480-450 млн. лет назад северные континенты постепенно сближаются; палеоАтлантический и палео-Азиатский океаны понемногу закрываются. Рождается новый океан палео-Тетис. На его северном краю возникают гигантские цепи островных дуг с вулканами. В дальнейшем в среднем палеозое, в силуре и девоне, начинается объединение всех континентов. Океан палео-Тетис сильно сокращается. Все это продолжается и в период раннего карбона. В местах столкновений образуется герцинский складчатый пояс. Формируется новый океан палео-Тетис II, отделяющий Китайский континент от Сибири и Казахстана. Гигантские ледники покрывают Гондвану.
290-270 млн. лет назад образуется единый сверхматерик Пангея, состоящий из двух частей Лавразия на севере и Гондвана на юге. Он просуществовал до триаса ранней юры.
На восточном краю Пангеи располагались протяженные вулканические пояса, с которыми связаны месторождения цветных и редких металлов. Южный полюс находился в Антарктиде. Пангею покрывали ледники. Оледенения заканчиваются в триасе 220-200 млн. лет назад. Закрывается океан палео-Тетис II, Китайский континент припаивается к Евразии. Триас ранняя юра время низкого уровня океана.
Затем Пангея в триасе начала распадаться и была разделена крупным океаном Тетис на три части: Гондвану, Лавразию и Китайский континент. Дальше материки дробились по разломам-рифтам, которые могли расшириться до океана. Началось все с Лавразии. Северная Америка отодвигается от Европы; между ними образовался Атлантический океан. Евразия сместилась к северу.
В конце юрской эпохи (160-140 млн. лет назад) начала распадаться Гондвана, существовавшей 500 млн лет Гондвана (южная группа материков) распалась на 8 частей: Антарктида, Южная Америка, Африка, Аравия, Австралия, Индия, Мадагаскар, Новая Зеландия. Таким образом, распад Пангеи продолжался вплоть до позднего мела.
В местах раскола Гондваны возникли рифтовые зоны и срединноокеанические хребты. Континенты Гондваны перемещаются к северу кроме Антарктиды. Индия столкнулась с Евразией, в результате чего образовались Гималайские горы. Увеличивалась протяженность срединных хребтов и скорости спрединга. Уровень океана поднялся на 300-500 м в позднемеловое время, потом начался спад уровня до минимальных отметок (-150 м.).
Южная часть Атлантики начала раскрываться 135 млн. лет назад, в конце юры. Рифтовая зона, от которой началось раздвижение Африки и Южной Америки, как полагают, напоминала современное Красное море. Атлантический океан принял знакомые нам очертания, вероятно, к концу мела (65 млн. лет назад). Нераскрытой оставалась только самая северная его часть и Северный Ледовитый океан.
В Тихом океане в юрское и меловое время, по-видимому, существовала система глубоководных желобов, поглощающих литосферные плиты Северной и Южной Америки. Двигаясь на запад, Северная Америка надвинулась на существовавшие здесь глубоководные желоба и перекрыла их. Южная Америка, достигнув Андского (Перуанско-Чилийского) желоба, не закрыла его, а начала сдвигать его к западу. В кайнозое материки заняли современные позиции.
В верхнем мелу сближаются Африка и Евразия. На северном краю закрывающегося океана Тетис возникает огромный пояс вулканических дуг, протягивающийся от Юго-Восточной Европы до Гималаев и далее. Здесь также сосредоточены месторождения золота, олова, вольфрама и полиметаллов. В кайнозойскую эру океан Тетис почти закрылся. Африка сминает южную часть Европы. Возникает Альпийский складчатый пояс. От Тетиса остались Средиземное и Черное моря. Надвигание продолжается, вулканы Италии действуют.
В связи с дрейфом материков выясняется важная закономерность, которая приводила в прошлом и привела в четвертичное время к резким похолоданиям, развитию оледенения. Попадание обширной суши на Северный или Южный полюсы приводило к развитию околополярного оледенения и похолодание климата всей Земли. При попадании океана на полюс происходило выравнивание температур и наступало потепление. Ледниковые периоды в истории Земли повторялись. Для северной Европы с юры до середины эоцена среднегодовая температура повышалась до 25-30 °С, затем снизилась до современных значений 5-10 °С.
Рисунок 4 Африка, Европа (отдельно Испания), Гренландия, Северная и Южная Америки передвинуты на глобусе без изменения их размеров и формы так, чтобы их контуры сошлись, возможно, лучше (по Э. Буларду и др.).
Контурами материков считаются линии глубин до 500 метров.
На плоской карте изображения материков неизбежно искажены, что видно по искривлению сетки меридианов и широтных кругов.
Огромная рифтовая зона развивается под озером Байкал и под Красным морем. Континенты снова собираются воедино в Северном полушарии. Цикл расхождения и схождения всех материков составляет 600 млн. лет. Видимо, суперконтиненты образовывались на нашей планете не раз.
Выявление факта непрерывного формирования океанической коры и последующего исчезновения в глубоководных желобах, позволяет совершенно иначе, чем ранее, подходить к пониманию истории океанов. Поскольку плиты двигаются, точка наблюдения не фиксирована. Она меняет свои координаты и при движении например по меридиану происходит смена разных климатических условий вплоть до северных широт. Соответственно развитие осадочной толщи в основных чертах предопределяется геологической историей ложа океана. Ежегодно уходит в глубинные слои Земли около 1,5 км3 осадков океана.
