Исследование рельефа дна Атлантики с 1917 по 1985 годы

К 20-м гг. текущего столетия колоссальные просторы Атлантического океана были охарактеризованы лишь неравномерно рассеянными одиночными промерами глубин. Имевшиеся в распоряжении океанографов материалы давали возможность, впрочем, далеко не всегда и не везде, выявить общие, зачастую проблематические, очертания крупных форм рельефа. Характер подводной топографии оставался "терра инкогнита" до изобретения в 1919 г. эхолота (Заслуга создания гидроакустического прибора, удобного для практического применения, принадлежит немецкому инженеру А. Бэму, хотя идея об использовании отраженного от морского дна эхо-сигнала высказана впервые в 1804 г. академиком Я. Д. Захаровым. Определяя с помощью эхолота промежуток времени между излучением звукового сигнала и приемом отраженного, рассчитывают расстояние до дна).

Для ознакомления с "ликом глубин" Южной Атлантики, наименее изученной акватории океана, была направлена исследовательская экспедиция на небольшом (водоизмещение 1178 т) пароходе "Метеор" (капитан Фриц Шпис, научный руководитель - океанограф Альфред Мери). 16 апреля 1925 г. "Метеор", снабженный двумя эхолотами, отплыл из порта Вильгельмсхафен (на Северном море) в Буэнос-Айрес, выбранный основной базой экспедиции. На пути туда и в дальнейшем но всем профилям измерения глубин выполнялись примерно через каждые 5 км. В начале июня судно вышло в плавание на юго-восток, но через шесть дней вернулось: серьезно заболел А. Мерц. Его поместили в госпиталь и продолжили работу по промерам, пройдя на восток примерно по 42° ю. ш. через о. Гоф до Кейптауна. Итогом первого пересечения было обследование Аргентинской котловины и Южно-Атлантического хребта.

В конце июля "Метеор", выполняя второй профиль, проследовал на запад (Все четные профили до восьмого включительно имели западное направление, нечетные - восточное) по 30° ю. ш. и вернулся в Буэнос-Айрес. После смерти А. Мерца научным руководителем стал Ф. Шпис, его помощником - Георг Вюст, бывший ассистентом умершего.

Рельеф дна Атлантического океана (по О. К. Леонтьеву): 1 - подводные окраины материков, 2 - котловины ложа океана, 3 - поднятия ложа (А - Бермудское, Б - Сеара, В - Сьерра-Леоне, Г - Риу-Гранди, Д - Китовый хребет, Е - Внешний), 4 - срединноокеанический хребет, 5 - глубоководные желоба (а - Пуэрто-Рико, б - Южно-Сандвичев), 6 - другие структуры переходных областей, 7 - разломы

Третий профиль пришелся примерно на 47° ю. ш.: продолжена открытие Аргентинской котловины и Южно-Атлантического хребта; близ 48° ю. ш. и 8° в. д. на глубине 560 м выявлена небольшая возвышенность - гора Метеор. Во время четвертого пересечения по 33° ю. ш. в центральной части океана обнаружено значительное поднятие дна: в районе возвышенности Риу-Гранди определена глубина 292 м. (На картах последних лет такой отметки нет, минимальная - 550 м.) На этом работы 1925 г. были закончены.

В 1926 г. экспедиция выполнила пять пересечений Атлантики. Пятый профиль, проходивший в основном по 54°30' ю. ш., оказался очень богатым на находки: положено начало открытию Южно-Антильской котловины; в желобе Южных Сандвичевых о-вов измерена глубина 8264 м, максимальная для южной части океана; почти на 1 тыс. км "протянут" к югу Южно-Атлантический хребет; установлено, что он поворачивает к юго-востоку, продолжаясь в Индийский океан. (Ныне эта часть срединно-океанической подводной горной системы носит название Африканско-Антарктического хребта.) При следовании от о. Буве к югу по 5° в. д. до кромки антарктических льдов и далее - к северо-востоку и северу "Метеор" дважды зафиксировал понижение дна, т.е. нащупал Африканско-Антарктическую котловину.

В результате четырех последующих пересечений - шестого у 15° ю. ш., седьмого близ Южного тропика, восьмого на широте о. Вознесения и девятого субширотного, в самом узком месте океана, - прослежены Ангольская и Бразильская котловины и разделяющее их подводное поднятие; у африканского побережья продолжено открытие северной части отчетливо выраженного барьера (Китовый хребет), мешающего проникновению придонных антарктических вод на север; подтверждено существование впадины, обнаруженной у экватора на 18° з. д. французским судном "Романш" в 1883 г. и названной в его честь. (Французы определили отметку 7370 м.) Работы 1926 г. завершились промерами по десятому профилю, пройденному зигзагообразно близ побережья Гвинейского залива.

