Всего несколько месяцев работы в море опрокинули бытовавшее представление о дне океана как о кладбище.
Отложения в океанических бассейнах, образованные мутьевыми потоками, или так называемые турбидиты, относятся к геологически недавнему времени: они возникли в результате чрезвычайно активной транспортировки осадков!
Но самые удивительные факты были обнаружены в центре океана, там, где проходит ось знаменитого Срединно-Атлантического хребта, который возвышается над абиссальными равнинами.
На приуроченность узкого непрерывного сейсмического пояса к оси океанов первым обратил внимание коллег французский сейсмолог Жан-Пьер Роте. В ярком сообщении на научном конгрессе в Лондоне в 1953 году он описал «линию» повышенной сейсмичности, которая по самому центру пересекает Атлантический океан между Европой и Африкой на востоке и Америкой на западе, огибает южную оконечность Африканского материка, заходит в Индийский океан, окаймляя Мадагаскар, и у западного входа в Аденский залив соединяется с внутриконтинентальной сейсмической зоной, которая связана с так называемыми Африканскими рифтами.
Зоны погружений
Рифтами, как впоследствии стала именоваться эта линия повышенной сейсмичности, называются огромные разломы в центре высоких африканских плато, благодаря чему там образовались глубокие долины, в которых лежат большие озера и происходит интенсивная вулканическая деятельность. После открытия этой непрерывной линии срединно-океанической сейсмичности ученые стали связыват ее продолжение с внутриконтинентальными разломами, наличие которых являлось загадкой для геологов. А заинтересоваться африканскими разломами человеку было отчего! Ведь три миллиона лет назад в этом районе уже обосновались его самые отдаленные предки.
И ученые, наконец, точно определили, как образовались континентальные рифты. Они показали, что здесь все дело заключается в вертикальных смещениях.
Первым изученным континентальным рифтом стала Эльзасская равнина, занимающая грабен шириной от 35 до 40 километров и длиной более 300 километров между Базелем на юге и Майнцем на севере. Примерно в течение тридцати миллионов лет одна часть древней платформы устойчиво опускалась до современного уровня грабена, а другие ее части одновременно поднимались, образовав горные массивы Вогезы и Шварцвальд, достигающие высоты более 1000 метров. За время оседания платформы в грабене в результате неоднократной трансгрессии моря накопились отложения мощностью 2000 метров. Следовательно, разность уровней между древней платформой на вершине Вогез и в грабене составляет более 3000 метров.
Провалы земной поверхности объясняются растягивающими напряжениями, которые создают сложную систему разрывов (или сбросов). Так, например, установлено, что Рейнский рифт образовался вследствие приблизительно 5-километрового растяжения, сопровождавшегося дифференцированным вертикальным движением такой же амплитуды. Это растяжение сопровождалось спорадическим вулканизмом, правда, куда менее активным, чем в Африканских рифтах, и сейсмичностью, еще заметной в наши дни. Так, город Базель был полностью разрушен землетрясением 1356 года.
Процесс формирования грабенов особенно интересен, так как он, вероятно, создает благоприятные условия для накопления углеводородных соединений и минеральных солей. В самом деле, эта впадина все время наполнялась отложениями, которые подняли верхнюю ее границу почти до уровня моря. Вот почему в ее недрах чередуются обезвоженные химические вещества — эвапориты, образование которых произошло в условиях лагун, и продукты эрозии прилегающих горных массивов, содержащие большой процент органических остатков, которые в мало окисленной или вовсе не окисленной среде способствуют, как известно, образованию углеводородов.
В наблюдениях Роте более всего поражало то, что ширина сейсмической линии в океанах значительно меньше, чем в районах складчатых гор. Кроме того, ее продолжение в Африканских рифтах характеризуется сбросовыми явлениями и вулканизмом, вызванными не сжимающими напряжением и сокращением площади, как в большинстве горных цепей, а растяжением и разрывом пластов.
