Николай Вершинский - Загадки океана

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 10 20— 10 21пуаз (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.

В трещинах при контакте соленой воды с раскаленным базальтом первоначальный химический состав воды и ее температура изменяются. Вода сильно нагревается и насыщается ионами марганца, железа, кремния, цинка, калия и других элементов. Происходят химические реакции между элементами, содержащимися в соленой воде океана и вымываемыми из слоев базальта. В результате на поверхность дна океана обратно выходят струи гидротерм, значительно отличающиеся по своему химическому составу от обычного состава воды океана. Гидротермы образуются не только в зонах спрединга, но и в зонах трансформных разломов. Так называются места на дне океанов, где края плит скользят друг по другу, не расходясь и не сближаясь, более или менее параллельно. В таких районах также много глубоких трещин, куда проникает вода океана и где, следовательно, может происходить образование гидротерм.

Интенсивность процесса образования новой коры определяется скоростью спрединга (числом сантиметров, на которые расходятся за один год две соседние литосферные плиты). Это очень важный параметр. Скорость считается малой, если она меньше 6 см/год, большой — если больше 6 см/год.

Медленно расширяющиеся хребты составляют половину всей системы срединно — океанических хребтов. В них гидротермальная деятельность не столь интенсивна, как в быстро расширяющихся. Но они считаются перспективными в смысле поиска полезных ископаемых (полиметаллических руд). Предельной еще недавно считалась скорость 15 см/год. А теперь появилось сообщение об обнаружении сверхскоростного спрединга. Он открыт в южной части Восточно-Тихоокеанского поднятия (Галапагосский хребет). Здесь скорость раздвижения плит достигает 16 см/год. Считается, что это — самая высокая скорость спрединга на Земле.