Каспийское море
О геологическом прошлом
Изучая историю Земли, ученые по остаткам древнейших растений и животных определяют возраст разных слоев земной коры. Такие окаменелые остатки находят сейчас в обнажениях берегов Каспия, в буровых скважинах.
Есть карты географического распространения остатков древних обитателей моря для разных геологических эпох; по ним можно судить, как в прошлом менялись очертания и площади материков и морей.
В результате трудов наших ученых-геологов — Н. И. Андрусова, А. Д. Архангельского, Н. М. Страхова, В. П. Колесникова и многих других — созданы такие карты древних морей для южной части Евразии.
Оказалось, что на протяжении очень длительного времени, измеряемого миллионами лет, Средиземное, Черное, Азовское и Каспийское моря составляли огромный морской бассейн, соединявшийся с Мировым океаном. Этот бассейн неоднократно изменял свои очертания, площадь, глубину, дробился на отдельные части и вновь восстанавливался.
Стадии развития этого бассейна в исторической последовательности получили различные, чисто условные, названия: миоценовый бассейн, или море, существовавшее в миоценовое время, несколько миллионов лет назад, Сарматское, Меотическое, Понтическое, Акчагыльское, Апшеронское и ближайшее к нашему времени Хвалынское моря.
Вследствие мощных вертикальных перемещений земной коры, возбуждаемых внутренними силами Земли, а также климатических изменений, нарушающих водный баланс моря, эти древние моря приобретали различную конфигурацию.
Так, в третичный период в результате перемещения земной коры образовались высочайшие горы юга Евразии — Альпы, Карпаты, Кавказ, Эльбурс, что в конце концов привело к обособлению морей Средиземного, Черного, Каспийского.
Высокий уровень Хвалынского моря, созданный обилием вод тающих ледников, явился результатом изменения климата.
Изменение условий соединения древних морей с океаном в свою очередь влияло на живые организмы этих морей, одни из которых погибали, другие видоизменялись, приспосабливаясь к новым условиям. Если обмен вод с океаном увеличивался, то повышалась соленость и уменьшались колебания температуры древних Черного и Каспийского морей. Нарушение связи с океаном вело к опреснению этих морей и увеличению колебаний температуры в разные сезоны года.
Так, в периоды осолонения моллюски, угнетаемые высокой соленостью, имели более тонкие раковины, чем моллюски того же вида, но жившие в период малой солености моря. На основании этого удалось установить продолжительность и условия смены периодов опреснения и осолонения.
Лет десять назад, когда еще существовал в Каспийском море залив Кайдак, соленость которого была раз в пять больше, чем соленость открытых частей Каспийского моря, в южной части залива наблюдались живые моллюски кардиум с очень тонкой раковиной. В то же время соседние кардиум, обитавшие в заливе Комсомолец (б. залив Мертвый Култук), где соленость была значительно меньше, имели более толстый известковый покров.
Русский ученый — академик П. С. Паллас, посетив низменные плоские берега Северного Каспия, писал, что прикаспийские степи до сих пор находятся в таком состоянии, как будто они совсем недавно вышли из-под воды. Мысль эта приходит сама собою, если посмотреть на эти выровненные обширные пространства, на эту песчано-глинистую почву, перемешанную с морскими раковинами, и на бесчисленные солончаки. Какое же море могло заливать эти степи, как не прилегающее к ним Каспийское?
Следы более высокого стояния моря Паллас нашел и на небольших холмах, разбросанных по Прикаспийской низменности наподобие островов среди моря. Он обнаружил на склонах этих холмов уступы, или террасы. Их могли выработать только морские волны, действующие продолжительное время.
Советские ученые установили, что на берегах Каспия, особенно на восточных (Мангышлаке и других), обнаруживаются три береговые террасы на высоте 26, 16 и 11 м над современным уровнем Каспия. Относятся они к последней стадии Хвалынского моря, то есть к периоду 10 — 20 тыс. лет назад. С другой стороны, имеются достоверные сведения и о подводных террасах на глубинах 4, 8, 12 и 16 — 20 м ниже современного уровня.
На глубине 16 — 20 м наблюдается резкий перегиб поперечного профиля подводного склона или, другими словами, затопленная терраса. Период такого низкого уровня моря относится уже к послехвалынскому времени. Позднее, в новокаспийское время, начавшееся 3 — 3,5 тыс. лет назад, уровень Каспийского моря в общем повышался, достигнув максимума в 1805 году.
