Некоторые характерные структуры океанического дна. Генетические типы подводных долин и подводных каньонов Подводные каньоны

Каньон (The Canyon) Удивительное место. Плывешь-плывешь вдоль обычного плато, украшенного одиночными кораллами и довольно густо населенного, как вдруг прямо перед глазами, как будто из ниоткуда, в прозрачной голубой воде возникает завеса поднимающихся к поверхности

Солнечным июньским утром, напутствуемые добрыми пожеланиями товарищей, отошли мы на маленьком катере от причала Сухумской спасательной станции. Один из нас — морской геолог, другой - гидролог. Наш катер пересек Сухумскую бухту и, наконец, остановился в море против местечка Келасури. Там, как показал эхолотный промер, дно прорезано узкой и глубокой ложбиной - каньоном.

Каньоны - грандиозные подводные ущелья - тянутся по дну там, где подводные продолжения континентов круто спускаются к ложу морей и океанов. Нередко начинаются они вблизи самой суши и уходят перпендикулярно к линии берега на глубины более двух километров. Крутые стены подводных ущелий бывают врезаны в дно моря на 200 и более метров.

Каньоны океанского дна грандиозны и могут конкурировать с крупнейшими долинами и каньонами суши, такими, например, как Большой каньон Колорадо в Северной Америке. В Черном море каньоны поменьше. Они пересекают материковый склон кавказского побережья. Многие из них начинаются у самого берега на глубине 20-25 метров и заканчиваются на глубине 500- 700 метров.

В науке о строении морского дна тот раздел, что посвящен подводным каньонам, неизменно вызывает горячие споры. До сих пор для ученых остается загадочным их происхождение.

Какая сила могла создать эти глубокие и длинные ложбины на дне? Судя по тем отложениям, в которые врезаны каньоны, образовались они, видимо, в четвертичное время, то есть немногим более миллиона лет назад. На суше подобные ложбины создаются реками. Но на дне океанов рек не существует. Океанические течения обычно не проникают на большую глубину, захватывают только поверхностные воды. Да большинство течений и не обладает скоростью, достаточной для того, чтобы размывать дно так сильно.

Некоторые ученые выдвинули такую гипотезу: подводные каньоны образовались на суше и лишь затем были затоплены морем. Но против этих утверждений восстали геологи: такого грандиозного, не менее чем на 100 метров, сравнительно недавнего и повсеместного повышения уровня океана произойти не могло; оно не осталось бы незамеченным, а следов таких изменений геологи не встречают.

Тогда стали выдвигать иные, иногда курьезные и фантастические, предположения. Их изложение, наверное, заняло бы несколько толстых томов. Была предложена, например, такая гипотеза: подводные каньоны образуются волнами, которые возникают при подводных землетрясениях. Эти гигантские волны, цунами, действительно производят огромные разрушения на берегах. Всему миру известно, какой ущерб причинили недавно цунами побережью Чили. Однако эти волны довольно редко возникают на одних и тех же участках побережий и воздействуют в основном на берег и на мелководье дна. На глубине более 100 метров цунами практически не ощущаются. Эта гипотеза опровергается и таким простым фактом, что много больших каньонов расположено в районах, где цунами не наблюдается, и, напротив, там, где часты цунами, нередко отсутствуют каньоны.

Американским ученым Джонсоном была высказана мысль, что каньоны образуются в тех местах, где на дне выходят артезианские источники. Грунтовые воды, по мнению Джонсона, выходя под давлением на материковом склоне, размывают или растворяют породы, слагающие дно. Но и эта теория не выдерживает серьезной критики, так как каньоны располагаются подчас в таких геологических условиях, где нельзя предположить растворение пород материкового склона.

Наибольшей популярностью сейчас пользуются две гипотезы: первая - о тектоническом происхождении каньонов, вторая - об образовании их под действием так называемых мутьевых, или суспензионных, течений. Сторонники первой заявляют, что в результате оседания ложа океана материковый склон растрескался и каньоны представляют собой грандиозные тектонические трещины. Известно, что подобные трещины возникают и на суше при опусканиях или поднятиях земной коры. Поэтому утверждения сторонников тектонического происхождения подводных ущелий звучат весьма правдоподобно.

