічні процеси характеризуються значною інтенсивністю.
Класи природних комплексів океаносфери поділяються на підкласи:
- поверхневі - антарктичний, субантарктичний, бореальний, суббореальний, північнотропічний, екваторіальний, південнотропічний, мотальний, субантарктичний і антарктичний;
- внутрішньоводні - арктико-бореальний, екваторіально-тропічний, антарктико-нотальний;
- донні — арктичний, субарктичний, бореальний, екваторіально-тропічний, нотальний, субантарктичний, антарктичний.
Найменшим типологічним (локальним) комплексом океаносфери є аквафація - елементарний акваторіальний комплекс, що характеризується фізико-географічною однорідністю і є неподільним як географічне утворення. Акваурочище формується шляхом об'єднання аквафацій. Група схожих акваурочищ утворює локальну аквасистему -акваланіїшафт, яка характеризується загальною направленістю фізико-географічних процесів. Для нього характерні своєрідні геоморфологічні особливості дна, відклади, гідродинамічний режим і органічний світ. У просторі акваландшафти неоднорідні, а тому їх об'єднують за схожістю природних характеристик в окремі типи.
Слід підкреслити, що кожна з вищеназваних одиниць (аквафація, акваурочище, акваландшафт) має свої природні особливості. Вони не повторюються в просторі і часі.
Отже, в океаносфері існують екваторіальні комплекси, які мають багато спільного з геосистемами суші: простежуються їхні зональність і азональність, є чіткий поділ на регіональний та локальний рівні.
◄
РЕГІОНАЛЬНА ФІЗИКО-ГЕОГРАФІЧНА ХАРАКТЕРИСТИКА СВІТОВОГО ОКЕАНУ.
ЛЕКЦІЯ 6.2.
ФІЗИКО-ГЕОГРАФІЧНА ХАРАКТЕРИСТИКА ТИХОГО ОКЕАНУ
Загальні відомості. Тихий океан - найбільший з океанів. Його площа - 178,62 млн. км2. Він займає 49,5% площі і містить 53% об'єму (710 млн. км3) води Світового океану. Середня його глибина - 3980 м, максимальна - 11022 м. Він омиває п'ять материків, на його просторах проходять численні маршрути світового судноплавства, що й зумовлює його важливе господарське значення. Природні процеси, що відбуваються в цьому океані, впливають на стан біосфери всієї планети. Океан в значній мірі формує клімат планети, визначає стан атмосфери, є джерелом вологи і збирачем тепла для значної частини Землі. Цим визначається найважливіше значення Тихого океану для планети і людства.
Тихий океан - унікальне утворення на планеті. Довжина його сягає 16 тис. км з півночі на південь, а з заходу на схід - 17200 км (з морями в низьких широтах — 20 тис. км). Він зазнає обмеженого впливу холодних арктичних вод та повітряних мас, від яких захищений горами Аляски, Чукотки, а з'єднаний з Північним Льодовитим океаном лише вузькою (85 км) і мілкою (50 м) Берінговою протокою. У Південній півкулі вплив антарктичних холодних вод та вітрів послаблюється постійними західними вітрами в помірному поясі, які відхиляють холодні води на схід Течією Західних вітрів, а також субширотними підводними хребтами.
У Тихому океані більше 10 тис. островів різноманітного походження. За кількістю і загальною їх площею він займає перше місце серед океанів. Найбільше островів у центральній та західній частинах. Вони об'єднані під загальною назвою «Океанія». Найбільшими островами материкового походження є Нова Гвінея, Японські, Малайські, Сахалін та ін. Вулканічне походження мають Гавайські, Нові Гебриди, Курильські, Алеутські, Рюкю, Пасхи та інші острови. Острови біогенного (коралового) походження -Каролінські, Маріанські, Маршалові, Гілберта, Фіджі, Самоа та ін. -поширені головним чином у тропічних широтах.
На заході Тихого океану переважає абразійний та акумулятивний, подекуди фіордовий тип берегів. На сході домінують абразійно-денудаційні береги. В західній частині тропічного поясу поширені в основному коралові береги, подекуди з бар'єрними рифами. Біля Антарктиди береги формуються під впливом шельфових льодовиків.