II Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

ЧЁРНОЕ МОРЕ. ЕГО ПРОИСХОЖДЕНИЕ И БУДУЩЕЕ

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Рукавичкин Н.В. 1

---

1

Абрамова Д.Ю. 1

---

1

Работа в формате PDF

2.7 MB

Автор работы награжден дипломом победителя I степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

  ВВЕДЕНИЕ

Вот уже на протяжении пяти лет я провожу летние каникулы на побережье Черного моря, в г. Сочи в районе поселка Вардане в садовом товариществе, расположенном на высоте 300 м. над уровнем моря. За это время я наблюдал постоянное изменение береговой линии моря. (Фото 1).

Фото 1. Пляж Детляжка 2010г.

Фото 2. Пляж Детляжка 2015г.

Пляж в поселке Детляжка, на который я ходил постоянно из года в год, уменьшался. А в этом, 2015 году, он совсем исчез. (Фото 2). Море подошло вплотную к бетонированной насыпи железной дороги. По моим подсчетам береговая линия сместилась на 40 метров. И мы вынуждены были перейти на другой пляж, в поселок «Якорная щель», который защищен волнорезами, уходящими в море на 50 м. (Фото 3).

Фото 3. Пляж Якорная щель.

В один из дней я пошел нырять с волнореза. Волнорезы выложены из больших глыб горных пород, привезенных из расположенных в горах карьеров. Проходя по одной из глыб, я увидел окаменелый отпечаток. (Фото 4-6).

Фото 5. Отпечаток крупный план.

Фото 6. Отпечаток крупный план.

Я заинтересовался - отпечаток был похож на морскую раковину, но очень большого размера, будто из страны великанов. Я видел строительство волнорезов в поселках Вардане и Якорная щель, которое происходило на моих глазах в течении 2014-2015 годов. Водители самосвалов, привозивших каменные глыбы, мне рассказывали, что материал для строительства волнорезов берут из карьеров, расположенных высоко в горах, далеко от моря. Откуда же там, в горах может быть раковина?

Поразмыслив, я решил, что раз море сейчас наступает на сушу, отвоевывая все новые участки берега, то, может быть, раньше оно наоборот отступало, и моя находка как раз – свидетель тех давних времен, когда вместо Кавказских гор было море.

Моя гипотеза: в скором времени уровень моря повысится настолько, что поселки Вардане и Детляжка и другие, расположенные на низких участках суши будут затоплены.

– разобраться, почему исчез пляж в Детляжке, и не грозит ли прибрежным поселкам полное затопление.

1. Узнать - чей отпечаток я нашел

2. Собрать необходимую информацию об истории развития Черного моря

3. Узнать, как мог появиться отпечаток раковины на горной породе.

4. Разобраться, какие причины влияют на изменение положения береговой линии в настоящее время.

5. Оценить влияние каждой из этих причин на приближение береговой линии к нашему поселку и рассчитать опасность его затопления в реальном будущем

1. Чей отпечаток

Я заинтересовался - чей же это отпечаток? Из сведений, полученных в интернете, литературе и палеонтологическом музее я понял, что это Фосси́лии (лат. fossilis — ископаемый) или окаменелости — ископаемые остатки организмов или следы их жизнедеятельности, относящиеся к прежним геологическим эпохам. (Фото 7,8)

Фоссилии предоставляют важную информацию об организмах эпохи своего образования. Их можно обнаружить при раскопках или они обнажаются в результате эрозии земли. Существуют методы анализа, позволяющие приблизительно определить время их образования или консервации.

Фоссилии обычно представляют собой остатки или отпечатки животных и растений, сохранившиеся в почве, камнях, затвердевших смолах. Довольно часто, таким образом, сохраняются только твёрдые части тела животного — раковины, зубы, кости, которые превращаются в окаменелости. Мягкие же ткани разлагаются. К фоссилиям относят также законсервированные следы, например, ног организма на мягком песке, глине или грязи. Такой отпечаток я и нашел.

Анализируя представленные в музее фоссилии, я пришел к выводу, что это отпечаток раковины аммонита. (Фото 9)

Фото 9. Аммонит.

