Александр Конюхов - Геология океана: загадки, гипотезы, открытия

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.

С аккреционными поднятиями не связаны ни вулканические извержения, ни глубинные проявления магматизма, ни сейсмическая активность, хотя рядом находится дуга, сотрясаемая катаклизмами. Интересны и такие особенности асейсмичных хребтов, как отрицательные аномалии силы тяжести и низкие значения теплового потока, свидетельствующие об удаленности от поверхности астеносферных и мантийных масс вещества.

Наконец, в составе осадочных пород, слагающих асейсмичный хребет, оказалось много турбидитов — отложений, формирующихся либо у основания островного склона, либо в глубоководном желобе. Набор компонентов в составе турбидитов свидетельствует об одном: они возникли в глубоководном желобе и сложены обломками пород, снесенными с самой дуги.

Во многих районах асейсмичный хребет настолько разросся, что его гребень достигает поверхности океана и даже выступает над ней в виде цепочки островов (южная ветвь Курильской дуги). Подобное же происхождение имеет остров Барбадос, находящийся в составе Малой Антильской дуги (Карибское море). Поэтому породы аккреционного хребта можно изучать, не погружаясь в морские пучины.

Объяснить появление турбидитов и других отложений глубоководного генезиса у поверхности океана удалось только с помощью механизма аккреции пород. Для того чтобы понять, как действует этот механизм, необходимо напомнить о существовании зоны Беньофа — сейсмофокальной поверхности, вдоль которой концентрируются фокусы (очаги) большинства землетрясений, происходящих в районе островных дуг. Выше уже говорилось, что они порождены поддвигом океанической коры под тело дуги с последующим ее расплавлением на глубинах 600— 700 км.

Так вот, в процессе этого поддвига не вся плита уходит в мантию. Уже в самом начале погружения с нее сдираются верхние, мягкие слои, главным образом осадочные образования и часть базальтов второго слоя. Вместе с осадками океанического происхождения в зоны субдукции заталкиваются осадки гравитационной природы, в том числе и турбидиты, скапливающиеся в глубоководном желобе. Сюда они попадают с островного склона по системам подводных ложбин и каньонов. В условиях гигантских напряжений, которые обусловлены трением погружающейся и перекрывающей пластин, осадки сдираются с нижней пластины и «налипают» на верхнюю в виде отдельных чешуй. Из этих чешуй и построен асейсмичный хребет, козырьком накрывающий верхнюю часть зоны Беньофа (см. рис. 11).

Если океаническая плита покрыта мощной толщей осадков или если в глубоководный желоб мутьевыми потоками сбрасывается с дуги огромное количество осадочного материала, то «козырек» быстро разрастается, а его вершина возвышается над водой. При этом ранее возникшие чешуи оказываются наверху, а более молодые подпирают их снизу. В результате у поверхности можно обнаружить глубоководные отложения, образовавшиеся когда-то на глубинах 5—8 км. Реальность этого механизма подтверждается тем, что породы, слагающие асейсмичный хребет, несут следы воздействия огромных давлений. Этот тип метаморфизма в отличие от метаморфизма высоких температур приводит к формированию совершенно особого комплекса минералов.

А теперь вспомним заголовок раздела. Казалось бы, какая может быть связь между островной вулканической дугой, выдвинутой на сотни и тысячи километров в океан, и континентальной корой? И тем не менее она существует. На островных вулканических дугах возникает молодая континентальная кора за счет разрушения старой коры океана и выплавления из нее наиболее легких ингредиентов. Последние в форме магматических расплавов среднего, а также кислого состава поднимаются от зоны Беньофа к поверхности. И если в первые фазы развития дуги эти расплавы изливаются или выбрасываются тучами раскаленного пепла, то на стадии затухания ее активности они уже не доходят до поверхности и застывают на глубине, давая начало интрузивным комплексам пород. Впоследствии начинается гранитизация как интрузивных комплексов, так и вулканических пород, которыми сложены основание конуса вулкана и большая часть дуги. Так зарождаются гранитные «ядра». Вокруг них в дальнейшем формируется гранитный слой континентальной коры. По прошествии многих миллионов лет островная дуга причленяется к краю материка. Таков вероятный механизм его постепенного разрастания во времени.