Мировой океан - основная часть гидросферы, составляющая 94,2 % всей её площади, непрерывная, но не сплошная водная оболочка Земли, окружающая материки и острова, и отличающаяся общностью солевого состава.

Континенты и большие архипелаги разделяют мировой океан на четыре большие части (океаны):

• Атлантический океан,
• Индийский океан,
• Тихий океан,
• Северный Ледовитый океан.

Иногда из них также выделяется — Южный океан.

Большие регионы океанов известны как моря, заливы, проливы и т. п. Учение о земных океанах называется океанологией.

Происхождение Мирового океана

Происхождение Мирового океана является предметом идущих уже сотни лет споров.

Считается, что в архее океан был горячим. Благодаря высокому парциальному давлению углекислого газа в атмосфере, достигавшему 5 бар, его воды были насыщены угольной кислотой Н2СО3 и характеризовались кислой реакцией (рН ≈ 3−5). В этой воде было растворено большое количество различных металлов, в особенности железа в форме хлорида FeCl2.

Деятельность фотосинтезирующих бактерий привела к появлению в атмосфере кислорода. Он поглощался океаном и расходовался на окисление растворенного в воде железа.

Существует гипотеза, что начиная с силурийского периода палеозоя и вплоть до мезозоя суперконтинент Пангею окружал древний океан Панталасса, который покрывал около половины земного шара.

История исследования

Первыми исследователями океана были мореплаватели. Во время эпохи географических открытий были изучены очертания континентов, океанов и островов. Путешествие Фернана Магеллана (1519-1522) и последующие экспедиции Джеймса Кука (1768-1780) позволили европейцам получить представление об огромных водных пространствах, окружающих материки нашей планеты , и в общих чертах определить очертания континентов. Были созданы первые карты мира. В XVII и XVIII веках очертания береговой линии были детализированы, и карта мира приобрела современный вид. Однако глубины океана были изучены очень слабо. В середине XVII столетия нидерландский географ Бернхардус Варениус предложил употреблять по отношению к водным пространствам Земли термин «Мировой океан».

22 декабря 1872 года из английского порта Портсмута вышел парусно-паровой корвет «Челленджер», специально оборудованный для участия в первой океанографической экспедиции.

Современную концепцию Мирового океана составил в начале 20 века российский и советский географ, океанограф и картограф Юлий Михайлович Шокальский (1856 - 1940). Он впервые ввел в науку понятие «Мировой океан», считая все океаны - Индийский, Атлантический, Северный Ледовитый, Тихий - частями Мирового океана.

Во второй половине XX века началось интенсивное изучение глубин океана. Методом эхолокации были составлены детальные карты глубин океана, были открыты основные формы рельефа океанического дна. Эти данные, объединённые с результатами геофизических и геологических исследований, привели в конце 1960-х годов к созданию теории тектоники плит. Текто́ника плит - современная геологическая теория о движении литосферы. Для изучения строения океанической коры была организована международная программа по бурению океанического дна. Одним из основных результатов программы стало подтверждение теории.

Методы исследования

• Исследования Мирового океана в XX веке активно велись на научно-исследовательских судах. Они совершали регулярные рейсы в определённые районы океанов. Большой вклад в науку внесли исследования на таких отечественных судах, как Витязь, Академик Курчатов, Академик Мстислав Келдыш. Проводились крупные международные научные эксперименты в океане Полигон-70, МОДЕ-I, ПОЛИМОДЕ.
• При исследовании использовались глубоководные обитаемые аппараты, такие как «Пайсис», «Мир», «Триест». На исследовательском батискафе «Триест» в 1960 году было совершено рекордное погружение в Марианскую впадину. Одним из важнейших научных результатов погружения стало обнаружение высокоорганизованной жизни на таких глубинах.
• В конце 1970-х гг. были запущены первые специализированные океанографические спутники (SEASAT - в США, «Космос-1076» - в СССР).
• 12 апреля 2007 года для исследования окраски и температуры океана был запущен китайский спутник «Хайян-1B» («Ocean 1B»).
• В 2006 году спутник НАСА Jason-2 начал участвовать в международном океанографическом проекте Ocean Surface Topography Mission (OSTM) для исследования циркуляции Мирового океана и колебаний уровня Мирового океана.
• К июлю 2009 года в Канаде построен один из самых больших научных комплексов для исследования Мирового океана.

