Происхождение океанов

Земля пока является единственной из известных нам планет, где на поверхности вода существует в жидкой фазе в течение многих миллионов лет. Здесь температура находится в приемлемом для этой формы интервале от нуля до 100 градусов по Цельсию. Совсем недавно в новостях было сообщение о том, что согласно последним результатам исследований, вода на планете была с самого начального этапа ее существования и содержалась в газопылевом облаке, из которого образовалась Земля. В древнейших горных породах, обнаруженных в Австралии, возраст которых порядка 4,2 млрд лет, содержатся кристаллы циркона с повышенным содержанием изотопа кислорода-18, что типично для воды в жидком состоянии. Получается, что водная оболочка стала формироваться не позднее 4 млрд лет назад, при остывании поверхности планеты и конденсации водяного пара. Ранние водоемы заполняли впадины остывшей поверхности планеты, увеличивались в размерах, соединялись с соседними.

Первичная земная кора, формировавшаяся из мантии, по структуре соответствовала современной океанической коре. Она была значительно плотнее материковой коры. По-видимому, она образовалась в то время, когда поверхность молодой планеты была разорвана мощными потоками плюмов на отдельные куски континентов. В места разрывов изливалась магма и там застывала, образуя базальтовые породы. Такая новая кора была прочнее, но тоньше континентальной. Клочки протоконтинентальной коры разделяли мелководный первичный океан на отдельные водоемы. Подтверждением существования Мирового океана в ранние геологические эпохи являются остатки древней океанической коры - офиолиты - особая смесь пород различного происхождения. Их наличие в разных районах земли указывает на существование палеоокеана уже в архее, порядка 4 млрд лет назад. А в раннем протерозое (2,5 млрд лет назад) существовали древние океаны, шириной достигавшие 5 тысяч километров.

Первоначально мелкие древние океаны, пополняя запасы воды, увеличивали и свою глубину. От 1,5 - 1,7 метра в архее до почти 3000 метров в среднем протерозое (1,2 млрд лет назад). Как полагают, общий объем вод Мирового океана стал близок к современному в начале кембрия (570 млн лет назад).

Тектонические процессы и Мировой океан

И здесь нас поджидает весьма неожиданный парадокс. С одной стороны возраст Мирового океана впечатляюще солиден, а с другой стороны дно современных океанов имеет подозрительно молодой возраст - не только составляющие его осадочные породы не старше 170 млн лет, но и основные породы, слагающие дно, геологи признают поразительно молодыми.

Очевидное объяснение этого факта, как впрочем, и самого возникновения океанов, кроется в глобальной тектонике. Земная кора состоит из отдельных твердых литосферных плит, которые плавают в пластичных верхних слоях мантии, перемещаясь горизонтально и упорядоченно. Плиты расходятся, происходит всплывание расплава мантии, его застывание и образование, таким образом, новых фрагментов океанической коры. Возраст океанической коры широко варьируется от молодых участков вдоль стыков литосферных плит до более старых у побережий, где океаническая часть плиты погружается под край континентальной, ныряя под соседнюю плиту и опускаясь в слои мантии. Следовательно, возраст океанической коры определяется удаленностью участка дна от рифтовой зоны (зоны разлома) до зоны погружения плиты и скоростью перемещения плиты. В океане подвижные части представляют срединно-океанические хребты, а устойчивые образования - абиссальные равнины. Считается, что тектоническое движение присутствовало уже порядка 4 млрд - 3,5 млрд лет назад, хотя размеры литосферных плит были меньше, зато количество их было больше.

Океаны тоже эволюционируют, последовательно проходя путь от небольшого моря до полноценного океана и, зачастую, обратно. А посему, обратимся, так сказать, к истокам, к древнейшим океанам в истории Земли. Ну, по крайней мере, к известным из них на сегодня. По возрасту древние океаны разделяют на докембрийские, палеозойские и мезозойские.

Докембрийские океаны - древнейшие из известных на сегодня. И первейший - Панталасса. Суперокеан, по всей вероятности возникший вокруг крупного кратера, образованного падением метеорита и занимавший половину поверхности планеты. Именно этот океан окружал суперконтинент Пангея, располагавшийся на обратной стороне Земли. Возраст этого океана составлял 2,5 млрд лет.

