Как возникло Черное море? Происхождение и геологическая история мирового океана.

Как появляются моря?

Не все моря на Земле образовались одновременно с океанами. Какие-то из них постарше, какие-то - помоложе. Например, близкое нам Балтийское море - одно из самых молодых. Оно вдается далеко на восток, проникая в материк тремя большими заливами - Ботническим, Финским и Рижским. Площадь его 419 тысяч квадратных километров, а наибольшая глубина - 470 метров. Но все равно, несмотря на солидность последней цифры, Балтийское море считается одним из самых мелких. Средняя глубина его, не считая двух котловин, меньше 50 метров. А уж отмелей хоть отбавляй! У входа в Ботнический залив лежит Аландский архипелаг, который составляют более 6,5 тысячи гранитных островков , покрытых лесом и лугами. И акваторию вокруг архипелага иногда называют Аландским морем. На севере Балтика связана с Северным морем узкими и мелководными проливами: Эресунн, Большой и Малый Бельт, Каттегат и Скагеррак.

Геологическая история Балтийского моря началась , скорее всего, не раньше чем за десять - двенадцать тысяч лет до нашей эры, во время последнего материкового оледенения Европы. Тогда землю Восточной Европы покрывал толстый слой льда до самого Валдая. Представляете: языки гигантского ледника доходили до границы между нынешними Санкт — Петербургом и Москвой! При этом толщина ледяной лепешки достигала трех тысяч метров. А по площади она лишь немного уступала современной Антарктиде . Из Мирового океана вымерзло тогда столько воды, что его уровень сильно понизился.

Но шло время, и климат постепенно становился мягче. Громадный ледник начал таять. Медленно-медленно отступил он сперва в район Финского залива, а потом - к подножию Скандинавского нагорья. Вот тогда-то на месте нынешней Балтики в низине и образовалось большое ледниковое озеро.

Читайте так же интересный пост:

Все теплее становилось на Земле. Дальше отступали льды. Выше и выше поднимался . А наше ледниковое озеро испарялось. Оно теряло и теряло воду и, наверное, высохло бы совсем, если бы не прорвались через открывшиеся на западе проливы воды Атлантики. Случилось это примерно за восемь тысяч лет до нашей эры. С геологической точки зрения совсем недавно. Стало озеро морем!

А вода в нем и по сей день только чуть-чуть солоноватая. Кто в этом повинен - древние льды, а может быть, и современные реки? Ведь в Балтику впадают такие могучие речные потоки, как Нева, Нарва, Западная Двина, Неман, Висла, Одер …

Наша планета - не мертвое небесное тело. Она живет и развивается по своим геологическим законам. Движется, морщится земная кора. В одном месте вспучивается складками - получаются горы. В другом опускается, рвется, проваливается - образуются низины, разломы, сбросы.

Кто бывал на берегах Балтийского моря , тот видел, что сложены они во многих местах из прочного и крепкого гранита. Что может быть надежнее? Между тем суша здесь не раз поднималась и опускалась. То соленые океанские волны прорывались в пресное ледниковое озеро, смешивались со «сладкой» водой, соединяли его с океаном, то снова на пути океанской воды барьером вставала перемычка полуострова Ютландия и Балтийское море превращалось в озеро .

Такие наступления моря на сушу ученые называют трансгрессиями. А отступления моря и подъемы суши - регрессиями.

Сегодня, например, северные берега Ботнического и Финского заливов потихоньку поднимаются. Немного - на 2, на 3, не более чем на 9 миллиметров в год. Человеку, может быть, за целую жизнь не заметить. Но континенты живут долго…

Южный берег Швеции, берега Дании вместе с городом Копенгагеном, портом Травемюнде в Германии и портом

Свиноуйсьце в Польше постепенно опускаются и погружаются в воду…

Все моря имеют свою историю. В нее входят страницы того, как распоряжалась сама природа этой частью , когда и какие геологические события участвовали в его формировании. Но есть и другая история у морей и океанов - та, которую создавали и создают люди.

М. Г. Деев ,
канд. геогр. наук, старший научный сотрудник кафедры океанологии Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова

Земля во многих отношениях уникальная планета, но, пожалуй, самое удивительное на ней - наличие большого количества жидкой воды. Водяной пар и лед можно найти на других планетах, в астероидах и метеоритах, но жидкая вода есть только на Земле. Особенность жидкой фазы воды заключается в том, что она может существовать лишь в очень узком диапазоне температур - от 0 до 100 °С, и такие температурные условия сохраняются продолжительное время только на Земле. Именно присутствие жидкой воды сделало возможным возникновение и развитие жизни на Земле в ее современных формах. Самым большим хранилищем воды является Мировой океан, который, как показывают данные палеогеографии, никогда полностью не замерзал и не испарялся.

Приведем определение этого интересного географического объекта, данное в одной из последних работ известного океанолога академика А.С. Монина: «Мировой океан - непрерывно распределенная по поверхности Земли (на площади, охватывающей около 71%) и ограниченная снизу и с боков причудливой формой рельефа дна и береговой линией континентов толща соленой воды с массой 1377·10 6 гигатонн, имеющая среднюю глубину около 3800 метров, с многочисленными разбросанными на ее поверхности островами, и разнообразной формой жизни в ее глубинах».

После первого знакомства с океаном вполне естественно возникает желание знать, когда и как он образовался, всегда ли был таким, каким мы его знаем сегодня, и как эволюционировал на протяжении истории Земли? Вопрос тем более интересен, что историю формирования и развития материков и всей нашей планеты можно понять только в том случае, если хорошо известна история возникновения и дальнейшей эволюции Мирового океана. Следует заметить, что история океана весьма сложна, во многом еще недостаточно изучена и пока не может быть истолкована однозначно. Поэтому далее будут приведены наиболее широко распространенные, но иногда требующие дополнительных подтверждений научные представления по интересующему нас предмету.

