Океанические желоба. Что такое глубоководный океанический жёлоб
Общая характеристика океанических глубоководных желобов
Глубоководным желобом ученые называют чрезвычайно глубокую и удлиненную впадину на океаническом дне, образовавшуюся проседанием океанической тонкой коры под более мощный континентальный участок, и при встречном движении тектонических плит. По сути, глубоководные желоба сегодня являются по всем тектоническим характеристикам крупными геосинклинальными областями.
Именно по данным причинам регионы глубоководных желобов стали эпицентрами крупных и разрушительных землетрясений, а на их дне много действующих вулканов. Такого происхождения впадины есть во всех океанах, глубочайшие из них расположены по периферии Тихого океана. Наиболее глубокой из тектонических океанических впадин является так называемая Марианская, ее глубина по оценкам экспедиции советского судна «Витязь» составляет 11022 м. Самым удлиненным, почти 6 тыс. м, из исследованных на планете тектонических понижений является Перуанско-Чилийский желоб.
Марианский желоб
Глубочайшим на планете из океанических желобов является Марианский, протянувшийся в тихоокеанских водах на 1,5 тыс. км рядом с Марианскими вулканическими островами. Впадина желоба имеет четкий V-образный поперечный профиль и отвесные склоны. На дне просматривается плоское дно, расчлененное на отдельные замкнутые участки. Давление у дна котловины в 1100 раз превышает данный показатель в поверхностных слоях океана. В котловине есть глубочайшая точка, это вечно темная, угрюмая и неприветливая местность, называемая «Бездной Челенджера». Она расположена в 320 км юго-западнее Гуама, ее координаты 11о22, с. ш., 142о35, в. д.
Впервые таинственные глубины Марианской впадины были открыты и предварительно измерены в 1875 году с борта английского судна «Челенджер». Исследования проводились с помощью специального глубоководного лота, установлена предварительная глубина, составившая 8367 м. Однако при повторном измерении лот показал глубину 8184 м. Современные промеры эхолотом в 1951 году с борта одноименного научного судна «Челенджер» показали отметку — 10 863 м.
Следующие исследования глубины впадины проведены в 1957 году в 25 плавании советского научного судна «Витязь» под руководством А. Д. Добровольского. Они дали результаты по промеру глубины — 11 023 м. Серьезными препятствиями при измерении таких глубоководных впадин является то обстоятельство, что средняя скорость прохождения звука в водных слоях напрямую обусловлено физическими свойствами этой воды.
Для ученых не секрет, что эти свойства океанической воды на разной глубине совершенно разные. Поэтому всю толщу воды надо было условно разделить на несколько горизонтов, имеющих разные температурные и барометрические показатели. Поэтому при измерении сверхглубоких мест океана к показаниям эхолота следует делать определенную правку, учитывающую данные показатели. Экспедиции 1995 г., 2009 г., 2011 г. разнились незначительно по оценке показания глубины впадины, но одно ясно, что глубина ее превышает показатель высоты высочайшей на суше вершины Эвереста.
В 2010 году к Марианским островам отправилась экспедиция ученых университета Нью-Гэмпшир (США). С помощью новейшей аппаратуры и многолучевого эхолота на дне площадью 400 тыс. кв. м обнаружены горы. На месте непосредственного контакта Тихоокеанской и, скромной по размерам и молодой Филиппинской плит ученые обнаружили 4 хребта с высотами более 2,5 тыс. м.
По словам ученых-океанологов земная кора в глубинах у Марианских островов имеет сложное строение. Хребты в этих запредельных глубинах образовались 180 млн. лет назад при постоянном соприкосновении плит. Своим массивным краем Тихоокеанская океаническая плита опускается под край Филиппинской, образуя складчатую область.
Первенство в спуске к самому дну желоба у марианских островов принадлежит Дону Уолшу и Жаку Пикару. Совершили они героическое погружение в 1960 г. на батискафе «Триест». Они увидели здесь некоторые формы жизни, глубоководных моллюсков и весьма необычных рыб. Замечательным итогом данного погружения стало принятие ядерными странами документа о невозможности захоронения токсичных и радиоактивных отходов в Марианской впадине.