Однако некоторые ученые, и среди них такие крупные геологи, как американец Ф. Шипард и француз Ж. Буркар, все-таки не признают тектонической теории. По их мнению, против нее свидетельствуют многие геологические факты. Например, между каньонами и геологическими структурами морского дна не наблюдается подчас соответствия. Многие каньоны извилисты и по своим очертаниям напоминают скорее выработанные потоками долины, чем тектонические трещины.

А что говорят сторонники теории образования каньонов под действием мутьевых течений? Морская вода, обогащенная частицами ила, опускается на дно и потоками стекает по материковому склону, прорезая глубокие ущелья.

Однако и эта теория, так же как и тектоническая, имеет много противников, которые с фактами в руках, и, надо сказать, довольно вескими, опровергают ее. Словом, создалось положение, когда чуть ли не каждый ученый стал выдвигать свою собственную гипотезу происхождения загадочных каньонов и опровергать все остальное.

Когда представилась возможность посетить один из каньонов, увидеть его собственными глазами, мы, конечно, не могли отказать себе в таком удовольствии. Нас волновала и важная проблема, которая имела практическое значение. Известно, что кавказское побережье Черного моря сильно разрушается волнами. Спасти берега от разрушения могли бы широкие пляжи, которые образуются у подножья береговых уступов из песка и гальки, выносимых реками. Но пляжи на Кавказе не увеличиваются, а, напротив, уменьшаются; размыв берега становится все более грозным явлением. Перед учеными возник вопрос: куда исчезает весь тот обломочный материал, который выносят реки? Было высказано предположение, что виновника следует искать в глубине, на дне моря: видимо, галька и песок, двигаясь под действием волн вдоль берега, попадают к вершинам каньонов и по их руслам скатываются на большую глубину. Так ли это?

Первая попытка спуститься в каньон была неудачной. На глубине 25 метров сплошной черный мрак обступил нас со всех сторон. Не видно было ни пузырьков воздуха, вырывавшихся из акваланга, ни фигуры товарища, плывшего рядом. Держась за веревку, спустились мы до дна и буквально провалились в жидкий липучий ил. Оставаться на глубине было бесполезно: ничего не видно. Неужели все черноморские каньоны окутаны мраком? Или неудача постигла нас оттого, что мы погружались в потийский каньон, куда стекают мутные воды Риони? И вот мы решили спуститься в другой каньон - Келасури.

Надеваем толстые водолазные свитеры и акваланги. Взят глубомер и подводный компас. Рулевой Дима последний раз сверяется с ориентирами на берегу и кричит: «Ребята, готово! Ни пуха ни пера!»

Взявшись за руки, мы начали быстро погружаться. Сквозь мутно-молочную воду с трудом различаем друг друга.

Чем ниже - тем вода холоднее и прозрачнее. Неожиданно уткнулись в илистое дно, подняв облако мути. Однообразная светло-коричневая равнина. Поверхность дна испещрена множеством круглых отверстий, прорытых в иле червями-полихетами. Определив направление по компасу, плывем на север в полуметре от дна.

Наконец на глубине 25 метров - резкий перегиб донной поверхности. Мы устремляемся вниз, и внезапно перед нами открывается крутой склон подводного каньона.
От холода захватывает дух. Но вместе с понижением температуры воды резко улучшается видимость.

Так бывает, когда из полутемной комнаты выйдешь наружу в светлый весенний вечер.

На глубине сорока пяти метров видимость стала совсем хорошей. Фиолетово-синий цвет воды остро воспринимался, казалось, не только глазами, но и всем существом, давая реальное ощущение большой глубины. В прозрачной толще словно парят небольшие медузы. Их ажурные купола движутся медленными толчками.

В 10 метрах от нас - склон каньона. Он расчленен небольшими, но глубокими рытвинами. Склон очень крутой, местами отвесный, и в отвесных уступах из-под мягкого ила обнажаются тонкие слои уплотненного ила. Видны полукругом врезанные в склон небольшие цирки. Видимо, они возникли на местах обвалов. Отдельные глыбы плотного ила выступают причудливыми острогранными ребрами.