Аммониты (лат. Ammonoidea) — вымерший подкласс головоногих моллюсков. Свое название аммониты получили в честь древнеегипетского божества Амона со спиральными рогами. Аммониты закончили свое существование примерно 65-70 млн. лет назад. Они исчезли вместе с динозаврами, хотя появились значительно раньше их. Аммониты в настоящее время можно изучить только по остаткам в земных слоях [1] .

Когда-то аммониты обитали почти во всех морях, и сегодня найти их можно практически в любой области земного шара, даже в Антарктиде. Обычно диаметр раковины 5-10 см, но встречаются и гораздо больше. Самый большой аммонит был найден в Баварии, его диаметр 2,5 м. На территории России, на Северном Кавказе, в меловых отложениях можно встретить аммониты до 1 м в диаметре. Отпечаток, который я нашел на волнорезе, был размером 60 см. На фото 10, приведенном ниже, изображен аммонит хранящийся в палеонтологическом музее.

Большинство аммонитов относится к экологической группе нектона, то есть свободно плавающих в толще воды организмов. Некоторые формы были представителями бентосного (донного) сообщества. Аммониты хищники [2].

Фото 10. Аммонит.

1. История развития Черного моря
   1. География и геология Черного моря

Чёрное море - внутреннее море бассейна Атлантического океана. Проливом Босфор оно соединяется с Мраморным морем, далее, через пролив Дарданеллы (эти проливы зачастую называют черноморскими проливами) — с Эгейским и Средиземным морями. Керченским проливом соединяется с Азовским морем. С севера в море глубоко врезается Крымский полуостров. По поверхности Чёрного моря проходит водная граница между Европой и Малой Азией [3].

Черное море имеет параметры, приведенные на рисунке 11.

Рис.11 Параметры Черного моря

Черное море омывает берега России, Украины, Румынии, Болгарии, Турции, Грузии и Абхазии (территории, расположенные вокруг моря, традиционно именуют термином «Причерноморье»).

Чёрное море заполняет изолированную впадину, расположенную между Юго-Восточной Европой и полуостровом Малая Азия. Черноморская впадина состоит из двух частей — западной и восточной, разделённых поднятием, являющимся естественным продолжением Крымского полуострова. Северо-западная часть моря характеризуется относительно широкой шельфовой полосой (до 190 км). Южное побережье (принадлежащее Турции) и восточное (Грузия) носит более крутой характер, полоса шельфа не превышает 20 км и изрезана целым рядом каньонов и впадин. Материковый склон Чёрного моря заметно расчленён подводными долинами. На юге моря, между Синопом и Самсуном параллельно берегу лежит система подводных хребтов. Центральная часть черноморской котловины представляет собой относительно плоскую равнину. Глубины у берегов Крыма и Черноморского побережья Кавказа увеличиваются крайне быстро, достигая отметок свыше 500 м уже в нескольких километрах от береговой черты. Максимальной глубины (2210 м) море достигает в центральной части, к югу от Ялты.

В составе горных пород, складывающих дно моря, в прибрежной зоне преобладают грубообломочные отложения: галька, гравий, песок. С удалением от берега их сменяют мелкозернистые пески и алевриты (Алеврит состоит преимущественно из минеральных зерен (кварц, полевой шпат, слюда и другие) размером 0,01—0,1 мм, занимая промежуточное положение между глиной и песком). В северо-западной части Чёрного моря широко распространены ракушечники; для склона и ложа морской впадины обычны пелитовые илы (Пелитовый ил осадок, сложенный преимущественно частицами размером менее 0,01 мм (так называемой пелитовой фракцией) независимо от вещественного (химического, минерального) состава).

Среди основных полезных ископаемых, залежи которых имеются на дне моря: нефть и природный газ на северо-западном шельфе, прибрежные россыпи титаномагнетитовых песков (Таманский полуостров, побережье Кавказа).[4]

2.2.1 Черное море 250- 40 млн. лет назад.

Десятки миллионов лет тому назад в районе современных морей Средиземного, Мраморного, Черного, Азовского, Каспийского и Аральского простирался залив древнего громадного моря Тэтис. Так это море называют по имени богини моря, дочери Нептуна Фетиды (Тетиды). Залив состоял из двух частей западной — современное Средиземное море и восточной — остальная часть. Западная часть была соленой, а восточная опресненной, поскольку в нее стекало много рек. Страшные, чудовищные доисторические рыбы и ящеры жили в его глубинах.