Выходит, что сравнительно в недавнее геологическое время уровень Каспия испытывал значительные колебания с амплитудой, достигающей примерно 40 метров.
Большое число береговых уступов — террас могло образоваться лишь при трансгрессиях (наступание моря на сушу) и регрессиях (отступание моря). При трансгрессии уровень моря оставался на определенной высоте в течение длительного времени, и морской прибой успевал обработать берега, создавая пляжи и береговые валы.
Геологическая история Каспийского моря свидетельствует о давней изоляции его от Мирового океана, что привело к изменению солености воды, а соответственно и морской фауны. Постепенно исчезали формы, не переносящие этих изменений (стеногалинные), а формы, более устойчивые в этом отношении (эвригалинные), сохранялись, но под влиянием новых условий сильно видоизменялись. Вырабатывались многочисленные новые виды и даже роды. Вот почему в Каспийском море много эндемичных видов животных и растений, то есть таких, которые нигде более не встречаются.
Несколько тысяч лет назад уровень Каспия был настолько высок, что его воды доходили до широты Сталинграда. Это было время бурно тающих ледников, рождавших полноводные реки, и в Каспий пробрались обитатели Северного Ледовитого океана — тюлень, лосось, белорыбица, некоторые ракообразные и другие. Они проникали на юг весною, когда верховья рек сливались на плоских водоразделах, отделяющих бассейн Каспия от бассейнов арктических морей. Эти вселенцы до сих пор еще сохранили черты, унаследованные от своих полярных родственников: лосось и белорыбица размножаются зимой, тюлени рождают детенышей — белоснежных бельков — на льдах Северного Каспия.
В период наибольшего опреснения в море усиливался приток пресноводных речных видов, которые частично приспосабливались к последующим осолонениям. Эти виды населяют теперь в основном северную часть Каспия— карповые (лещ, вобла), окуневые виды рыб (судак) и некоторые брюхоногие моллюски. С другой стороны, в периоды опреснения моря многие морские виды: моллюски, мшанки, раки, стерлядь и другие, проникали из моря в реки Каспийского бассейна.
В те же далекие времена через Кумо-Манычскую впадину в Каспий попали средиземноморские виды животных и растений чисто морского типа. Из Каспия через древнюю Аму-дарью, впадавшую тогда в него, часть этих вселенцев проникла в Аральское море. Так, в Аральском «озере» обитают водоросль зостера и моллюск кардиум.
Средиземноморские организмы Каспия — это те же зостера и кардиум, а из рыб — атерина, морская игла, бычок. Все они выбирают места с повышенной соленостью, что подтверждает их океанское происхождение.
Раковины весьма распространенного средиземноморского моллюска кардиума находят сейчас на берегах Каспийского моря на высоте, не превышающей пяти метров от его среднего многолетнего уровня. Это дало основание академику Л. С. Бергу определить, что за последние 3 — 3,5 тыс. лет уровень Каспия не поднимался более чем на пять метров над своим средним многолетним положением (за 100 лет).
Источник
Геологическое строение каспийского моря
Геологическое прошлое Каспия, богатства его недр. Сейсмичность
Наша планета не является «живой» в привычном смысле этого слова, но, тем не менее, она, как и любое астрономическое тело, существует, развивается, изменяет свой внутренний и внешний облик. Причиной этого являются так называемые тектонические процессы, происходящие на больших глубинах. Рассмотрение их механизма выходит за рамки темы занятия, поэтому просто примем к сведению, что внутри Земли происходят важные, но не до конца изученные физико-химические процессы, в результате которых на ее поверхности возникают океаны, вырастают горы, высыхают моря, образуются пустыни и происходят другие существенные изменения.
Естественно, возникает вопрос: когда же возникло Каспийское море, что было раньше на его месте, может быть, оно существовало всегда?
На этот вопрос отвечает геология — наука о происхождении Земли, ее развитии, о том какая она была в прошлом и какая будет в будущем.
Каспий существовал не всегда. Еще 285 млн. лет назад (геологи называют это время «пермью») ничто не говорило о том, что когда-то здесь будет озеро, которое из-за его огромных размеров станут называть морем. На юге Европы и Азии в этом периоде геологической истории Земли существовал не очень глубокий океан, названный в честь греческой богини Тетис, — его сейчас нет, он «закрылся», остался только шов в виде Альпийских гор, Кавказа, Эльбурса, Копетдага и пр., — но в перми он существовал, и южная часть будущего Каспия была покрыта его водами. К северу от него располагались несколько обособленных мелких водоемов, в которых происходило испарение воды и шло отложение солей — климат в пермское время был жарким, а Кара-Богаз представлял собой континентальный выступ. Так более-менее стабильно прошло около 90 млн. лет.