Ко дну здесь спускались и беспилотные подводные аппараты, в 1995 году японский глубоководный зонд «Кайко» спустился на рекордную в то время глубину — 10 911 м. Позже, в 2009 году сюда спустился глубоководный аппарат с названием «Нерей». Третьим среди жителей планеты в темные неприветливые глубины в одиночном погружении спустился замечательный режиссер Д. Кемерон на подводном аппарате «Дипси челленджер». Он провел киносъемку в формате 3D, с помощью манипулятора собрал образцы грунта и горных пород в глубочайшей точке желоба «Бездне Челенджера».
Постоянную температуру в донной части желоба +1о С, +4о С поддерживают находящиеся на глубинах близ 1,6 км «черные курильщики», геотермальные источники с водой богатой минеральными соединениями и температурой +450оС. В экспедиции 2012 года рядом с серпентиновыми геотермальными источниками на дне, богатыми метаном и легким водородом, найдены колонии глубоководных моллюсков.
На пути в бездну глубин желоба в 414 м от поверхности есть действующий подводный вулкан Дайкоку, в его районе обнаружено редчайшее не планете явление – целое озеро чистой расплавленной серы, которое кипит при температуре +187оС. Аналогичное явление астрономы обнаружили только в космосе на спутнике Юпитера – Ио.
Желоб Тонга
По периферии Тихого океана кроме Марианского желоба расположено еще 12 глубоководных желобов, составляющих по исследованиям геологов сейсмическую зону, так называемого Тихоокеанского огненного кольца. Вторым по глубине на планете и глубочайшим в водах Южного полушария является желоб Тонга. Его протяженность составляет 860 км и максимальная глубина — 10 882 м.
Расположена впадина Тонга у подножия подводного хребта Тонга от архипелага Самоа и желоба Кармалек. Впадина Тонга уникальна, прежде всего, максимальной на планете скоростью движения земной коры, составляющей 25,4 см ежегодно. Точные данные о движении плит в районе Тонга удалось получить после наблюдений за небольшим островом Ниаутопутану.
В впадины Тонга на глубине 6 тыс. м сегодня находится потерянная посадочная ступень известного лунного модуля «Аполло-13», она была «обронена» при возвращении аппарата на Землю в 1970 г. С таких глубин достать ступень чрезвычайно сложно. Если учесть, что с ней во впадину упал один их плутониевых энергоисточников, содержащих радиоактивный плутоний-238, спуск в глубины Тонга может быть весьма проблематичным.
Филиппинский желоб
Филиппинская океаническая впадина является третьей по глубине на планете, ее отметка 10 540 м. Она протянулась на 1320 км от крупного острова Лусон до Молукских островов близ восточного побережья одноименных Филиппинских островов. Желоб образовался при столкновении базальтовой морской Филиппинской плиты и преимущественно гранитной Евразийской плиты, движущихся навстречу друг другу со скоростью 16 см/год.
Земная кора здесь глубоко прогибается, и части плит плавятся в мантийном веществе планеты на глубине 60-100 км. Такое погружение частей плит на большие глубины с последующим их плавлением в мантии образует здесь зону субдукции. В 1927 году немецким исследовательским судном «Эмден» открыта глубочайшая впадина в Филиппинском желобе, которую назвали соответственно «глубиной Эмдена», ее отметка 10 400 м. Чуть позже датское судно «Галатея» при исследовании желоба произвело точную оценку глубины впадины, она составила 10 540 м, впадину переименовали в «Глубину Галатея».
Желоб Пуэрто-Рико
В Атлантическом океане расположено три глубоководных желоба, Пуэрто-Рико, Южносандвичев и Романш, их глубины заметно скромнее тихоокеанских впадин. Глубочайшей среди атлантических впадин является желоб Пуэрто-Рико с отметкой 8 742 м. Расположен он на самой границе Атлантики и Карибского моря, регион сейсмически весьма активен.
Недавние исследования впадины показали, что его глубина активно и постоянно увеличивается. Происходит это с погружением его южной стенки, являющейся частью Североамериканской плиты. В глубинах впадины Пуэрто-Рико на отметке 7 900 м при исследованиях найден крупный грязевой вулкан, который известен своим сильным извержением в 2004 году, горячая вода и грязь поднялись тогда высоко над океанической поверхностью.