Мы медленно скользим вниз к дну каньона. Он круто уходит в чернильную бездну. Чертовски холодно. Температура воды здесь около семи градусов по Цельсию. Внимание все больше сосредоточивается на собственных ощущениях. Резко обостряется слух. Каждый незначительный звук приобретает резкий металлический оттенок. Отчетливо слышно, как звонко срабатывают части легочных автоматов и как воздух со свистящим шумом проходит воздушные магистрали и заполняет легкие.

Склон каньона становится менее крутым, и вот мы на дне ущелья. Тусклая стрелка на темном циферблате глубомера пересекла отметку 70 метров (На такие глубины опускаются только подводники, прошедшие специальную подготовку.).

Почти плоское дно каньона, шириной метров 15, зажато между крутыми склонами. Оно выстлано слоем полужидкого ила. Вот среди ила лежит небольшая раковина мертвой рапаны, далее - валун диаметром около 20 сантиметров и несколько отдельно лежащих галек.

Вдруг наше внимание привлекает ярко-желтый предмет, лежащий на дне. Уж не стали ли мы жертвой глубинного опьянения? Полуметровый желтый крокодил на 4 дне каньона. Что за наваждение! Мираж не исчезает. Мы подплываем к крокодилу с чувством глубочайшего изумления, хватаем его за туловище. В руках - самый обыкновенный детский Крокодил Крокодилович, сделанный из целлулоида. Вот это неожиданный трофей!

Пока один прячет этот забавный подарок моря, другой пытается определить плотность донного ила: рука с небольшим усилием входит в него по локоть...

Когда мы поднялись наверх, рулевой Дима взглянул на часы: погружение продолжалось 17 минут.

Что же нам удалось выяснить в каньоне? Нет, галька с черноморских пляжей не уходит в каньоны в массовом количестве. Правы оказались те, кто размыв берега объяснял не подводными, а сугубо наземными причинами. Зарегулирование речных систем Кавказа привело к тому, что реки стали маловоднее. Они слабее размывают берега в верховьях и меньше приносят гальки к морским берегам. В то же время на самих пляжах галька интенсивно истирается. Очень много ее вывозится с пляжей хозяйственными организациями для нужд строительства. О том, какой огромный вред приносит неразумный вывоз гальки с пляжей, уже неоднократно говорилось в нашей печати. Значит, основным методом борьбы с размывом берегов должно явиться не ограждение вершин каньонов, а искусственное закрепление пляжей и охрана их от расхищения.

Нам осталось еще сказать о том, что дали наши наблюдения для теории. Гипотеза о тектоническом происхождении каньона в данном случае неприемлема, так как она предполагает, что каньоны - это древние формы рельефа, сохранившиеся на дне моря. Но мы своими глазами видели, что склоны каньона имеют свежие уступы и рытвины и сохраняют большую крутизну, несмотря на то, что на них постоянно происходят обвалы. Если бы при современных условиях русло каньона постоянно не промывалось, то в течение десятилетий эта ложбина сплошь бы затянулась илом.

Нельзя объяснять образование каньонов в Черном море действием артезианских источников и волн цунами. Ни тех, ни других явлений в этом районе нет.

По нашему предположению, промывать каньоны могут особые природные течения, возникающие в прибрежной части моря. Эти течения действуют во время штормов, когда к берегу нагоняются массы морской воды, которые возвращаются в море по дну, причем в виде отдельных мощных струй.

С подобными течениями знакомь» некоторые пловцы. Если купальщик попадает в мощную струю течения, его непременно выносит далеко в море. В таких случаях бесполезно плыть к берегу, единственное спасение в том, чтобы пересечь поток и выплыть на берег в другом месте.

Изучение такого рода течений началось сравнительно недавно, и их роль в размыве дна не выяснена. Может быть, их мощность такова, что они, по крайней мере в условиях Черного моря, могут промывать каньоны? Однако подобное предположение сейчас можно высказать только как гипотезу. Нужно проводить дальнейшие исследования.