В 1927 г. "Метеор" трижды пересек океан между 3° ю. ш. и 19° с. ш. Измерения глубин, выполненные во время плавания по одиннадцатому профилю на юго-запад от вершины залива Биафра, позволили Ф. Шпису и Г. Вюсту прийти к выводу о существовании огромного подводного поднятия, вершинами которого являются о. Св. Елены и о. Сан-Томе. Они присвоили ему название Гвинейского и верно показали, что оно делит Ангольскую впадину на две неравные части - небольшую Гвинейскую и крупную Ангольскую котловины. Корабль проследил Гвинейское поднятие на 1200 км и прошел далее на запад, близ 3° ю. ш. до побережья Южной Америки. При этом вновь было "подсечено" повышение дна в центре (Южно-Атлантический хребет) и котловина западнее.

Промеры двенадцатого, тринадцатого и четырнадцатого субширотных профилей, пройденных между экватором и 19° с. ш., положили начало открытию Гвианской котловины и продолжили работы "Челленджера" и "Газели" по выявлению котловины Зеленого мыса и разделяющего эти впадины участка Северо-Атлантического хребта. По завершении 13-кратного пересечения Атлантики между 54° 30' ю. ш. и 19° с. ш., охарактеризовавшего особенности топографии дна океана по всей его ширине на протяжении 8500 км, "Метеор" вернулся на родину весной 1927 г. Судно выполнило более 33 тыс. двойных измерений глубин и именно в той акватории океана, где ранее имелось всего около 3 тыс. промеров. Благодаря такому систематическому исследованию удалось составить ряд батиметрических карт и получить достаточно достоверное представление о морфологии дна, в частности о Срединно-Атлантическом хребте. Вопреки прежним взглядам об относительной простоте подводных форм рельефа, оказалось, что они имеют очень извилистые контуры и расчлененную поверхность. Ф. Шпис впервые описал хребет как единое гигантское горное сооружение, простирающееся по всей длине океана и увенчанное не одним, как считалось ранее, а двумя и участками даже тремя гребнями. Результаты плавания изложены в 16 томах научных трудов, не потерявших значения и в наши дни.

Систематические эхолотные промеры вдоль атлантических берегов США, предпринятые в конце 20-х гг. на разных судах, а затем в 30-х гг. XX в. на океанографической парусно-моторной шхуне "Атлантис" (водоизмещение 467 т), привели к открытию многочисленных подводных каньонов (Впервые на существование этой формы рельефа указал американский геолог и минералог Джеймс Дана в 1861 г. Каблепрокладчик "Боканир" в 1886 г. обнаружил каньон Конго - крупнейшее из образований подобного рода у африканского побережья Атлантики), рассекающих материковый склон на глубину 2-2,5 тыс. м.

В 1933-1938 гг. (без 1936 г.) "Атлантис" под командой Колумбуса О'Донелла Айзелина продолжил работы А. Агассиса на "Блейке", выполнив многократные пересечения Карибского моря и Мексиканского залива в различных направлениях. В итоге пятилетних исследований, сопровождавшихся промерами, удалось полностью оконтурить Венесуэльскую, Колумбийскую, Юкатанскую и Мексиканскую котловины и выявить глубоководный желоб Кайман. В 1946 г. на "Атлантисе" были установлены эхолоты-самописцы, позволяющие получать эхограммы с непрерывной записью любых глубин океана. И лишь тогда выяснилось, что эти каньоны продолжаются значительно глубже, а некоторые являются гигантами.

До 1957 г. шхуна "Атлантис" выполнила около 300 рейсов, главным образом в западной части Центральной Атлантики, в основном в пределах акватории, ограниченной северной стороной Больших Антильских о-вов, восточным берегом Северной Америки до о. Ньюфаундленд, воображаемыми линиями от этого острова до Азор и до побережья Южной Америки у 52° з. д.

В результате многочисленных пересечений этой акватории оконтурена Северо-Американская котловина с Бермудской возвышенностью; на дне этой впадины открыты три структуры, не имеющие аналогов на суше, - удивительно плоские участки огромных размеров, они получили название абиссальных равнин Сом (870 тыс. км²), Хаттерас и Нарес.