Зондский желоб
В Индийском океане находится два глубоководных желоба Зондский, который часто называют Яванским, и Восточно-Индийский. По глубинам из них лидирует Зондская глубоководная впадина, протянувшаяся на 3 тыс. км вдоль южной оконечности одноименных Зондских островов и отметкой 7729 м близ о-ва Бали. Зондская океаническая впадина начинается неглубоким прогибом близ Мьянмы, продолжается и заметно сужается у индонезийского острова Ява.
Склоны Зондского желоба ассиметричные и очень крутые, северный островной склон из них заметно круче и выше, он сильно расчленен подводными каньонами, на нем различают обширные ступени и высокие уступы. Дно желоба в районе Явы выглядит группой впадин, которые разделены между собой высокими порогами. Наиболее углубленные части сложены вулканическими и морскими терригенными осадками, мощность которых доходит до 3 км. Образовавшуюся «подтеканием» Австралийской тектонической плиты под тектоническую структуру Сунда, Зондскую впадину обнаружила экспедиция исследовательского судна «Планет» в 1906 году.
Желоба, как известно, маркируют на океаническом дне зоны конвергентных окраин литосферных плит, т. е. они являются морфологическим выражением зоны субдукции океанической коры. Подавляющее большинство глубоководных желобов расположено по периферии гигантского Тихоокеанского кольца. Достаточно взглянуть на рис. 1.16, чтобы убедиться в этом. По данным А.П. Лисицына, площадь желобов составляет всего 1,1 % площади океана. Ho, несмотря на это, они в совокупности образуют самостоятельный гигантский пояс лавинной седиментации. Средняя глубина желобов превышает 6000 м, что значительно больше средней глубины Тихого (4280 м), Атлантического (3940 м) и Индийского (3960 м) океанов. Всего в Мировом океане сейчас выделены 34 глубоководных желоба, из них 24 соответствуют конвергентным границам плит, а 10 - трансформным (желоба Романш, Вима, Арго, Целеста и др.). В Атлантическом океане известны желоба Пуэрто-Рико (глубина 8742 м) и Южно-Сандвичев (8246 м), в Индийском океане - только Зондский (7209 м). Мы рассмотрим тихоокеанские желоба.
На западной окраине Тихого океана желоба тесно сопряжены с вулканическими дугами, образуя единую геодинамическую систему дуга - желоб, тогда как желоба восточной окраины непосредственно примыкают к континентальному склону Южной и Северной Америки. Вулканизм здесь фиксируется по тихоокеанской окраине этих континентов. Е. Зейболд и В. Бергер отмечают, что из 800 действующих сегодня активных вулканов 600 приходится на Тихоокеанское кольцо. Помимо этого, и глубина желобов на востоке Тихого океана меньше, чем на западе. Желоба Тихоокеанского кольца, начинаясь у побережья Аляски, образуют почти непрерывную цепь сильно удлиненных впадин, протягивающихся в основном в южном и юго-восточном направлениях до островов Новой Зеландии (рис. 1.16).
В табл. 1.5 мы попытались свести воедино все основные характеристики морфографии желобов Тихого океана (глубину, протяженность и площадь, там же указаны и номера станций глубоководного бурения). Данные табл. 1.5 убеждают в уникальности характеристик глубоководных желобов. Действительно, отношение средней глубины желоба к его длине доходит до 1:70 (Центральноамериканский желоб), протяженность многих желобов превосходит 2000 км, а Перуанско-Чилийский желоб прослежен вдоль западного побережья Южной Америки почти на 6000 км. Поражают и данные глубине желобов. Три желоба имеют глубины от 5000 до 7000, тринадцать - от 7000 до 10 000 м и четыре - свыше 10 000 м (Кермадек, Марианский, Тонга и Филиппинский), причем рекорд глубины принадлежит Марианскому желобу - 11 022 м (табл. 1.5).
Здесь, правда, следует заметить, что глубина глубине - рознь. Столь значительные глубины фиксируют океанологи, для них глубина желоба - это отметка дна, отсчитываемая от водной поверхности океана. Геологов же интересует другая глубина - без учета толщи морской воды. Тогда за глубину желоба следует принять разность отметок основания прижелобного океанического вала и днища самого желоба. В этом случае глубины желобов не превысят 2000-3500 м и будут сравнимы с высотами срединно-океанических хребтов. Факт этот, по всей вероятности, не случайный и свидетельствует об энергетической сбалансированности (в среднем) процессов спрединга и субдукции.