Научные организации

• ААНИИ
• ВНИИ Океангеология
• Институт океанологии им. П. П. Ширшова РАН
• Тихоокеанский океанологический институт им. В. И. Ильичева ДВО РАН.
• Калифорнийский Океанографический институт Скриппса.

Музеи и океанариумы

• Музей Мирового океана
• Океанографический музей Монако
• Океанариум в Москве

В России пока есть только 4 океанариума: Санкт-Петербургский Океанариум, «Аквамир» во Владивостоке, океанариум в Сочи и океанариум в Москве на Дмитровском шоссе (недавно открылся).

Деление Мирового океана

Основные морфологические характеристики океанов

	Площадь поверхности воды, млн.км²	Объём, млн.км³	Средняя глубина, м	Наибольшая глубина океана, м
Атлантический				жёлоб Пуэрто-Рико (8742)
Индийский				Зондский жёлоб (7209)
Северный Ледовитый				Гренландское море (5527)
Тихий				Марианская впадина (11022)
Мировой

На сегодняшний день существует несколько взглядов на деление Мирового океана, учитывающих гидрофизические и и климатические особенности, характеристики воды, биологические факторы и т. д. Уже в XVIII-XIX веках существовало несколько таких версий. Мальте-Брён, Конрад Мальте-Брён и Флерье, Шарль де Флерье выделили два океана. Деление на три части предложили, в частности, Филипп Буаше и Генрих Стенффенс. Итальянский географ Адриано Бальби (1782-1848) выделил в Мировом океане четыре региона: Атлантический океан, Северное и Южное Ледовитые моря и Великий океан, частью которого стал современный Индийский (такое деление было следствием невозможности определения точной границы между Индийским и Тихим океанами и сходством зоогеографических условий этих регионов). Сегодня нередко говорят об Индо-Тихоокеанском регионе - расположенной в тропической сфере зоогеографической зоне, в состав которой входят тропические части Индийского и Тихого океанов, а также Красное море. Граница региона проходит вдоль берегов Африки до Игольного мыса, позже - от Жёлтого моря к северным берегам Новой Зеландии, и от Южной Калифорнии к тропику Козерога.

Международное гидрогеографическое бюро в 1953 году разработало новое деление Мирового океана: именно тогда были окончательно выделены Северный Ледовитый, Атлантический, Индийский и Тихий океаны.

География океанов

Общие физико-географические сведения:

• Средняя температура: 5 °C;
• Среднее давление: 20 МПа;
• Средняя плотность: 1,024 г/см³;
• Средняя глубина: 3730 м;
• Общая масса: 1,4·1021 кг;
• Общий объём: 1370 млн км³;
• pH: 8,1±0,2.

Глубочайшей точкой океана является Марианская впадина, находящаяся в Тихом океане вблизи Северных Марианских островов. Её максимальная глубина - 11022 м. Она была исследована в 1951 году британской подводной лодкой «Челленджер II», в честь которой самая глубокая часть впадины получила название «Бездна Челленджера».

Воды Мирового океана

Воды Мирового океана составляют основную часть гидросферы Земли - океаносферу. На воды океана приходится более 96 % (1338 млн куб. км.) воды Земли. Объем пресных вод, поступающих в океан с речным стоком и осадками, не превышает 0,5 миллионов кубических километров, что соответствует слою воды на поверхности океана толщиной около 1,25 м. Это обуславливает постоянство солевого состава вод океана и незначительные изменения их плотности. Единство океана как водной массы обеспечивается её непрерывным движением как в горизонтальном, так и в вертикальном направлениях. В океане, как и в атмосфере, нет резких природных границ, все они более или менее постепенны. Здесь осуществляется глобальный механизм трансформации энергии и обмена веществ, который поддерживается неравномерным нагревом солнечной радиацией поверхностных вод и атмосферы.

