Геология океана: загадки, гипотезы, открытия

Рис. 8. Эхолотные профили через вершину подводной горы Кинмей

Рис. 9. Эхолотные профили через вершину подводной горы Милуоки

Эруптивная деятельность характерна и для соседнего с ним острова Мауи: действующий вулкан расположен в восточной его части. Возраст вулканических пород, встречающихся в пределах Гавайского хребта, увеличивается в западном направлении. На западе Мауи он составляет 1,3 млн лет, на островах Молокаи и Оаху вулканиты датируются 0,1—3,3 млн лет, на Кауи — 0,6—5,9 млн лет. Еще дальше, уже в подводной части хребта, возраст вулканических пород 41—46 млн лет (столько лет, например, горе Кинмей). В районе этой банки Гавайский хребет меняет свое простирание на близкое к меридиональному. Отсюда он прослеживается вплоть до северной оконечности Курило-Камчатского глубоководного желоба. Это более древняя, мезозойско-раннекайнозойская часть подводного вулканического поднятия, получившая название Императорских гор. Они сравнительно невысокие, но имеют мощный цоколь. Объем таких подводных гор самый большой в Тихом океане — 4— 5 тыс. км³. Их вершины перекрыты крупными карбонатными шапками мощностью до нескольких сот метров в постепенно погружаются на север от 500 до 1200 м. Возраст же вулканических пород, слагающих эти торы, увеличивается до 76 млн лет.

Подводные горы Императорского и Гавайского хребтов — разросшиеся щитовые вулканы с типичными для последних широкими основаниями и относительно пологими склонами. Цоколи отдельных вулканов к настоящему времени слились вместе, образовав единое обширное поднятие, шириной на отдельных участках до 800 км. Усеченные вулканические конусы — подводные банки — в основном сидят на гребне поднятия. Однако встречаются и периферийные подводные вулканы высотой 2—3 км и шириной основания от 100 до 200 км. Всего в составе Гавайского хребта выявлено более 50 подводных гор, в большинстве своем гайотов, а в составе Императорского хребта — 42 подводные горы, из них шесть гайотов.

Императорский и Гавайский подводные хребты — это след прохождения Тихоокеанской плиты в позднем мезозое и кайнозое над Гавайской «горячей точкой». Если это так, то изменение в простирании хребтов должно свидетельствовать об изменении направления движения плиты где-то на рубеже мезозоя и кайнозоя, а может быть, и несколько позднее.

Помимо Гавайской, В. Морган выделил еще около 20 «горячих точек», иначе диапиров, и описал их как столбообразные области конвективного подъема разогретого мантийного вещества. В плане эти зоны рисуются как круги и овалы диаметром около 150 км. Следами «горячих точек» внутри плит в Тихом океане, по мнению В. Моргана, являются также острова Кука и Табуаи, хребет Лайн и острова Общества, в Атлантике — Канарский вулканический архипелаг, в Индийском океане — Коморские острова. Другие «горячие точки» фиксированы в районах срединно-океанических спрединговых поднятий. Здесь с ними связано формирование таких вулканических островов, как Исландия, Пасхи, Галапагосские, Азорские и др.

Надо отметить, что многие данные, в частности петрохимические и геохимические исследования базальтов, а также определения их возраста, подтверждают гипотезу «горячих точек». Вместе с тем в последнее время накапливаются факты, трудно объяснимые с позиций этой концепции. Однако в настоящее время нет другой Гипотезы, которая давала бы лучшее толкование всей совокупности данных, накопленных наукой при изучении вулканических хребтов в центральных частях океанов.

До 90% вулканических пород, слагающих вулканические хребты (а на Гавайских островах и все 99%), составляют толеитовые базальты. Они особенно характерны для ранней стадии развития — стадии щитовых вулканов, когда основная масса базальтов бывает представлена подушечными лавами. Для зрелого вулкана характерна кальдера, появление которой можно объяснить частичным опорожнением промежуточной магматической камеры, находящейся в недрах самого вулкана. В этот период, помимо толеитовых базальтов, образуются щелочные, оливиновые их разности.

Выделяется и посткальдерная стадия жизни вулканов, с ней связаны излияния и извержения вулканитов среднего и даже кислого состава.

Материки — острова в океане. В современную эпоху большинство из них со всех сторон окружены обширными участками с океанической корой. Лишь Евразиатский и Африканский континенты непосредственно соприкасаются друг с другом в обширной полосе от Гибралтара до Ормузского пролива. В условиях длительного «вынужденного» соседства между материками и океаном сложилась своего рода демаркационная линия, вернее сказать, переходная зона, характеризуемая особым режимом, тектоническим и седиментационным. В научной литературе эта переходная зона получила название континентальной или материковой окраины. Наиболее важным ее признаком является наличие резкого перепада в рельефе — свала глубин, возрастающих на коротком расстоянии с 180—200 до 2000—3500 м, а на активных окраинах и того больше. Свал наблюдается в пределах континентального склона, который в большинстве случаев и считается краем континента.

Как уже указывалось, береговая линия — это лишь географическая граница океана. За ней простирается область относительно небольших глубин, поверхность которой полого погружается в направлении континентального склона. Эта особенность и отразилась в названии шельфа — выровненной волнами и течениями подводной окраины материков с глубинами от 0 до 180—200 м. На разных окраинах ширина шельфа меняется очень резко — от 20 до 500 км, что связано с тектоническим режимом окраин. В экономическом отношении шельф — наиболее важная область континентальной окраины, да и, пожалуй, всего океана, так как здесь сосредоточены основные биологические, в том числе рыбные, ресурсы, а также наиболее крупные из разведанных запасов нефти и газа.

Не менее значительным с геологической точки зрения элементом переходной зоны между материком и океаном является континентальный склон. В его пределах уклоны дна возрастают до 1—4°, а на отдельных участках до 20—40° (на шельфе они не превышают 0,01—0,1°). По существу, это колоссальный уступ, опоясывающий по периметру все континенты. По протяженности и размаху рельефа он не имеет себе равных на планете. Как уже говорилось, на разных участках склон прорезан глубокими подводными каньонами, осложнен многочисленными мелкими ложбинами и уступчиками. Здесь зарождаются мощные гравитационные потоки, происходит разгрузка насыщенных взвесью струйных течений. Это область гигантских оползней и подъема глубинных вод, от которого зависит жизнь множества морских организмов. Геофизические исследования выявили в недрах континентального склона крупные гравитационные и магнитные аномалии, свидетельствующие о наличии намагниченных тел — интрузий магматических расплавов. Здесь же с помощью глубинных методов зондирования установлены огромные мощности осадочного чехла, в среднем 8—10 км, а на ряде участков перед дельтами крупнейших рек просто грандиозные — 18—20 км.

Тем не менее именно в пределах континентального склона пассивных окраин отмечено постепенное утонение континентальной коры, точнее говоря, ее фундамента. Предполагают, что здесь он дробится на блоки, погружающиеся в поле более молодых базальтов. Фрагментация нередко выражена в рельефе дна: оторванные от края части шельфа образуют крупные подводные плато. Наиболее известны подводные плато Блейк, Мазарган, Эксмут, Седана и др.

Видимо, фрагментацией и погружением краевых блоков континентальной коры обусловлено и само существование склона как глобальной структуры. Судя по геофизическим данным, именно в его нижней половине либо в пределах обрамляющего склон континентального подножия проходит граница между континентальной и океанической корой. На атлантической окраине Северной Америки ее отождествляют с магнитной аномалией Е, граничащей с невозмущенным магнитным полем шельфа и континентального склона.