Геология океана: загадки, гипотезы, открытия

Конюхов Александр Иванович

Д. Кариг, который ввел в научный лексикон термин «междуговая впадина», хотел, видимо, подчеркнуть то обстоятельство, что активные в тектоническом отношении участки окраинных морей пространственно связаны с островными вулканическими дугами. А так как его модель, объясняющая происхождение окраинных морей, была построена по результатам исследования регионов с двумя-тремя островными дугами, то впадина с активно разрастающимся дном океанического типа получила название междуговой. На самом же деле она может разделять фронтальную вулканическую дугу и окраину континента, как в Андаманском море, и, таким образом, является скорее задуговой, чем междуговой, впадиной.

Окраинное море (его глубоководная часть) лишь в редких случаях образовано одной активно разрастающейся впадиной,

где происходит спрединг молодого дна. Здесь известны и глубоководные котловины, заполненные осадками, с обычной глубинной структурой коры, напоминающей нормальную океаническую. Тепловой поток в этих впадинах либо характеризуется нормальными значениями, либо слегка повышен, однако не до значений, выявляемых в междуговых впадинах. Отдельные котловины обычно разделены подводными хребтами вулканического происхождения, утратившими былую активность. Подобные хребты получили название остаточных. Их может быть один, два или более. Например, в Филиппинском море к остаточным вулканическим хребтам относятся Западно-Марианский, Кюсю-Палау и Дайто. Все это подводные поднятия, утратившие вулканическую активность очень давно, хотя и в разное время. Как и гайоты в океане, они покрыты мощной шапкой мелководных карбонатных пород, а самые крупные их вершины до сих пор воздымаются над поверхностью моря в виде коралловых островов-атоллов. Многие из ныне погруженных вершин тоже прошли в свое время стадию атоллов, поэтому вдоль гребней остаточных хребтов нередко обнажаются рифовые известняки.

Остаточные хребты разделяют впадины с субокеанической корой различного возраста. Причем по мере удаления от фронтального хребта, отделяющего окраинное море от океана, время образования впадины отодвигается от наших дней в глубь геологических эпох. Так, за Западно-Марианским хребтом простирается бассейн Паресе-Вела, кора которого имеет позднекайнозойский возраст. На западе ее отделяет от другой впадины, Западно-Филиппинской, хребет Кюсю-Палау. Возраст Западно-Филиппинской впадины, как показало глубоководное бурение с борта «Гломара Челленджера», меловой.

Из сказанного можно сделать вывод, что развитие окраинных морей, подобных Филиппинскому, охватывало несколько этапов. С каждым из них было связано существенное приращение его площади. Таким образом, как и «молодые» океаны, окраинные котловинные моря на протяжении последних десятков миллионов лет активно расширялись за счет формирования молодой коры океанического типа. Однако в отличие от срединно-океанических хребтов прирост дна этих морей шел лишь в одну сторону.

Явление подобного приращения океанического дна получило название одностороннего спрединга.

Завершая раздел, важно отметить следующее. Современные окраинные моря в большинстве своем исключительно молоды. Их активное развитие происходило в основном в позднем кайнозое — плейстоцене. Они включают разновозрастные участки дна, омолаживающиеся по мере приближения к островной вулканической дуге и соответственно удаления от края континента. Все они вместе с этой дугой входят в состав сложнопостроенной зоны перехода от континента к океану. В этих зонах, помимо собственно окраины континента, развивающейся в стиле обычной пассивной (похожей на атлантическую) окраины, находятся чисто океанические по происхождению структуры, не принадлежащие, однако, к океану. В теории новой глобальной тектоники окраинные моря определяются как микроплиты.

Дальневосточные моря СССР также относятся к окраинным океаническим бассейнам. По-видимому, период активной тектонической жизни этих морей, кроме юго-восточной части Охотского, уже завершился.