Потом был Мировия, омывавший берега суперконтинента Родиния. Существовал этот древний океан 1,6 млрд - 850 млн лет назад. А затем, с распадом Родинии, Мировия разделится на несколько менее крупных образований, породив череду сменяющих друг друга океанов: Мозамбикский океан - между Восточной и Западной Гондваной (850 - 600 млн лет назад); Протопасифик, образовавшийся после соединения Гондваны в единый континент (850 - 600 млн лет назад) и к палеозою ставший Палеопасификом - последним суперокеаном Земли и прародителем нынешнего Тихого океана; Прототетис (850 - 570 млн лет назад); Протояпетус (850 - 570 млн лет назад); Палеоазиатский океан (850 - 320 млн лет назад), который в позднем карбоне становится Монголо-Охотским океаном, а еще позднее распадается на еще более мелкие части. Из северной части океана Палеопасифика 600 - 240 млн лет назад возникает Бореальский океан, который позднее станет прародителем Северного Ледовитого океана.

В Палеозойской эре продолжает катить свои волны Палеопасифик. Бывший Протояпетус эволюционировал в Япетус (570 - 420 млн лет назад). Позднее он образует северную часть Атлантического океана. Продолжает существовать и Палеоазиатский океан, иногда отделяя небольшие части - океан Реикум (западная часть), Уральский океан (южная часть), Монголо-Охотский и Туркестанский океан.

В мезозойской эре на Земле Мировой океан представлен океанами Палеопасификом, который теперь трансформировался в океан Панталасса2, и океаном Тетис, расположившимся у восточной части большого континента Пангея2 и имеющим возраст 280 - 60 млн лет. Таковы, в общей сложности, этапы эволюции Мирового океана, которые в дальнейшем приведут к созданию современных океанов планеты

Тихий океан

Из современных четырех океанов древнейшим является Тихий океан. По косвенным данным, Палеотихий океан существовал с середины докембрия. Такой возраст дает оценка офиолитовых ассоциаций пород в складчатых образованиях вдоль омываемых континентов. Тогда он был частью единого океана Панталасса. В мезозое происходит распад суперконтинента Пангеи и воды некогда обширного Панталасса, эволюционировавшего поэтапно в Палеопасифик, наследует молодой Тихий океан. В поздней юре (160 - 140 млн лет назад) глобальные тектонические процессы открывают чаши Атлантического и Индийского океанов. Площадь Тихого сокращается, а мелкий теплый океан Тетис и вовсе исчезает, оставив лишь несколько морей - Черное, Азовское, Средиземное и Каспий. Древняя кора ложа Тихого океана уходит в мантию в зонах, граничащих с материками, создавая эдакую рамку океана. Кардинально перестраиваются его срединно-океанические хребты. В конце мезозоя появляются складки пород на северо-востоке Азии и Аляски, создавая ступень между Тихим и Северным Ледовитым океанами.

В кайнозое материки наступают на океан. Америка продвигается на запад, так, что система срединно-океанических хребтов уходит к востоку и даже частично ныряет под континент Северной Америки. Активно образуются моря, в частности Берингово, которое дает доступ в Тихий океан студеным водам Северного Ледовитого океана. У Антарктиды открываются котловины морей Росса, Беллинсгаузена и Амудсена. С исчезновением перемычки, соединяющей Азию и Австралию, образуются многочисленные моря Малайского архипелага, окраинные моря восточной части Австралии. А примерно 40 млн лет назад возникает перешеек между Америками и Тихий океан теряет связь с Атлантическим в Карибском районе. Последнюю пару миллионов лет Тихий океан практически не меняется, занимая первое место в мире по площади (169,2 млн кв км) и протянувшись на половину земного шара.

