Грозное дыхание недр океана

Несмотря на то что основная вулканическая деятельность в океане протекает на дне рифтовых долин, более изучен вулканизм слабосейсмичных хребтов центральноокеанического типа. Это и неудивительно. Ведь происходящие в срединно‑океанических рифтах процессы до последнего времени были скрыты от глаз человека, тогда как об огнедышащих вулканах на затерянных в океане островах стало известно еще в период великих географических открытий.

Согласно гипотезе о «горячих точках», выдвинутой в начале 70‑х годов В. Морганом, вулканизм центральноокеанических хребтов типа Гавайского и Лайн обусловлен подъемом мантийных диапиров. Так называются столбы перегретого вещества, которые зарождаются на границе ядра и мантии Земли и поднимаются к поверхности.

В. Морган относит их к стабильным, долгоживущим образованиям. Поэтому когда литосферная плита проходит над «горячей точкой», последняя прожигает ее, как газовая горелка. Возникший при этом разрез залечивается застывшими базальтами. Непосредственно над «горячей точкой» начинается вспучивание земной коры, которую прорывают магматические расплавы. Вскоре здесь вырастает вулкан, иногда возвышающийся над поверхностью воды на 3–4 км. Период его роста отличается наивысшей активностью. В океане образуется вулканический остров с одним или несколькими конусами, каждый со своим нравом и периодичностью извержений.

Так как для центральных частей океана характерен вулканизм основного или щелочного состава, т. е. из недр сюда поднимаются тяжелые расплавы, эруптивная деятельность проявляется главным образом в виде лавовых излияний, а не выбросов вулканического пепла и камней, хотя последние также происходят. Соответственно конусы вулканов, образующиеся в центральных частях океана, очень широкие, с относительно пологими склонами, многократно наращенными потоками застывшей лавы. Отличительной особенностью этих вулканических зон считается очень слабая сейсмичность, т. е. излияния магмы не сопровождаются здесь крупными тектоническими дислокациями. Расплавам, по‑видимому, не надо пробивать путь к поверхности.

По мере продвижения плиты старые вулканы затухают и начинают разрушаться под воздействием физических и химических агентов выветривания. Зато в их тылу над «горячей точкой», занимающей фиксированное положение, вырастает молодое вулканическое поднятие, увенчанное новым конусом. В течение многих миллионов лет подобное перемещение плиты над мантийным диапиром приводит к формированию целого вулканического хребта, зачастую огромной протяженности. Подтверждением гипотезы о «горячих точках» могут служить линейные очертания многих хребтов центральноокеанического типа, а также постепенное омоложение вулканов от одного края хребта к другому.

Самым наглядным примером такого рода образований может служить Гавайское вулканическое поднятие. На западе это подводный хребет на массивном цоколе с цепочкой отдельно стоящих гор, их вершины находятся на глубине 100–350 м. Самая западная подводная гора Кинмей имеет почти меридиональное простирание. Это крупное вулканическое сооружение, покрытое «шапкой» ранне‑ и позднекайнозойских известняков – литифицированных рифовых массивов, над которыми залегают пласты фораминиферовых сцементированных песков. Рельеф вершины горы, расположенной на глубине 340–360 м, очень неровный. На ней много выступов и гребней, разделенных впадинами и карманами. В процессе тралений были подняты обломки кремовых и бурых известняков, очень плотных, в отдельных случаях кавернозных. Нередко они покрыты марганцевыми корками и пленками и состоят из фрагментов мшанок, тонкостенных раковин моллюсков и фораминифер. Автор этих строк, участвовавший в экспедиции ТИНРО на подводную часть Гавайского хребта, собрал большую коллекцию образцов этих пород. На его глазах из тралов (экспедиция носила научно‑промысловый характер) наряду с экзотическими рыбами извлекали обломки черных драгоценных кораллов, растущих на вершине горы Кинмей. Они напоминали диковинные деревья с глянцевыми черными стволами и ветвями, на которых висели редкие красные «листочки» – наросты других, мягких полипов. На сломе такого «деревца» видно концентрическое строение его ствола. Учитывая то обстоятельство, что на плоской вершине этой горы выявляется впадина заливообразной формы, можно предполагать, что банка Кинмей была когда‑то атоллом (рис. 8).

Другие подводные горы Гавайского хребта имеют небольшие овальной формы вершины (в плане), которые очень непросто разыскать в открытом океане. На эхолотных записях они выглядят как острия поставленных вертикально игл. Есть подводные горы и с плоскими вершинами. Это так называемые гайоты – подводные вулканические горы со срезанными эрозией или с нивелированными осадками конусами. Типичными гайотами с плоскими выровненными вершинами являются подводные горы Милуоки (Центральная и Южная, рис. 9), Карандаш, Пьедестал, Восточная и др., как, впрочем, и описанная выше гора Кинмей. Над вершинами подводных гор зачастую висят целые скопления промысловых рыб. Они здесь кормятся или отдыхают.

На Гавайском хребте вершины подводных гор постепенно поднимаются к водной поверхности в восточном направлении и наконец появляются над ней, сначала в виде атолла (атолл Мидуэй), а затем в виде все более крупных вулканических островов. Замыкает эту цепь самый значительный по размерам остров – Гавайи. Его занимает мощный вулкан Мауна‑Лоа с конусом, поднявшимся на высоту 4168 м над уровнем океана. Это активный вулкан.

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.