2.2.2 Черное море 13-10 млн. лет назад.

Около 13 миллионов лет тому назад при образовании Альпийских гор связь между двумя частями моря Тэтис прервалась. На месте восточной части залива Черное море вместе с Каспийским и Азовским морями образуют Сарматское опресненное море. Огромные горные хребты подняли свои вершины из глубин океана, разорвав его на части,- Крым и Кавказ это всего лишь неприметные острова посреди бушующих волн. Спустя 3 миллиона лет эволюционных изменений его акватория значительно уменьшилась, а соленость возросла. Каждое изменение солености, естественно, сопровождалось массовым вымиранием обитателей этого водоема.

2.2.3 Черное море 8 млн. лет назад.

8 миллионов лет назад образовалось Понтическое море. Оно включало в себя современные Черное и Каспийское моря. Современные вершины гор Кавказа и Крыма продолжали оставаться его островами. Понтическое море было практически пресным. Более пресным, чем даже Каспийское море сегодня.

2.2.4 Черное море 1-3 млн. лет назад

1-3 млн. лет назад пресное Черное море заключает в объятья соленый океан, образуя Меотическое море, но суша продолжала подниматься и миллион лет назад навсегда разделила Черное и Каспийское моря. Каспийское море так и осталось опресненным.

2.2.5 Черное море 6-8 тысяч лет назад

Последнее соединение Черного и Средиземного моря произошло примерно 8 тысяч лет назад и носило катастрофический характер. Сильнейшее землетрясение раскололо сушу. Возник современный пролив Босфор. Огромные массы соленой средиземноморской воды устремились в котловину Черного моря, вызывая гибель огромного количества пресноводных обитателей. Их погибло так много, что разложение остатков их организмов в глубине моря, лишенной кислорода, создало тот первоначальный запас сероводорода, который продолжает существовать до сих пор. Черное море стало «Морем мертвых глубин».

Историки полагают, что весь этот катаклизм происходил на глазах обитавшего здесь человека. Есть предположения, что эти события являются всемирным потопом. Ведь как известно, Ной причалил свой ковчег к Кавказской горе Арарат, которая тогда вполне могла выглядеть как остров в бушующем потоке слияния двух морей. [5]

1. История возникновения Кавказских гор

Когда я смотрю на Кавказские горы, то вижу каменные вершины, альпийские луга, заросшие лесом долины рек, и, повернувшись к морю, думаю, что так было всегда, но это неверно.

Кода мы прогуливаемся, то иногда замечаем на обрывах вдоль дорожек, что в породах, составляющих эти обрывы, попадаются раковины морских моллюсков. Следовательно, на месте Кавказских гор когда-то плескалось море. Но было это более 10 миллионов лет назад [6].

Подобными временными категориями оперируют даже не археологи, а палеонтологи: они определяют возраст породы в зависимости от того, чьи окаменелые останки (динозавров, мамонтов или, к примеру, аммонитов) в ней обнаружены. Время при этом подразделяют на геологические эры - палеозойскую, мезозойскую, кайнозойскую, а также на периоды - юрский, меловой, третичный, четвертичный, в каждом из которых свои эпохи и века. Абсолютный возраст породы определяют по распаду содержащихся в ней радиоактивных элементов [6] .

Анализируя распределение пород, составляющих горы, предгорья и межгорные долины, ученые восстановили всю палеографию этой области на протяжении миллионов лет. Подобный взгляд в глубь веков позволяет проследить и временные, и территориальные изменения как осадочных пород и тектонических структур, так и фауны, различным группам которой свойственны разные экологические ниши.

Оказывается, что всего 12 миллионов лет назад (чокракское время, середина второй снизу эпохи кайнозоя) на месте теперешнего южного склона Большого Кавказа располагался глубоководный морской прогиб, оставшийся от еще более древнего палеоокеана Тетис - такое название дано ему геологами по имени древнегреческой богини водных стихий. Этот океан простирался когда-то от современных берегов Атлантического океана до Индокитая - через Средиземноморье, Малую и Среднюю Азию и Гималаи - и разделял собою два крупных материка - Евразию на севере и Гондвану на юге [6].

