Мессинский кризис солёности

Мессинский кризис солёности — это геологическое событие, произошедшее в конце миоценовой эпохи (примерно 5,96—5,33 миллиона лет назад), в ходе которого Средиземное море полностью или почти полностью пересохло, превратившись в цепь гиперсолёных озёр и солончаков. Термин введён в научный оборот в 1970-х годах после обнаружения мощных толщ эвапоритовых пород (соли, гипса) под дном Средиземного моря. Кризис завершился Занклийским потопом — катастрофическим прорывом вод Атлантического океана через Гибралтарский пролив.

История изучения

Первые свидетельства существования мощных соляных отложений под дном Средиземного моря были получены в 1960-х годах в ходе сейсмических исследований, проводившихся нефтяными компаниями. В 1970 году американское научно-исследовательское судно «Гломар Челленджер» в рамках программы глубоководного бурения (DSDP) пробурило несколько скважин на дне Средиземного моря. Керны показали наличие слоёв каменной соли (галита) и гипса толщиной до 2—3 километров, залегающих под более молодыми осадочными породами. Эти отложения были названы мессинскими эвапоритами.

В 1972 году геологи Кеннет Хсю и Уильям Райан впервые сформулировали гипотезу о полном пересыхании Средиземного моря. Первоначально гипотеза встретила скептицизм, но последующие бурения (в том числе в 1975 году) и анализ изотопного состава кислорода в раковинах фораминифер подтвердили, что в конце миоцена уровень Средиземного моря падал на несколько километров.

Причины и механизмы

Тектонические предпосылки

Основной причиной изоляции Средиземного моря от Атлантического океана стало сближение Африканской и Евразийской литосферных плит. В результате коллизии (столкновения) плит образовались горные системы Альп, Атласа и Бетских Кордильер, а также произошло сужение и последующее закрытие морских проливов, соединявших Средиземное море с океаном. Ключевую роль сыграло закрытие двух проходов:

• Гибралтарский пролив — главный канал связи с Атлантикой. Его перекрытие произошло из-за поднятия дна в районе современного Гибралтара.
• Бетический пролив (на юге современной Испании) — второстепенный проход, который также был заблокирован тектоническими движениями.

Глобальные климатические изменения

В конце миоцена происходило общее похолодание климата и оледенение Антарктиды, что привело к падению уровня Мирового океана на 40—50 метров. Это дополнительно уменьшило приток океанской воды в Средиземное море. В сочетании с тектонической изоляцией, испарение в тёплом субтропическом климате стало резко превышать поступление воды.

Ход кризиса

Процесс пересыхания был не мгновенным, а проходил в несколько этапов:

1. Начальная фаза (около 5,96 млн лет назад). Связь с Атлантикой была частично нарушена. Средиземное море превратилось в замкнутый бассейн с отрицательным водным балансом. Уровень воды начал падать, солёность расти. На дне начали осаждаться гипс и ангидрит.
2. Фаза глубокого пересыхания (около 5,6 млн лет назад). После полного закрытия проливов уровень моря упал на 1,5—2,5 километра ниже уровня Мирового океана. Средиземное море распалось на несколько изолированных гиперсолёных озёр (в частности, в западной и восточной котловинах). В этих условиях из воды выпадала каменная соль (галит) и калийные соли. На дне сформировались мощные соляные толщи.
3. Поздняя фаза (около 5,5—5,33 млн лет назад). В некоторых районах, особенно в восточной части, сохранялись остаточные водоёмы с очень высокой солёностью. В этот период отлагались доломиты и известняки. На суше, обнажившейся после отступления моря, сформировались глубокие каньоны (например, каньон Нила, который был прорезан рекой на 2—3 км ниже современного уровня моря).

