Главная » Книги и журналы

1 ... 8 9 10 11 12 13 14 ... 23

в какой-то степени отражается имевшая место уже з историческое время трансгрессия моря к б античной мифологии, в легенде о дрейфующих CKaiax Симилегадах рассказывается, что они представляли собой большую опасность для море плавателей: у ворот Понта Эвксинского о мик разбивались корабли, пройти между ними было очень трудно. Так, в походе за золотым руном aproiiiBTi.i с трудом проплыли в узком пролл'ве молсду смыкающимися скалами, которые затем остановились и ГАррестали сходиться. Может быть, это и есть сообщение о проистедюем в III тыслчеле-тии до н.э. соединении Средиземного моря с Чеон1.1м, которое, судя по ряду геолегО-тектоиических данных, произоитло вследствие земле-трясенхтя, приведшего к оседанию поверхност!! земли в районе нынешних Босфора 1! Дарданелл.

Мы изуч.?;ем прошлое для того, чтобы лучше ПОЗНАТЬ настоящее. Но ведь есть и обратная связь: зная закономерности современных нам природных процессов, гложно установить их характер и в прошлом. Поэтому изучение былых колебаний уровня морл важно сопоставить с сегодняшними. А их мы наз'чились фиксировать довольно точно.

Развитие геодезии и геофизики, появление точной измерительной техники позволили в последние годы провести многократные определения высот отдельных точек земной поверхности.

В рамках Международного геодезического и геофизического союза в широких масштабах выполнены единовременные и повторные геодезические и геофизические инструментальные исследования. В частности, в результате зтих работ специальной международной комиссией в 1971 г. выпушена под

редакцией советских специалистов карта современных вертикальных

движений земной коры Восточной Европы.

Согласно этой карте, даже на территории таких наиболее устойчивых геологических структур, какими до последнего времени считались Украинский щит и Русская платформа с щитами Фенноскан-дия и Украинским, земная поверхность поднимается или опускается со скоростью 3-5 мм в год. При этом, если северная часть территории поднимается (например, побережье Финляндии и Швеции - на 5 мм/год), то южная, наоборот, опускается.

Вертикальные колебания поверхности земли носят неравномерный характер даже в пределах небольших территорий. Например, побережье Северной Италии опускается с малой скоростью 10-20 мм/год, почти рядом, в дельте р.По эта величина достигает 25-30 мм/год, а вблизи Генуи снижается до 0. В небольшом удалении от этих мест, на побережье Адриатики, в Югославии, кроме понижения поверхности аемли до б мм/год на юге от Дуб- , ровника происходит ее подъем на 2 мм/год Б районе Риеки. Вековые вертикальные колебания на Пелопоннесе составляют 2 м (рис.36).

Интересные результаты получены при изучении современных колебаний земной поверхности в северном Причерноморье. На Южном берегу Крыма разнонаправленные вертикальные колебания отмечены

в районах, находящихся в самой непосредственной близости друг к другу. Так. зафиксированы одновременное поднятие главной гряды Крымских гор и опускание материковой отмели и нижней части склона. Более того, в пределах самих Крымских гор наблюдаются, кроме продольных, поперечные (по отно-

РисЗб. Изолинии интен-сишвости вертикальных колебаний берегов Пелопоннеса относительно совре-менаого уровня моря (в метрах за тысячелетие) (По Н.Флеммингу)

шению К главной гряде) поднятия и опускания отдельных геологических структур. Наложение этих разнообразных движений одно на другое приводит к сложным относительным перемещениям участков земной поверхности.

Разнозначность современных вертикальных колебаний земной поверхности обнаружена почти по всей береговой линии Мирового океана. В то же время средние величины, если учитывать большое количество перемещений земной поверхности, совсем невелики. Р.К.Клиге и Г.П.Калинин в Институте водных проблем АН СССР провели исследование колебаний по-

верхности земного шара по данным 126 морских гидрометрических постов, расположенных равномерно по берегам Мирового океана. С помощью корреляционного анализа они выяснили, что если осреднять современные вертикальные положительные и отрицательные колебания береговой линии на больших ее участках, то их величина оказывается почти незаметной. Капри-мер, на участке осреднения 6 тыс.км скорость колебаний . не превышает 0,1 мм/год.