Однако никто не знал, почему сейсмичность приурочена ко дну океанов. Когда готовилась прокладка подводного кабеля, один из студентов Юинга, Брюс Хизен, обнаружил в Атлантике рифтовую долину. Компания, протягивавшая кабель, поручила Хизену найти причину его разрывов. Вскоре выяснилось, что почти все они происходили либо на континентальном склоне, то есть на окраине океана, либо в самом центре Срединно-Атлантического хребта. Определив местоположение сейсмических зон, где происходил разрыв кабеля, Хизен констатировал, что если пренебречь небольшими погрешностями в определениях координат, то эти зоны должны проходить по долине, названной затем рифтом.
В то время, в 1953 году, картографы располагали только шестью поперечными разрезами хребта. Молодая помощница Брюса Хизена картограф Мэри Тарп обратила внимание, что на каждом таком разрезе сводовая часть хребта рассечена впадиной от 1500 до 2000 метров глубиной и от 30 до 40 километров шириной. В 1956 году Юинг и Хизен, исходя из этих шести поперечных разрезов хребта, побоялись провести экстраполяцию и предсказать, что обнаружения долина должна продолжаться вдоль всей сейсмической линии, описанной Жаном-Пьером Роте, линии, которая пересекает Индийский океан и тянется через Тихий, достигая в длину 60 000 километров. Вставал вопрос о самой большой сейсмически активной структуре на поверхности Земли!
Первооткрывателями долины вдоль подводного хребта были все-таки не Хизен и не Тарп. Перед самой войной два английских ученых сообщали, что Карлсбергский хребет на северо-западе Индийского океана прорезан продольной долиной, которую они сравнивали со знаменитыми Африканскими рифтами, уже упомянутыми выше. После войны два других англичанина подробно исследовали часть рифта в Атлантическом океане. Однако Юингу и Хизену принадлежит заслуга в том, что они почувствовали глобальную значимость своего открытия и отважились на экстраполяцию. Когда в 1957 году Брюс Хизен организовал семинар на эту тему в Принстонском университете, Гарри Хесс, оценивая открытие Хизена, отмечал, что он «потряс основы геологии».
Впервые было доказано, что океан является не пассивной структурой, вместилищем континентальных отбросов, а сам активно живет, причем континентальные рифты представляют собой не что иное, как надводное продолжение срединной долины. Мы видели, что есть все основания считать и океанические рифты, и континентальные следствием растяжения земной коры. К тому же выдвинутая гипотеза находилась в соответствии с наличием молодого вулканического рельефа по обе стороны рифта срединно-океанических хребтов.
Произведенное по инициативе Эдварда Балларда первые измерения тепловых потоков на океаническом дне показали, что осевая зона хребтов является чрезвычайно «горячей». Сам собой напрашивался вывод о том, что объяснение столь высоких тепловых потоков следует искать в физико-химических свойствах магмы, которая поступает из недр мантии. Сейсмические измерения, проведенные Джоном Юингом, братом Мориса, зарегистрировали, что глубинное строение хребтов отклоняется от нормы. Это объясняется, решили Джон и Морис Юинги, подъемом конвективных потоков на оси хребта. Во всяком случае это открытие подтверждало, что рифт — структура активная.
Дрейф материков отвергается: Кэри и расширение океанов
Открытие рифта совпало с важнейшим этапом в эволюции наук о Земле. Казавшаяся изжившей себя гипотеза о дрейфе материков заиграла новыми красками, на сей раз стараниями геофизиков, и заставила вернуться к ней специалистов, занимающихся палеомагнетизмом, то есть определяющих по вулканическим породам направление земного магнитного поля в разные эпохи. Дело в том, что после излияния застывающая лава намагничивается и ее ферромагнитные частицы ориентируются параллельно силовым линиям магнитного поля Земли, существующего на данном историческом отрезке времени.