Рельеф дна

Систематическое изучение дна мирового океана началось с появлением эхолота. Большая часть дна океанов представляет собой ровные поверхности, так называемые абиссальные равнины. Их средняя глубина - 5 км. В центральных частях всех океанов расположены линейные поднятия на 1-2 км - срединно-океанические хребты, которые связаны в единую сеть. Хребты разделены трансформными разломами на сегменты, проявляющиеся в рельефе низкими возвышенностями, перпендикулярными хребтам.

На абиссальных равнинах расположено множество одиночных гор, часть из которых выступает над поверхностью воды в виде островов. Большинство этих гор - потухшие или действующие вулканы. Под тяжестью горы океаническая кора прогибается и гора медленно погружается в воду. На ней образуется коралловый риф, который надстраивает вершину, в результате формируется кольцевидный коралловый остров - атолл.

Если окраина континента пассивная, то между ним и океаном расположен шельф - подводная часть континента, и континентальный склон, плавно переходящий в абиссальную равнину. Перед зонами субдукции, там, где океаническая кора погружается под континенты, расположены глубоководные желоба - самые глубокие части океанов.

Морские течения

Морские течения - перемещения больших масс океанской воды - оказывают серьёзное влияние на климат многих регионов мира.

Климат

Океан играет огромную роль в формировании климата Земли. Под действием солнечной радиации вода испаряется и переносится на континенты, где выпадает в виде различных атмосферных осадков. Океанические течения переносят нагретые или охлаждённые воды в другие широты и в значительной мере ответственны за распределение тепла по планете.

Вода обладает огромной теплоёмкостью, поэтому температура океана меняется гораздо медленнее, чем температура воздуха или суши. Близкие к океану районы имеют меньшие суточные и сезонные колебания температуры.

Если факторы, вызывающие течения, постоянны, то образуется постоянное течение, а если они носят эпизодический характер, то формируется кратковременное, случайное течение. По преобладающему направлению течения делятся на меридиональные, несущие свои воды на север или на юг, и зональные, распространяющиеся широтно. Течения, температура воды в которых выше средней температуры для тех же широт, называют тёплыми, ниже - холодными, а течения, имеющие ту же температуру, что и окружающие его воды, - нейтральными.

На направление течений в Мировом океане оказывает влияние отклоняющая сила, вызванная вращением Земли, - сила Кориолиса. В Северном полушарии она отклоняет течения вправо, а в Южном - влево. Скорость течений в среднем не превышает 10 м/с, а в глубину они распространяются не более чем на 300 м.

Экология, животный и растительный мир

Океан является средой обитания для множества форм жизни; в их числе:

• китообразные, такие как киты и дельфины
• головоногие, такие как осьминоги, кальмары
• ракообразные, такие как лобстеры, креветки, криль
• морские черви
• планктон
• кораллы
• водоросли

Уменьшение концентрации озона в стратосфере над антарктическими водами приводит к меньшему поглощению океаном углекислого газа, что угрожает кальциевым раковинам и экзоскелетам моллюсков, ракообразным и др.

Экономическое значение

Океаны имеют громадное транспортное значение: огромное количество грузов перевозится судами между мировыми морскими портами. По цене перевозки единицы груза, на единицу расстояния, морской транспорт один из самых дешёвых, но далеко не самый быстрый. Для сокращения протяжённости морских путей построены каналы, важнейшие из которых включают Панамский и Суэцкий.

• Чтобы нагреть Мировой океан до температуры кипения, необходима энергия, выделяющаяся при распаде 6,8 миллиардов тонн урана.
• Если взять всю воду океана (1,34 млрд км3) и сделать из неё шар, то получится планета диаметром около 1400 км.
• В Мировом океане содержится примерно 37 септиллионов (37*1024) капель.

(Visited 348 times, 1 visits today)

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.

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.