Фото 12. Гора Фишт

Кавказские горы являются складчатыми горами, образовавшимися при движении земной коры, которая смялась в складки и поднялась под воздействием мощнейших подземных сил. Образовалась эта гигантская складка из-за перемещения Аравийской геологической платформы на север на Евразийскую геологическую платформу, которая под воздействием этого движения начала деформироваться, что и привело к образованию Кавказских гор. Движение этих платформ, начавшееся миллионы лет тому назад, продолжается до сих пор[6].

1. Современный уровень Черного моря

Черное море это внутреннее море бассейна Атлантического океана и, следовательно, его уровень зависит уровня мирового океана.

Уровень моря это положение свободной поверхности Мирового океана, измеряемое по отвесной линии относительно некоторого условного начала отсчёта. Это положение определяется законом тяготения, моментом вращения Земли, температурой, приливами и другими факторами. Различают «мгновенный», приливной, среднесуточный, среднемесячный, среднегодовой и среднемноголетний уровни моря.

Под воздействием ветрового волнения, приливов, нагревания и охлаждения поверхности моря, колебаний атмосферного давления, осадков и испарения, речного и ледникового стока уровень моря непрерывно изменяется. Среднемноголетний уровень моря не зависит от этих колебаний поверхности моря. Положение среднемноголетнего уровня моря определяется распределением силы тяжести и пространственной неравномерностью гидрометеорологических характеристик (плотность воды, атмосферное давление и др.).

Постоянный в каждой точке среднемноголетний уровень моря принимается за исходный уровень, от которого отсчитываются высоты на суше. Для отсчёта глубин морей с малыми приливами этот уровень принимается за нуль глубин — отметку уровня воды, от которой отсчитываются глубины в соответствии с требованиями судоходства. В России и большинстве других странах бывшего СССР, а также в Польше, абсолютные высоты точек земной поверхности отсчитывают от среднемноголетнего уровня Балтийского моря, определённого от нуля футштока в Кронштадте. (Футшток - рейка с делениями, установленная на водомерном посту для наблюдения за уровнем воды в океане, море, реке или озере).[7]

По подсчётам учёных, уровень воды в океане увеличивается. Потепление климата последних лет вызвало постепенное таяние ледников, а, следовательно, и постепенное повышение уровня Мирового океана. Расчёты учёных показывают, что за последние 18 тысяч лет океан поднялся на 1 метр. В течение последних 5 тысяч лет скорость его подъёма составляла от 1 до 10 сантиметров за 100 лет. Однако, в последние десятилетия она увеличилась, и за последние 100 лет составила 10-15 сантиметров, а на некоторых участках и больше. В настоящее время, в связи с увеличением интенсивности таяния ледников, скорость подъема уровня мирового океана увеличивается. В [8,9] приводятся данные, что рост океана в ближайшие десятилетия должен составить от 3 мм до 3,5 мм/год, что почти в 2 раза выше темпов его роста в ХХ столетии.

Вместе с повышением уровня океана увеличивается сила прибойных волн, а следовательно, они сильнее разрушают и размывают берега, в том числе пляжи. Во время штормов увеличивается высота ветровых волн, и они тоже интенсивнее, чем обычно, разрушают берега. В результате всех этих процессов изменяется береговая линия.

Процессы разрушения береговой полосы проходят и в Черном море. Это явления я и наблюдал в течение 5 лет на берегу Черного моря. Во время купания, даже при не очень сильных волнах, они с легкостью бросают камни. Я наблюдал наступление воды и сокращение пляжа при не сильном волнении до 10 метров. Когда волнение стихает, то полоса берега вновь увеличивается, но какое-то количество берега, незаметное на глаз, волны уносят в море. Во время шторма весь пляж заливается волнами, и только высокая бетонированная насыпь железной дороги защищает от дальнейшего проникновения воды в населенные пункты. Насыпь играет роль плотины в низких местах побережья.