Прежде всего, зададимся вопросом о времени появления жидкой воды, о том, как быстро это произошло после образования самой планеты. В настоящее время считается, что образование Земли началось 4,6 млрд лет назад. Согласно некоторым гипотезам, промежуточной стадией формирования планет из межзвездной пыли и газов считается образование так называемых планетезималей - твердых и крупных (до нескольких сотен километров в поперечнике) тел, последующее скопление и объединение которых становится процессом аккреции уже непосредственно планеты. По геологическим меркам, Земля сформировалась очень быстро, примерно за первые сто миллионов лет своей истории достигнув 93-95% сегодняшней массы. Наиболее вероятно, что первоначально Земля не имела атмосферы и гидросферы, а ее поверхность непрерывно изменялась в результате интенсивной метеоритной бомбардировки.

Образование планеты сопровождалось сильным гравитационным сжатием и выделением столь большого количества тепла, что первые сотни миллионов лет у поверхности Земли существовал магматический океан, или расплавленная первичная астеносфера. Так как в расплаве (магме) находились вещества разные по составу и плотности, началась гравитационная дифференциация. При этом более плотные вещества (тяжелые металлы) погружались, образуя металлическое (железное) ядро планеты, а менее плотные (силикаты) всплывали, постепенно создавая мантию и литосферу. Дифференциация сопровождалась дегазацией мантийного вещест-ва, при которой легко кипящие фракции переходили в газообразное состояние и, выходя на поверхность, формировали первичную плотную и горячую атмосферу Земли. Наиболее вероятно, что вначале атмосфера состояла из углекислого газа (СО 2), аммиака (NH 3 ), возможно также сернистого водорода (H 2 S) и хлористого водорода (HCl), но главное, в ней появился водяной пар, количество которого постепенно увеличивалось и, по некоторым оценкам, могло достигать величины порядка 10 21 кг, что составляет около 70% массы современной гидросферы Земли.

Постепенное истощение источников внутреннего тепла Земли привело к остыванию и кристаллизации магмы с последующим образованием первичной твердой земной коры. Дальнейшее остывание верхних слоев планеты и понижение температуры ниже точки кипения неизбежно вызвало конденсацию водяного пара и тем самым появление жидкой фазы воды. Можно полагать, что озера первичной гидросферы на поверхности молодой планеты неоднократно испарялись и появлялись вновь, пока не установился температурный режим, в среднем повсеместно допускавший существование жидкой воды. Когда это могло произойти?

Самые древние (из известных сегодня) горные породы найдены в Западной Австралии, их возраст оценивается в 4,2-4,0 млрд лет. Большое внимание привлекли извлеченные из них зерна минерала циркона (химическая формула ZrSiO 4 , часто радиоактивен). Изотопный анализ древнейших цирконов показал повышенное содержание тяжелого изотопа кислорода 18 О, характерное для жидкой воды. Это служит косвенным доказательством того, что эти минералы образовались в присутствии жидкой воды. В тех же западноавстралийских цирконах оказалось аномальное содержание еще некоторых изотопов, свидетельствующее о земном (не метеоритном) происхождении минералов.

Помимо косвенных получены и прямые доказательства существования жидкой воды. В горных породах возрастом 3,9-3,8 млрд лет, найденных в юго-западном районе Гренландии, обнаружены железистые кварциты водного происхождения, что позволяет предположить существование жидкой воды в этом районе на 200-300 млн лет ранее указанного времени. Таким образом, гидросфера Земли начала формироваться не позднее 4 млрд лет тому назад при постепенном остывании поверхности планеты и конденсации водяного пара первичной атмосферы. Первые, еще весьма мелководные, моря будущего Мирового океана заполняли впадины застывшего рельефа, разрастались, сливались с соседними водными бассейнами.

Полагают, что первичная земная кора, которая выплавлялась из мантии, состояла из пород, близких по своему составу к базальтам. Во всяком случае, первичная кора имела основной или ультраосновной состав, то есть была идентичной современной земной коре океанического типа. Протоконтинентальная кора начала формироваться почти в то же время, но занимала значительно меньшие площади. Ее первые острова расчленяли неглубокий первичный океан на отдельные бассейны.

Собрано большое число подтверждений существования океана в ранние геологические эпохи. Одним из первых обоснованные предположения о возрасте и эволюции Мирового океана высказал в 1901 г.австрийский геолог Эдуард Зюсс. В основе его рассуждений лежала смелая гипотеза о том, что привычное расположение материков и океанов на поверхности Земли не было незыблемым и постоянным в геологическом прошлом. По заключению Зюсса, в позднем палеозое - раннем мезозое (порядка 350 млн лет тому назад) существовал мегаконтинент Гондвана, в котором слились фрагменты Африки, Индостана, Южной Америки, Австралии и Антарктиды. Спустя четырнадцать лет немецкий геофизик Альфред Вегенер, развивая гипотезу Зюсса, предложил теорию дрейфа континентов. Он считал, что Гондвана Зюсса была частью еще более крупного суперконтинента Пангеи, окруженного сплошным кольцом океанических вод. Постепенно появлялись данные о том, что Атлантический и Индийский океаны с геологической точки зрения молоды, а Тихий океан значительно более древний. Согласно палеомагнитным данным, древние океаны шириной до 3,5 тыс. км существовали в палеозое (400-500 млн лет тому назад), а еще более широкие, до 5 тыс. км, - в раннем протерозое (1,7-2,5 млрд лет тому назад).

Реликтами земной коры океанического типа считаются офиолиты - особый комплекс интрузивных, эффузивных и осадочных пород, широкое распространение которых в том или ином районе свидетельствует о существовании древнего океана. Найдены офиолиты раннепротерозойского и даже архейского (3-4 млрд лет) возраста.

Первоначально древние океаны были мелководными, но вместе с постепенным увеличением объема жидкой воды глубины возрастали - от 150-700 мв архее до 2900 м в среднем протерозое (1,2 млрд лет). Воды Мирового океана достигли объема близкого к современному приблизительно к началу кембрийского периода, около 570 млн лет назад, а в дальнейшем пополнялись в процессе продолжавшейся дегазации мантии во время вулканиче-ских извержений (в особенности подводного вулканизма) и перераспределялись между отдельными океанами.