федеральное агентство по образованию

государственно образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Северо-Кавказский Государственный Технический Университет»

Кафедра геологии нефти и газа

Реферат по дисциплине геотектоника

Происхождение океанов

Выполнила студентка 2 курса

группы ГНГ-061

специальность 080500

геология нефти и газа

Кузнецова Александра Анатольевна

Ставрополь - 2008

Введение

1. Первые гипотезы о происхождении океана

3. Гипотиза мобилизма Вегенера

4. Гипотеза Вайна–Мэтьюза

5. Подтверждение гипотезы спрединга

Заключение

Список используемой литературы

Введение

Известно, что почти три четверти земной поверхности покрыты водами океана. Но как произошли океаны? Образовались ли они быстро или формировались постепенно? В какое время они возникли? Откуда поступала вода во время формирования океанов? Эти и другие вопросы волновали умы ученых на протяжении многих лет. Они искали ответы, создавали гипотезы. Как раз этим вопросом и существующем гипотезам и повещен данный реферат.

1. Первые гипотезы о происхождении океанов

Вопрос о происхождении океанов и материков встал перед человечеством еще в эпоху античной цивилизации. Наиболее естественным казалось представление, что современные океаны являются реликтами первичного океана, покрывавшего всю поверхность Земли. Это представление удерживалось до последней четверти XIX в. и даже позже, вплоть до наших дней оно сохранило своих приверженцев. Но при этом менялись взгляды на происхождение воды Мирового океана и на причины образования материков. С появлением первой научной космогонии Канта - Лапласа образование Мирового океана стали связывать с конденсацией паров воды, первоначально окутывавших нашу планету. Лишь в середине XX в. это представление сменилось другим - вода Мирового океана накапливалась постепенно за счет дегазации мантии Земли в процессе вулканической деятельности (Г. Юри, А.П. Виноградов). Что касается осушения континентов, то в течение долгого времени думали, что оно произошло в результате ухода воды в подземные пустоты. Лишь М.В. Ломоносов и Дж. Хаттон пришли к выводу об активных поднятиях суши, вызванных «подземным жаром» (М.В. Ломоносов) и, точнее, подъемом расплавленной магмы (Дж. Хаттон и его последователи - «плутонисты»). Позднее, уже в середине XX в., были разработаны представления об образовании континентальной коры из океанской и о последовательном разрастании материков за счет океанов. Так или иначе, в рамках всех этих представлений океаны считались первичными, т. е. более древними, а материки - вторичными и, значит, более молодыми.

2. Идеи Зюсса, Маршалла, Белоусова

Серьезный удар по этим представлениям был впервые нанесен в конце XIX - начале XX в. австрийским геологом Э. Зюссом. Работая над своим знаменитым сочинением «Лик Земли» - первым обзором геологического строения всей нашей планеты, Э. Зюсс обратил внимание на поразительное сходство геологического строения и, в частности, последовательности верхнепалеозойских - нижнемезозойских отложений и содержащейся в них фауны и флоры Африки, Мадагаскара и Индостана, ныне разделенных Индийским океаном; в дальнейшем к таким участкам суши были отнесены Южная Америка и Австралия, а затем и Антарктида. Э. Зюсс пришел к выводу, что все они составляли вплоть до середины мезозоя единый, как теперь говорят, суперконтинент, названный им Гондваной (от древнего княжества гондов в Центральном Индостане). Это означало, что океаны, разделившие Гондвану на отдельные материки, образовались лишь сравнительно недавно. Э. Зюсс считал, что это произошло вследствие обрушения и погружения слагавшей их коры. При этом он не знал, что кора океанов резко отличается от коры материков.

