Глобальные трансгрессии и регрессии моря [1988 Арабаджи М.С.

Наряду с тектоническими процессами, имеющими региональный, но не всеобщий характер, в геологической истории нашей планеты достоверно выявлены и периоды повсеместного, глобального изменения положения уровня вод Мирового океана, сопровождавшиеся крупными наступлениями - трансгрессиями и отступлениями - регрессиями моря.

Такие колебания уровня океана также могли вызываться тектоническими факторами, но уже имеющими глобальный характер. Так, всеобщие трансгрессии связывают с появлением и развитием структур очень больших размеров в центральных участках океанических впадин. Здесь существуют гигантские протяженные зоны воздымания - так называемые срединно-океанические хребты. Длина их составляет многие тысячи километров при ширине до 500-1000 км и превышении над средним уровнем дна в 2-3 км. Срединно-океанические хребты - это чрезвычайно активные в геологическом отношении структуры. С осевыми частями хребтов и секущими их разломами связан интенсивный вулканизм, при котором в океан поступает огромная масса магматических пород. Известно, например, что многие острова и подводные возвышенности океана имеют вулканическое происхождение, а общее количество лавы, извергаемой из трещин океанического дна, оценивают фантастической цифрой - 4 млрд. м³ в год!

Естественно, что образование и развитие срединно-океанических хребтов приводит к сокращению объема океанических впадин и глобальному повышению уровня вод Мирового океана.

Другим важным фактором, влияющим на положение уровня океана, является объем сносимых в него осадков. И в самом деле, разрушение морских берегов под ударами волн, эрозионная деятельность рек и временных потоков, атмосферная и космическая пыль дают исходный материал для осаждения новых и новых слоев пород на океаническом дне. Естественно, что это также приводит к повышению уровня вод Мирового океана.

Однако скопление значительной массы вулканических и осадочных пород оказывает давление на океаническое дно и вызывает его прогибание. Это приводит к увеличению объема впадин, которое в той или иной степени компенсируется поступающим в океан вулканическим и осадочным материалом. Компенсация эта обычно не бывает абсолютной. В случае недокомпенсации относительный объем впадин сокращается и уровень океана повышается, а в случае перекомпенсации, наоборот, происходят относительное углубление океанических впадин и глобальная регрессия моря.

Здесь, таким образом, взаимодействуют два противоположных фактора, контролирующих изменение относительного объема впадин - их заполнение и вызванные этим заполнением компенсационные процессы. Суммарное воздействие обоих факторов предугадать трудно, но влияние их на глобальные колебания уровня вод Мирового океана несомненно.

И наконец, третий фактор, обусловливающий изменения положения уровня моря, - это климат. В самом деле, глобальные изменения климата оказываются мощным фактором, ограничивающим подвижность гидросферы. Похолодания и оледенения приводят к интенсивному переходу воды в твердое состояние - росту континентальных ледников, особенно в полярных областях. При этом уровень воды в Мировом океане понижается. И наоборот, эпохи потепления характеризуются интенсивным таянием ледников, сокращением полярных областей оледенения и обширными трансгрессиями моря.

Рис. 11. График эвстатических колебаний уровня Мирового океана в течение последних 600 млн. лет: а - кривые изменения уровня океана относительно современного положения; б - изменение соотношения площадей суши и моря в современных границах северной Америки

Влияние всех рассмотренных факторов на изменения уровня океана проявлялись и проявляются одновременно, что существенно усложняет их изучение. Однако к настоящему времени накоплены многочисленные данные по составу и возрасту пород, слагающих континентальный шельф и берега континентов, что позволяет в общем виде реконструировать характер колебаний уровня вод в Мировом океане в течение последних 600 млн. лет. В результате проведенных исследований установлено, что за это время уровень Мирового океана неоднократно менял свое положение (рис. 11, а). На фоне частых колебаний уровня отчетливо выделяют две эпохи продолжительных трансгрессий - около 50-100 млн. лет тому назад и 350-500 млн. лет тому назад, когда уровень Мирового океана повышался на 200-300 м выше современного! Сопоставление этих данных, например, с результатами изучения геологии Северной Америки показывает, что этим эпохам трансгрессий соответствовали эпохи сокращения площади суши до 40 % от ныне существующей (рис. 11, б).

Глобальные изменения положения уровня Мирового океана, получившие название эвстатических колебаний, имели место и в сравнительно недалеком прошлом, продолжаются они и в наши дни.

Рис. 12. Кривые изменения положения уровня Мирового океана в течение последних 4 млн. лет (а); изменения среднегодовой температуры вод Атлантики в течение последних 16 тыс. лет (б)

При этом выясняется, что наиболее активным фактором, способствующим резким эвстатическим колебаниям, являются климатические изменения. И действительно, скорость тектонических процессов и тем более осадконакопления значительно ниже скорости изменения климата. Поэтому для сравнительно непродолжительных отрезков геологической истории океана основным фактором эвстатических колебаний оказываются изменения среднегодовой температуры. В течение последних 5 млн. лет выделено не менее семи эпох существенных, сравнительно резких смен климата, с которыми были связаны глобальные оледенения (рис. 12, а). Особенно резкими были понижения температуры в течение современного, четвертичного периода, когда имели место три крупных оледенения - миндельское, рисское и вюрмское, охватившие практически всю планету. Достаточно сказать, что мощные полярные ледники в Европе тогда достигали юга Украины, а в западном полушарии южная кромка полярных льдов - Гавайских островов! При этом в лед превращались столь значительные массы воды, что уровень Мирового океана понижался на 100 м и более. Очевидно, что в такие периоды глобальных оледенений существовало более "справедливое" распределение площадей суши и моря - море отступало и сушей становились обширные участки континентального шельфа. Правда, в полярных и даже умеренных широтах они покрывались мощными материковыми ледниками. Периоды существенного понижения уровня Мирового океана были сравнительно редкими и кратковременными.