Геология океана: загадки, гипотезы, открытия

Возродившаяся к жизни идея А. Вегенера вскоре получила свое достойное воплощение в разработке проекта постройки уникального бурового судна, способного проводить работы в районах, где дно залегает на глубинах в несколько тысяч метров от поверхности океана. Чтобы оценить смелость этой задумки, надо напомнить, что в те годы (середина 60-х годов) коммерческое разведочное и эксплуатационное бурение скважин на нефть и газ велось лишь в пределах 100—120-метровой изобаты на шельфе, да и то преимущественно со стационарных платформ, бетонные основания которых устанавливались на дно.

Для осуществления программы глубоководного бурения в океане (deep-sea drilling project), составленной в Океанографическом институте Скриппса при Калифорнийском университете США, необходимо было решить несколько сложнейших инженерных и навигационных задач. Во-первых, научиться спускать и поднимать колонны буровых труб длиной в несколько километров в условиях волнения и океанской зыби. Во-вторых, создать систему, допускающую повторное попадание всей колонны и бурильного инструмента в устье скважины. В-третьих, обеспечить судно системой двигателей, способных удерживать его над точкой бурения с минимальными отклонениями, так как уход его в сторону за пределы нескольких десятков метров грозил скручиванием и отрывом буровой колонны. Последняя задача потребовала разработки новой, высокоточной системы ориентаций и привязки, которую в открытом океане смогли обеспечивать сначала спутники, а впоследствии гидроакустические маяки, устанавливавшиеся на дно в окрестностях точки бурения. И те и другие должны были достаточно часто показывать координаты судна на бортовую ЭВМ, чтобы в минимальный срок можно было исправить любые отклонения в положении судна над точкой бурения, вызванные сносом течениями, ветром и другими причинами.

А пока проект разрабатывался и строилось буровое судно, теоретическая мысль ученых не стояла на месте. На глазах рушились старые представления и вырастало здание новой теории, названной французским ученым К. Ле Пишоном тектоникой литосферных плит. Однако обо всем по порядку.

Как только появились серьезные доказательства в пользу дрейфа материков, а вслед за ними и первые палеореконструкции, показывавшие, каким образом и в какой последовательности произошел распад древних суперконтинентов Пангея и Гондвана, перед учеными встали новые проблемы. Ведь если Атлантический и Индийский океаны — относительно молодые образования, возникшие, судя по возрасту линейных магнитных аномалий и другим свидетельствам, лишь в мезозое, то выходит, что за последние 200—300 млн лет заново сформировалась огромная по площади часть земной поверхности. Что это — свидетельство резкого расширения нашей планеты? А если нет, то куда девается старая земная кора? Решая эту задачу, одни ученые стали разрабатывать теорию расширяющейся Земли, другие же обратили внимание на странные структуры, почти непрерывным кольцом опоясавшие Тихий океан и глубоко избороздившие отдельные участки дна по периферии Атлантического и Индийского океанов.

Речь идет о самых глубоких образованиях в океане — желобах, куда еще в середине 40-х годов погружались на батискафах отважные исследователи. Был среди них и изобретатель многих таких аппаратов Ж. Пикар, который в 1960 г. вместе с американцем Д. Уолшем достиг дна в самом глубоком из современных желобов — Марианском на отметке 10 916 м. Глубоководные желоба как бы охватывают дугой краевые архипелаги вулканических островов, отделяя их от океана. Они же обрамляют в Тихом океане Южную, Центральную и частично Северную Америку.

Важной особенностью желобов, помимо их громадной глубины и своеобразного рельефа, является приуроченность к ним сейсмофокальных поверхностей — зон Беньофа, вдоль которых концентрируются фокусы большинства землетрясений. Эти условные поверхности сначала полого погружаются под прилегающую к желобу сушу (под углом 30—33°), а затем на глубине около 300 км круто падают (до 60°), опускаясь до 600—700 км.

Внимательный анализ показал, что эпицентры землетрясений в океане группируются отнюдь не случайно. Значительная их часть, в основном мелкофокусных, фиксируется в районе рифтовых долин срединно-океанических хребтов, другие же приурочены к переходным зонам от континентов к океанам. Причем большинство, в том числе все глубокофокусные, происходит в пределах так называемых активных окраин континентов и островных вулканических дуг, расположенных по периферии Тихого океана, т. е. как раз там, где находятся глубоководные желоба. Они, что называется, жестко привязаны к зонам Беньофа. Более того, в тех же районах сосредоточена и основная вулканическая деятельность, продукты которой имеют преимущественно средний и основной состав — андезиты и базальты.