Любое измерение предполагает, что известен нуль отсчета , т.е. в данном случае известно от какого уровня, какой высотной отметки

ведется измерение вертикальных колебаний поверхности суши или уровня моря. Так, при береговых морских гидрометрических измерениях за неподвижную точку отсчета принимают какую-либо фиксированную марку (репер), расположенную где-нибудь на возвышенности. С другой стороны, все геодезические отсчеты высоты местности ведутся относительно какого-то условного расчетного, среднего за многолетие уровня моря. Например, в (ХСР за исходный уровень отсчета высот принят нуль** Крон-штадского футштока, который и является расчетным среднемного-летним уровнем Балтийского моря. Ца географических картах так и пишется **Система отсчета высот Балтийская**.

Однако как бы точно ни измеряли мы отметки земной цоверх-ности и уровня моря, какие бы плоскости сравнения ни принимали, все эти результаты могут быть лишь относительными. Нет на Земле неподвижной точки, на которую могли бы **опереться** наши измерения, нет такого **нуля отсчета**, который позволил бы определить поистине абсолютные отметки местности.

Констатация фактов - еще не объяснение их. Каковы же причины подвижности земной поверхности, почему древние города оказались на дне моря, с чем связано их затопление?

Когда нет точных знаний, ученые строят предположения, гипотезы. Что же логично предположить в данном случае? Только одно из трех: либо опускание суши, либо подъем моря, либо и то и другое.

Так, геологи предпочитают считать основной причиной опускания территории древних городов тектонические колебания поверхности Земли, связанные с глубинными

процессами, происходящими в ее недрах. Гидрологи и океанологи, не отрицая в принципе роль геологических процессов, видят главную причину в эвстатических колебаниях уровня моря, т.е. в изменениях объема воды, что чаще всего оказывается связанным с климатическими факторами.

Однако и те и другие часто не придают значения более **камер-ным** причинам, которые носят не глобальный и даже не региональный, а местный характер. Но они не менее важны, а актуальность их превосходит все остальное. Это - инженерно-геологические процессы, которые особенно активно себя проявляют, на границе суши и моря. Это в первую очередь оползневые явления, приводящие зачастую к сползанию в море больших участков прибрежной территории. Во многих случаях развалы каменных сооружений древности доказывают, что именно оползневые сдвиги привели к гибели тех или иных старинных городов или хотя бы их отдельных районов.

Как бы ни, были противоположны друг другу, противоречивы и спорны те или иные гипотезы, пытающиеся объяснить причины затопления древних городов, они интересны и сами по себе. Их изучение, сбор, анализ и обобщение фактов, кроме всего прочего, связаны с разработкой методики научных исследований, что важно не только для данной конкретной проблемы, но и для всей науки о Земле.

ТЕКТОНИЧЕСКИЕ ГИПОТЕЗЫ

Так ли уж много затонувших городов находят ученые? Ведь справедливости ради нужно заметить: большинство античных горо-

дов Средиземноморья благополучно стоит там же, где они были постро ены много веков назад. Более того, некоторые из них даже поднялись вверх, и ныне их развалины расположены на более высоких отметках, чем в старину. Примером может служить древняя Иония, находившаяся на средиземного орском побережье Малой Азии.

Редкий турист, приезжающий в Турцию, не посещает знаменитый античный город Эфес - огромный музей под открытым небом. Это был один из самых больших торговых центров эллинской эпохи.

Здесь находится один из крупнейших морских портов того времени, куда приходили корабли со всего света. В центре города располагалась торговая площадь (агора), в боковых галереях которой стояли лавки, рыбные, овощные, фруктовые ряды. Эфес имел громадный круглый амфитеатр, на 66 каменных ступенях-рядах которого умещалось 25 тыс. зрителей. Мраморные колонны возвышались вдоль улиц, соединявших портовую, торговую, жилую и культурную части города. Именно здесь находился реконструируемый ныне знаменитый храм Артемиды -седьмое чудо света, - который сжег Герострат, что бы прославиться. Но что удивляет современных посетителей Эфеса - это вход в город, длинная мраморная дорога, направляющаяся в сторону Эгейского моря и упирающаяся вовсе не в море, а в холмы и зеленую низменность в 25 км Of берегового пляжа.