Итак, первые бассейны, наполненные жидкой водой, появились на Земле не позднее 4 млрд лет тому назад. С тех пор температурные условия на поверхности Земли в среднем всегда находились в пределах существования жидкой воды, иными словами, океан никогда полностью не исчезал. Это важно отметить, так как далее предстоит разрешить любопытный парадокс. Дело в том, что на дне современных океанов нигде не найдено не только осадочных пород с возрастом более 170 млн лет, но и коренные породы океанического дна оказались с геологической точки зрения удивительно «молодыми».

Несоответствие между возрастом Мирового океана, соизмеримым с возрастом Земли, и молодостью океанического дна объясняется с позиций теории новой глобальной тектоники. Согласно ее положениям, земная кора не есть единая твердая и неизменная оболочка земного шара, а представляет собой своеобразную мозаику из нескольких жестких литосферных плит площадью в десятки миллионов квадратных километров, находящихся на плаву в вязкой астеносфере и непрерывно испытывающих вполне упорядоченные горизонтальные перемещения. Объясним кажущийся временной парадокс на примере Атлантического океана.

Через центральную часть океана с севера на юг простирается срединно-океанический хребет. В осевой части хребта располагается рифтовая долина, по которой проходит граница между соседними литосферными плитами: Американской - к западу от хребта, Африканской и Евразийской - к востоку. Рифтовая долина есть зона спрединга, или раздвижения, плит. Под ней происходит поднятие расплавленного мантийного вещества, формирование из него новых участков океанической коры и их перемещение в обе стороны от хребта. Скорость раздвижения литосферных плит составляет единицы сантиметров в год. По сторонам рифтовой долины расположены самые молодые участки океанического дна. С удалением от хребта возраст донных осадков постепенно увеличивается и достигает наибольших значений в прибрежных зонах океана. Достигнув берега, океаническая часть плиты «ныряет» под нависающий край континента, происходит ее поддвиг под соседнюю плиту и погружение в мантию. Таким образом, возраст океанического дна зависит от расстояния между рифтовой зоной (осью спрединга) и областью погружения (называемой зоной субдукции), а также от скорости горизонтального перемещения плит.

Механизм, приводящий в движение литосферные плиты, объясняется следующим образом. Конвекция, возбуждаемая внутренним теплом Земли, порождает в мантии конвективные ячейки. Под зонами спрединга находятся восходящие ветви, в зонах субдукции -нисходящие, в промежутке - горизонтальные ветви конвективных ячеек. Горизонтальные размеры ячеек соответствуют расстояниям между зонами спрединга и субдукции, вертикальные составляют в современную геологическую эпоху около 400 км.

Интересно, что базальты, кристаллизующиеся из расплава в рифтовой зоне, одновременно намагничиваются в магнитном поле Земли и впоследствии сохраняют свои магнитные свойства. Это позволяет, сравнивая магнитные характеристики образца базальта с соответствующими характеристиками современного магнитного поля, определять возраст разных участков океанического дна.

Считается, что тектоника литосферных плит начала действовать не позднее 3,5-3,0 млрд лет назад, но размеры плит были меньше, а число их больше. Современные черты динамики этот механизм приобрел в начале позднего протерозоя (около одного миллиарда лет назад). Теперь можно в общих чертах проследить, как менялись очертания океанов и континентов на поверхности Земли.

Первые структуры континентов возникли около 3 млрд лет назад. На рубеже архея и протерозоя (2,5 млрд лет тому назад) горизонтальные перемещения литосферных плит привели к сближению и постепенному слиянию древних материков, что привело к формированию первого суперконтинента Пангеи, окруженного единым океаном Панталассом. Названия даны по старой научной традиции использования грече-ского языка: пан - всеобщий, гео - земля, таласс - океан. Примерно через 300-500 млн лет Пангея раздробилась на обособленные континенты, между которыми возникли океанские бассейны. В дальнейшей истории Земли подобная компактная группировка материков в единый континент возникала, существовала и разрушалась трижды, с периодичностью около 800 млн лет. Последней была палеозойско-мезозойская Пангея, существование которой первым обосновал А. Вегенер. Интересно, что компоновка каждой Пангеи была сходна с «вегенеровской». Во всяком случае, многие факты говорят о том, что в перемещении литосферных плит прослеживается определенная упорядоченность. Таким образом, сегодняшняя конфигурация материков и океанов не есть нечто застывшее навсегда. Она меняется буквально на наших глазах, только эти изменения происходят очень медленно, со скоростями в среднем 4-6 см в год.

Рис. 1. Реконструкция суперконтинента Пангея, около 200 млн лет назад (по Я. Голонке, 2000 г.)

Геологический прогноз движений литосферных плит в ближайшие примерно 50 млн лет в главных чертах выглядит следующим образом. Атлантический океан станет шире, а площадь Тихого океана сократится. Австралия продвинется на север и подойдет ближе к Евразийской плите. Азия соединится с Северной Америкой в районе Алеутских островов. Красное море раздвинется - это зародыш будущего океана, полуостров Калифорния станет островом. Океаны Земли в ходе своей эволюции проходят последовательно этапы развития от узкого моря (Красное море сегодня) до размеров современного Тихого океана. Одновременно происходят сближения и расхождения материков, изменение их числа и пространственной ориентации.

Мировой океан это, прежде всего, морская вода, привлекающая к себе пристальное внимание океанологов. Одной из важнейших характеристик вод, наполняющих Мировой океан, является соленость. В практических целях соленость принято характеризовать концентрацией раствора, которую измеряют в промилле (‰), то есть в тысячных долях, и средняя соленость морской воды составляет около 35‰.

Под соленостью понимается выраженная в граммах масса всех твердых веществ, растворенных в 1000 г морской воды, когда карбонаты превращены в окислы, бром и йод замещены эквивалентным количеством хлора, а органические вещества сожжены при 480 °С. Кратко можно сказать, что соленость морской воды есть отношение массы растворенного твердого вещества к массе раствора.