Несколько позднее, во втором десятилетии XX в., на последнее, очень важное обстоятельство обратил внимание немецкий геофизик А. Вегенер; до него к аналогичному выводу пришел русский ученый-революционер И.Д. Лукашевич. Они основывались на том, что по закону изостазии ложе океана должно быть сложено более плотными, тяжелыми породами - базальтами, в то время как материки подстилаются в основном гранитами. Одновременно с этим американский петрограф Дж. Маршалл наметил по периферии Тихого океана «андезитовую линию», за которой андезиты и более кислые породы сменяются базальтами, слагающими острова в центральной части Тихого океана. Но если кора океанов принципиально отлична от коры материков, то каким образом произошло превращение континентальной коры в океанскую при ее погружении и чем вызвано само это погружение?

Для объяснения превращения континентальной коры в океанскую А.Д. Архангельский, а затем В.В. Белоусов выдвинули идею об «океанизации» или «базификации» континентальной коры. По мнению В.В. Белоусова, подъем из астеносферы огромных масс базальтового расплава вызывает его внедрение в континентальную кору, ее распад на отдельные глыбы и, в конечном счете, их «растворение» в базальте. Начальную стадию подобного процесса можно усматривать в образовании «переходной» коры, подстилающей континентальные склоны и подножия в полосе не более 100-120 км. Но применению этой гипотезы для объяснения образования всех океанов противоречит петрографический и химический состав магматических (и метаморфических) пород ложа океана, ныне хорошо изученный - он не несет следов ассимиляции сиалических пород континентальной коры.

3. Гипотеза мобилизма Вегенера

Принципиально иная гипотеза была предложена ранее А. Вегенером. Она предполагала горизонтальное перемещение материков на тысячи километров. Предположения о подвижности материков начали высказываться еще в XIX в., но научно разработанная гипотеза, получившая название мобилизм, впервые была сформулирована в 1912г. Вегенером. На основе этой смелой теории сравнительно недавно была предложена так называемая "глобальная тектоника плит", ставшая популярной, но не обладающая, к сожалению, достоинствами концепции Вегенера. Вегенеровская теория движения материков переживала периоды признания и опровержения. Отталкиваясь от зюссовского представления о Гондване, Вегенер предположил, что Гондвана занимала лишь площадь, равную суммарной площади материков, ранее ее составлявших, вместе с их подводными окраинами. На эту мысль его навело сходство очертаний материков ныне разделенных Атлантическим океаном (Южная Америка и Африка). Распад Гондваны, вернее Пангеи, которая включала и северные материки, сопровождался раздвигом этих материков, обнажившим, по А. Вегенеру, базальтовый слой коры, составивший их ложе. Причиной распада Гондваны являлись, по его мнению, силы вращения Земли. Между тем немецкий исследователь О. Хильгенберг в 1933 г. высказал предположение о том, что первоначально, вплоть до мезозоя, Земля имела меньшие размеры и вся была покрыта континентальной корой, а затем испытала расширение, следствием чего и были раздвиг материков и образование океанов. Ни гипотеза перемещения материков Вегенера, ни гипотеза расширяющейся Земли Хильгенберга, несмотря на первоначальный успех, не завоевали всеобщего признания, и в 40-50-е годы нашего века среди европейских геологов преобладали идеи Зюсса - Архангельского - Белоусова, а среди американских - постоянства океанов. Последнее объясняется тем, что на материк Северной Америки трансгрессии в фанерозое неизменно распространялись со стороны Атлантического и Тихого океанов.

4. Гипотеза Вайна–Мэтьюза

Положение изменилось в конце 50-х годов, с открытия палеомагнетизма и срединных хребтов и осложняющих их рифтов в океанах. Данные палеомагнетизма подтвердили идею А. Вегенера о Пангее и ее распаде, а рифтовые зоны срединных хребтов стало логичным рассматривать как оси раздвига, от которых шло разрастание или спрединг, как его стали называть, ложа океанов. Гипотеза спрединга была предложена в 1961 - 1962 гг. американскими учеными - геологом Г. Г. Хессом и геофизиком Р. С. Дитцем, но предвосхищена в 1928 г. английским геологом А. Холмсом. Вскоре, уже в 1963 г., она получила свое первое серьезное подтверждение. Англичане Ф. Вайн и Дж. Мэтьюз на ее основе, а также открытого в 50-е же годы явления периодической инверсии магнитного поля в течение последних 4 млн. лет предложили оригинальное объяснение происхождения осей симметричных линейных магнитных аномалий океанов.