За последние 600-800 лет берег в этом месте поднялся, Эфесская бухта исчезла и древний морской порт оказался на суше. Почти то же произошло и с другими прибрежными древнегреческими горо-дами, расположенными на берегу Эгейского моря. И не только в Сре-

диземноморье, Дорога из ворот крепости Нарын-кале тоже когда-то вела к г.шрскому порту (рис.37).

Морские ворота Древнего Рима, порт OcTi-m, в I в, до н.э. поражал воооуажение современников своими мощными сооружениями: двумя большими волноломами, длинными причал:ами, крупными складами, высоким 60-метровым маяком. При императоре Клавдии длина мощенные камнем пристаней д<зстигала 2,4 км, пдсхцадь акватория, защищаемая волноломами, 565 га. Некоторые торговые суда поднимались вверх по угтью р.Тибр почти до самого центра нынешнего Рима, до знаменитой арочной Клоаки максима* г;швного городского канализационного коллектора, который действу^ут и Б наши дни. Ныне Остт5я далеко отстоит от моря, и о том, что опа когда-то была портом, напоминают лить развалины древних причальных сооружений. Жители же вечного* х'оро-да уже много столе-1-йй подряд добираются к мсрскому берегу с помощью сухопутного транспорта.

Другие же исторические памятники показыБают, что б целом уровень моря вокруг Апеннинскс-го полуострова со -вре'оггя Римской империи поднялся Fie менее чр.м на 1 м, к интенсивность этого подъема особенно уколичилаоь в течение последнего столетия. Характерна в РТОМ отношении, например, башня в Лацио: ныне она окружена мо-pef.s, а в 1948 г. стояла на берегу моря, которое за это время продвинулось примерно на 115 м.

Оснозкой причиной подъема территории в районе Ости и и Эфеса многие ученые считают наносы реками грунта, который, откладываясь в устьях, постепенно отодвигал урез воды в сторону моря. Однако только ли реки сыграли здесь роль?

Не может лк территориальная не-

Рис.37. Ворота крепости Нарын-кале

равномерность и разнонаправлен-ность вертикальных колебаний поверхности и в данном случае свидетельствовать об их эндогенном происхождении? Не являются ли они следствием глубинных тектонических процессов, происходящих в земных недрах?

Для того чтобы понять тектонические процессы, надо хорошо знать глубинное строение Земли. Но нам почти неизвестно, какова толщина земной коры в тех или иных районах планеты, каков состав и размеры залегающей под ней мантии и многое другое. Например, в дне Тихого океана к 1975 г. было пробурено 109 глубоких скважин, на основе которых

многие геологи - сторонники тектонических гипотез движения земной коры - строят свои предположения. Однако такое число точек исследования крайне мало. 109 скважин - это примерно то же, что 6-7 скважин на территории всей Европы. Именно из-за недостатка знаний действительности возникают самые разные гипотезы, часто противоречащие друг другу.

Одна из широко распространенных тектонических гипотез подвижности земной коры - гипотеза так называемого мобилизма родилась в 10-е годы XX в. под влиянием идей австрийского геофизика А.Вегенера. Изучая внимательно конфигурацию материков, он обна-

ружил почти полное совпадение их контуров. Более того, оказалось, что, например, сходство очертаний противолежащих берегов Африки и Южной Америки сопровождается и совпадением их геологического строения.

Английские ученые из Кембриджского университета Э.Буллард, Д.Эваретт и А.Смит подсчитали на ЭВМ, что точность примыкания африканских и южноамериканских береговых линий составляет менее одного градуса. Особенно близким совпадение континентальных контуров становится, если их принять не по береговой линии, а по 900-метровой изобате.

Такие вот удивительные совпадения и вызвали к жизни гипотезу расползания современных континентов, которые, согласно ей, образовались в мезозойскую и кайнозойскую эру из единого материка Пангеи или Мегагеи, из которых поначалу возникли Северная и Южная Америка, Евразия и Африка. В последующем Антарктида и Австралия оторвались от Африки и в, промежутках между плывущими друг от друга континентами образовались океаны. По другой схеме континенты расползались по планете в результате раскола северного палеоматерика Лавразии, возникшего в середине палеозоя и распавшегося на две части: Европу с северной частью Азии и Северную Америку. Из другого расколовшегося в палеозое южного материка Гондваны образовались Южная Америка, Австралия и Антарктида, Африка и Индостан.