Затопление грозит многим прибрежным низменным равнинам. Как правило, это очень плодородные и продуктивные земли, многочисленное население которых издавна занимается земледелием. Все эти явления имеют отрицательные последствия – наносят экономический ущерб хозяйству, разрушают жилища. Ухудшают положение и отрицательные неотектонические движения земной коры, то есть движения земной коры, которые происходили за последние 30 миллионов лет и происходят в настоящее время. Опускания особенно характерны для Нидерландов (40–60 мм/год). 2/3 территории Нидерландов находится ниже уровня моря. Опускания происходят на территории между Москвой и Санкт-Петербургом (3,7 мм/год), в Азово-Кубанской впадине (3–5 мм/год), в Тверской впадине (5–7 мм/год), в Западной Сибири. Опускаются территории таких крупных городов как Венеция, Новый Орлеан, Осло, Хельсинки, Иокогама. Опускаются многие прибрежные территории: Аляска, Канадский архипелаг, Северная Африка, Прибалтика, Западная Австралия, и др.[10]

26 августа 2015 года космическое агентство NASA провело телеконференцию с журналистами. Специалисты рассказали о текущих прогнозах по повышению уровня Мирового океана. Группа экспертов из недавно сформированной Команды изучения изменений уровня моря (Sea Level Change Team) утверждает, что океан неумолимо наступает, прибрежные зоны будут затопляться, однако скорость всех этих изменений по-прежнему неизвестна.

"Люди должны быть готовы к серьёзным изменениям и затоплению многих прибрежных зон, поскольку повышение уровня Мирового океана неизбежно. Вопрос лишь в том, как быстро будут происходить эти процессы", — говорит соавтор исследования Джошуа Уиллис (Joshua Willis) климатолог из Лаборатории реактивного движения NASA. [11]

Многие города мира сейчас находятся над уровнем моря на отметке близкой к 0, либо ниже её. По прогнозам учёных о таянии ледников Гренландии и Антарктиды эти города уйдут под воду (табл. 1).

Табл. 1 Прогноз о положении городов над уровнем моря в случае таяния ледников Гренландии и Антарктиды без учета неотектонического опускания или подъема их территории [10].

1. Какова опасность затопления поселков, расположенных на побережье Черного моря

Я выяснил, что, хоть Кавказский регион и продолжает тектоническое поднятие, скорость этого процесса крайне мала, поэтому этой причиной изменения береговой линии можно пренебречь.

Я хочу оценить опасность погружения наших поселков под воду за счет таяния ледников при условии сохранения скорости их таяния.

Как следует из таблицы, при таянии ледников г. Новороссийск будет затоплен. Поселки на побережье Черного моря расположены на том же уровне относительно мирового океана и, следовательно, также будут затоплены.

По моим оценкам, уровень центральной части поселка Вардане и нижняя часть поселка Детляжка над уровнем Черного моря составляет 2-3 м. (далее поселки поднимается в горы).

Я рассчитал время, через которое начнется затопления этих поселков. При расчете принята средняя высота центральной части поселка 2,5 м. Тогда, при скорости подъема воды 0,3 см в год, затопление начнется через время:

Т = 250 / 0,3 = 833 года.

Поселок Якорная щель находится на высоте 7 м над уровнем моря

Т = 700 / 0,3 = 2333 года

В главе 4 отмечалось, что за ХХ век скорость подъема воды увеличилась в два раза. Если предположить, что за ХХI скорость подъема воды увеличится также в два раза т.е. составит 6 мм в год, получим уже:

Для Детляжки Т = 250 / 0,6 = 416 лет

Для Якорной щели Т = 700 / 0,6 = 1166 лет

Если предположить и дальнейшее увеличение скорости подъема воды в два раза за сто лет, то уже получится изменения высоты поселка над уровнем моря:

В конце ХХI века - Уровень = 250 – 60 = 190 см (скорость 6 мм в год)

В конце ХХII века - Уровень = 190 – 120 = 70 см (скорость 12 мм в год)

В конце ХХIII века - Уровень = 70 – 240 = - 170 см (скорость 24 мм в год)

Вывод: скорость изменения береговой линии в районе кавказского побережья за счет повышения уровня мирового океана при существующей скорости таяния ледников мала. Однако в случае повышения скорости таяния ледников в той же пропорции, что и в ХХ веке, затопление поселков может наступить уже в начале ХХIII века.

