Загадки океана

Вершинский Н. В.

На рельефной карте дна Атлантического океана в левой части (см. рис. на с. 77) хорошо виден Срединно — Атлантический хребет. Он змейкой вьется по дну почти по меридиану от Антарктиды вверх на Север, к просторам Северного Ледовитого океана. В разных частях по своей длине хребет имеет отдельные названия. В Арктическом бассейне он заканчивается тремя параллельными горными хребтами: Гаккеля, Ломоносова и Менделеева.

В одном месте часть Срединно — Атлантического хребта выходит на поверхность — это остров Исландия. Образован он базальтовой лавой, поднявшейся на поверхность из рифтовой долины хребта. Сам хребет остался, разумеется, внизу.

Исландия — страна огнедышащих вулканов, гейзеров и горячих источников. Отопление более половины жилых домов, школ, больниц, теплиц и промышленных предприятий ведется там за счет гидротерм. Есть даже электростанции на гидротермах, как у нас на Камчатке. Гидротермальные источники дают очень большой тепловой поток: 2,210¹² больших калорий в год на 80 тыс. км срединных хребтов. Эта цифра — до 30 % всего теплового потока на земном шаре. В 250 км от Северного полярного круга тепло гидротерм помогает выращивать огурцы, дыни, помидоры, цветы и бананы!

За счет извержения подводного вулкана 14 января 1963 г. территория Исландии увеличилась на 3,75 км₂ — образовался островок. Извержения вулканов (их около 200, причем 30 — действующих) здесь происходят в среднем каждые пять лет. Страной льдов и огня называют Исландию.

По оси каждого срединного хребта четко прослеживается глубокая рифтовая долина. Хребет как бы рассечен по всей длине на две части — восточную и западную. Симметричность строения склонов вправо и влево по осевой линии хребта свидетельствует о сходстве происходящих здесь процессов по обе стороны. В правой части карты находится Срединно-Индийский хребет. На нем также хорошо видна рифтовая долина.

Дно океанов в основном горы. Этот удивительный факт был установлен всего четверть века назад. Совсем недавно считалось, что дно океанов — плоская равнина и там нет ничего интересного, за исключением редких подводных гор. Вершины некоторых из них выходят на поверхность — это острова. И только.

Глобальная система срединно — океанических хребтов имеет суммарную длину около 80 тыс. км. Подобных гигантских горных систем нет на поверхности Земли. Вершины многочисленных подводных гор возвышаются над дном океана на 2,5–3 км, а ширина хребтов у основания доходит до 2–3 тыс. км.

Как показывают наблюдения с подводных обитаемых аппаратов, склоны рифтовых долин, обращенные к оси хребтов, очень круты. Там часто встречаются обрывистые уступы высотой в несколько сотен метров. По геологическому строению рифтовых долин ученые судят о протекающих в них геофизических процессах. А они там идут довольно бурно. Рифтовая долина — одно из самых загадочных образований срединных хребтов. Это щель в таинственные недра нашей планеты.

Если взять пробы донного грунта, а потом определить в лаборатории их возраст, то окажется, что с удалением от оси рифтовой долины возраст пород будет возрастать.

Именно так поступили американские исследователи в 1968 г., когда с помощью плавучей буровой вышки «Гломар Челленджер» им впервые удалось взять для анализа образцы донных пород на разных расстояниях от оси Срединно — Атлантического хребта. Одновременно был определен возраст намагниченности образцов. Оказалось, что он также увеличивается при удалении от хребта. Периодически измеряется и знак намагниченности.

Исследования привели ученых к выводу, что в рифтовых долинах срединных хребтов образуется новая океанская кора, которая постепенно расползается в обе стороны от породившей ее долины.

На дне океанов как бы работает гигантский конвейер. Он переносит молодые блоки литосферных плит от места их зарождения к континентальным окраинам океанов. Дорога, как правило, длинная — ведь блоки плит должны пересечь половину ширины океана. А скорость движения маленькая.