В 1961-1962 гг. благодаря работам геологов Г.Хесса и Р.Дитца начала развиваться идея расширения (спрединга) дна океана. Были открыты крупные разломы земной коры, опоясывающие почти всю Землю - срединно-океанические

хребты и рифтовые зоны. Они, как шрамы на теле нашей планеты, никогда не заживают, от них в разные стороны плывут материки со скоростью от 1 до 10 см/год. В разлом поступает из мантии магма и, застывая, превращается в новую кору. Именно здесь больше всего проявляет себя вулканизм.

Наиболее наглядными и убедительными доказательствами долговременного дрейфа материков многие ученые считают результаты исследований, полученные- палеомаг-нитным методом - использованием остаточного магнетизма горных пород. Этот метод основан на том, что горная порода при своем образовании навечно сохраняет в себе, как бы консервирует, свою намагниченность. Например, многие вулканические породы, кристаллизуясь в жидкой лаве, в процессе охлаждения и затвердевания прочно закрепляют в себе намагниченность. Отбирая образцы таких пород и исследуя их магнитные свойства, ученые фактически достают из земли древние компасы, которые зафиксировали былое положение силовых линий магнитного поля Земли. Эти законсервированные** компасы позволяют определить координаты

местонахождения горных пород в далеком прошлом, а точка их отбо-\ ра в наше время показывает, как далеко и куда они **отплыли** за прошедший период времени. Развитие палеомагнитного метода, ориентировка реликтового магнитного поля на континентах и линейные магнитные аномалии на морском дне подтверждают образование материков из единого целого.

В наше время теория спрединга стала пользоваться большой популярностью и вышла за пределы научных публикаций. Многие газеты и журналы мира вот уже с десяток лет печатают статьи о тех или

Рис.38. Литосферные плиты Земли

ИНЫХ свидетелы;твах дрейфа материков, о рифтовых зонах, о спорах между учеными-геологами, сторонниками гипотез мобилизма и фик-сизма. А писатель-фантаст Секе Ко-м€щу даже написал роман, легший в основу известного фильма Ти-бель Японии , в котором разрастание океанического дна приводит к его разлому и погружению под воду японских островов.

Гипотеза дрейфа материков, происходящего по пластичной или жидкой нижней мантии Земли, в наше время получила особенно большое развитие в новой теории глобальной тектоники плит. Под последними сторонники мобилизма понимают крупные структурные подразделения земной коры. К ним прежде всего относятся древние континентальные платформы,

крупные сегменты земной коры, направление движения которых унаследовано современными лито-сферными плитами.

Происходит движение этих огромных жестких плит, включающих в себя не только материки, но и части океанической базальтовой коры, как бы припаянной к материкам (рис.38). При этом помимо самих плит в движении участвует и подстилаю1щая их верхняя мантия планеты. Образование складча-

тых гор объясняют столкновением плит при их встречном движении многие ученые-мобилисты. Кроме глобальных литосферных плит имеются и более мелкие, которые также перемещаются (рис.ЗО).

Сторонники новых глобальных геологических концепций строят схемы не только движения крупных литосферных плит и расширения океанов, но и расширения самой Земли.

В пользу последней гипотезы приводят, например, данные об уменьщении силы тяжести, т.е. земного притяжения, что может свидетельствовать об уменьшении плотности, а значит, и о расширении Земли. Это связывают с падением скорости вращения нашей планеты вокруг своей оси, уменьшением вследствие этого силы земного притяжения и вытекающим отсюда ослаблением гравитационного взаимодействия между Землей и Луной и одновременным увеличением расстояния до Луны. Причиной такого процесса считают так называемое приливное трение, которое создают большие массы воды в океанах, движущиеся навстречу вращению Земли под влиянием лунного притяжения.

Действительно, Луна движется вокруг Земли медленнее, чем Земля

Риг.38 . Схематическая блоковая модель аодвнжкн Африканской базальтовой

плиты под ЭгвЙСК>10

вокруг своей оси. Поэтому приливная волна в океанах запаздывает и набегает на сушу. Таким образом, инерция водных океанических масс может приводить к торможению и замедлению вращения Земли.

