Геология океана: загадки, гипотезы, открытия

Конюхов Александр Иванович

Ширина экструзивной зоны составляет 2—3 км. Ее опоясывают узкие понижения, изобилующие гъярами и гидротермами. Они соответствуют краевым депрессиям рифта Таджура. По мере удаления от осевой зоны появляются группы горстов и грабенов шириной 1—3 км, составляющих склоны срединно-океанического поднятия. Перепады в рельефе дна и глубина залегания отдельных гребней постепенно снижаются, приближаясь к тем глубинам, которые характерны для окружающих абиссальных котловин. При этом мощность осадочного чехла, перекрывающего базальты, быстро возрастает. Горсты и разделяющие их грабены на хребтах с высокой скоростью спрединга дна играют ту же роль, что и сбросовые ступени в рифтах с низкими скоростями спрединга.

Шрамы на теле океана

Как показала детальная батиметрическая и геофизическая съемка, дно океанов

изборождено глубокими трещинами, протягивающимися зачастую на многие сотни километров. Одни из них имеют прямолинейные очертания и распространены в центральных частях Атлантического и Индийского океанов, другие проявляются в восточной половине Тихого океана. Эти трещины принадлежат к особому классу разломов, называемых трансформными,— очень специфическому типу образований, не имеющему аналогов на континентах. С геологической точки зрения трансформные разломы определяются как полусдвиги. Тектонические смещения происходят не обязательно по всей их длине, иногда лишь на отдельных отрезках, пересекающих срединно-океанические хребты. Другая особенность трансформных разломов заключается в том, что они соединяют или разъединяют самые разнородные структуры в океане и в переходной к нему от континентов зоне. Примером может служить знаменитый разлом Сан-Андреас на континентальной окраине Калифорнии, через который увязываются в единую систему северная ветвь Восточно-Тихоокеанского поднятия и спрединговые хребты Горда и Хуан-де-Фука, некогда входившие в его состав. Это правосторонний сдвиг, играющий роль скользящего края двух плит — Тихоокеанской и Северо-Американской.

Разлом Сан-Андреас приобрел печальную известность: из-за того, что с ним связаны наиболее разрушительные; землетрясения на Восточном побережье США. Достаточно вспомнить землетрясение 1906 г., приведшее к разрушению значительной части города Сан-Франциско. И в настоящее время десятки сейсмографов чутко следят за дыханием недр в районе этого разлома, так как, согласно статистике, разрушительные землетрясения происходят здесь с интервалом в несколько десятков лет и спокойный период должен вот-вот подойти к концу.

Землетрясениями сопровождаются мощные сдвиговые дислокации, в результате которых один из участков древней, плейстоценовой дельты реки Колорадо переместился за последние 150—200 тыс. лет примерно на 120 км севернее своего исходного положения. Сместились и многие другие участки на окраине Калифорнии. Поэтому составные части некогда единых геологических тел, например подводных конусов выноса рек, оказавшись по разные стороны от разлома, теперь разъехались на расстояния, превышающие 500 км.

Сан-Андреас — редкий пример того, как трансформный разлом определяет тектонический режим в краевой части континента. Сфера влияния трансформных разломов — океанское дно, где они расчленяют на отдельные отрезки срединно-океанические хребты, смещая их в латеральном направлении друг относительно друга на многие десятки километров. В этом смысле трансформные разломы — это застывшая в камне история раздвига океанского дна и дрейфа материков. Как правило, они унаследованы от гораздо более древних структур — ослабленных зон или древних глубинных разломов, с активизации которых и начался когда-то распад древних суперконтинентов.

Самые крупные смещения отрезков срединно-океанических хребтов, как выясняется, были запрограммированы еще на исходной стадии формирования молодого океана. С трансформными разломами связан механизм приспособления новых, нарождающихся форм в океане к старым, континентальным структурам. Так, для осуществления раздвига в экваториальных районах Атлантики потребовалась целая система мощных трансформных разломов, по которым срединный спрединговый хребет разорван на несколько мелких сегментов, не соприкасающихся один с другим и отстоящих на десятки и сотни километров один от другого (рис. 7).