Основная идея гипотезы Вайна-Мэтьюза состоит в следующем (рис. 1). В процессе раздвига в рифтовой зоне срединного хребта образуется зияние, заполняемое поднявшимся из астеносферы базальтовым расплавом. Этот расплав затем застывает в магнитном поле соответствующей эпохи. Раздвиг продолжается, и данная пластина базальта оказывается разорванной надвое. Возникшее зияние снова заполняется базальтом, который, если за это время произошла инверсия магнитного поля, намагничивается теперь в обратном направлении. Затем и эта пластина базальта испытывает разрыв и раздвиг и процесс многократно повторяется, создавая целую серию линейных магнитных аномалий по обе стороны оси срединного хребта. Они ложатся как метки на конвейер удаляющейся от этой оси океанской коры.

Рис. 1. Схема, поясняющая образование знакопеременных линейных магнитных аномалий океана по гипотезе Вайна-Мэтьюза

А-В - последовательные стадии раскрытия рифта и формирования океанской коры; 1- континентальная кора; 2- кора, образованная в эпоху нормального магнитного поля; 3 - то же, в эпоху обращенного магнитного поля; 4 - кривая магнитных аномалий; 5 - ось спрединга.

Зная возраст первых аномалий и расстояние от этих аномалий до оси хребта (Среднеатлантического), можно было определить среднюю скорость раздвига Атлантики, оказавшуюся порядка 1 см/год. Экстраполируя же эту скорость на все 32 аномалии, первоначально установленные в Атлантике, и далее на пространство относительно спокойного магнитного поля, отделяющего крайнюю из аномалий от подводного подножия континента, оказалось возможным, во-первых, предположительно датировать каждую из аномалий и тем самым полосу океанской коры, в пределах которой она отмечена и, во-вторых, определить время начала раздвига (спрединга), создавшего центральную часть Атлантического океана. Возраст аномалии 32 был установлен как раннесенонский, а время начала спрединга в этой части Атлантики как раннеюрское; последнее совпало с предсказанием А. Вегенера, основанным на определении времени появления существенных различий в наземных фаунах и флорах по обе стороны Атлантики. В дальнейшем область спокойного магнитного поля сократилась за счет обнаружения сначала в Тихом, затем в других океанах серии аномалий, отнесенных к неокому и поздней юре, до келловея включительно. Возрастная шкала магнитных аномалий, или магнитостра-тиграфическая шкала, недавно прошла проверку на континентальной земной коре на хорошо фаунистически охарактеризованных отложениях Северных Апеннин в Италии. Сходимость оказалась почти стопроцентной для кайнозоя, а в мезозойскую шкалу пришлось внести лишь небольшие поправки.

Вместо предисловия.

В настоящем разделе сайта мы ставим задачей довести до наших читателей более подробную информацию о Мировом океане, как об основной части биосферы Земли. Раздел «Мировой океан» содержит сведения о возникновении и эволюции Мирового океана, о его размерах и составных частях, о составе и свойствах морской воды, об особенностях строения океанского дна, об океанских течениях, о жизни в океане, об использовании богатств океана. Читатель сможет убедиться в огромном значении океана для человечества, а также в том, что океан, подобно живому существу, нуждается в защите.

© Владимир Каланов,
"Знания-сила".

1. Общие положения. Происхождение океана.

Земля является единственной планетой Солнечной системы, которая имеет гидросферу. Главной и основной частью гидросферы является Мировой океан. Именно океан придаёт Земле неповторимую красоту и своеобразие. Конечно, находясь на поверхности Земли, человек не может видеть земной шар со стороны и оценить его красоту. Но известно, какой восторг охватывает космонавтов, когда они любуются нашей планетой из ближнего космоса. Даже первый космонавт Земли, Юрий Алексеевич Гагарин, у которого в полёте было очень немного времени, успел увидеть с орбиты и оценить потрясающую красоту нашей планеты.