Желобам присущи и некоторые общие геофизические характеристики; пониженный тепловой поток, резкое нарушение изостазии, незначительные аномалии магнитного поля, повышенная сейсмическая активность и, наконец, важнейший геофизический признак - наличие сейсмофокальной зоны Вадати - Заварицкого - Беньофа (зона ВЗБ), погружающейся в районе желоба под континент. Она прослеживается до глубины 700 км. Именно с ней связаны все землетрясения, фиксируемые на островных дугах и прилегающих к желобам активных окраинах континентов.
И все же уникальны не столько морфометрические характеристики глубоководных желобов, сколько их расположение в Тихом океане: они как бы трассируют на активных окраинах континентов места схождения (конвергенции) литосферных плит. Здесь происходят разрушение океанической коры и рост континентальной. Этот процесс и называется субдукцией, Его механизм изучен пока в самых общих чертах, что даст некоторое право оппонентам тектоники плит относить субдукцию к числу недоказуемых, чисто гипотетических предположений, выдвигаемых якобы в угоду постулату о постоянстве площади поверхности Земли.
Действительно, разработанные на сегодня модели субдукции не могут удовлетворить специалистов, поскольку число возникающих вопросов значительно превосходит пока возможности существующих моделей. И главные из этих вопросов касаются поведения осадков в глубоководных желобах, которые морфологически трассируют места схождения плит. Дело в том, что противники субдукции в качестве одного из существенных аргументов против поддвигания океанической плиты под континент используют характер осадочного выполнения желобов. Они считают, что спокойное, горизонтальное залегание осадков в осевых частях всех желобов не согласуется с высокоэнергетическим процессом поддвига многокилометровой океанической плиты. Правда, проведенные буровые работы в Алеутском, Японском, Марианском, Центральноамериканском, Перуанско-Чилийском желобах (см. табл. 1.5) сняли ряд вопросов, но появились новые факты, не укладывающиеся в существующие модели и требующие доказательного объяснения.
Поэтому нами и предпринята попытка построения седиментологически состоятельной модели субдукции, которая давала ответы на вопросы, касающиеся осадочного выполнения желобов. Конечно, седиментологическая аргументация субдукции не может быть основной, но и без нее уже не обойдется ни одна из тектоно-геофизических моделей этого процесса. Отмстим, кстати, что основное назначение всех разработанных на сегодня моделей субдукции, как учитывающих осадочное выполнение желобов, так и пренебрегающих им, - объяснить этот процесс таким образом, чтобы модель фиксировала основные известные характеристики движения плит и реологические свойства вещества литосферы и чтобы в то же время ее результирующие (выводные) показатели не противоречили морфографии желобов и основным тектоническим элементам их строения.
Ясно, что в зависимости от того, какую цель ставит перед собой исследователь, он фиксирует в модели определенные характеристики и использует при этом соответствующий математический аппарат. Поэтому каждая из моделей (их сейчас более 10) отражает только одну-две важнейшие стороны процесса поддвига и оставляет неудовлетворенными тех исследователей, которые иначе трактуют качественную сторону этого явления. Исходя из этого нам представляется наиболее важным уяснить именно качественные характеристики субдукции, чтобы стали физически объяснимы все наблюдаемые следствия этого процесса. Тогда построение формализованной модели на количественной основе станет делом техники, т. е. оно не должно вызывать принципиальных затруднений.