Вода является одним из лучших растворителей, поэтому на Земле невозможно найти химически чистое вещество Н 2 О, все природные воды в той или иной степени минерализованы. Воды первичного океана также представляли собой раствор солей, по концентрации близкий к современной солености, но солевой состав раствора был отличен от настоящего. Ювенильный раствор, поступавший на поверхность Земли при дегазации мантии, на первых порах, по-видимому, полностью выпаривался, но с понижением температуры ниже точки кипения воды стал растворяться в воде первых земных морей. Одновременно в раствор переходили легко растворимые вещества первичной земной коры. Кроме того, в воде первых морей растворялись газы, содержавшиеся в первичной атмосфере: HCl, HF, HBr, B(OH) 3 и некоторые другие. Поэтому первое время существования океана его воды должны были проявлять кислую реакцию из-за присутствия в растворе сильных кислот.

В дальнейшем происходило приспособление солевого состава первичного океана к изменяющимся термическим и гидрохимическим условиям на поверхности Земли. В растворе оставались те элементы, для которых не нашлось достаточного количества сильных осадителей, например такие, как хлор и бром. Их процентное содержание в растворе почти не изменилось. Содержание других элементов, прежде всего углерода, сильно уменьшилось. Это свидетельствует о том, что в океане постоянно протекают процессы, выводящие углерод из раствора. Основная реакция этого типа - перевод углекислого газа в угольную кислоту с дальнейшим переходом в нерастворимый и потому выпадающий в осадок карбонат кальция. Этот процесс происходил всегда и протекает до сих пор. Сильные кислоты в океане архейского времени вступали в реакцию с сильными основаниями, что в результате привело к постепенной нейтрализации первично кислых вод.

Рис. 2. Литосферные плиты и скорости их перемещения в мм/год (по В.Е. Хаину, 2008 г.)

Существенные изменения в солевом составе океанских вод начались с возникновением и дальнейшим развитием жизни. С появлением биосферы начала проявляться реакция фотосинтеза, в ходе которой из морской воды выводятся, прежде всего, углерод и азот. В процессе фотосинтеза создается свободный кислород, что открыло возможность формирования современной азотно-кислородной атмосферы. В результате фотосинтеза из атмосферы почти полностью был извлечен углекислый газ, что способ-ствовало стабилизации карбонатной системы, возникновению скелетных организмов, а в дальнейшем - накоплению карбонатных осадочных толщ на дне океанов.

Эти и другие природные процессы постепенно видоизменяли солевой состав океанических вод, который стал преимущественно хлоридно-сульфатным и практически идентичным со-временному. В настоящее время морская вода представляет собой равновесный природный раствор, обладающий исключительно высокой химической инертностью, сохраняющий свой состав и концентрацию солей практически неизменными на протяжении, по меньшей мере, последней геологической эпохи.

Как возникло Черное море? Каково происхождение океанов и морей на земном шаре? Почему море соленое? Всегда ли моря были солеными? Откуда взялась вода на нашей планете? На все эти вопросы ищут ответы ученые: океанографы, геологи, палеонтологи, химики. По мере развития этих наук углубляются и знания о нашей пла­нете.

Академик О. Ю. Шмидт говорил, что в естествозна­нии есть три важных вопроса: происхождение Земли, происхождение жизни на Земле и происхождение чело­века. Любой вопрос - о причинах горообразования, о причинах магнетизма, о причинах землетрясений (доба­вим от себя - а также и вопрос о происхождении какого-то моря) упирается в решение вопроса о происхождении Земли.

Долгое время в науке господствовали гипотезы о ка­тастрофическом, случайном происхождении планет сол­нечной системы, в том числе и нашей Земли. В настоящее время большинство ученых считает происхождение на­шей планеты не катастрофическим, а эволюционным, на­пример, при столкновении друг с другом космических частиц разной величины. Ничего нет исключительного в том, что Солнце могло захватить по мере своего движе­ния в Галактике облако холодной пыли. Однако есть доказательства того, что многие встречающиеся на Зем­ле горные породы были когда-то в расплавленном со­стоянии. Возможно, они были выделены из древних вулка­нов или расплавлены их теплом. Есть предположение, что вода, ныне покрывающая две трети нашей планеты, то­же является продуктом вулканической деятельности. И сейчас при извержении вулканов вода составляет от 3 до 8 процентов всех изверженных веществ.

Свежие вулканические пеплы содержат много легко­растворимых солей натрия, калия, кальция, магния. Это­го количества вполне хватило бы на то, чтобы образо­вать солевой состав морской воды.

В последнее время ученые склоняются к выводу о том, что вся эволюция внешних оболочек Земли - литосферы, гидросферы и атмосферы, так же как и возникновение жизни, есть преобразование первичных вулканических продуктов. Мифического владыку подземного царства Плутонапоэтому стали называть Плутон-созидатель.

Возможно, постепенное разогревание планеты произо­шло в результате ядерных реакций. Над Землей носились тогда черные зловещие тучи, содержавшие не только во­ду, но и соли, испарившиеся с поверхности раскаленной планеты. Постепенно ядерные процессы ослабевали и Земля остывала. Когда окружавшие планету пары до­стигли состояния насыщения, начался ливень. Это был настоящий «всемирный потоп», длившийся тысячи лет. Конечно, никто не наблюдал этого явления, ибо ни одно­го живого существа на Земле не было. Так образовался первичный океан на поверхности нашей планеты.

Нарисованная выше картина - еще одна из гипотез происхождения водной оболочки Земли. Есть и другие гипотезы. Имеется предположение, что все соли морской воды вынесены в океан реками. С этим трудно согласить­ся, так как морская вода имеет иной солевой состав, чем речная, не говоря уже о несоизмеримо малой соле­ности речной воды по сравнению с водой океанской.

Можно выделить две части Черного моря: северо-за­падную, мелководную, и основную, глубоководную. Пер­вая из них лежит на древней платформе, которая окай­мляет с юга Русскую платформу и идет через Степной Крым - Добруджу. Основная часть моря представляет собой впадину земной коры с плоским дном и относи­тельно крутыми краями. Происхождение этой впадины относят к концу третичного - началу четвертичного пе­риода, когда образовались горы Кавказа, Крыма и Ма­лой Азии. По ее краям и сейчас продолжаются движе­ния земной коры, сопровождаемые землетрясениями.

