На дні Червоного моря

Люк «Пайсіса» закритий. Апарат починає повільно занурюватися, йдучи з денного світла в темряву морської товщі. Включили прожектора. В ілюмінаторі поплив знизу вгору «сніг» білих планктонових частинок. Через годину ми на дні, на глибині 1700 метрів. Прямо перед очима, трохи звиваючись, стоїть глибоководна акула. В ілюмінаторні скла, які все збільшують, вона здається величезною. Міркую, чим би її виміряти, і бачу на дні недалеко від акули пляшку. Їх багато на дні, кинутих з кораблів. Швидко подумки прикладаю пляшку до акули. Всього чотири! А здавалася такою величезною.

З ілюмінатора «Пайсіса» видно так багато, що диктувати в мікрофон потрібно без перепочинку. Беруся за мікрофон. Починаємо працювати.

Три наукових човна брали участь у червоно-морській експедиції. На борту «Академіка Курчатова» знаходився підводний апарат «Пайсіс». Було на човні і багато інших апаратів, здатних виробляти придонні спостереження: телевізійну зйомку, сейсмічне зондування і т.д. Мені довелося брати участь в цій експедиції і опускатися в «Пайсісі» на дно.

Що ж потягнуло нас в такі далекі краї? Рифт Червоного моря, цікава ділянка землі, де своїми очима… Втім, про те, що ми побачили своїми очима, – дещо пізніше. Спочатку передісторія.

Ми добре знаємо, що океани займають не менше двох третин поверхні Землі. Але як вони утворюються, як народжуються?

Якби це питання було поставлено геологам раніше, то відповідь вони стали б шукати в найдавнішій історії Землі. Дуже довгий час в геології панувала думка, що океани — явище первозданне, одного разу виникнувши на самих ранніх етапах життя планети, вони так і залишалися незмінно в тих місцях, де знаходяться тепер. Вік нашої планети, як ми знаємо, 4,6 мільярда років. У геологічному літописі записані події, що відносяться до останніх 3,8 мільярда років.

Дуже довгий час в геології панувала концепція, яка припускала, що головне в утворенні форм земної поверхні — гір, континентальних масивів, найглибших западин в океані — вертикальні переміщення блоків земної кори і саме ці вертикальні рухи створили звичний для нас вигляд планети.

До Другої світової війни геологічні роботи проводилися в основному на суші. У п’ятдесяті роки настав новий період. Почалося вивчення геологічними і геодезичними методами дна океану: чим він складений, який його рельєф, які опади лежать на дні і які гірські породи оголюються. На дні океану були виявлені великі розщілини і не менш великі хребти, і з них найбільш цікаві потужні системи серединно-океанічних хребтів, які розташовані приблизно посередині майже у всіх океанах. Колишня концепція не могла дати відповіді на питання, як вони утворилися.

Крім того, геофізичними методами було встановлено (і це надзвичайно важливо), що океанічне дно дуже молоде. Ні в одному океані немає ділянки дна, яка була би старше 150-160 мільйонів років. Для геології це, по суті, остання мить розвитку нашої планети.

Якщо вважати, що в земній корі панують вертикальні рухи, а континенти і океани завжди залишалися на своїх місцях, то як пояснити молодість геологічних порід океанського дна?

Пояснення давалося таке. Раніше на місці океанів розташовувалися континентальні маси, такі ж, що складають зараз сушу. І тільки приблизно 200 мільйонів років тому ця континентальна суша почала, опускаючись, перетворюватися в океан.

Але континенти складені легкими породами, гранітами, на відміну від океанів, дно яких складено важкими породами — базальтами. Океани з цієї причини займають більш низьке положення.

Звідси вставали незрозумілі питання: яким же чином легкі гранітні породи, що складають континенти, перетворюються на важкі базальти? як змогли легкі породи зануритися в навколишні їх важкі?

Було висловлено й інше припущення: дно океанів створюється зараз, на наших очах. Серединно-океанічні хребти, що простягнулися через всі океани, – якраз те місце, де відбувається народження нової кори за рахунок виливу базальтів з надр Землі. У міру виходу базальтів і їх застигання нарощуються нові ділянки океанічної кори. В середині хребтів існують величезні зяючі тріщини, а це означає, що краї океанів змушені відходити в сторони від цих хребтів.