В 1938 г. немецкое исследовательское судно "Алтаир", проводя изучение акватории Азорских о-вов, обнаружило первые подводные горы. Севернее, в центральной части Атлантики, между 40° и 50° с. ш., корабль сделал открытие, значение которого стало ясно только впоследствии: в осевой части Северо-Атлантического хребта он впервые нащупал глубокую узкую щель, позднее получившую название рифтовой долины.

Вскоре после завершения второй мировой войны физик и экспериментатор, геофизик и морской геолог американец Морис Юинг начал планомерное сейсмическое зондирование океанских глубин Атлантики на научно-исследовательской шхуне "Вима" (734 т). К 1956 г. он получил определения мощности земной коры в нескольких сотнях пунктов. И тогда выяснилось, что под океанами она достигает почти 8 км, т. е. в несколько раз тоньше, чем под материками. Иными словами, М. Юинг сделал фундаментальное открытие, выявив два основных типа земной коры - океанический и континентальный. (По последним данным, океаническая кора имеет мощность 5-10 км, континентальная - 35-70 км.)

В 1947-1948 гг. рельеф дна океана с непрерывным промером изучала шведская экспедиция океанолога Ханса Петерсона. На четырехмачтовом паруснике "Альбатрос" (водоизмещение 1450 т, капитан Н. Крафт) шведы сделали три пересечения Атлантики - одно летом 1947 г. на пути в Тихий океан через Панамский канал и два в 1948 г., возвращаясь на родину.

Полученные к 1953 г. (В начале 50-х гг. Бернард Ласкин (США) создал прецизионный (высокоточный) эхолот-самописец) многочисленные измерения глубин океана позволили приступить к составлению подробной схемы рельефа дна его северной части. В процессе создания карты ее авторы - М. Юинг и морской геолог Брюс Хизен, а также инженер-картограф Мэри Тарп - неожиданно обнаружили, что вдоль гребня Срединно-Атлантического хребта обозначилось глубокое (около 2 км) ущелье (рифтовая долина), дно которого находится на отметках от 2750 до 4600 м ниже уровня океана; ширина этой "щели" на протяжении многих сотен километров колеблется от 15 до 55 км.

Опираясь на данные сейсмологов, выявивших узкий непрерывный пояс эпицентров землетрясений, проходящий по дну всех океанов Земли (В 1953 г. первым на этот факт обратил внимание французский геофизик Жан-Пьер Роше), М. Юинг и Б. Хизен в 1956 г. высказали гипотезу о существовании непрерывной системы подводных срединных хребтов с рифтовой долиной, к которой и приурочены землетрясения.

Для проверки этого научного предположения в 1956-1959 гг. "Вима" под руководством Б. Хизена с непрерывными промерами глубин трижды пересекла зону повышенной сейсмичности и подтвердила наличие рифтовой долины, прорезающей вершину Срединно-Атлантического хребта. Б. Хизен сделал ряд других открытий: в Аргентинской котловине он обнаружил глубоководное широкое поднятие с почти идеально ровной поверхностью, полого поднимающейся к центру. При выяснении основных черт морфологии впадины Романш он установил: эта расположенная у экватора депрессия представляет собой часть обширной зоны разломов, за которой оставлено то же название. Она смещает гребень Срединно-Атлантического хребта почти на 670 км. Б. Хизен выявил также главные особенности Южно-Сандвичева глубоководного желоба: он имеет дугообразную форму и протягивается с внешней стороны одноименных островов почти на 1200 км при ширине около 100 км.

Советская экспедиция на научно-исследовательском судне "Петр Лебедев" в 1962 г. проводила изучение Северной Атлантики. По данным ряда профилей геологу Александру Васильевичу Ильину удалось показать, что в пределах Ньюфаундлендской котловины расположена крупная (400 тыс. км²) глубоководная равнина.

В январе - мае 1969 г. "Петр Лебедев" исследовал экваториальную часть океана. Собранные А. Ильиным материалы позволили ему установить, что Гвинейское поднятие состоит из подводных хребтов и межгорных понижений, вытянутых по простиранию структуры. На северо-западе ее А. Ильин обнаружил крупную линейную депрессию с глубинами 5800-5860 м и присвоил (ей имя корабля.

Судно проследило центральный хребет Гвинейского поднятия на значительное расстояние. На юго-востоке, как выяснил А. Ильин, он ограничен подводными горами. Одна из них, открытая экспедицией, имеет относительную высоту 4500-4700 м (глубина 950 м).