Особенно сильным было уже упоминавшееся земле­трясение 1927 года, несколько эпицентров которого ле­жали в море на глубине от 200 до 1000 метров.

В строении дна Черного моря и истории его развития, как в капле воды, отражаются процессы, происходившие и происходящие на всем земном шаре. Известно, что в составе земной коры есть два рода образований: устой­чивые платформы и подвижные области (так называе­мые геосинклинали). Платформы состоят из галечников, песков, известняков, древних сланцев, лежащих парал­лельными слоями. Есть такая огромная платформа и в Америке (основа ее-Канадский щит). Европейская платформа простирается также на большие расстояния. Ее основой являютсяУкраинский и Балтийским щиты. На этой-то платформе и лежит северо-западная часть Черного моря.

Геосинклинальные области состоят из глин, известня­ков, вулканических лав. Здесь много складок и разло­мов горных пород, которые произошли при движениях земной коры в этих районах. Такой в геологическом от­ношении подвижной областью является основная часть дна и побережий Черного моря.

Известно, что в течение времени платформы и геосин­клинали меняются местами. Считается, что все участки Земли были когда-то дном моря. Даже высочайшая го­ра земного шара Джомолунгма имеет в составе пород известняки морского происхождения. Тем не менее есть много участков морского дна, которые никогда не были сушей. На дне древних морей так же, как и сейчас, на­капливались осадки, происходили движения земной коры, эти осадки поднимались выше уровня воды, смина­лись в складки при горообразовании, по трещинам из­ливалась лава.

Если на берегах моря во время горообразования возникли складки, то центральная его часть несколько раз опускалась и в настоящее время напоминает провал, который окаймляется огромными ступенями.

После прекращения вулканической деятельности на­чинается размыв горных пород дождевыми водами, а у самого берега волнами. Немалую роль в разрушении этих пород играет и ветер. Продукты разрушения отно­сятся в море, где накапливается материал для образова­ния будущих платформ. На этой стадии и находится ос­новная часть дна и побережий Черного моря.

На протяжении геологической истории район, где рас­положено Черное море, неоднократно менял свой вид: суша сменялась морем, море то соединялось с океаном, то отделялось от него. В течение одного только четвер­тичного периода Черное море три раза соединялось с Каспийским и два раза со Средиземным.

Рассмотрим основные этапы развития Черного моря.

Десятки миллионов лет назад в районе современных морей Средиземного, Мраморного, Черного, Азовского, Каспийского и Аральского простирался залив древнего громадного моря Тэтис, так его назвали в честь богини моря Фетиды, или Тетиды, - дочери царя Нептуна - бо­га морей. Залив состоял из двух частей: западной (сов­ременное Средиземное море) и восточной (остальная часть). Западная часть моря была соленой, восточная - опресненной, так как сюда стекало много рек.

Около 13 миллионов лет назад при образовании Аль­пийских гор связь между двумя частями моря Тэтис пре­рвалась. Вместо восточной части моря образовалось опресненное Сарматское море, а его обитатели частично вымерли, частично приспособились к опресненной воде.

Примерно 10 миллионов лет назад путем постепен­ного изменения (эволюции) сократилась акватория преж­него моря, причем соленость его значительно повысилась. Изменились и обитатели моря: одни из них приспособи­лись к новой солености, другие вымерли, третьи переш­ли в заливы, ближе к рекам.

8 миллионов лет назад образовалось так называемое Понтическое море, включавшее современные Черное и Каспийское моря. Современные горы Кавказа и Крыма вырисовывались тогда в виде островов. Понтическое море было почти пресным (соленость его была меньше со­лености современного Каспия).

Дальнейшее поднятие суши миллион лет назад окон­чательно разделило Черное и Каспийское моря. Каспий­ское море осталось опресненным. Впоследствии несколь­ко раз Черное море соединялось со Средиземным, все время осолонявшим его. Последнее соединение произо­шло 8 тысяч лет назад. Вероятно, это соединение при об­разовании пролива Босфор произошло внезапно после землетрясения. Масса соленой средиземноморской воды хлынула тогда в котловину Черного моря. Историки по­лагают, что это событие произошло на глазах обитав­шего здесь человека и могло найти отражение в легенде о всемирном потопе (ведь в Библии точно не указано место, где происходил потоп). От притока соленой сре­диземноморской воды погибло тогда много организмов. Разложение остатков этих организмов в глубине моря, лишенной кислорода, создало тот первоначальный запас сероводорода, который, постепенно пополняясь, продол­жает существовать до сих пор.

В настоящее время происходит очень слабое подня­тие гор, окружающих море (несколько сантиметров или даже миллиметров в столетие). Одновременно происхо­дит поднятие уровня моря (20-25 сантиметров в столе­тие). Эти процессы в некоторых районах уравновешива­ются (Анапа, Сочи), в исключительных случаях подня­тие гор обгоняет поднятие уровня, но, как правило, по­следнее преобладает на Черном море.

Взглянув на физическую карту полушарий, можно заметить неравномерность распределения суши и воды на поверхности планеты. Огромные континенты рассеяны на просторах Мирового океана подобно островам. В Южном полушарии на долю суши приходится менее 20 %, в Северном — около 40 %. Что называют Мировым океаном в географии, экологии и других науках о Земле? Это самая значительная часть гидросферы — водной оболочки нашей планеты. Сколько существует океанов на Земле, какой из них самый большой по площади и самый теплый? На эти и многие другие вопросы даны ответы в предлагаемой статье.

Что называют Мировым океаном (МО)?

Вся вода на Земле образует единую оболочку, части которой связаны круговоротом молекул Н 2 О и других веществ. МО — это непрерывная часть гидросферы, на которую приходится свыше 94 % от всей площади воды на планете (океанов, морей, заливов, проливов, рек, озер и прудов). Обычно российские ученые-географы выделяют 4 основные части Мирового океана. Перечислим их в порядке убывания площади поверхности (млн. км 2): Тихий (179), Атлантический (92), Индийский (76),Северный Ледовитый (15).