Последствия

Геологические

• Формирование эвапоритовой толщи. В результате кризиса на дне Средиземного моря образовался слой соли и гипса общей массой около 1 миллиона кубических километров. Эта толща является одним из крупнейших месторождений эвапоритов в мире.
• Эрозия и рельеф. Резкое падение базиса эрозии привело к тому, что реки, впадавшие в Средиземное море (Нил, Рона, Эбро), прорезали глубокие ущелья в своих руслах. Эти древние каньоны были впоследствии погребены под осадками.
• Изменение гидрографии. После восстановления связи с океаном Средиземное море приобрело свои современные очертания. Однако некоторые участки, например, Мессинский пролив между Италией и Сицилией, были сформированы именно в результате прорыва вод.

Биологические

• Массовое вымирание. Гиперсолёность и пересыхание привели к почти полному исчезновению морской фауны и флоры Средиземноморья. Выжили лишь немногие эвригалинные (устойчивые к колебаниям солёности) виды.
• Обмен фауной. После Занклийского потопа Средиземное море было заново заселено атлантическими видами. Это привело к формированию современной средиземноморской биоты, которая значительно беднее, чем в миоцене.
• Эволюционные последствия. Изоляция и последующее восстановление связи способствовали видообразованию у некоторых групп организмов, например, у моллюсков.

Климатические

• Региональное похолодание. Испарение огромных масс воды требовало большого количества тепла, что могло приводить к локальному понижению температуры воздуха в регионе.
• Изменение циркуляции. Пересыхание моря изменило атмосферную циркуляцию над Европой и Северной Африкой, что, возможно, повлияло на формирование пустыни Сахара.

Завершение кризиса: Занклийский потоп

Около 5,33 миллиона лет назад, в начале плиоцена, тектонические движения привели к разрушению перешейка в районе Гибралтара. Воды Атлантического океана хлынули в опустевшую котловину Средиземного моря. Это событие получило название Занклийский потоп.

По оценкам учёных, поток воды был колоссальным: его расход мог достигать 100 миллионов кубометров в секунду (в сотни раз больше современного стока Амазонки). Уровень Средиземного моря поднимался со скоростью до 10 метров в сутки. Заполнение всей котловины до современного уровня заняло, по разным данным, от нескольких месяцев до нескольких лет. В результате потопа образовался Гибралтарский пролив в его нынешнем виде.

Современные исследования

Мессинский кризис солёности остаётся предметом активных научных дискуссий. Основные нерешённые вопросы:

• Глубина пересыхания. Часть исследователей полагает, что Средиземное море пересыхало не полностью, а лишь на несколько сотен метров, оставляя обширные водные пространства.
• Скорость осадконакопления. Механизмы, обеспечившие столь быстрое накопление мощных соляных толщ, до конца не ясны.
• Роль подземных вод. Некоторые учёные предполагают, что значительная часть воды могла уходить в подземные горизонты, а не только испаряться.

В 2020-х годах были проведены новые сейсмические исследования и бурение (в том числе в рамках программы IODP), которые позволили уточнить хронологию событий и выявить новые детали, например, существование подземных каналов, по которым вода могла перетекать между бассейнами.

Источники

• Hsü, K. J., Ryan, W. B. F., & Cita, M. B. (1973). Late Miocene desiccation of the Mediterranean. Nature, 242(5395), 240-244.
• Krijgsman, W., Hilgen, F. J., Raffi, I., Sierro, F. J., & Wilson, D. S. (1999). Chronology, causes and progression of the Messinian salinity crisis. Nature, 400(6745), 652-655.
• Roveri, M., Flecker, R., Krijgsman, W., Lofi, J., Lugli, S., Manzi, V., ... & Bertini, A. (2014). The Messinian salinity crisis: past and future of a great challenge for marine sciences. Marine Geology, 352, 25-58.
• Garcia-Castellanos, D., Estrada, F., Jiménez-Munt, I., Gorini, C., Fernández, M., Vergés, J., & De Vicente, R. (2009). Catastrophic flood of the Mediterranean after the Messinian salinity crisis. Nature, 462(7274), 778-781.
• Ryan, W. B. F. (2009). Decoding the Mediterranean salinity crisis. Sedimentology, 56(1), 95-136.