Все известные на сегодня модели субдукции можно классифицировать так, как это показано на рис. 1.17. Наибольший вклад в разработку этих моделей внесли Л.И. Лобковский, О. . Сорохтин, С.А. Ушаков, А.И. Шсменда и другие русские ученые, а из зарубежных специалистов - Дж. Бодин (J.Н. Bodine), Д.Коуэн (D.S. Cowan), Дж. Дюбуа (J. Dubois), Г. Холл (G. A. Hall), Дж. Хельвиг (J. Helwig), Г. Джонс (G. М. Jones), Д. Кариг (D.Е. Karig), Л. Кульм (L.D. Kulm), У. Пеннингтон (W.D. Pennington), Д. Шолл (D.W. Scholl), У. Швеллер (W.J. Schwelier), Г. Шерман (G.F. Sharman), Р. Сайлинг (R.М. Siling), Т. Тарп (Т.М. Tharp), А. Уоттс (А. В. Walts), Ф.By (F. Т. Wu) и др. Нас, конечно, в первую очередь интересуют тс модели, в которых так или иначе учитывается осадочное выполнение желобов. К ним относятся так называемая «аккреционная модель» и модель, в которой осадкам отводится роль своеобразной «смазки» между двумя взаимодействующими плитами.
Эти модели, объясняющие реакцию осадков на высокоэнергетический процесс поддвига океанической плиты, хотя и дают вполне правдоподобную трактовку этого процесса, все же оставляют без внимания ряд важных вопросов, ответить на которые необходимо, чтобы предложенные тектоно-геофизическис модели могли считаться седиментологичсски состоятельными. Важнейшими из них являются следующие.
1. Как объяснить тот факт, что осадки в самом желобе всегда имеют горизонтальное ненарушенное залегание, несмотря на то, что со стороны океана идет активное погружение плиты, а со стороны континентального склона желоба наращивается сильнодеформированная аккреционная призма?
2. Каков механизм образования аккреционной призмы? Является ли она результатом хаотического сгруживания осадков, содранных с погружающейся плиты, или на ее рост влияют процессы, происходящие на самом континентальном склоне?
Чтобы ответить на эти вопросы, т. с., чтобы построить седиментологичсски состоятельную модель субдукции, необходимо более тесно увязать предлагаемые тектонические механизмы этого процесса с данными глубоководного бурения по профилям через ряд наиболее с этих позиций изученных желобов. Это необходимо сделать еще и для того, чтобы контроль предлагаемой модели данными «живой» литологии стал неотъемлемым элементом модели.
Изложение седиментологичсски состоятельной модели субдукции начнем с описания тектонических предпосылок, положенных в се основу. Надо заметить, что любая модель включает в себя конкретные допущения, на них она опирается и с их помощью пытается увязать в единое целое известные факты. В нашей модели использованы тектонические предпосылки, почерпнутые из уже апробированных физически обоснованными расчетами схем субдукции.
Первое допущение касается импульсного (дискретного) характера процесса поддвига. Имеется в виду, что очередной фазе поддвига предшествует накопление напряжений в океанической коре, которые вследствие тектонической расслоенности литосферы и неоднородностей земной коры передаются от центров спрединга с разной интенсивностью и во всяком случае распределены е океане крайне неравномерно. Предположение это имеет достаточно глубокий смысл, поскольку с его помощью можно объяснить изменение петрологических свойств уже погруженной части океанической плиты, что частично предопределяет возможность следующего импульса субдукции.
Второе допущение предполагает разнонаправленное распределение напряжений непосредственно в зоне Вадати-Заварицкого-Беньофа (БЗБ). Проявляется ото так. Испытывая на более глубоких горизонтах сжимающие усилия, зона в точке перегиба, которую и маркирует глубоководный желоб, подвергается растягивающим напряжениям, что приводит к образованию разломов как на внутреннем, так и на внешнем бортах желоба Эти разломы разделяют со стороны океана погружающиеся части плиты на отдельные сегменты (ступени); при очередном импульсе поддвига ближайший к оси желоба сегмент вовлекается в этот процесс. Эта мысль была конструктивно апробирована Л.И. Лобковским в его кинематической схеме субдукции.
Третье допущение имеет в виду дискретную миграцию в сторону океана осевой линии желоба. Оно является следствием первых двух допущений. Специальными исследованиями также установлено, что скорость миграции оси желоба зависит от возраста поглощаемой коры и наклона зоны ВЗБ.
Четвертое допущение предполагает энергетическую сбалансированность во времени процессов наращивания океанической коры в срединно-океанических хребтах и ее переработки на активных окраинах. То, что данное предположение не лишено оснований, косвенно контролируется равенством (в среднем) высот срединно-океанического хребта и глубин желобов, соответствующих конкретным векторам спрединга, что мы уже отмечали. Как подметил Т. Хатертон, возможная сбалансированность процессов спрединга и субдукции подвела под тектонику плит надежную физическую основу. Нарушение же этого равновесия в отдельные моменты приводит к росту сводовых поднятий, перестройке глобальной системы циркуляции океанических вод и, как следствие этого, к глобальным перерывам в седиментации.