Как люди узнали о существовании взаимосвязи между океанами?

Издавна человека привлекают огромные морские просторы. Уже в глубокой древности на хрупких лодках, плотах и катамаранах рыбаки отправлялись в опасные водные путешествия. История Мирового океана упоминает древние описания, предания, легенды о преодолении на плотах, весельных и парусных судах огромных расстояний. Считается, что заселение материков и островов в древности происходило благодаря умению людей преодолевать океаны и моря.

Первое известное кругосветное путешествие совершила испанская эскадра под руководством Фернана Магеллана в 1519-1522 годах. Двигаясь от Пиренейского полуострова на запад, корабли пересекли Атлантический океан, обогнули Южную Америку, вошли в неизвестные воды. Погода была безветренной, поэтому Магеллан назвал океан Тихим. В стычке с аборигенами на Филиппинских островах многие испанские моряки вместе с главой экспедиции погибли. Соратники Магеллана продолжили путешествие на запад в поисках пряностей, золота, драгоценностей для испанской короны.

Один из кораблей под руководством капитана Хуана Элькано пересек центральную часть Индийского океана, обогнул Африку с юга и вернулся в Европу. Так была доказана шарообразность Земли, установлено существование еще одной части Мирового океана. Кругосветное плавание и другие путешествия в ознаменовали начало масштабного изучения водных пространств в интересах торговли, науки, промышленности и рыболовства.

МО — основная часть гидросферы

При изучении темы «Мировой океан» (7 класс) необходимо вспомнить ранее изученный материал 6 класса («Гидросфера»). Единая представляет собой две неравноценные по размерам части — МО и воды суши. Они связаны между собой круговоротом веществ и энергии, переносом влаги, поверхностным и подземным стоком. Что называют Мировым океаном в современной науке? Сам термин употребляется по отношению к большим водным пространствам с XVII века благодаря работам немецко-голландского исследователя Бернхарда Варениуса.

Российский ученый Ю. М. Шокальский в начале XX века ввел в научный обиход термин «Мировой океан», выделил 4 основные части МО. Это огромные по размерам океанические природные комплексы, отделенные друг от друга континентами и архипелагами (цепочками островов). Незначительные ответвления МО — заливы, проливы, моря (окраинные и внутренние).

Традиционное деление МО на части

Границы зачастую носят условный характер, так как существует единое водное пространство — Мировой океан. Карта МО дает представление о разнообразии линий раздела. Например, Тихий океан и Северный Ледовитый отделены друг от друга полуостровами (Чукотским и Аляской), связаны узким Границу между Атлантическим и Индийским океанами южнее Африки проводят по 20° в. д.

В ряде стран принято делить основной массив гидросферы на 5 или даже 7 обособленных регионов. В этих случаях добавляются Южный океан и две части Атлантического. В зависимости от страны проживания ответ на обычный для школьной программы вопрос «Что называют Мировым океаном?» отличается по количеству выделяемых в его составе частей (океанов Земли).

Наука о Мировом океане и его частях

Изучением рельеф дна, температуры, солености вод, течений и других особенностей больших водных пространств занимается океанология (раздел географии). Разные части МО отличаются по содержанию растворенных веществ, плотности, измерения которых проводятся с помощью современных приборов в десятках тысяч точек.

Определение глубин с помощью эхолокации позволило подсчитать общее количество морской воды на Земле и растворенных в ней соединений (хлоридов, сульфатов, йодидов, имеющих практическое значение). Воды Мирового океана имеют среднюю плотность 1,024 г/см 3 . Такая жидкость замерзает не при 0 °С, а при -1…-3 °С. Чем глубже, тем меньше показатели температуры зависят от географической широты.

Глубина Мирового океана

Как узнать наибольшие и наименьшие расстояния до поверхности дна? Каковы глубины, по которым отличатся Мировой океан? Карта МО содержит сведения о средней и максимальной глубине. Морские пространства обозначены различными оттенками синего цвета. Темная окраска на картах соответствует наиболее глубоким местам.

Светло-голубой цвет используется для отображения отмелей, срединно-океанических хребтов. Самым глубоким считается Тихий океан, в его северо-западной части находится глубиной свыше 11 км. У западных берегов Чили проходит Перуанский желоб (около 7 км). А средняя глубина МО составляет 3,7 км.

Рельеф дна

Продолжение поверхности континентов под водой — это материковая отмель, ее глубина местами достигает 1 км. Мировой океан по всему периметру имеет еще одну переходную зону — континентальный склон. В пределах материковой отмели выделяются различные по происхождению равнины, есть глубоко опущенные участки в Охотском, Баренцевом и Японском морях. Ложе океана охватывает центральные части дна и представляет собой разные по форме и размерам котловины, возвышенности. Глубоководные желоба возникли в районах столкновения океанических литосферных плит с материковыми.

Среди горных сооружений морского дна преобладают срединно-океанические валы и хребты, которые соединяются в единую непрерывную цепь протяженностью свыше 40 тыс. км. Кроме того, на ложе океана выделяют глыбовые и вулканические хребты, массивы и одиночные подводные вершины. Другие дна — плато и возвышенности.

Движения воды в МО

Разные причины и явления природы вызывают перемещения водных масс в Мировом океане:

На картах МО в атласах течения обозначены стрелками красной и синей окраски. Цвет передает такую особенность, как более высокая или низкая температура в течении по сравнению с окружающей средой океана. Крупнейшие теплые водотоки: Гольфстрим в северо-западной части Атлантики, Куросио близ Японских островов, Северо-Атлантическое течение. Холодные водные потоки в МО: течение Западных ветров, Перуанское, Бенгельское.