Последующую историю территории Каспия можно разделить в зависимости от поведения океана Тетис на два крупных этапа.
Первый этап охватывает юру и нижний мел — это тоже около 90 млн. лет. Дно Южного Каспия (будущего, конечно) начинает погружаться, в это движение втягивается Средний и Северный Каспий. Формируется ложе субмеридионального прогиба с глубоководной южной частью. В это время Тетис наступает повсеместно на сушу — происходит его разлив, трансгрессия, как говорят геологи, сопровождающаяся растяжением горных пород, слагающих его дно. Самыми глубоководными участками были, кроме Южного Каспия, Кавказ, Куринская депрессия (так называется участок обширного прогибания горных пород), Эльбурс. Море захватило Прикаспийскую впадину, Мангышлак, Устюрт, Юго-Западную Туркмению. Все это время только Кара-Богаз оставался поднятым элементом.
Для всех океанов характерно изменение со временем уровня их вод: он то повышается — океан разливается, происходит трансгрессия, то отступает — регрессия. Это как бы океаническое «дыхание», и каждый «вдох» или «выдох» охватывает десятки миллионов лет. С океаном Тетис происходило так же.
После его широкого разлива наступает время «выдоха». Породы, слагающие его дно, начинают сжиматься, океан отступает, геологи говорят о регрессии.
Во втором этапе истории Каспия отчетливо выделяются две стадии.
Первая охватывает верхний мел, палеоген, нижний неоген — также около 85-95 млн. лет — и характеризуется постепенным расширением площади суши и общим воздыманием территории. Появляются системы островов с действующими на них вулканами, из которых затем вырастут Кавказ и Эльбурс. Южный Каспий продолжает оставаться глубоководной котловиной Тетиса, а Средний и Северный Каспий полностью находятся под водой и представляют собой шельфовую область океана.
Можно отметить, что в целом система Среднего и Южного Каспия, Кавказа и прилегающих районов в то время напоминала по особенностям своего строения район современного Индонезийского архипелага.
В последующие миллионы лет тектоническая обстановка в этом районе имела следующие особенности. Южный Каспий продолжает погружаться и втягивает в это движение Средний и Северный Каспий; формируется ложе будущего Каспийского озера. Продолжается рост Кавказских гор и Эльбурса, поднимаются из воды Мангышлак, Кубадаг, Копетдаг. Кара-Богаз покрыт водой, но остается относительно приподнятым по сравнению с соседними территориями.
Таким образом, к концу мела (65 — 70 млн. лет назад) океан Тетис как единая и протяженная водная структура прекращает свое существование.
Происходит отделение Каспия от Черного моря. Каспий превращается во внутриконтинентальный водоем субмеридионального простирания, изолированный от других морей Средиземноморского пояса. Этот период рассматривают как конец первой стадии второго этапа развития Каспия.
Вторая стадия представляет собой его геологическую историю как эпиконтинентального водоема — средний и верхний неоген, четвертичное время. В этот период «дыхание» Каспия ускорилось, и за 6-7 млн. лет произошло несколько сравнительно коротких наступлений и отступлений моря продолжительностью от первых млн. лет до десятков и сотен тысяч лет. Создается впечатление, что со временем продолжительность циклов сокращается. Но может оказаться, что это просто мелкие события на фоне более крупных, еще не завершенных.
В настоящее время Южный Каспий продолжает погружаться с возросшей скоростью, которая достигает 2 мм в год (учтите, что речь идет о миллионах лет и судите сами, много это или мало). Этот процесс также отмечается на Черном и Средиземном морях. При этом отмечается четкая взаимосвязь усиления темпов нисходящих движений моря с увеличением темпов воздымания сооружений Большого Кавказа.
Таким образом, подводя итоги геологической истории Каспия, можно отметить, что Каспийское море (озеро) прошло сложный путь развития, но следует отметить, что при этом всегда сохранялись погружение Южного Каспия и свод на Кара-Богаз-Голе.
Особенности развития Каспийского бассейна, приведшие к формированию этого огромного озера-моря, сказались и на исключительном разнообразии богатств его недр и огромном значении для экономики стран, расположенных по его берегам. Судоходство, многочисленные месторождения нефти и газа, удивительные животные, рыбы, наконец, неповторимый, единственный в мире Кара-Богаз — вот краткий перечень того, что представляет собой Каспий.
