В ходе исследования зон субдукции, в частности, Марианской впадины (рис.10) были получены доказательства теории тектоники литосферных плит, данные о строении коры в этой части океана а также ценные сведения о сотсаве пород. Маршруты 59 и 60 бурового судна "GLOMAR CHALLENGER" проходили через Марианскую впадину. В ходе рейса было пробурено 6 скважин: 451, 453, 454, 455, 456 и 457. Результаты бурения представлены в таблице 1. В таблице 2 приведены данные, полученные в ходе экспедиций бурового судна "JOIDES Resolution" (маршрут 125). В ходе рейса было пробурено 4 скважины: 778, 779, 780 и 781. Стратиграфические колоники, построенные по этим результатам приведены в рисунке 11.

Рис.10. Местоположение Марианской впадины

Таблица 1

Результаты бурения Марианской впадины в ходе рейсов "Гломара Челленджера"

Таблица 2.

Результаты бурения Марианской впадины в ходе рейсов "Джоидес Резолюшн"

Рис.11. Стратиграфические колонки скважин 451, 453, 454, 455, 456 и 457, пробуренных во время маршрутов 59 и 60 (http://www.wdcb.ru/sep/sedimentary_basins/Philsea/Marian_dril.ru.htmlhttp://www.wdcb.ru/sep/sedimentary_basins/bibl.ru.html - b17).

1-7 - вулканокластические породы: 1 - глина, 2 - алевритовая глина или глинистый алеврит,

3 - песчаная глина или глинистый песок, 4 - песок, 5-турбидиты с оползневыми текстурами,

6 - брекчия, 7 - конгломерат; 8 - пепел среднего и кислого состава; 9 - базальт; 10 - андезит;

11 - габбро-базальтовая полимиктовая брекчия; 12 - мел, известняк; 13 - наннофоссилиевый ооз, 14 - карбонатный аргиллит, мергель; 15 - кремнистые осадки; 16-кремнисто-глинистые осадки;

17-28 - формации: 17 - базальтовая, 18 - базальто-андезитовая,19 - базальто-вулканокластическая, 20-вулканокластическая, 21 - вулканокластическая турбидитная,

22 - кремнисто-карбонатно-вулканокластическая, 23-глинисто-кремнистая, 24 - глинистая,

25 - карбонатная, 26 - карбонатно-вулканокластическая турбидитная, 27 - олистостромовая,

28 - брекчиево-конгломератовая; 29 - габброиды, метаморфизованные до амфиболитов;

30 - перерывы и их длительность (в млн лет);

31 - фазы тектонической активности: а - выраженные перерывами, б - предполагаемые.

Впечатляющие результаты получены также при реконструкции палеоклимата. В отличие от континентальных разрезов, где климатические колебания часто отражены в составе осадков, в океанах их, как правило, можно восстановить лишь на основе изменений в составе микропланктона по разрезу и в разных широтных зонах. В современном океане распределение микропланктона в поверхностных водах подчинено широтной климатической зональности, в соответствии с которой различные его ассоциации приурочены к зонам (поясам), протягивающимся параллельно экватору и характеризующимся определенными температурами вод. Аналогичные, хотя иногда в той или иной мере искаженные в силу местных причин пояса прослеживаются также и на дне океана, куда раковины микроорганизмов падают после их отмирания. При изучении керна глубоководных скважин выяснилось, что такая широтная зональность распространения была также присуща и древним организмам. Это особенно хорошо заметно в распределении планктонных фораминифер простейших микроорганизмов с известковой раковиной, исключительно чутких к колебаниям температуры поверхностных вод. Благодаря этому свойству они превратились в важный инструмент при реконструкциях климата прошлого. Более того, оказалось, что в момент роста раковин фораминифер изотопный состав кислорода в них находится в равновесии с изотопным составом морской воды, то есть при потеплениях и таяниях ледников раковины обогащаются легким изотопом кислорода и, наоборот, при похолоданиях и росте ледников на континентах - тяжелым изотопом. Это позволило разработать надежный метод оценки климата прошлых геологических эпох. Особенно эффективен изотопный метод при реконструкции изменений климата на протяжении последних 700 тыс. лет. Для этого периода получена исключительно детальная палеоклиматическая кривая, которая повторяется в почти неизменном виде в разных районах океана, что свидетельствует о ее надежности.

Бурением открыты неизвестные ранее явления рудообразования в горных хребтах океанов. Выяснилось, что металлоносные осадки красноморского типа, несущие повышенные содержания марганца, железа и некоторых других металлов, широко распространены в районах Восточно-Тихоокеанского поднятия, найдены они и в других океанах. Они залегают местами прямо в основании осадочного слоя. Богатые руды еще не были встречены скважинами, но не изученные бурением площади развития металлоносных осадков и их массы огромны.

В 1978 г. в Восточно-Тихоокеанском хребте на широте 21° американские геологи наблюдали с подводных аппаратов весьма интересное явление современного сульфидного полиметаллического рудообразования в базальтовой коре. Здесь на глубине 2500 м был обнаружен концентрированный гидротермальный рудный раствор с температурой 400° С, под большим давлением вытекающий по трещинам из базальтов. Около выходов этих источников отлагаются массивные полиметаллические сульфидные руды, в состав которых входят железо, цинк, свинец, медь, серебро, золото и платина. Содержание элементов достаточно для добычи, если бы эти руды были на суше.

Данные о гидротермальных явлениях в формирующейся ныне океанической коре имеют большое значение для понимания процессов рудообразования, так как в структуре континентальной коры были установлены тектонические фрагменты океанической коры геологического прошлого (офиолиты). Морская вода, циркулируя в океанической коре под давлением в сотни атмосфер и будучи сильно нагретой, представляет собой весьма агрессивную среду и выщелачивает тяжелые металлы - железо, марганец, никель, медь и др., а также литофильные элементы - калий, магний и др. Формирующиеся при этом рудные растворы служат источником формирования не только сульфидных руд, но и широко распространенных металлоносных осадков.