Крупные географические достижения связаны с 13 рейсами научно-исследовательского судна "Михаил Ломоносов" (капитан Г. И. Григорьев, руководитель промерных работ в первых шести плаваниях A. П. Метальников). Главным "виновником" этих открытий стал участник экспедиций 1957, 1958, 1961 и 1963 гг. геолог Вадим Михайлович Лавров. У 53° с. ш. он детально описал зону широтного Северо-Атлантического разрыва, отделяющего хребет Рейкьянес от Северо-Атлантического хребта. Основной элемент зоны - узкий (не более 20 км) широтный хребет, протягивающийся на 550 км вдоль 52°30' с. ш., между 28°30' в. д. и 37° з. д. Отдельные его вершины, ; имеющие вид пиков, поднимаются над дном до 2900 м. Его продолжением на западе и востоке служат массивы и хребты, имеющие ровную наклонную поверхность и круто обрывающиеся на север и юг.

Между 45° - 42°30' с. ш. В. Лавров выделил подводный хребет, составными частями которого служат давно известные небольшие горные сооружения, в том числе массив Антиалтаир. Этот субмеридиональный хребет длиной 600 км получил название гор Месяцева; его высшая точка, открытая экспедицией "Михаила Ломоносова", поднимается до глубины 600 м, а вершины имеют , 2000-3000 м относительной высоты. Исследования судна в акватории подводного вулкана Алтаир, считавшегося одиночным, показали: он приурочен к массиву глыбовых гор, возвышающихся на 1500-2500 м над дном, с глубинами над ним 3500-4500 м.

Значительно южнее, у 15° и 8° с. ш., ряд экспедиций обследовал отдельные тектонические нарушения. Так, Б. Хизен на "Виме" в 60-х гг. изучил два разлома - у 10°30' и у 8° с. ш. Но только после полигонных исследований на судах "Михаил Ломоносов" и "Академик Вернадский" выяснилось, что в полосе 15-7° с. ш. располагается широтная зона крупных деформаций; горные цепи вытянуты в том же направлении и разобщены узкими сквозными впадинами; ширина зоны, названной Северо-Тропическим разрывом, составляет 750 км. Она смещает гребень Северо-Атлантического хребта к западу на 1400 км.

Исследования акватории между 2° с. ш. и 2° ю. ш. на судне "Михаил Ломоносов" позволили В. Лаврову выделить систему горных цепей, ориентированных в основном параллельно экватору и названных Экваториальным хребтом (длина 3000 км.). В его центральной части, близ 25° з. д., находится Центральный массив, ограниченный на севере и юге разломами. Западнее массива хребет состоит из двух цепей, разделенных широкой ложбиной. Южнее массива в широтном направлении простирается несколько гряд абиссальных холмов; к востоку цепи и впадины имеют субмеридиональное направление и прослеживаются на многие сотни километров; далее к востоку выявлена сейсмически активная предгорная депрессия длиной 800 км при ширине 85-180 км.

Гребень Экваториального хребта, по В. Лаврову, представлен тремя горными цепями с глубинами над ними 900-3000 м. Первая и вторая (с севера) цепи разделены узкой впадиной длиной 900 км; между второй и третьей цепями расположена впадина Романш. Южнее третьей цепи на глубинах 3400-4000 м раскинулось обширное холмистое плато.

К югу от Экваториального хребта В. Лавров выявил трансокеанический и трансконтинентальный линеамент, названный им Экваториальным разрывом. На Африканском материке он протягивается к прогибу Бенуэ; его продолжением на Южно-американском континенте является депрессия р. Амазонки, а в Тихом океане - Галапагосская разломная зона.

Рельеф дна мало изученных акваторий Южной Атлантики в 1965 г. исследовала экспедиция на судне "Академик Книпович". В Ангольской котловине участники плавания И. К. Авилов и Д. Е. Гершанович выявили зону "абиссальных холмов", а близ нулевого меридиана у 11° ю. ш. открыли три вулканических конуса относительной высотой 3000-5000 м; самая высокая из них (отметка 594 м) получила название горы Вниро.

Советская комплексная геолого-геофизическая экспедиция в течение трех летних сезонов 1971 -1973 гг. проводила изучение о. Исландия и прилегающей к острову акватории. Она выявила континентальную природу Фарерско-Исландского порога; иными словами, эту подводную возвышенность длиной 500 км и шириной 300 км необходимо отнести к категории микроконтинентов (под этим термином Б. Хизен понимает изолированные участки суши с континентальным типом коры, находящиеся среди блоков океанической коры).