Моя гипотеза не подтвердилась. Затопление нашим поселкам в ближайшие времена, по крайней мере, в течение двух веков, не грозит.

Подтверждением этого факта служит и то, что второй пляж сохранился, в то время как первый исчез, хотя положение поверхности суши на обоих пляжах было примерно одинаковым. Таким образом, если первый пляж затопило за счет повышения уровня воды, то второй также должен был исчезнуть.

Однако остается вопрос: почему один пляж смыло, а другой – нет?

Существует еще одна причина – волнение моря.

В составе горных пород, складывающих берег моря, в прибрежной зоне преобладают грубообломочные отложения: галька, гравий, песок. Как я уже отмечал, что даже при слабом волнении волны легко переносят камни, и их уносит в море. Песок еще проще уносится в море. Поэтому можно сделать вывод – основной причиной заметного изменения береговой линии в Черноморских поселках Большого Сочи являются прибойные волны.

Для ответа на этот вопрос я проанализировал - почему пляж в районе поселка Детляжка разрушился, а пляж в районе поселка Якорная щель остался. Различие в этих пляжах только в том, что в Якорной щели имеются волнорезы, а в поселке Детляжка волнорезов нет и разрушение произошло в результате повышении уровня моря и увеличения силы прибойных волн, а следовательно, более сильного разрушения и размыва берега пляжа. Во время штормов увеличивается высота ветровых волн, и они тоже интенсивнее, чем обычно, разрушают берега. В результате всех этих процессов сильно сократился (практически исчез) пляж в поселке Детляжка. В поселке «Якорная щель волнорезы разбивают прибойные волны и берег значительно меньше разрушается и не размывается так сильно.

В результате проведенного исследования мною на основе проведенного анализа географии и геологии Черного моря, истории формирования современного бассейна Черного моря, материалов по изменению уровня Мирового океана, изменению уровня Черного моря и его береговой линии в настоящее время можно сделать следующие выводы:

1) вертикальные движения суши - незначительны, ими можно пренебречь;

2) подъем воды - за счет повышения уровня мирового океана при существующей скорости таяния ледников мала. Однако в случае повышения скорости таяния ледников в той же пропорции, что и в ХХ веке, затопление поселков может наступить уже в начале ХХIII века.

Следовательно: Моя гипотеза не подтвердилась. Затопление за счет этих причин нашим поселкам в ближайшие времена, по крайней мере, в течение двух веков, не грозит;

3) разрушение береговой линии волнами - вот причина. И она существенная . Берег разрушается. Но люди могут уменьшить ее влияние ( в отличие от первых двух). Как раз своими усилиями.

1. БСЭ том 1.

2. http://www.ammonit.ru/fossil/72.htmhttps://ru.wikipedia.org/wiki

3. http://www .ru.wikipedia.org/wiki/Чёрное_море

4. http://gelendgick.ru/blackseageology.html

5. http://rakla.info/images/stories/doc001/history_black_sea.htm

6. http://libanomaly.ru/st/72.htm

7. https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A3%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%B5%D0%BD%D1%8C_%D0%BC%D0%BE%D1%80%D1%8F

8. http://igor-grek.ucoz.ru/news/world_flood/2015-08-20-671

9. http://cyberleninka.ru/article/n/chto-proishodit-s-urovnem-mirovogo-okeana

10. http://infourok.ru/urok-po-teme-izmenenie-urovnya-mirovogo-okeana-i-ego-posledstviya-288361.html

11. http://33live.ru/novosti/29-08-2015-v-nasa-vnov-zagovorili-o-neizbezhnom-podyome-urovnya-mirovogo-okeana.html

12. Опарин А.И. Жизнь, ее природа, происхождение и развитие. - М., 2002

13. Институт океанологии Российской Академии Наук. Атлас «Чёрное море 2000»

14. Развитие морских берегов России и их изменения при возможном подъеме уровня Мирового океана", изданной в 1997 г. под редакцией П. А. Каплина и А. О. Селиванова.

23