Так народилося уявлення про те, що головна роль належить не вертикальним, а великим горизонтальним переміщенням величезних мас по поверхні Землі. Це припущення стало знаходити собі підтвердження в абсолютно незалежних даних. Зокрема, в тому, що вся поверхня Землі розбита сейсмічними поясами на великі блоки, внутрішні частини яких практично позбавлені землетрусів. Але ж землетруси – це вивільнення пружної енергії, що виникає тоді, коли тверді частини літосфери труться, розриваються або переміщаються відносно один одного. Ці великі блоки отримали назву літосферних плит.

Літосферні плити в одних зонах розходяться, в інших зближуються між собою. Там, де вони розходяться, з’являються зяючі тріщини, по яких з глибин землі піднімається розплавлений базальт і, застигаючи, нарощує плити. Там, де вони зближуються (приклад — система глибоководних жолобів, що обрамляють Тихий океан), виникають найбільші гірські споруди. Це перш за все острівні вулканічні дуги, що утворюють всім відоме вогняне кільце Тихого океану, і гірничо-складчасті ланцюги, в тому числі і грандіозний Альпійсько-Гімалайський складчастий пояс.

Океани в одних місцях виникають, в інших — зникають. Так зник мезозойський океан Тетіс, що простягався в широтному напрямку вздовж тропічної області Північної півкулі.

Шістдесяті роки ХХ століття ознаменувалися в геології появою концепції, що відродила на новій основі побудови найбільшого німецького вченого Альфреда Вегенера, висловлені в двадцятих роках минулого століття. Виникла наукова теорія – тектоніка літосферних плит.

Останнім часом стало ясно: океани зароджуються в серединно-океанічних хребтах. Але як в деталях відбувається процес народження нової океанічної кори? Що тут головне? Яким чином формуються самі ці хребти і глибокі рифтові долини? Були потрібні детальні дослідження, їх вже неможливо було робити за допомогою грунтових щупів, трубок і навіть тонких геофізичних приладів. Не давало відповідей і глибоководне буріння, яке проводиться в останні роки у всіх океанах. Поглянути на власні очі на морське дно, переконатися в тому, що з донних тріщин виливаються базальти, подивитися, що відбувається з базальтами після того, як вони виллються з тріщин,— саме це було потрібно тепер морським геологам.

Я опущуся на дно морське…

Дослідження океанічного дна були розпочаті французькими та американськими вченими з підводних апаратів над серединно-океанічними хребтами. Ці роботи проводилися за проектом «Фамоус» в Серединно-Атлантичному хребті, в Східно-Тихоокеанському піднятті поблизу Каліфорнійської затоки і в ряді інших районів. Був отриманий величезний і цікавий матеріал. На дні океану в центрі серединного хребта були виявлені вузькі щілини, з яких безперервно до поверхні Землі надходить базальтова лава. Зіткнувшись з водою, ця лава дуже швидко застигає і утворює нагромадження, вулканічні споруди. У міру руху від осі хребта вік базальтів збільшується.

Те, що побачили на дні французькі та американські дослідники, підтвердило висунуті раніше припущення. Як це і передбачалося теорією літосферних плит, йде розростання океанічного дна (за геологічною термінологією — спрединг дна океану). Було виявлено і багато інших найцінніших подробиць.

Стало ясно, що окремі періоди активного вулканізму тривалістю в десятки тисяч років чергуються з періодами спокою. У міру відсування від осі хребта Базальтове ложе дробиться, з’являються великі уступи тектонічного походження.

Але французи та американці працювали в сформованих, давно існуючих океанах. Питання про те, як відбувається саме зародження океану, залишалося неясним. Теоретично відомо, що 200 мільйонів років тому континенти становили єдиний великий материк Пангею. Потім Пангея розкололася. Осколки її розходилися в сторони і дали початок Індійському і Атлантичному океанам. Зараз важко з точністю відновити, як відбувався цей розкол, як в межах континенту виникали первинні океанічні тріщини. Можна тільки будувати теоретичні схеми, більш-менш близькі до істини. Але геологам пощастило. З’ясувалося, що і зараз є на земній поверхні ділянки, де відбувається розкол континентів. Це ті місця, де світова система серединно-океанічних хребтів виходить з океану на сушу.

