Читая каменную летопись Земли...
Шрифт:
После прекращения вулканической деятельности остров под воздействием волн и других агентов эрозии постепенно разрушается и погружается под воду. Нередко вокруг вершины вырастают коралловые рифы, образующие после разрушения конуса вулканической постройки кольцевой атолл. Так как океаническая кора очень тонка (всего 5–7 км), она легко проницаема для магматических расплавов. На просторах океанского дна, особенно в Тихом океане, рассеяны десятки тысяч подводных щитовых вулканов. Нередко в так называемых «горячих точках» они группируются в мощные вулканические хребты, протягивающиеся на тысячи километров (например, Гавайский хребет или хребет Лайн). Здесь находятся едва ли не самые грандиозные на Земле вулканы. Так, вулкан Мауна-Лоа на Гавайях вознес свой конус на высоту 4168 м. Если же учесть, что цоколь вулканического сооружения расположен на участке дна с глубинами более 5000 м, то общая высота постройки превышает 9 км. Вулканы, подобные Мауна-Лоа, извергают густую тяжелую лаву и очень редко выбрасывают в атмосферу тучи вулканического пепла. Они никогда
Другое дело вулканы, вырастающие в районах, где происходит поглощение и расплавление океанической коры, т. е. над зонами Беньофа. Одиночные вулканы здесь редки. Обычно они расположены в виде дуги вдоль края континента или образуют гряду островов, получившую название островной вулканической дуги. По форме эти вулканы гораздо стройнее гавайских или им подобных. Отношение высоты к площади конуса у его основания здесь значительно выше, чем для вулканических построек в центральных частях океана. Состав поднимающихся к поверхности магм средний, реже кислый, что определяет эксплозивный, т. е. взрывной, характер извержений. Проснувшись, вулкан выбрасывает в атмосферу тучи пепла, газов и камней, которые создают яркую и страшную картину извержения. Нередко облако пепла поднимается на высоту 7-15 км и рассеивается уже в тропосфере. Подхваченные воздушными вихрями, мельчайшие пепловые частицы проносятся над планетой, постепенно покрывая ее тонким полупрозрачным пологом, препятствующим проникновению солнечных лучей. Следствием подобных катастрофических извержений становятся временные изменения климата в обширных регионах, редкие атмосферные явления вроде северного сияния.
В тех случаях, когда вулканические продукты не достигают тропосферы, они разносятся ветром в полосе шириной в сотни километров, покрывая площади в десятки и сотни тысяч квадратных километров. В составе этих продуктов присутствуют обломки ранее затвердевших вулканических пород — лав, туфов, агломератов; отдельные кристаллы минералов, выделившихся при раскристаллизации магмы (в основном полевые шпаты, пироксены).; вулканическое стекло. Последнее наиболее многочисленно. Это сгустки магмы, которые затвердели так быстро, что не успела сложиться кристаллическая структура образовавшегося вещества. Частички вулканического стекла в шлифах обычно полупрозрачны, имеют зеленую окраску и форму рогулек. Полагают, что они появились в результате разрушения полых сфер, которые возникают при прохождении пузырьков газа через еще горячую лаву.
Опустившись из пепловой тучи на поверхность моря, частицы вскоре оказываются на дне, покрывая тонким слоем вместе с остатками погибших организмов огромные пространства. Входящий в его состав вулканический материал называется тефрой (греч. «пепел»). При прохождении через водную толщу он частично изменяется по химическому составу. Тефра легко узнается среди других осадков благодаря специфической структуре, окраске (чаще всего коричневой или зеленовато-серой) и более высокой плотности. Последняя обусловлена быстрой раскристаллизацией вулканического материала и цементацией его перового пространства. Слой пепла, образовавшийся практически одновременно на огромной площади, является прекрасным маркером, облегчающим синхронизацию прошедших геологических событий. К тому же, используя калий-аргоновый или другие методы абсолютной геохронологии, можно точно датировать время извержения вулкана, с которым связано формирование данного пеплового горизонта. Эти методы широко применяются при изучении третичных и четвертичных отложений в регионах, где в указанное время отмечалась повышенная вулканическая активность.
Подсчитано, что за период с 1500 г. н. э. по настоящее время действовало около 450 вулканов, извергнувших почти 330 км3 вулканических пирокластических продуктов и 50 км3 лавы. Большая часть пеплового материала (310 км3) была выброшена в атмосферу вулканами, образующими островные краевые дуги или приуроченными к активным континентальным окраинам. Именно с вулканами островных дуг чаще всего связаны катастрофические извержения, приводившие к гибели десятков тысяч людей. Подобные извержения могут сопровождаться взрывом и разрушением центрального конуса вулкана. В образовавшуюся после взрыва глубокую кальдеру устремляются огромные массы морской воды, ее заполняющие. Взрыв порождает волну — цунами огромной высоты, которое совершает опустошительные разрушения не только в прилегающих к вулкану районах побережья, но и за тысячи километров от него, иногда на другой стороне океана.