Если искать причину различий в глубинах желобов, то необходимо учесть тесную корреляцию между скоростью субдукции и возрастом поглощаемой коры (при фиксированном значении угла наклона зоны ВЗБ). Этот вопрос на материале десяти конвергирующих систем (Тонга-Кермадек, Курильской, Филиппинской, Идзу-Бонинской, Новогебридской, Перуанско-Чилийской, Алеутской, Центральноамериканской, Индонезийской и Японской) детально изучен С. Грилле и Дж. Дюбуа. В частности, эти авторы установили: чем выше скорость субдукции, тем меньше (в среднем) глубина желоба. Зато глубина желоба увеличивается вместе с возрастом погружающейся плиты. М.И. Стрельцов удачно дополнил это исследование, установив, что глубина желоба зависит и от кривизны вулканической дуги: наиболее глубокие желоба приурочены к дугам максимальной кривизны.
Рассмотрим теперь более обстоятельно механизм седиментогенеза в желобах, т. е. построим общую седиментологическую модель желоба. Анализ разрезов скважин глубоководного бурения, с одной стороны, и характер тектонического строения желобов - с другой, позволяют сделать следующие достаточно надежные выводы.
1. Осадочный покров существенно различен на внутреннем (континентальном) и внешнем (океаническом) склонах желоба, и хотя тектоническое строение этих элементов структуры желоба также неоднородно, однако состав осадков является прежде всего функцией собственно седиментологических процессов на разных склонах желоба: пелагического седиментогенеза на внешнем склоне и супснзионно-потокового, наложенного на пелагический, - на внутреннем.
2. В основании внутреннего склона желоба часто фиксируется скучивание осадков, они здесь всегда более интенсивно уплотнены и в структурном отношении представляют собой крупное линзовидное тело, называемое аккреционной призмой. На внешнем склоне осадки наклонены под небольшим углом к оси желоба, а на дне имеют горизонтальное залегание.
3. По данным геофизики осадки на дне желобов залегают в виде двух «слоев»: акустически прозрачного нижнего слоя, интерпретируемого как уплотненные пелагические отложения океанической плиты, и верхнего, представленного турбидитами, которые были снесены в желоб со стороны континентального склона в период между двумя смежными импульсами поддвига.
4. Мощности турбидитовых отложений на дне желобов зависят от многих факторов: от расчлененности рельефа континентального склона и климата, как бы предопределяющего темпы денудации прилегающей суши, от интенсивности и частоты землетрясений в районе желоба и от многих других причин. Длительность взаимодействия плит, т. е. время существования конкретной субдукционной зоны, также должно бы играть существенную роль в наращивании мощности турбидитовой толщи на дне желоба, но только в том случае, если бы желоб как тектоническая структура имел самостоятельное значение в процессе субдукции; но так как он представляет собой только выраженную в рельефе океанического дна реакцию на этот процесс, да к тому же его положение непостоянно во времени, этот фактор не играет решающей роли в процессе накопления турбидитов на дне желоба. Мы знаем, что современное положение желобов маркирует лишь последнюю фазу длительно развивающегося процесса поддвига.
5. С глубоководными желобами тесно ассоциируются четыре основных фациальных комплекса осадков: конусы выноса континентального склона, турбидиты дна и бассейнов на внутреннем склоне, пелагические отложения, фиксируемые в пределах всех морфологических элементов желоба, и, наконец, осадки аккреционной призмы.
В настоящее время достаточно детально разработаны седиментологические модели Алеутского, Перуанско-Чилийского и особенно Центральноамериканского желобов. Ho эти модели, к сожалению, не увязаны с общим механизмом субдукции в этих желобах.