Найбільш яскрава з таких ділянок – район Червоного моря. Тут серединний хребет Індійського океану переходить спочатку в структуру Аденської затоки, потім триває по суші через провінцію Афар, в Ефіопії, і переходить, з одного боку, в Червоне море, а з іншого — у великі провали (рифти) — западини і грабени Східної Африки.

Виникло припущення, що рифти Східної Африки і Червоного моря являють собою послідовні стадії розколу континенту. Якщо Ефіопський рифт – це первинна тріщина, що розколола континент, то Червоне море і провінція Афар — це вже наступна стадія розвитку цієї первинної тріщини. Слідуючи далі по цій системі, ми переходимо до все більш розкритих, таких, що розійшлися ділянках континенту, поки не потрапимо в Індійський океан. Природно, що увага геологів була прикута до району Східної Африки і Червоного моря. Ось чому експедиція Інституту океанології вирушила в таке далеке плавання – вивчати дно Червоного моря.

Американці і французи, які працювали у відкритому океані, до підводних робіт завчасно проводили повне вивчення геології та геофізики обраних районів. У нашій же експедиції вся робота повинна була бути виконана в один польовий сезон. Треба сказати, що все було виконано успішно. Працювали дружно, злагоджено, організовано.

Головне питання, яке нас цікавило: до чого ближче рифт Червоного моря, до континентальних риф, таких, як Байкальський і Східно-Африканський, або до океанічних? А може бути, він займає якесь проміжне місце між ними, і якщо це так, то чим відрізняється від тих і інших? Крім того, в Червоному морі ще раніше були відкриті глибокі двокілометрові западини з гарячими розсолами, в яких зараз йде відкладення металоносних опадів, багатих залізом, марганцем, міддю, цинком. По суті, тут можна спостерігати сучасний процес металоутворення. Знати, як він проходить, надзвичайно важливо.

Ми працювали в центрі південної частини Червоного моря, там, де, за попередніми даними, знаходяться найбільш типові ділянки рифту, а глибини не перевищують двох кілометрів. Саме на такі глибини можна опускатися на «Пайсісі».

В ході роботи виявилася надзвичайно цікава картина. На малюнку ви бачите поперечний переріз Червоного моря. Дно величезними ступенями спускається від країв рифту до його центру. На верхніх щаблях глибина 500-600 метрів, на наступній серії ступенів — 1200-1500 метрів, осьова частина Червоного моря опущена до глибини 1800— 2000 метрів. Сходинки розділені стрімкими стінками, голими, позбавленими опадів. У самому центрі Червоного моря – вузька, шириною в 5 кілометрів, смуга підводних гір висотою 200-300 метрів, дуже рідко вони піднімаються до 400 метрів над дном.

Ці гори, як ми побачили з «Пайсіса», складені молодими базальтовими лавами. Усередині цього неширокого пояса гір проходить вузька кілометрова смуга наймолодших вулканічних будівель. Про молодість їх говорить те, що на них зовсім немає морських опадів. Швидкість накопичення опадів у Червоному морі досить велика – 5-10 сантиметрів на тисячу років. Адже в Червоному морі, теплому, багатому планктоном, на дні безперервно накопичуються залишки відмерлих морських організмів. Коли спускаєшся на «Пайсісі», перше, що вражає,— це суцільний «сніг» в ілюмінаторі. Мільярди планктонних частинок, дрібних рачків, інфузорій, черепашок проносяться перед очима. Легко можна порахувати, яким повинен бути чохол, а отже, і вік лав. Лави, на яких ще не накопичилися опади, дуже молоді. Їх вік не перевищує 1000 років. Значить, за часів фараонів рельєф дна Червоного моря був зовсім іншим.

У наших руках виявився й інший спосіб визначення віку лав. Несподівано для себе ми виявили, що вихід лав і круті стінки тектонічних ступенів покриті досить товстим вапняним шаром. Іноді це навіть бурульки-сталактити, як в карстових печерах. Вапняні кірки є скрізь, крім тієї вузької зони, яка проходить посередині хребта. Було дуже багато суперечок на палубах наших наукових кораблів про походження цих кірок.