Температура вод МО

Полярные и приполярные части МО — самые холодные. Значительная площадь поверхности Северного Ледовитого океана покрыта многолетними льдами большой толщины. В Арктике и Антарктике есть ледяные поля и глыбы в воде — айсберги. Самый холодный океан — Северный Ледовитый, значительная часть которого круглый год скована льдами. По мере движения от Полярных кругов к умеренным поясам, Северному и Южному тропикам вода больше нагревается Солнцем. Самым теплым считается Тихий океан, наиболее широкий в жарком поясе освещенности.

Температура поверхностных вод изменяется быстрее. Как правило, основной поток солнечной энергии не проникает на глубину. Поэтому летом в умеренных и тропических широтах температура воды на поверхности выше, чем зимой. На больших глубинах сезонные различия почти не ощущаются. При движении от поверхности первые сотни метров заметно сильное понижение температуры. Свыше 1 тыс. метров изменения менее выраженные, а ниже 3 тыс. м температура постоянно находится в диапазоне +2°... 0 °С.

Влияние МО на климат материков

Мировой океан важен для формирования климата и погоды на суше. поверхности воды МО составляет 17,4 °С, тогда как у поверхности Земли этот показатель равен 14,4 °С. Океаны способны оказывать значительное влияние на обмен теплом и влагой между атмосферой и сушей. Вода нагревается и остывает медленнее, чем материки и острова, из-за большой удельной теплоемкости.

Течения перемещают холодные в более теплые регионы, и наоборот. Эти процессы оказывают большое воздействие на распределение давления и температур воздуха. Зимой МО является своеобразной «печкой» для обогревания континентов, а летом — «холодильником». Существующие проблемы Мирового океана — таяние льдов, повышение уровня воды — грозят изменением климатических условий и растительности на материках, стихийными бедствиями.

Соленость

В морской воде в разных количествах присутствуют почти все элементы таблицы Менделеева. Среднее содержание различных солей составляет 3,5 %. Применяется специальная единица измерения — промилле, — показывающая количество растворенных веществ в граммах в 1 л морской воды (0 / 00) . Средний показатель солености МО — 35 0 / 00 . Прослеживается связь между географическим положением, распределением поверхностных течений, испаряемостью, соленостью и другим свойствам, по которым отличается Мировой океан. Ресурсы воды МО намного превышают запасы на суше. Для извлечения полезных соединений используется выпаривание, для получения питьевой воды — специальные опреснительные установки на морских судах и в прибрежных районах многих стран.

Значительное количество солей накапливают воды океана, которые находятся между 45° с. ш. и 10° ю. ш. Содержание веществ в морской воде зависит от поверхностного стока с материка, толщины льда и его таяния. Самые соленые части МО приурочены к тропическим широтам. Это северо-западная часть Индийского океана — Красное море и Баб-эль-Мандебский пролив (41 и 42 ‰ соответственно). составляет 39 ‰.

Природные ресурсы МО

Кладовая ценных химических веществ, топлива, источник получения энергии, пресной воды, продуктов, дом для многих живых организмов — все это Мировой океан. География запасов полезных ископаемых еще недостаточно изучена на больших глубинах, а на шельфе разработка ведется много десятилетий. Большую ценность представляют следующие природные ресурсы МО:

• топливные (добыча нефти, газа, каменного угля);
• металлические и неметаллические полезные ископаемые (поваренная соль, железо, марганец, бром, кальций, золото, алмазы, янтарь, титан, олово);
• энергетические (приливы, волны, горячие источники);
• стройматериалы (песок, гравий);
• запасы воды для опреснения;
• рыбы, морские млекопитающие, ракообразные, моллюски, губки;
• растительные;
• рекреационные.

Издавна береговой зоны используются для судоходства, морского промысла, круизного и пляжного отдыха, восстановления здоровья населения. Популярные пляжи расположены на теплых песчаных побережьях Средиземного, Красного и Черного морей, Атлантического, Индийского, Тихого океанов в субтропическом и тропическом климатическом поясах.

Экологические во многом связаны с ростом добычи полезных ископаемых. При разливе нефти и нефтепродуктов на поверхности воды образуется воздухонепроницаемая пленка. Нарушается обмен кислородом и углекислым газом между атмосферой и океаном, гибнут водные животные и растения.

«Рыбные широты» Мирового океана

Океаны и моря являются районами интенсивного рыболовства, добычи кораллов и жемчуга. На долю морского промысла приходится примерно 10 % пищевого сырья. Промысловые рыбы Мирового океана — это сардины, анчоусы, сельди, тунцы, лососи, хек, мойва, скумбрия, нототения, минтай, треска, палтус, килька, камбала.

В тех широтах, где есть условия для развития планктона, наблюдается обилие рыб. Для размножения мелких организмов, взвешенных в воде, необходимо, чтобы со дна поднимались так называемые биогенные элементы (азот, кремний, фосфор, кальций и другие). Подобные условия природа создала во многих регионах МО:

• у тихоокеанского берега Южной Америки к югу от экватора;
• в районе полуострова Лабрадор, у Восточной Гренландии на севере;
• рядом с побережьями Европы и Северной Америки в Атлантическом океане, близ 40° с. ш.;
• от берегов Марокко в Западной Африке до крайней точки на юге жаркого континента;
• у берегов Бирмы в Индийском океане, в районе островов Индонезии.

Мировой океан, как самая значительная часть непрерывной водной оболочки Земли, играет огромную роль на планете, а его богатства используются человеком с незапамятных времен. По отдельным характеристикам части МО отличаются, но это целостный природный комплекс планетарного масштаба, который необходимо сохранить для благополучия настоящего и последующих поколений.

Происхождение вод Мирового океана тесным образом связано с первыми этапами истории Земли. Еще совсем недавно представления о возникновении и первых этапах земной эволюции основывались главным образом на предположениях. Сегодня в науке о Земле умозрительные гипотезы уступили место теориям, основанным на фактических данных. Современные представления о происхождении Земли облечены в стройную систему доказательств, подтверждающих все основные стороны этой сложной проблемы.

Согласно одной из наиболее обоснованных теорий, выдвинутой академиком О. Шмидтом, Солнце и все планеты солнечной системы образовались из холодного, медленно вращавшегося газопылевого облака. Когда часть первичного газопылевого облака уплотнилась и образовала плотный земной шар, на нем еще не было водной оболочки. В момент формирования нашей планеты вода будущего океана находилась в связанном состоянии в виде гидроокислов.