Сыпучие «волны» на дне морском
Многое из того, что происходит в пустыне, повторяется на дне морском — с той лишь разницей, что здесь «дуют» другие «ветры», как оказалось, не менее сильные и устойчивые. Роль ветра на дне морском могут играть придонные течения или штормовые волны, действующие в прибрежной части шельфа. Морское дно отнюдь не унылая однообразная равнина. Подводные ландшафты достаточно разнообразны. К тому же их облик может меняться от сезона к сезону, от года к году. Особым непостоянством подводные ландшафты отличаются там, где преобладают сыпучие грунты — пески и алевриты. При этом неважно, какой состав они имеют — терригенный, карбонатный или вулканогенный. Если бы кому-нибудь пришла в голову мысль совершить путешествие по дну морскому, то оно оказалось бы очень увлекательным: разнообразные знаки ряби, гривки как бы застывших песчаных «волн», разделенных ложбинами и желобками, наконец, величественные подводные дюны, гонимые не ветрами, но волнами или течениями. Развитие методов подводного фотографирования и бокового сейсмического зондирования привело к открытию целых полей песчаных валов и гряд. Они выстраиваются в определенном порядке по отношению к береговой линии и меняют ориентацию при перемене направления движущихся к пляжу волн. Больше всего песчаных валов и гряд на глубинах 10–20 м (рис. 5). Отдельные валы, высота которых может достигать 6 м, вытянуты субпараллельно друг другу на расстояние 15–50, а иногда и 200 м. Протяженность песчаных гряд нередко превышает километры. Все они медленно мигрируют вдоль побережья под напором штормовых волн. Это движение ускоряется во время затяжных осенних штормов. Волны и порождаемые ими отливные течения взмучивают песок из ложбин и забрасывают его на гривки валов, откуда он скатывается на противоположный их склон. В результате перемещения песка с одной стороны («подветренной») гребня на другую («наветренную») осуществляется постепенное перемещение вала. При этом в ложбинах остается самый грубый материал, слишком тяжелый и потому слабо взмучиваемый.
Как известно, штормовой режим характерен для умеренных и высоких широт. Поэтому именно здесь, на шельфе, чаще всего попадаются участки дна с застывшими песчаными волнами и обширные поля подводных дюн. Так, они встречаются на атлантическом шельфе США, в Аргентине перед эстуарием Байя-Бланка (провинция Буэнос-Айрес). Гребни подводных дюн, поднимающиеся над окружающим ложем на высоту до 0,6 м, вытянуты в форме дуг поперек эстуария Байя-Бланка. Склоны песчаных волн, обращенные к суше, довольно пологие (около 4°), тогда как со стороны океана они заметно круче (11–16°, иногда даже до 30°). В данном случае форма и размеры подводных дюн определяются скоростью отливных течений. Там, где они стремительнее, подводный вал достигает большей высоты. За год, согласно проведенным измерениям, песчаная «волна» мигрирует примерно на 30 м.
На открытом шельфе промежутки между отдельными песчаными грядами значительно шире, чем в эстуариях, и нередко превышают 2 км. Более тонкий песок аккумулируется здесь на стороне гряды, обращенной к океану.
На участках, где у самого дна действуют слабые, но устойчивые течения, часто наблюдаются эрозионные борозды. Если на пути течения встречается небольшое препятствие, например камень, за ним возникает борозда, напоминающая след метеорита в ночном небе. Это так называемые sole marks — одиночные знаки течений, встречающиеся на дне Северного и Балтийского морей. В зоне действия более сильных течений наблюдаются разнообразные знаки ряби. По мере увеличения скорости движения воды мелкая рябь превращается в мегарябь (крупная рябь с высотой гребней до 60 см и расстоянием между ними от 12 до 15 м), а эта последняя переходит, в свою очередь, в песчаные валы и дюны. Известны также знаки специфической формы, например «хвосты комет» и др.
Совершенно особые образования могут возникать в прибрежной зоне тропических стран. Это так называемые иловые холмы, описанные впервые у побережья Суринама, а затем и у Малабарского берега Индостана в Аравийском море. Их высота обычно превышает 5 м при размерах (50–60)x(10–20) км. Они ориентированы по косой относительно береговой линии, но в то же время вытянуты в своего рода цепочку. Иловые холмы сложены тонкими, в основном глинистыми илами полужидкой консистенции, легко взмучиваемыми при любых движениях в водной среде. Эти подводные отмели играют роль барьеров, принимающих на себя удары океанских волн, под воздействием которых они начинают течь в сторону побережья, где граничат с приливными площадками и мангровыми зарослями. В результате взмучивания концентрация глинистой взвеси в морской воде над иловой банкой может достигать нескольких граммов на литр. Особенно велика она во время прилива и отлива. Подсчитано, что за год вдоль побережья Суринама вместе с иловыми банками перемещается от 15–106 до 65–106 м3 осадков. Можно сказать, что иловые холмы занимают в прибрежной части шельфа тропических стран примерно то же место, что и песчаные подводные «волны» и дюны на шельфах в умеренной зоне. При этом они играют ту же роль, гася частично энергию волн и приливно-отливных течений и защищая таким образом побережье от абразии.
Бездонные водовороты и мутьевые облака
Анализ снимков поверхности океана, сделанных со спутников, позволил обнаружить явления, о которых до той поры ученые имели весьма отдаленное представление. Одним из них оказались гигантские водовороты — ринги, наблюдаемые в определенные сезоны. Так, ринги диаметром в несколько километров наблюдались близ южной оконечности Африки, в полосе действия течения Агульяс. Аналогичные образования наблюдались в Северной Атлантике в зоне действия Гольфстрима. Ринги образуются при завихрениях крупных струй поверхностных океанских течений в сезоны, когда происходит заметное ослабление их скорости.