Где рождается континентальная кора

Самым загадочным образованием в системе сложнопостроенных переходных зон, или, как их еще называют, островодужных окраин, остается, несомненно, островная вулканическая дуга. В морфологическом отношении это цепочка более или менее крупных островов-вулканов, покоящихся на едином разросшемся цоколе. Острова обычно разделены довольно глубокими проливами. В структурном отношении дуга распадается на следующие части: подводное

аккреционное поднятие, склон которого, обращенный к океану, образует внутренний борт глубоководного желоба; островное сооружение или собственно дуга, включающая также островной шельф и часть подводного склона; молодые вулканические постройки — конусы действующих или недавно потухших вулканов, среди которых есть и подводные (см. рис. 11). Последнюю цепь называют еще третьей дугой. Она находится на границе с впадиной окраинного моря, а напластования лав и вулканитов, образующих внутренний склон островной дуги, являются одновременно внешним бортом этой впадины. На этом крутом борту осадки удерживаются только в отдельных карманах и западинах рельефа. Напротив, внешний склон дуги и островная отмель, обращенная к океану, как правило, сложены довольно мощной толщей осадков вулканического и биогенного (карбонатные и кремнистые породы) происхождения.

Собственно вулканические конусы занимают довольно скромное по объему место на островной дуге. Это высокие постройки с неширокими основаниями, что резко отличает их от вулканов центральноокеанических хребтов. Дело в том, что островные дуги — зоны андезитового и андезитово-базальтового вулканизма, т. е. его продукты имеют средний состав. Это определяет тип магматических расплавов, поднимающихся к поверхности, и резко выраженный эксплозивный характер вулканизма островных дуг. Извержения, сопровождающиеся выбросами пепла и камней, здесь случаются чаще, чем излияния лав. Наблюдались и такие явления, как образование палящих туч и лахаров, а иногда и взрывы самих вулканических конусов (вспомним взрыв вулкана Кракатау).

Многочисленные выбросы вулканического пепла, происходящие на фоне слабого проникновения с континента терригенного материала, создают уникальную седиментационную обстановку вокруг дуг. Пепел разносится воздушными и водными течениями на довольно значительные расстояния и садится на дно в виде прослоев туфа. Часть его разлагается, не доходя до дна. В результате воды в этом районе насыщены растворенной кремнекислотой, что благоприятствует развитию кремнестроящих организмов (преимущественно там, где действуют холодные течения типа Ойясио либо происходит подъем к поверхности холодных глубинных вод). Формирующиеся вокруг дуги осадки имеют вулканогенно-кремнистый или вулканогенно-карбонатный состав. Так возникает уникальная островодужная биогенно-вулканогенная ассоциация осадочных пород, появление которой в древних разрезах позволяет устанавливать положение вулканических дуг, давно исчезнувших с лица Земли. Академик Н. М. Страхов назвал вулканические островные дуги зонами интразонального литогенеза, поскольку климатическая зональность здесь ослаблена.

Наибольший интерес в островной вулканической дуге представляет аккреционное поднятие, или асейсмичный хребет. Он образует козырек перед дугой в непосредственной близости от глубоководного желоба, обрамляющего дугу со стороны океана. В отличие от самой дуги, сложенной вулканическими комплексами пород, а в подводной части отложениями биогенного и вулканогенного генезиса, асейсмичный хребет образован породами, в большинстве своем чуждыми островной дуге. В их составе наиболее часто встречаются образования чисто океанического происхождения, в том числе реликты океанической коры, входящие в офиолитовую ассоциацию. Это базальты, гиалокластиты, габбро, а также ультрамафиты, которые, как полагают, отражают состав и строение подкоровых слоев литосферы, а возможно, и мантии Земли.

Драгировки, осуществленные во фронтальной части островных дуг, например на хребте Лау (юго-западная часть Тихого океана), позволили достать с глубины 4—5 км, т. е. уже в пределах внутреннего борта глубоководного желоба, уникальные образцы, отвечающие по составу многим из перечисленных выше типам пород. Но как они появились в составе островной вулканической дуги? Исследование многих геофизических особенностей асейсмичных хребтов дало возможность разработать модель их строения и происхождения. В самом названии этих хребтов содержится одно из удивительных их свойств — пассивный характер в очень активном с тектонической точки зрения районе.