О первом миллиарде лет существования Земли, который ученые называют катархеем, известно не очень много. Однако можно с уверенностью утверждать, что по крайней мере во второй половине катархея уже имела место активная вулканическая деятельность. В этот период недра нашей молодой планеты разогрелись в результате гравитационного сжатия и радиоактивного распада долгоживущих изотопов, которых тогда было в 4— 7 раз больше, чем теперь. Это привело к расплавлению верхней мантии планеты и вызвало мощные вулканические процессы.

Известно, что при извержении современных вулканов наряду с твердыми частями (пеплом, вулканическими бомбами) и жидкой горячей лавой в изобилии выделяются газы. Обычно над кратером «живого» вулкана даже в относительно спокойный период его деятельности поднимается облако. Эта характерная особенность отразилась в названии вулканических островов — Курильские; вершины их гор постоянно дымят, курятся. Газовые облака над вулканами на 75— 80 процентов состоят из паров воды, кроме того, в них имеются окись углерода, аммиак, метан, соединения серы, хлора и некоторые другие вещества. Большинство этих газообразных соединений поступает в атмосферу, а пары воды конденсируются и падают вниз в виде дождя.

Как только на Земле начали действовать вулканы, она окуталась облаками, у нее появилась оболочка из газов и дыма. Современные тонкие и очень точные методы анализа позволили установить состав первичной атмосферы, для чего были исследованы крошечные полости в древнейших кварцитах. Как показал анализ, маленькие пузырьки газа, пребывавшие в «законсервированном» состоянии 3,5—4 миллиарда лет, совершенно лишены свободного кислорода, но содержат двуокись углерода, сероводород, двуокись серы, аммиак, соляную и плавиковую кислоты, а также небольшое количество азота и инертных газов.

Если не считать отсутствия воды, то содержимое пузырьков, впаянных в древние кварциты, по химическому составу почти не отличается от современных вулканических газов. Но куда в таком случае делась вода? Объясняется это крайне просто. Вычисления показали, что к концу катархея температура на поверхности Земли в среднем равнялась 15 градусам тепла и водяные пары вулканических газов должны были немедленно превращаться в жидкую воду.

Когда история Земли вступила в следующую фазу и на смену катархею пришел архей (он также длился целый миллиард лет отдельные лужи и озера слились воедино и образовали первичный океан. Правда, он был еще совсем небольшим: по глубине и по общему объему впятеро меньше современного.

Как это ни парадоксально, но океан с первых дней своего существования был соленым, хотя и образовался из совершенно чистой дистиллированной воды. Дело в том, что в воду незамедлительно переходили некоторые другие составные части вулканических газов, главным образом галоидные кислоты и двуокись углерода, а также сероводород и аммиак. Растворенные в воде кислоты реагировали с горными породами, извлекая из них соответствующие количества натрия, калия, кальция и других элементов с образованием солей, благодаря чему в растворе поддерживалось кислотно-щелочное равновесие.

Вот почему соленая океанская вода всегда была нейтральной. Положение о том, что все анионы морской воды возникли из продуктов дегазации мантии Земли, а катионы из разрушенных горных пород, наиболее детально обосновано в трудах крупнейшего специалиста в области геохимии океана академика А. Виноградова.

В результате перехода части вулканических газов в растворенное состояние атмосфера Земли продолжала оставаться очень тонкой, и потому температура на поверхности планеты все время держалась ниже 100 градусов, но выше ноля, то есть такой, при которой вода пребывает в жидком состоянии. Таким образом, Земля во все время своего существования, начиная с конца катархея, обладала жидкой оболочкой — гидросферой, в чем и заключается ее главное отличие от других планет солнечной системы. Крайне разреженная атмосфера Марса (ее плотность в 500—800 раз меньше, чем на Земле) способствует излучению тепла в мировое пространство, и потому на красной планете царит вечный холод. Причем температура поверхности днем даже на экваторе только на короткий срок поднимается до 25 градусов выше ноля, но вскоре опускается до минус 55, а ночью даже до минус 100.

Понятно, что ни о какой жидкой оболочке на Марсе не может быть и речи. Плотность атмосферы на Венере превосходит земную примерно в 90 раз. Это привело к сильному увеличению так называемого парникового эффекта, в результате чего температура у поверхности нашей соседки составляет около 460 градусов выше ноля. Стало быть, жидкой воды там тоже нет, а где нет воды, нет и жизни. Земля, расположенная между горячей Венерой и холодным Марсом, по температурным условиям оказалась в «золотой середине».

Океан создал условия для зарождения и поддержания жизни на нашей планете, для образования ее биосферы, в чем заключается второе существенное отличие Земли от других известных небесных тел.

Имеется несколько доказательств существования океана на протяжении всей геологической истории Земли. Еще в катархее благодаря круговороту воды между океаном, атмосферой и сушей начали образовываться осадочные породы. Английские геологи С. Мурбат, Р. О"Найон и Р. Панкхерстон недавно нашли на юго-западе Гренландии осадочный бурый железняк, возраст которого оценивается в 3760 миллионов лет. По-видимому, это самое древнее свидетельство существования гидросферы.

Советский вулканолог Е. Мархинин подсчитал, что при извержении вулкана на долю водяных паров приходится примерно 3 процента массы изверженных веществ. Соотношения между массами современной гидросферы и земной коры почти точно соответствует этой величине, в чем заключается второе доказательство постоянного присутствия гидросферы на земном шаре. Можно представить себе, что по мере утолщения земной коры пропорционально увеличивался и океан, пока он не достиг современного состояния.

Поскольку вулканическая деятельность на Земле не прекратилась, объем гидросферы продолжает постепенно нарастать.

Третьим доказательством извечного и непрерывного существования океана служат находки останков и отпечатков тел живых организмов. Жизнь на нашей планете, ни на мгновение не прерываясь, существует в течение трех миллиардов лет, и ее процветание обеспечивается океаном.