В. Богданов, П. Каплин

В конце 60-х годов прошлого века русские моряки-гидрографы вели промеры глубин вдоль Кавказского берега Чёрного моря. Здесь требовалось провести телеграфный кабель на глубинах в несколько сот метров, так, чтобы его не могли повредить ни бури, ни течения. Тогда господствовало убеждение, что материковый склон является как бы ровной «осыпью», образованной отложениями. Однако промеры показали резкие скачки глубин. На дне оказались своеобразные долины и гребни, напоминающие рельеф Кавказских гор. Эти наблюдения были опубликованы в «Морском сборнике» (1869 г.), но в своё время не привлекли внимания, так как науки о рельефе морского дна тогда ещё не существовало.

В начале XX века подобная картина была обнаружена в Атлантическом океане, против устья р. Конго, а также на материковых склонах у Британских островов и Северной Америки. Эти открытия также были сделаны при прокладке телеграфных кабелей.

Начиная с 30-х годов нашего столетия, когда широкое применение получил эхолот, стали появляться всё новые и новые сведения об открытии в разных местах земного шара громадных «оврагов», идущих поперёк материкового склона на две и более тысячи метров глубины (рис. 23). Так как эти «овраги» похожи иногда на ущелья суши (рис. 24), которые в Америке называются каньонами, их стали называть «подводными каньонами».

Рис. 23. Пологий подводный каньон, идущий от устья р. Ингур в восточной части Чёрного моря.

Рис. 24. Сравнительные поперечные профили подводного каньона Монтерей у берегов Калифорнии (вверху) и большого каньона реки Колорадо (внизу) (вертикальный масштаб на этом рисунке в пять раз больше горизонтального).

Появились различные теории, пытающиеся объяснить это непонятное явление. По мнению одних, подводные каньоны возникают в результате действия так называемых артезианских вод, которые вырываются под напором из трещин морского дна. Эти воды якобы растворяют окружающие породы, образуя на дне «овраги». Другие считали, что каньоны промыты особыми «плотностными» течениями. Известно, что мутная вода немного тяжелее чистой. В устьях рек, впадающих в большие пресные озёра, можно наблюдать, как мутные паводковые воды быстро стекают по склону в глубину. При этом они иногда промывают в иле углубления в виде желобов. Может быть, именно так образуются и подводные каньоны. Третьи считали, что каньоны - это затопленные долины рек.

Какая же из этих теорий правильна? Это можно выяснить только путем детальных исследований. Ясно, однако, что вопрос о происхождении каньонов нельзя решать, основываясь на каком-либо одном факте, как поступали авторы перечисленных выше теорий.

Чтобы узнать, каково строение подводных каньонов, были применены самые различные методы. Во-первых, детальный промер. Эхолот не всегда даёт точную картину рельефа подводных каньонов, так как склоны их бывают очень крутыми, настолько, что отражение не только звуковых, но и ультразвуковых волн сильно искажается. Здесь пришлось вернуться к проволочному лоту.

Многие каньоны действительно напоминают долины горных рек. Крутизна склонов каньонов нередко достигает 20–30 градусов (рис. 25). Есть и ещё более крутые участки вплоть до отвесных. Никакие рыхлые отложения на этих склонах не держатся. Поэтому они сложены коренными породами.

Рис. 25. Крутосклонный подводный каньон Кап-Бретон в Бискайском заливе (Франция).

Чтобы получить образцы этих пород, были сконструированы особые приспособления, которые буквально отдирали от скал непрочно держащиеся куски. Выяснилось, что в некоторых каньонах стены сложены кристаллическими породами, такими, как базальты или граниты.

Но какая же река сможет за короткий период «пропилить» столь глубокую долину в таких прочных породах? Ясно, что каньоны - это вовсе не русла затопленных рек, как считали некоторые. Попытались изучить состав отложений дна каньонов, но в них под поверхностными илами залегает мощная толща отложений, которую пробить пока не удалось.

Наконец, был спущен в каньон и водолаз с фотоаппаратом. Он проник до глубины почти в 100 метров и заснял отвесные стены и россыпи камней.

Удалось установить, что в каньонах часто происходят оползни. Илы и пески довольно быстро скапливаются в верхней части каньона, а затем под влиянием сильного шторма или землетрясения вся эта масса оползает вниз по крутому дну. Поэтому глубина вершины каньона время от времени резко изменяется. Такие явления были известны ещё в конце прошлого века у нас на Чёрном море.