Уникальный животный и растительный мир Каспия — только осетровых присутствует шесть видов, лососевые, редкие виды птиц, тюлень (как он сюда попал -зоогеографическая загадка) — причина того, что на Каспии создано несколько заповедников, в том числе один, Хазарский, расположен на территории Туркменистана.
Животному и растительному миру Каспийского моря, рыболовству и разработке нефтяных и газовых месторождений будут посвящены отдельные лекции, поэтому в данном разделе мне хотелось бы более подробно остановиться только на необычайном природном явлении — заливе Кара-Богаз-Гол и попытаться объяснить, в чем его уникальность.
Кара-Богаз издавна был окружен легендами, выразившимися в самом названии: «черная пасть», «черное горло» — так называли его местные жители, не получая ответа на причины исчезновения впадающей в залив огромной массы каспийской воды, что приводило к различным вымыслам и предположениям о наличии в заливе бездонной попасти или подземного стока в океан.
Впервые загадку Кара-Богаз-Гола объяснил в 1836 г. известный путешественник Г.С.Карелин: вода никуда не исчезает, она очень интенсивно испаряется под влиянием сухого и жаркого климата окружающей пустыни.
Сам залив представляет собой обширную мелководную, очень соленую лагуну, температура воды в которой выше, чем в море. Очень красив залив, если смотреть на него сверху из вертолета: уровень воды в нем ниже, чем в Каспии, и морская вода переливается в него по очень протяженному — более 300 метров — водопаду, высота которого существенно колеблется, например, от 0.5 метра в 1929 г. до 3.5м в 1960.
Залив Кара-Богаз-Гол — самый крупный соляной бассейн на земном шаре. По данным гидрологов, он несколько раз усыхал и обводнялся. Это связано с вековыми колебаниями уровня Каспийского моря. Отделяется Кара-Богаз от моря двумя косами, между которыми находится небольшой пролив и которые никогда, даже при максимальном подъеме воды, не заливало. Впервые географические карты побережья Каспия в этом районе были сделаны в 1715 году экспедицией князя А.Бековича-Черкасского, что потребовало от ее участников несомненного мужества: местные жители уверяли, что плавать через залив нельзя, потому что в его центре находится бездонная дыра, засасывающая все и всех.
Химические исследования в заливе показали, 3 компонента — поверхностная рапа (очень насыщенный солевой раствор), погребенные рассолы и твердые солевые отложения — представляют единый взаимосвязанный комплекс, который непрерывно пополняется за счет стока воды из Каспийского моря через пролив Кара-Богаз-Гол. Более детальные исследования показывают наличие в Кара-Богазе до 10 видов рассолов различной плотности, из которых потом можно получать различные вещества. Оценка запасов сырья говорит о том, что их хватит на 250 лет, если в год производить 1 млн.т сульфата натрия.
Говоря о больших потенциальных возможностях гидроминерального сырья залива, нельзя не сказать о различных образованиях в проливе, где вместе с неорганическими веществами (соль, песчинки) активную роль играют органические остатки (водоросли, раковины моллюсков), которые заносятся в залив из моря и гибнут из-за высокой концентрации солей в воде залива. Отлагаясь, они формируют различные образования со специфичным запахом сероводорода. В проливе между водопадом и дельтой скапливается много рыбы и птиц. Лейтенант И.М.Жеребцов писал: «Вода в заливе малопрозрачна. В ней плавали мертвые рыбы, занесенные из моря. На берегу мы нашли множество этих мертвых соленых рыб. они вполне годились в пищу. Мертвая рыба скопляется в таком изобилии, что чайки выклевывают у нее только глаза. нигде еще не видывал я чаек таких ленивых и объевшихся».
Погибшая рыба, моллюски и водоросли, а также обилие живой рыбы являются источником питания для различного рода птицы: чаек, куликов, белых и розовых пеликанов, гусей, лебедей, фламинго.
Исчезновение в рапе залива рачков Artemia salina (L.), которыми питаются фламинго, привело к тому, что они в течение многих лет в заливе Кара-Богаз-Гол не гнездились, хотя и залетали во время перелета. Фламинго занесен в Красную книгу Туркменистана и Российской федерации и как многие другие птицы, пролетающие через залив Кара-Богаз-Гол, подлежит всеобщей охране. Интересно, что в последние годы артемия опять появилась в заливе, и можно ожидать возвращения сюда фламинго.