Не исключено, что источником металлов для комплексных руд, отложенных на дне океанов в виде железомарганцевых конкреций, являются подобные гидротермы. Эти руды чрезвычайно богаты. Их запасы громадны. Японские и американские фирмы, как известно, разработали методы их добычи. В Тихом океане, в частности, эти конкреции распространены на площади во много миллионов квадратных километров; на каждом километре приблизительно 8-10 тыс. т таких конкреций. На наиболее богатых участках содержание марганца в конкрециях достигает 25%, содержание никеля и кобальта - почти 1,5% и столько же меди. Это колоссальное богатство, которое, видимо, в ближайшее время начнет извлекаться со дна океана. В океанах и морях геологического прошлого состав коры был подобен составу коры современных океанов, там также протекали рудные процессы, сходные с процессами, которые протекают в современных океанах и морях. Месторождения типа конкреций известны на Урале и в других районах земного шара. Поэтому сравнительное их изучение представляет большой практический интерес.

Уже к началу глубоководного бурения был частично изучен палеомагнетизм океанов. Было установлено, что особенностью магнитного поля океанов является чередование полос нормальной и обратной полярности геомагнитного поля. На этой основе специалисты разработали палеомагнитную стратиграфическую шкалу. Полосы полярности параллельны рифтовым зонам океанических хребтов, или попросту параллельны хребтам, которые слагаются базальтами, удревняющимися при движении от хребтов. '

Палеомагнитная стратиграфическая шкала во время глубоководного бурения проверялась детальной биостратиграфической шкалой. Во многих случаях скважины прошли через осадочный слой и вошли в базальт. Определения возраста подошвы осадков по биостратиграфическим данным кровли базальтов по калий-аргоновому методу вполне удовлетворительно согласуются с возрастом палеомагнитных изохрон. Эти данные стали основой гипотезы раздвижения и растекания дна океанов и могут считаться фундаментальным научным достижением глубоководного бурения.

В концепции тектоники плит подробно разработаны гипотезы о механизме дрейфа континентов и формирования осадочного и базальтового слоев океанов, в частности проблемы субдукции и аккреции коры. Механизм движения масс в оболочках Земли все еще остается спорным потому, что до сих пор не расшифрована роль и взаимосвязь различных внутриземных и космологических факторов, участвующих в процессах геодинамики. Однако глубоководное бурение подтвердило концепцию мобилизма, в основе которой лежит признание дрейфа больших и малых континентальных и океанических плит, и эта концепция должна быть положена в основу любой геодинамической модели. (Хаин, 1996, Короновский, 2006)

Из далеко неполного обзора научных и практических результатов глубоководного бурения можно заключить, что этот проект представляет собой уникальную попытку увеличить наши познания о Земле, возрасте, истории и процессах развития океанических бассейнов и морей, а также о структуре и составе океанической коры, ее металлогении и нефтегазоности.

В качестве курьеза можно упомянуть и об американском проекте сверхглубокого глубоководного бурения "Мохол".

В 1958 году в США появилась программа сверхглубокого бурения "Мохол". Это один из самых смелых и загадочных проектов послевоенной Америки. Как и многие другие программы, "Мохол" был призван обогнать СССР в научном соперничестве, установив мировой рекорд в сверхглубоком бурении. Название проекта происходит от слов "Мохоровичич" и "hole", что по-английски значит "скважина". Создатели программы решили бурить в океане, где, по данным геофизиков, земная кора значительно тоньше, чем на материках. Надо было спустить трубы на несколько километров в воду, пройти 5 километров океанского дна и достичь верхней мантии.

В апреле 1961 года у острова Гваделупа в Карибском море, где водная толща достигает 3,5 км, геологи пробурили пять скважин, самая глубокая из них вошла в дно на 183 метра. По предварительным расчетам, в этом месте под осадочными породами ожидали встретить верхний слой земной коры - гранитный. Но поднятый из-под осадков керн содержал чистые базальты - эдакий антипод гранитов. Результат бурения обескуражил и в то же время окрылил ученых, они стали готовить новую фазу бурения. Но когда стоимость проекта перевалила за 100 млн. долларов, конгресс США прекратил финансирование. "Мохол" не ответил ни на один из поставленных вопросов, но он показал главное - сверхглубокое бурение в океане возможно.

Как бы то ни было, неповторимое и бесценное достижение проекта глубоководного бурения - научные труды, в которых содержатся результаты обработки керна. В первую очередь это относится к экспедициям "Гломара Челленджера". Каждый рейс описывается в одной или двух книгах, не считая других многочисленных публикаций в разных странах мира.

Советские ученые участвовали в большинстве рейсов "Гломара Челленджера" во всех океанах, сначала в качестве приглашенных лиц, а с 1974 г. в официальном порядке, когда Академия наук СССР стала вносить денежный взнос в проект бурения. Сорок советских ученых, главным образом из академических учреждений, участвовали в рейсах и обрабатывали керновый материал в лабораториях этих учреждений. Они с честью и на высоком научном уровне участвовали в общей работе по международному проекту и в научных публикациях по рейсам.

Благодаря участию в проекте ученые нашей страны приобрели бесценный опыт и знания для работы по исследованию геологии, геофизики и геохимии Мирового океана.

Теперь уже совершенно ясно, что настало время обратиться к созданию собственных современных технических средств изучения геологии и минеральных ресурсов океанов.

Глава 4. Современные методы и средства исследований