Каньоны существуют вдоль берегов самого различного строения; часто они являются продолжением речных устьев. Характерно также, что они встречаются обычно группами (рис. 26). Известны только отдельные случаи единичных подводных каньонов. В этом отношении они напоминают фиорды - глубокие ущелья в береговой зоне, которые образуют узкие и длинные бухты Норвегии, Чили, Новой Зеландии, Чукотки и многих других мест.

Рис. 26. Группа подводных каньонов у берегов Калифорнии. В центре - каньон Монтерей, профиль которого изображён на рис. 24.

Наиболее замечателен твёрдо установленный факт геологической молодости каньонов. Интересно сходство многих каньонов с горными долинами - и по очертаниям, и по профилю, и по продольным уклонам. Не все каньоны связаны с долинами суши. Есть каньоны, которые своими вершинами упираются в берег, имеющий характер высокого нерасчленённого плато, или в горные цепи, идущие параллельно берегу.

Надо внимательно разобраться во всех этих фактах.

Есть ещё одна теория происхождения каньонов. Сторонники её считают, что каньоны представляют собой глубокие разрывы земной коры на материковом склоне, образовавшиеся при неравномерных вертикальных движениях. Такие тектонические разрывы известны во многих местах на суше, но характер их несколько иной, чем у подводных каньонов.

Великий русский учёный М. В. Ломоносов ещё в середине XVIII века, не зная о существовании подводных каньонов, писал о возможном образовании тектонических разрывов на морском дне:

«Когда в твёрдую материю наподобие доски плоскую, каковы суть зеркальные и оконничные стёкла, лёд, каменные плиты и другие сим подобные, удар воспоследует, то но большей части бывает, что щели от места ударённого, как от центра лучи в стороны проскакивают, хотя не совсем равно и прямо, но разными фигурами и нагибами, что с механическими правилами согласно. Подобным образом, когда ровная поверхность дна морского подымалась, тогда от центра действующей силы и от подымавшейся выше всех земной части прошли великие щели… Не инако рассуждать должно и о впадинах, кои… во вкпючённые моря и озёра превратились…».

На суше большинство углублений, образовавшихся в местах тектонических разрывов, заполняется продуктами сноса с окрестных возвышенных мест. Часто эти разрывы становятся долинами рек, иногда в них образуются озёрные впадины. Подобное происхождение имеют такие озёра, как Байкал и целый ряд глубоких озёр вытянутой формы в Африке.

Выветривание склонов всегда уменьшает их крутизну и сглаживает острые, выступающие части. Совсем иные условия господствуют на дне моря. Там нет ни рек, ни ледников, а разрушение коренных пород протекает крайне медленно. Впадины заполняются илом, частицы которого равномерным «дождём» падают на всю поверхность морского дна, но при этом отложение их происходит совершенно различно в зависимости от того, как расположены трещины. Если трещины идут вдоль склона или лежат на ровной поверхности материковой платформы, то ил и песок заполняют их доверху и совершенно сглаживают. Если же зияющая трещина разрыва идёт поперёк склона (то есть вниз по склону) и, следовательно, дно её имеет значительный уклон, то ил не может в ней задерживаться. Мы уже говорили о том, что уклон в два градуса достаточен для оползания «жирных» илов Чёрного моря. А в большинстве каньонов продольные уклоны ложа составляют четыре - восемь градусов. Значит, сколько ни попадает туда ила, он будет постепенно сползать вниз, а каньон так и останется зияющей трещиной. На суше этого не происходит, потому что продукты выветривания пород накапливаются здесь на уклонах в десять и даже больше градусов.

Из геологической практики известно, что трещины разрыва никогда не идут в одном направлении. Они располагаются веерами или перекрещиваются в самых различных направлениях. Если такая решётка образуется на морском дне, то все трещины, кроме тех, которые идут вниз по склону, будут быстро заровнены, а трещины, идущие вниз, сохранятся. Не таково ли и происхождение подводных каньонов? Пока мы ещё не можем ответить на такой вопрос. Но недалёк день, когда наука даст исчерпывающее объяснение тому, как образуются подводные каньоны.