В семидесятых — восьмидесятых годах нашего столетия сток воды из Каспия в залив уменьшился. Это было связано, главным образом, с климатическими явлениями и разбором воды рек, впадающих в Каспий, для орошения. К сожалению, к мнению экологов в то время практически не прислушивались, и несмотря на то, что сток воды в залив составлял около 1.5 — 3 % от общего стока рек, было принято решение пролив перегородить плотиной: дескать, Кара-Богаз забирает слишком много воды из моря.
Один из крупнейших специалистов по Кара-Богаз-Голу К.К.Гюль писал:: «. Полное осушение залива приведет к весьма отрицательным явлениям, которыми будут охвачены огромные территории, расположенные далеко к северу от Кара-Богаз-Гола. Эти явления будут заключаться в расширении переноса солей ветрами и засолении прилегающих к заливу пространств. Под угрозой засоления земель могут оказаться важные сельскохозяйственные районы Прикаспийской низменности, которая рассматривается как одна из основных баз советского животноводства».
Тем не менее, было принято волевое решение перегородить залив дамбой. Что же мы имеем теперь?
Если раньше, мы после небольшой переработки природных рассолов получали сульфат натрия, бишофит, морскую соль, глауберову соль, эпсомит, а после дополнительных процедур — поваренную соль, йод, бром, окись магния, бесхлорные калийно-магниевые удобрения и пр. важные соединения, то после перекрытия пролива нарушился солевой баланс, и вместо необходимого сульфата натрия, стал образовываться хлористый натрий, да еще с примесями, делающими его непригодным к употреблению.
Кроме общего ухудшения качества погребенных рассолов, сейчас происходит засоление окружающей территории, изменение микроклимата, нарушение в Прикарабогазье экологической обстановки. Не помогла дамба и Каспию, поскольку море начало подниматься и теперь именно повышение уровня представляет основную проблему. В 1984 году люди попытались в какой-то мере исправить зло, нанесенное природе: проложили несколько труб, через которые в год в пролив попадает из моря около 2 км воды при норме 5 — 10 км. Лишь в 1992 г. Туркменистан ликвидировал дамбу и восстановил сток воды в полном объеме. Сравнительно быстро водная поверхность залива восстановилась, хотя при этом пострадали сульфатные промыслы, вновь изменился состав поверхностных и подземных рассолов.
Какие выводы можно сделать из печального опыта Кара-Богаз-Гола?
Во-первых, без комплексного и углубленного изучения всевозможных экономических, экологических и социальных последствий нельзя изменять складывающиеся тысячелетиями крупномасштабные природные равновесия. Во-вторых, неразумное вмешательство человека в сложные природные процессы может привести к проблемам или даже катастрофическим последствиям.
Здесь хотелось бы кратко коснуться еще одной каспийской проблемы — землетрясений. Непонятные причины, по которым земля вдруг уходила из-под ног, всегда вызывали чувство ужаса, паники. С веками выяснилось, что были участки, где землетрясения повторялись, и относительно часто, во всяком случае, на памяти людей, и наоборот, на обширных площадях их не происходило вовсе. Наука, занимающаяся изучением землетрясений, называется сейсмологией. Ученые установили, что «толчок», который испытывают люди на поверхности, вызван естественным разрушением вещества Земли, происходящим на разных глубинах от нескольких километров до сотен километров. Причины такого явления еще не изучены до конца. Особенно сложно прогнозировать (предсказывать) их место и время. Поэтому сейсмологи постоянно строят карты сейсмичности поверхности Земли. (Сейсмичность показывает распределение землетрясений по площади, их повторяемость, силу разрушения). Оказалось, что землетрясения чаще всего происходят там, где горная порода на глубине уже испытала настолько большие напряжения, что не выдержала их и «сломалась». Геологи называют это «разломом». Так вот, очаги землетрясений приурочены, как правило, именно к таким зонам.
Известно, что под дном Каспийского моря имеется много разломов. С точки зрения сейсмичности опасным районом является Красноводская зона. В 1876 г. там были зарегистрированы отдельные подземные толчки, а 9 июля 1895 г. там произошло сильное землетрясение, вызвавшее обвалы в горах, оползни, трещины на поверхности, морские волны, разрушение зданий. В течение многих месяцев ощущались повторные толчки.
Ввиду возможной опасности повторения землетрясения в Небит-Даге, Чагыле, Красноводске, Кизыл-Атреке были открыты постоянно действующие сейсмические станции. Карты сейсмичности периодически обновляются и строителям и административным властям велаятов выдаются рекомендации о возможном заселении территории, на основе которых затем происходит строительство поселков, городов микрорайонов, определяется стоимость зданий.
Источник