И красоту эту в определяющей мере создаёт безбрежный Мировой океан, превращая Землю в голубую планету.

Размеры океана огромны. Площадь всей поверхности Земли оценивается в 510 млн.км 2 , из них около 361 млн.км 2 (70,8%) покрыто водой. Но если учесть ледники, которые покрывают 11% суши, то получается, что на Земле покрыты водой не 361, а 380 млн.км 2 , то есть 75% её поверхности.

Подсчитано, что количество воды в океане равно приблизительно 1370 млн.км 3 . Интересно, что объём суши, поднимающейся над уровнем моря, составляет около 111 млн. кубокилометров, то есть в десять с половиной раз меньше, чем объём воды.

Около 4% всей воды планеты приходится на долю озёр, болот, рек, подземных (точнее, внутригрунтовых) вод и атмосферы, а остальная вода заполняет гигантскую чашу под названием Мировой океан.

Откуда же появилось на Земле такое огромное количество воды? Учёные и мыслители веками искали ответ на этот вопрос. В настоящее время в науке официально признана гипотеза дегазации Земли , согласно которой 4 миллиарда лет назад, после остывания земной коры, через трещины в коре и жерла вулканов начался выброс раскалённой магмы с одновременным выходом на поверхность газов, водяных паров и горячей воды. Начало процесса дегазации считается началом геологической истории Земли и началом формирования её гидросферы.

Время начала процесса дегазации, а значит, появления воды на Земле косвенно подтверждается, например, тем, что в самых древних породах земной коры, возраст которых определён в 3,8 млрд.лет, были найдены отпечатки одноклеточных организмов, которые могли существовать только при наличии жидкой воды.

Верхняя мантия подвергалась в течение предположительно первого миллиарда лет существования планеты активному процессу дегазации, когда на поверхность Земли выносились вода и кислые продукты дегазации мантийного вещества. Объем поступавшей из недр Земли воды нарастал от 0 до 1,3 км 3 в год. Около 2,5 млрд.лет назад средняя толщина водного слоя в океане, вероятно, не превышала 2000 метров. Примерно 1,7 млрд.лет назад химический состав океанических вод и земной атмосферы стал близок к современному. Объём воды, поступающей из недр Земли, медленно уменьшался и в настоящее время составляет около 0,25 км 3 в год. Это значит, что процесс дегазации продолжается, что подтверждается всё ещё непрекращающейся вулканической активностью на Земле.

Гипотеза выглядит логичной и вполне научной. В самом деле, не из космоса же поступала вода в древние понижения земной коры. А если позднее, с появлением атмосферы, вода лилась из облаков, то всё равно по происхождению она была земной, так как облака содержали конденсат водяных паров, выходивших из недр Земли.

Некоторые положения этой гипотезы вызывают сомнение. Например, её авторы (В.С. Сафронов, О.Г. Сорохтин и др.) считают, что разогрев недр молодой Земли происходил вследствие падения на её поверхность космических тел, а также частично за счёт радиоактивного распада ядер тяжёлых элементов. По поводу радиоактивного распада тут спорить трудно, но какой же массой должны были обладать гипотетические космические тела, чтобы их удары по поверхности Земли могли разогреть её недра? С другой стороны, зачем разогревать недра, если они изначально были горячие? Но не будем отвлекаться на частности.

Океанологи считают, что круговорот воды на Земле не замкнут , поскольку через рифтовые трещины из недр планеты дополнительно поступает ежегодно 0,25 км 3 воды. Часть воды, поднимаясь в виде паров до верхних слоёв атмосферы, под действием солнечного и космического излучения разлагается на водород и кислород и уходит в космос.

Только что упомянутые рифтовые трещины – это разломы земной коры, возникающие на границах литосферных плит в зонах, где плиты отодвигаются друг от друга. Процесс, при котором литосферные плиты отодвигаются друг от друга, в геологии называют спредингом . Гигантская рифтовая трещина, возникшая в зоне спрединга, например, пересекает почти посредине весь Атлантический океан в меридианальном направлении.