1. Концепция дрейфа континентов А. Вегенера.
2. Роль бурового судна «Гюмар Челленджер» в исследовании океанов.
3. Конвекционная теория О.Г. Сорохтина.
4. Офиолиты на материках признаки существования древних океанов.
5. Суперматерики Гондвана, Лавразия, Пангея.
6. Дрейф материков и изменение климата на Земле.
7. Формирование океанической коры и её исчезновение.
2 Общая характеристика Мирового океана
2.1 Изменение уровня Мирового океана
Под изменением уровня Мирового океана понимаются глобально прослеживаемые (эвстатические) изменения уровня водной оболочки в отличие от эпейрогенических, региональных, т.е. связанных с колебательными движениями и не прослеживающимися на разных континентах одновременно. Эвстазия вызывает глобальные подъемы и понижения уровня океана, отражающиеся на континентах в глобальных трансгрессиях и регрессиях. Эпейрогенез приводит к местным региональным регрессиям и трансгрессиям. Водная оболочка более подвижна, чем твердая кора, поэтому все изменения объема Мирового океана в геологической истории фиксируются в глобальных изменениях его уровня. Исследования стратиграфических разрезов шельфов во многих местах планеты позволили выделить колебания уровней океана разных порядков.
Генерация воды за счет поступления ее из глубинных слоев процесс постоянный по крайней мере для последних 200 млн лет и резко не влияет на изменение уровня океана. Наибольшее значение могут иметь колебания объема океанических котловин. Они могут быть связаны с изменением скорости спрединга и субдукции, объемом срединно-океанических хребтов.
С эоцена, когда началось оледенение Антарктиды и захват части воды на построение криосферы (ледовой оболочки) происходит снижение уровня океана. Образование криосферы происходило за счет морской и континентальной вод. Великое оледенение, которое происходило 18 тыс. лет назад понизило уровень на 100 м. при максимальном оледенении он снизится на 130-150 м. При таянии современных ледников уровень Мирового океана повысится на 72 м.
За последние 600 млн. лет (этап фанерозоя) максимальный подъем уровня Мирового океана составил 300-350 м выше современного уровня океана. Пики его повышения приходятся около 500 и 70-100 млн. лет назад. В триасе (200 млн. лет назад) оно было снижено примерно до современного уровня.
На протяжении последних 70 млн. лет уровень океана изменялся от +350 до -260 м, т.е. амплитуда достигала 600 м. В меловом периоде уровень достигал +350 м выше, чем сейчас. Если бы этот уровень был бы сейчас, то вся Европа, часть Азии и обеих Америк, Австралия были бы под водой. Возвышались над гладью океанов лишь горы.
Для последних сотен млн. лет цикл колебаний уровня океанов следующий: низкий уровень медленный подъем резкое падение. Продолжительность 37 млн. лет. Это существенно влияет на осадконакопление.
Рисунок 5 На схеме показано соответствие глобальных изменений уровня океана для последних 600 миллионов лет с распределением главнейших месторождений угля и нефти (по А. Лисицину).
Колебание уровня океана имело большой климатический эффект. Во время наступления океана и расширения площади морей на континентах климат смягчался, приобретал черты средиземноморского, выпадало большое количество осадков. Наоборот, отступание океана, обнажение значительных площадей суши вело к континентализации климата (резкие перепады температур, а также его аридизация).
При резком снижении уровня океана реки лавинообразно размывают предыдущие осадки дельты в шельфе и сбрасывают их в океан с крутого склона за шельфом. Из-за скорости накопления в осадках не успевает отжиматься вода; осадки становятся текучими с небольшим содержанием органики. Органика преобразуется впоследствии в нефть и газ. В шельфе распространены месторождения угля. Подъем уровня способствует образованию месторождений нефти, а понижение углей. Последние образуются в огромных болотах на идеальных равнинах бывшего шельфа. В глубоких частях склона океана происходят оползни, подводные сели, уплотнение и переработка органики, обогащенной планктоном.
Рисунок 6 Относительные изменения уровня Мирового океана за последние 65 миллионов лет для разных частей Земли (по А. Лисицину).
С трансгрессиями связаны увеличение объема фитопланктона, интенсивность биогенной седиментации, а также важные геохимические последствия увеличения содержания кислорода в атмосфере, снижение содержания углекислоты, рост содержания органогенного углерода в осадках, интенсивность диагенетических преобразований.
Рисунок 6 Относительные изменения уровня Мирового океана за последние 65 миллионов лет для разных частей Земли (по А. Лисицину).
С трансгрессиями связаны увеличение объема фитопланктона, интенсивность биогенной седиментации, а также важные геохимические последствия увеличения содержания кислорода в атмосфере, снижение содержания углекислоты, рост содержания органогенного углерода в осадках, интенсивность диагенетических преобразований.
Итак, процессы, протекающие в океане, в первую очередь, в срединных хребтах, где идет новообразование коры, во многом определяют изменение уровня морей, характер климата, тип и силу вулканизма, процессы терригенной и биогенной седиментации. Океан оказывал решающее влияние на условия среды прошлого на континентах. Соленость вод океана за 150 млн. лет практически не изменилась.