Найбільше прихильників було у такої гіпотези. У Льодовиковий час, тобто всього 10 тисяч років тому, рівень Світового океану був нижче, ніж зараз, на кілька сотень метрів. Значить, не було зв’язку між Індійським океаном і Червоним морем через Баб-ель-Мандебську протоку. Концентрація солей в Червоному морі була різко підвищена, і йшло відкладення карбонатів на дні. Значить, там, де немає цих карбонатних кірок, вік базальтів менше 10 тисяч років.

Мені довелося на «Пайсісі» перетнути центр рифту і бачити молоді вулканічні споруди. На самій вершині вулканічної гори, висотою метрів 300, ми бачили жерло, з якого зовсім недавно витікала лава. Отвір цей має діаметр близько трьох метрів. З усіх боків жерло оточене пустотілими химерними корками базальтів. Звідки з’явилися такі форми? Розпечена лава з температурою 1200 градусів потрапляє в холодну воду на дні моря. Миттєво, як у склодувній майстерні, відбувається її гарт, лава покривається твердою склоподібною кіркою. Виникають так звані лавові подушки, з яких сама лава, знайшовши собі отвір, витекла і розтеклася такими собі «амебами» або «черепахами» на пологих схилах і лавопадами — на крутих. А «подушки», «глечики», «шкарлупки яєць» (все це ми бачили своїми очима!) залишилися.

На схилах цієї вулканічної споруди безліч великих тріщин. Неначе хтось величезним ножем розрізав потоки лави, розбив навпіл лавові «подушки» і розтягнув окремі частини на відстань іноді до двадцяти метрів. Перед поглядом відкриваються зяючі провали, які вже неможливо пробити променем прожектора. Ехолотом вдалося визначити, що глибина однієї з таких тріщин була не менше ста метрів. Ці тріщини називаються «гьяри», від ісландського «гьяр» — тріщина у фіордах. Місцями один край гьяра бував піднятий над іншим. Кількість тріщин стає все більше, якщо рухатися від центру вулкана до його країв. Тут цілі системи тріщин. Добре, що є «Пайсіс» — пройти по такому дну водолазу було б немислимо.

Величезна кількість г’ярів – незаперечне свідчення: земна кора в межах рифтової долини розтягується. Це і змушує базальти підніматися з глибин. Тут відбувається народження нової кори в результаті горизонтального розсування земних блоків.

Виявилося, що умови розтягування властиві тільки цій 4-5-кілометровій осьовій зоні. Обстановка всього лише в двох кілометрах від осі рифта різко змінюється. Тут видно, як здіймаються круті п’ятисотметрові стінки-уступи. Це вже сліди тектонічних рухів – скидів. Цікаво, що краї рифту підняті над осьовою долиною, значить, тут відбувалося і піднесення.

Ми багато думали, сперечалися під час рейсу, намагаючись знайти пояснення того, що бачили. Цікава теоретична модель, яку запропонував доктор фізико-математичних наук О. Г. Сорохтні, який очолював наукову групу на човні «професор Штокман». Ось його модель: у міру розсування літосферних плит в зазор між ними надходить знизу базальтова речовина з розм’якшеного астеносферного шару Землі. Впроваджуючись в щілину, що утворилася, ця речовина змушує здійматися її краї. Однак оскільки швидкість розсування плит не так вже й велика (а ми встановили, що швидкість розсування плит у Червоному морі за останні три мільйони років – півтора сантиметри на рік), то рясного, потужного припливу речовини з мантії тут не може бути. Тому рано чи пізно базальтовий вулканізм припиняється. А розсування літосферних плит триває, плити розсуваються в сторони, виникає нестійкість — краї плит обламуються і опускаються у вигляді зсувів вниз. І так – до тих пір, поки не почнеться новий період вулканізму.

Ця модель пульсуючого механізму утворення рифтової зони виявилася застосовною не тільки до рифту Червоного моря, але і до інших рифтових долин.

Але до яких риф ближче червоно-морський – до континентальних або океанічних? Зараз твердо встановлено, що в межах рифту Червоного моря немає ніяких залишків континентальної кори. Скрізь, де вдавалося досягти підстави рифту, що лежить під морськими опадами, ми переконувалися, що бачимо базальти. Зараз хімічні аналізи показали, що це типові океанічні базальти, так звані толеїти.