Итак, океан существует на протяжении всей геологической истории Земли . Имеются факты, которые доказывают это утверждение. Например, на юго-западе Гренландии в 70-х годах ХХ века нашли осадочный бурый железняк, возраст которого оценивается в 3,76 млрд.лет. Это значит, что уже тогда, в эпоху катархея, начали образовываться осадочные породы как результат круговорота воды между океаном, атмосферой и сушей.

Примечание: Катархей – геологическая эпоха, следующая сразу после догеологической эры. Длительность катархея оценивается в 800 млн.лет (от 3500 до 2700 млн.лет назад).

Российские вулканологи подсчитали, что при извержении вулкана доля водяных паров составляет около 3% массы изверженных веществ. Выяснилось, что эта величина почти точно соответствует соотношению между массами современной гидросферы (1,46*10 6) и земной коры (4,7*10 7). В этом заключается второе доказательство постоянного наличия гидросферы на земном шаре.

Третьим доказательством извечного и непрерывного существования океана служат находки остатков и отпечатков тел древних живых организмов. Таким образом, жизнь на Земле, ни на мгновение не прерываясь, существует в течение трёх миллиардов лет, и её процветание обеспечивается океаном. Жизнь и зародилась именно в океане как результат длительного взаимодействия разнообразных веществ, растворённых в морской воде. Теперь эта гипотеза является почти общепризнанной. Почему почти? Потому что нужно, чтобы всегда оставалось сомнение. А когда есть сомнение, то есть повод и стимул для дальнейшей работы мысли. Но несомненно одно: эволюция органического мира непосредственно связана с появлением и развитием водной оболочки Земли. Необходимо отметить, что если жизнь в океане зародилась три миллиарда лет назад, то на сушу она вышла только 600 миллионов лет назад.

Верхний стометровой слой океанской воды содержит огромное количество фотосинтезирующих одноклеточных водорослей. Эти мельчайшие организмы вместе с другими растениями, живущими в воде, выделяют кислород и поглощают растворенный в морской воде углекислый газ. Между водой и атмосферой происходит постоянный обмен газами. Это значит, что океан играет важнейшую роль в балансе кислорода и обеспечении жизни на всей планете .

Вряд ли нужно доказывать важнейшее значение океана как источника пищевых ресурсов для человека . В настоящее время в связи с постоянным ростом населения Земли и зачастую неразумным, хищническим использованием человеком биологических ресурсов океана, морской промысел по существу достиг своего предела. Наступило время, когда в морях необходимо не только добывать животных и растения, но и разводить, культивировать многие их виды точно так, как это в течение тысячелетий человек вынужден делать на суше.

Океан хранит в себе огромное количество солей и других минеральных веществ, необходимых человеку . Под дном шельфа и ложа океана находятся залежи угля, нефти и газа, разработка которых уже давно осуществляется во многих странах.

Океан вполне можно рассматривать как колоссальный аккумулятор энергии , которая пока ещё мало используется. Пройдёт не так уж много времени даже в масштабах человеческой жизни, и природные запасы нефти, газа, каменного угля и радиоактивных руд иссякнут. Тогда океан станет главным источником энергии для промышленных и бытовых нужд. Правда, добывать энергию из океана будет значительно труднее, чем просто сжигать в топках газ, уголь и продукты переработки нефти.

Если говорить о значении океана как главного средства транспортных связей между континентами , то следует отметить, что для прокладки морских путей не требуется никаких «дорожных покрытий» или рельсов. Нужны только надёжные транспортные средства для перевозки людей и грузов и соответствующая береговая инфраструктура. И в этом состоит определённое экономическое преимущество морских путей перед сухопутными. Другое дело, что морские путешествия и грузоперевозки значительно более опасны, чем сухопутные. Зато это заставляет учёных и конструкторов постоянно совершенствовать конструкцию и повышать надёжность кораблей не только военного, но и народнохозяйственного назначения.

© Владимир Каланов,
"Знания-сила"