Данные астрономии подтверждают, что Луна, хотя и на очень небольшую величину, удаляется от нашей планеты. Астроном из морской обсерватории США Т.Флан-дерн в течение 20 лет изучавший гравитационные силы в системе Земля -- Луна, обнаруживает

уменьшение ускорения свободного падения.

В качестве доказательства уменьшения периода вращения Земли приводят и некоторые палеонтологические данные. Так, изучаются годовые и суточные кольца оболочек древних кораллов, которые подобно годовым кольцам на срезе дерева удивительно точно отбивают продолжительность времени года и суток. По результатам этих исследований некоторые ученые устанавливают, что много сотен миллионов лет назад земные сутки были короче и год состоял из 409 дней.

Однако другие исследователи считают эти выводы спорными. Они приводят результаты новых палеонтологических исследований роста морских кораллов от кембрийского до среднедевонского периода, показывающие, что никаких изменений в долготе суток не про-

изошло. А это, следовательно, доказывает и отсутствие каких-либо изменений в скорости вращения Земли. Такие соображения приводит, например, голландский палеонтолог Й.Диггелен из Утрехтского университета. Земля не замедлялась сколько-нибудь, -писал он в 1976 г., в журнале Вэйчур (При-родп), - по крайк>й мере в течение последних 500 миллионов лет .

Противники мобплистской гипотезы - фиксисти -- не разделяют мнения о приоритете горизонтальных движений земной коры. Они считают, что континенты зафикси-рованы на местах их образования и вертикальные колебания поверхности Земли вовсе не связаны с дрейфом континентов.

Подвергается, в частности, сомнению вытекающая из мобилист-ской концепции неизбежность сжатия чаши Тихого океана, на которую надвигались бы дрейфующие мэтерикп при расширении Атлантики. Убедительных подтверждений этого, по мнению фиксистов, не существует.

Более или менее доказательно объясняя горизонтальные движения земной коры под дном океана, мо-билисты не всегда могут уложить в свою гипотезу факты тектонической активности и крупных поднятий в пределах материковых областей Землк.

Подвергаются критике и данные па;геомагн1.?ткь(Х исследований

остаточного магнетизма горных пород, которые в ряде случаев, по мнению некоторых ученых, являются противоречивыми и недо(;та-точно точными. Палеомагнитные данные даже в пределах одной Сибирской платформы, доказывающие якобы имевшее место в прошлом перемещение Северного полюса дают огромный разброс в определении его местонахождения, который достигает 6 тыс.км. Таким образом, ошибки, которые могут быть при использовании этого метода, соизмеримы с размерами самих материков и океанов.

Против основного аргумента последователей гипотезы Вегенера о совпадении материковых границ фиксисты выставляют другие компоновки континентов, где их контуры также хорошо совпадают. Так, Е.Люстих привел целый набор таких схем, в которых, например, Австралия может быть подогнана к Африке в пяти различных комбинациях.

Фиксистская гипотеза основными считает вертикальные движения земной поверхности и от них уже производит горизонтальные. Геологические данные показывают, что тектонические процессы, происходящие в земной коре, неразрывно связаны с магматическими явлениями в мантии Земли. Это видно, например, из механизмов землетрясений или происхождения алмазов, которые проникают из магмы в земную кору, поднимаясь вверх по трещинам. Эти механизмы относятся в большинстве случаев как раз к континентальным зонам, где, по мнению мобилистов, эндогенные процессы не должны были бы себя проявлять с такой интенсивностью.

К сожалению, как фиксистская, так и мобилистская гипотезы занимаются, главным образом, кинематикой движений земной коры. В

меньшей степени они касаются динамики сил, заставляющих двигаться континенты и опускаться берега морей, т.е. именно того, что могло бы осветить многие тайны затонувших городов. Это связано с тем, что если земную кору и небольшой слой верхней мантии Земли мы еще хоть как-то можем исследовать методами геофизики или буровыми скважинами, то глубинные зоны земного шара остаются для нас полной тайной.