Ми встановили, що остання стадія розтягування червно-морського рифту почалася всього три мільйони років тому. За цей час встигла сформуватися справжня океанічна кора. Давно відомо, що в океанах спостерігаються смугові магнітні аномалії, які представляють собою як би магнітофонний запис змінного поля Землі. Вони-то і відображають етапи розсування океанічного дна. Такі ж змінні аномалії властиві і червоно-морському рифту. Їх виявили магнітологи з наукового корабля «професор Штокман» і зіставили їх з аномаліями Світового океану. Був встановлений їх вік, за яким ми і відновили історію червоно-морського рифту.

За своєю формою червоно-морський рифт майже нічим не відрізняється від серединно-океанічних рифтів. Це дуже важливий і цікавий факт. Адже Серединно-Атлантичний хребет, наприклад, існує вже щонайменше 150 мільйонів років, у червоному ж морі рифтова долина почала утворюватися три, найбільше — п’ять мільйонів років тому, а принципових відмінностей у структурі цих рифтових зон немає. Звідси можна прийти до твердого висновку, що червоно-морський рифт — рифт океанічний. Але є і відмінність червоно-морського рифту від рифтів відкритих океанів — в ньому немає ще хребта, він ще не встиг утворитися. У північній частині Червоного моря досі немає єдиної рифтової щілини, там є тільки западини з гарячими розсолами.

Червоне море ще дуже молоде, але якщо процес розсування аравійської і африканської плит на його дні піде і далі зі швидкістю півтора сантиметра на рік (як це відбувається зараз), то через 10-20 мільйонів років тут буде басейн з океанічною корою шириною 300— 500 кілометрів і серединно-океанічним хребтом на дні. По суті справи, ми присутні при народженні нового океану.

Так свого часу народився Мадагаскар

Для порівняння червоно-морського рифту з континентальним ми зробили поїздку в Ефіопію. Ефіопський рифт вивчається вже давно геологами багатьох країн. Геолог В. І. Казьмін, який довгі роки працює в Ефіопії, склав геологічну карту цієї країни. Він і був нашим гідом в цій поїздці.

Ефіопський рифт за своєю формою близький до океанічних рифтів. Але тільки за формою. Різниця в тому, що Ефіопський рифт підстилається континентальною корою. Замість базальтів тут виливаються риоліти – породи, багаті кремнекислотою. Базальти теж є, але тільки у вузьких осьових зонах, їх дуже мало.

Ми бачили там і гьяри – величезні тріщини. Той гьяр, біля краю якого ми стояли, виник всього 150 років тому, поруч з ним відбулися вулканічні виливи базальтів. Гьярів на суші менше, ніж на дні морському.

Нам було дуже цікаво подивитися Ефіопський рифт на півночі країни, там, де він розширюється, розкривається і переходить в Червоне море. Тут, в геологічній провінції Афар, зчленовуються три рифти: Ефіопський з півдня, червоно-морський з півночі і рифт Аденської затоки — зі сходу. Територія провінції вся залита базальтом, вік якого не перевищує 5 мільйонів років, причому базальти «молодіють» у міру руху від країв Афара до центру. По суті справи, картина дуже схожа на ту, що ми бачимо на дні океану в серединно-океанічних хребтах. А в самому центрі Афара – вулкани, серед них є і згаслі, і діючі, видно потоки застиглих лав, тріщини, гьяри, гарячі джерела, грязьові вулкани. Дуже багато тут западин, грабенів глибиною до 400 метрів з стрімкими стінками. Провінція Афар – перехідна зона. Це ще не океанічний рифт, але вже і нетипово континентальний.

Якщо буде продовжуватися розсування аравійської і африканської плит і сомалійська плита буде відходити від Африки, то на місці ефіопського рифту буде все більше рости щілина і рифт цей перетвориться в океанічний. Адже розсування супроводжується зниженням кори в районі рифту, і сюди кинеться морська вода зі Світового океану. Приблизно через 50 мільйонів років тут буде океанічний басейн. Африканський Ріг відійде на схід, і виникне новий острів. Так свого часу утворився острів Мадагаскар. Якщо процес чомусь затихне (ми пам’ятаємо: періоди активності змінюються періодами затишшя), то і створення океану сповільниться.

Автор: Л. Зоненшайн, доктор геолого-мінералогічних наук.