Рис. 7. Трансформные разломы в срединно-океанический хребет в экваториальной части Атлантического океана [Морган, 1974]

1— поднятия на континентах; 2— подводные окраины континентов (шельф); 3— сегменты Срединно-Атлантического хребта, разделенные трансформными разломами

Окончания трансформных разломов упираются в континенты. В современную эпоху эти древние их

участки, как правило, неактивны. Однако там, где они подходят к окраине материка, на шельфе и прилегающей суше часто обнаруживаются крупные поперечные прогибы или впадины, для которых характерен мощный осадочный чехол. Нередко трансформные разломы влияют на современную береговую линию, причудливо изгибая ее. На продолжении трансформных разломов находятся крупные заливы и бухты, например Сан-Хорхе на Атлантическом побережье Южной Америки. Впрочем, подобное выражение получают лишь наиболее крупные трансформные разломы очень древнего заложения. Там, где к континенту подходил такой разлом, на его окраине длительное время существовала ослабленная зона — область активного прогибания земной коры. Именно по этим зонам устремлялись к океану многие, в том числе и крупные, реки. В их дельтах на побережье оседало огромное количество взвешенного материала, а по прошествии миллионов лет формировались прогибы, заполненные осадками.

Таким образом, не только структура дна океана, но и во многом рельеф и даже речной сток с континентов определялись тектоническими движениями по трансформным разломам. В целом же активной тектонической Жизнью живут лишь те отрезки трансформных разломов, которые разъединяют соседние участки срединно-океанических хребтов. Именно здесь многочисленные тектонические подвижки сопровождаются сейсмическими толчками, внедрением магматических расплавов, выходами гидротерм. Так, при обследовании трансформного разлома Атлантис французские специалисты, находившиеся на борту ПОА «Сиана», впервые обнаружили продукты подводной гидротермальной деятельности. Эти специфические натечные образования были сложены закисными и окисными соединениями металлов.

Даже когда срединно-океанический хребет перекрывается континентом, как северная ветвь Восточно-Тихоокеанского поднятия, на прилегавших к нему участках абиссали еще долгое время сохраняются разломные зоны протяженностью в тысячи километров. По этим гигантским морщинам на ложе океана продолжаются тектонические подвижки в основном сдвигового характера, благодаря которым обновляется рельеф и на дно трещин стряхиваются осадки, скопившиеся на бортах трещин. Особенно поражают размерами реликты древних трансформных разломов в восточной части Тихого океана: Меррей, Мендосино, Кларион, Клиппертон, Пайонир и др. Один из бортов у этих разломов зачастую вздернут на 100— 200 м относительно другого. Многие участки напоминают гигантские ущелья глубиной до нескольких километров. В стенках, их обрамляющих, обнажаются зачастую основные слои океанической коры. Последняя нередко становится проницаемой для подкоровых субстанций. Об этом свидетельствует то обстоятельство, что близ многих трансформных разломов располагаются цепочки щитовых вулканов и даже целые системы подводных вулканических гор, например Безлунные горы и горы Музыкантов в восточной части Тихого океана или подводные горы Атлантис у разлома Ошеанографер в Центральной Атлантике. Интересно, что такие горы не обязательно теснятся вблизи срединно-океанического хребта, но часто вырастают в периферийных участках трансформных разломов. Таковы Ампер и Жозефина в районе Гибралтарского разлома.

Сложная тектоническая жизнь трансформных разломов в их влияние на эволюцию океанского дна еще до конца не выяснены. Остается, например, загадкой, почему активность в районе ряда разломов, в том числе и сейсмическая, сохраняется лишь по одну сторону от срединно-океанического хребта, тогда как другая его половина совершенно пассивна.

Трансформные разломы выполняют еще одну функцию в океане: зачастую они становятся тем коридором, по которому сообщаются глубинные водные массы, изолированные по обе стороны от срединно-океанического хребта. Так, в районе разлома Чарли-Гиббс происходит переток глубинных вод из Лабрадорского моря в северо-восточные районы Атлантического океана. Происходит движение вод и в обратном направлении.

В районе подводного ущелья Вим в Южно-Бразильской котловине Атлантики также протекают сложные гидрологические процессы. Вблизи дна осуществляется переток на север, к экватору, тяжелых и холодных антарктических вод (так называемое Антарктическое контурное течение), которые затем по трансформному разлому Рио-Гранде поворачивают на восток. Над ними же в противоположном направлении, т. е. на юг от экватора, двигаются менее тяжелые глубинные воды, имеющие арктический генезис. Граница раздела между ними находится на глубинах около 4000 м. Таким образом, циркуляция придонных океанских вод во многом связана с системами трансформных разломов.