Наиболее древняя и в то же время весьма современная эндогенная гипотеза - плутоническая (по имени подземного бога Плутона) - своими истоками уходит в глубокую древность. Еще Страбон в I в. н.э. предположил, что подъем отдельных участков поверхности Земли происходит под действием подземных газов, которые создают внутреннее давление. Так же М.В.Ломоносов в середине XVIII в. объяснял образование гор и материков за с^шт господствующего жара в земной утробе , или жара подземного огня . В конце XVIII в. шотландский ученый-натуралист Д.Геттон в книге Теория земли сформулировал основные положения образования гор в результате давления газов и вулканической лавы. В 1923 г. его соотечественник геофизик Д.Джоли предположил, что в ходе геотермальных процессов, связанных с радиоактивными циклами, выделяющаяся энергия расплавляет базальты. При этом их плотность уменьшается, и земной шар как бы раздувается (увеличение радиуса планеты составило почти 11 км, а ее площади - 1,7 млн. км). Развивая эту гипотезу, Б. и Р.Виллисы в 1941 г. предположили, что радиоактивные элементы внутри Земли распределены неравномерно. Поэтому вспучивание земной поверхности происхо-

дит там, где они наиболее сосредоточены, - в так называемых асте-нолитах. На этих участках, нагреваясь и расплавляясь, базальты поднимают поверхность Земли, а остывая и сжимаясь, опускают ее.

В наше время плутоническая гипотеза получила ряд косвенных подтверждений и в нее довольно хорошо укладываются некоторые новые факты. В современной интерпретации эта гипотеза представляет вертикальные движения земной коры как результат подъема из мантии составляюи;их ее более легкой части. Аномально легкий материал образуется на границе земного ядра и мантии, накапливается там в астенолитах, а затем периодически всплывает и снизу давит на земную кору. Затем разуплотненная мантия растекается и под сре-динно-океаническими хребтами создает горизонтальные движения, раздвигающие земную кору.

История геотектоники знает и другие, механистические гипотезы образования земных поднятий. Еще в начале XX в. появилась гипотеза движения материков к экватору за счет действия центробежных сцл, возникающих при вращении Земли. Например, Ли Сигуан в Китае наносил на глобус пластичный материал, который при вращении скользил и скапливался у экваториальной линии. Были попытки объяснить вертикальные движения земной коры и, в частности, складообразование замедлением вращения планеты вокруг своей оси, о чем уже говорилось. При этом кривизна поверхности Земли у полюсов должна увеличиваться, а у экватора уменьшаться. Поэтому, как предположил А.Бем, в приэкваториальной зоне образуются складчатые горы.

Для проверки справедливости гипотезы движения материков.

имеющей сейчас наибольшее число сторонников, и других гипотез, конечно, логичнее всего было бы привлечь результаты астрономогеодези-ческих измерений, проведение которых с появлением космических спутников Земли и высокочувствительных приборов становится весьма реальным. Ведутся наблюдения за изменением географических широт пяти специальных станций, расположенных в Северном полушарии на 39-й параллели. Эти данные, правда оспариваемые, показывают, что Северный полюс перемещается в сторону Гренландии со скоростью чуть ли не 10 см в год.

Важную службу ведет Международное бюро времени, которое, участвуя в упомянутых геофизических наблюдениях, вместе с тем изучает и изменение скорости вращения Земли. Установлено, что существуют сезонные и долговременные изменения продолжительности суток.

Необходимо упомянуть и еще одну, космическую, причину колебаний земной поверхности. Тот, кто бывал, например, на берегах и островах Белого моря, знает, как необычен и значителен морской прилив. Каждые 12 часов уровень воды поднимается, море затапливает пляжную зону и мелкие острова, поднимает вверх огромные плоты строевого леса, плавучие доки и корабли.

Энергия морского прилива огромна. Недаром она используется в турбинах приливных гидроэлектростанций. В Белом море работает Кислогубская ГЭС, построены крупные приливные гидроэлектростанции на северном и западном побережье Франции, на берегах Англии, США и других стран. Подсчитано, что запасы приливной энергии морского побережья СССР составляют 200 млрд. кВт/ч в год, т.е. столько, сколько вырабатывают

1 ... 8 9 10 11 12 13 14 ... 23