Пусть плита образовалась в рифтовой долине на расстоянии 1500 км от ближайшего берега. Примем для простоты подсчета скорость ее перемещения 10 см/год. Чтобы достичь берега, этой плите потребуется 15 млн. лет. По дороге на плите будут накапливаться различные осадки. К концу путешествия их максимальный возраст, как показали исследования, будет около 10–15 млн. лет. По прохождении своего пути плита опустится в глубоководный желоб и нырнет под континент, обратно в астеносферу, из которой она образовалась в рифтовой долине (конечно, расплавившись по мере погружения). Так замыкается круг жизни каждой литосферной плиты. Литосферный конвейер работает не непрерывно, а дискретно, т. е. прерывисто, скачками. Об этом свидетельствуют последние данные.

На рельефной карте Тихого океана (см. рис. на с. 38) особенно хорошо видно кольцо глубоководных желобов, окружающих океан по окраинам. Его называют огненным кольцом. Кольцо — одно из самых беспокойных мест планеты. Еще не размягчившиеся как следует блоки литосферных плит «со скрипом» погружаются в тесное пространство желобов. Поэтому в районе огненного кольца часто возникают землетрясения.

Когда начинается спрединг и края соседних литосферных плит расходятся, в образовавшуюся между ними щель снизу поднимается магма — базальтовый расплав из астеносферы. Вещество астеносферы находится в состоянии, близком к плавлению. Поэтому оно способно течь. Считается, что расплав обладает свойствами ньютоновской жидкости и имеет вязкость порядка 10²⁰ — 10²¹ пуаз (при ламинарном течении имеет постоянную вязкость, не зависящую от режима течения в области докритических значений числа Рейнольдса). Но не из всей астеносферы, а из ближайшего приповерхностного магматического очага, или камеры. Так называется еще мало изученная горячая ячейка в астеносфере, откуда происходит излияние магмы в рифтовую долину. Не всегда поднимающаяся вверх магма идет на «мирное строительство» новой коры океана. Иногда, и, к сожалению, нередко, она изливается на поверхность Земли. Тогда она грозит бедой всем, кто окажется поблизости. Так, летом 1984 г. в районе порта Рабаула (Новая Гвинея) начались подземные толчки с магнитудой до 5,5 по шкале Рихтера. Магнитудой называется логарифм отношения, в числителе которого стоит максимальное смещение земной поверхности в волне, или максимальная скорость, а в знаменателе — аналогичная величина для землетрясения, магнитуда которого принята за 0. Частота толчков достигала 1400 в месяц! Трясло через каждые полчаса. Ученые связывают это длительное землетрясение с подъемом большого участка земной коры на дне бухты Бланч. За последние 2 года он поднялся примерно на метр. Здесь на дне имеются разломы в коре океана, которые активизировались в последние 10 лет.

Специалисты пришли к выводу, что в этом месте выталкивается на поверхность содержимое магматического очага. Образуется новый вулкан, бурное извержение которого считается вполне реальным. В район развертывающихся событий пришло несколько научно — исследовательских судов. Ученые получили уникальную возможность непосредственно наблюдать процесс образования вулкана.

Но вернемся к процессам в рифтовых долинах. В щель между плитами, образовавшуюся в результате спрединга, сверху низвергается вода. Возникает противоборство огня и воды. Поднявшийся по щели магматический расплав постепенно затвердевает на уровне, соответствующем гидростатическому равновесию. Это означает, что блоки вновь образовавшихся литосферных плит плавают на поверхности астеносферы, как куски льда на поверхности воды.

Одновременно с отвердением идет химическая реакция гидратации (взаимодействие магмы с водой, сопровождающееся образованием гидратных соединений), в результате которой постепенно образуется новая кора океана.

При следующих вспышках тектонической активности вновь образовавшиеся блоки поднимутся выше через верхние края плит, толкая перед собой ранее образованные. Именно поэтому возраст пород дна увеличивается с удалением от оси рифтовой долины. В рифтовых долинах образуется много глубоких трещин. Глубина их достигает 3 км, ширина разная, часто всего несколько миллиметров. Их можно видеть из подводных обитаемых аппаратов. Расчеты показали, что ширины щели всего в 3 мм уже достаточно для циркуляции в ней морской воды. Широкая циркуляция воды по глубоким трещинам приводит к образованию гидротерм.