Атлантический океан - второй по величине и времени образования современный океан планеты (площадь 91,6 млн кв км). Его эволюция связана с древним океаном Тетис, частью которого он был в юрском периоде. Осью океанского дна являлся срединно-океанических хребет, пересекающийся глубокой рифтовой долиной. Его появление начало готовиться в пермское время (298,9 млн - 252,2 млн лет назад), а к концу юрского периода (201,3 - 145 млн лет назад) процесс уже был необратимым. В течение 100 млн лет на месте будущей чаши дна океана шло образование поднятий и грабенов (участков опусканий). Начался процесс тектонического растяжения, континентальная кора раскололась, континенты стали отходить друг от друга, расширяя дно океана. События не были одномоментными, они проходили в разное время по всей длине будущего океана.

Северная Атлантика формировалась в местах с океанической корой, разделяющих Балтию и Канадо-Гренландию. На этом месте некогда был древний океан Япетус. Есть мнение, что в течение 580 млн лет Атлантический океан появлялся трижды. Однако, все время в рамках одной структуры, хотя и отодвигаясь каждый раз к востоку от линии образования Аппалачей. А в целом начало всему было положено в Центральной Атлантике. Южная Атлантика стала формироваться в период раннего мелового периода (145 млн лет назад). В Северной Атлантике в это время Гренландия стала отодвигаться от Европы. К палеоцену открылось Лабрадорское море, а Гренландия стала уходить и от Северной Америки, увеличивая площадь океана в северном направлении. Сегодняшний вид Атлантический океан получил 23 - 5,3 млн лет назад, с образованием Исландии.

Индийский океан, третий по величине среди современных (площадь около 73,6 млн кв км), лежащий в некой чаше, образованной при разрушении материка Гондваны и разлома древней океанической коры океанов Тетис и Тихого, состоявшегося 140 - 130 млн лет назад. С началом мелового периода Индостан стал отходить от Африки и единой тогда Австрало-Антарктиды. А затем и они разделяются, увеличивая площадь нового океана. Возникшие островные дуги Индонезийской области уменьшают связь Индийского океана с Тихим, а в олигоцене исчезает связь Южной Америки с Антарктидой и разворачивается циркумполярное течение. К моменту начала неогена (23 млн лет назад) Индийский океан получает современные структуру и очертания.

Северный Ледовитый океан унаследовал воды древнего Бореальского океана, существовавшего 600 - 240 млн лет назад. В дальнейшем эволюция Атлантического и Тихого океанов в эпоху кайнозоя (66 млн лет назад) дала начало появлению полноценного океана. В это время Гренландия откалывается от Канады и Скандинавского полуострова и наоборот, образуется складка в Чукотско-Аляскинской горной области. В результате Канадская впадина отделяется от Тихоокеанской. Когда 18 млн лет назад Гренландия стала уходить от Европы, на месте будущего океана лежало пресноводное озеро, через узкий пролив соединяющееся с Атлантикой. Со временем пролив стал шириться, открывая доступ все большему количеству соленой воды. Специалисты полагают, что пресная вода двигалась в верхних слоях водоема, тяжелая соленая притекала глубинными слоями. Этот процесс замены вод и расширения ложа дна происходил в течение примерно 750 тысяч лет. В результате арктическое озеро превратилось в Северный Ледовитый океан, площадью около 14,8 млн квадратных километров.

И что же дальше

Говоря о будущем океанов, рассматривают различные варианты. Единой модели здесь нет, так как все завязано на процессы мантийной конвекции. Полагают, что идет медленное расширение Атлантического океана за счет Тихого. Но вот в 2005 году в результате землетрясения в долине Афар (Эфиопия, восточная Африка), образовалась глубокая трещина шириной 8 метров и протяженностью 60 километров. Она возникла точно в месте границы тектонических плит, отодвигающихся одна от другой. По данным специалистов Оксфорда, трещина стремительно (в геологических масштабах) растет. Вскоре, примерно через миллион лет, она дойдет до Красного моря и тогда в нее устремится вода. Долина Афар станет морем. Затем Африканский Рог распрощается с континентом и создаст свой, заодно получив и новый океан. А пока магма поднимается из глубинных слоев, неспешно формируя дно будущего океана. Раскол Африки идет уже порядка 2 миллионов лет, проявив себя сейчас многокилометровой трещиной. Так что новый океан рождается, практически, на наших глазах. Так это или нет - поживем-увидим.