М. Ундервуд и Д. Кариг, а также Ф. Шепард и Э. Реймниц, детально изучившие морфологию внутреннего склона Центральноамериканского желоба в районе континентальной окраины Мексики, отмечают, что только в этом районе к внутреннему склону желоба примыкают четыре крупных каньона, из которых наиболее обстоятельно исследован Рио-Бальсас (подводное продолжение реки Бальсас), прослеженный до самого желоба. Установлена четкая корреляция между мощностями турбидитов на дне желоба и в устьях крупных каньонов. Наиболее мощный чехол осадков (до 1000 м) приурочен в желобе именно к устью каньонов, тогда как в других его частях их мощность снижается до нескольких метров. В устье каньонов всегда фиксируется конус выноса осадков; он изрезан многочисленными каналами - своеобразной распределительной системой конуса выноса. Поступающий через каньоны кластический материал разносится продольным течением вдоль осевой линии желоба в направлении погружения дна. Влияние каждого каньона на распределение осадков в центральной части желоба ощущается даже на расстоянии 200-300 км от устья. Данные глубоководного бурения в Центральноамериканском желобе подтвердили, что в разных частях его реакция осадков на процесс поддвига неодинакова. Так, в районе Гватемальского профиля бурения субдукция не сопровождается аккрецией осадков, тогда как скважины в районе Мексиканского профиля, напротив, выявили наличие аккреционной осадочной призмы в основании континентального борта желоба.
Теперь подробно остановимся на основном седиментологическом парадоксе субдукции. Как сейчас твердо установлено геофизическими работами и скважинами глубоководного бурения, осадки на дне всех желобов представлены турбидитами разного литологического состава, имеющими горизонтальное залегание. Парадокс же заключается в том, что осадки эти должны либо сдираться с океанической плиты и скучиваться у основания континентального склона в виде аккреционной призмы (аккреционные модели субдукции), либо поглощаться вместе с осколком океанической плиты в очередную фазу поддвига, как это следует из «модели смазки» О.Г. Сорохтина и Л.И. Лобковского.
Логика противников субдукции поэтому проста и справедлива: коль скоро субдукция - это высокоэнергетический процесс, в котором участвуют жесткие плиты толщиной в десятки километров, то маломощный слой рыхлых осадков не может не реагировать на этот процесс. Если же осадки на дне желобов залегают горизонтально, значит субдукция не имеет места. Надо признать, что предпринимавшиеся ранее попытки объяснить этот седиментологический парадокс были неубедительными. Горизонтальное залегание осадков объяснялось их молодостью, периодическим встряхиванием уже накопившихся турбидитов, после чего они откладывались как бы заново, и т. п. Были, конечно, и более реалистичные трактовки, которые рассматривали зависимость объема осадков в желобах от соотношения скоростей осадконакопления и субдукции.
О.Г. Сорохтин сделал нехитрый, но, к сожалению, неубедительный расчет этого процесса, пытаясь подвести фактическую базу под свою, разобранную выше, модель смазки. Он отметил, что в большинстве желобов мощность осадочного покрова незначительна, несмотря на очень высокую скорость накопления осадков (несколько сантиметров за 100 лет). При такой скорости, как считает О. Г. Сорохтин, если бы не работал механизм «смазки», желоба оказались бы полностью засыпанными осадками уже через несколько десятков миллионов лет. В действительности же этого не происходит, хотя некоторые желоба существуют и продолжают развиваться уже в течение сотен миллионов лет (Японский, Перуанско-Чилийский).
Неубедителен этот расчет по двум причинам. Во-первых, независимо от механизма поглощения осадков желоба являются важнейшим компонентом динамической системы зоны субдукции, и уже поэтому нельзя было рассчитывать скорость заполнения их осадками так, как будто это неподвижный отстойник. Во-вторых, желоба в их современном морфологическом выражении фиксируют лишь реакцию на последнюю фазу процесса поддвига (см. третье допущение нашей модели), и поэтому время их существования нельзя отождествлять с продолжительностью развития всей зоны субдукции, т. е. говорить о десятках, а тем более сотнях миллионов лет как о возрасте желоба не приходится. По этим же причинам нельзя признать убедительным и похожий подход к этой проблеме, изложенный в статье Дж. Хельвига и Г. Холла.
Итак, данный парадокс не может быть разрешен, если опираться на уже разработанные схемы субдукции, в которых механизм и скоростные характеристики поддвига плит не увязаны с механизмом и скоростными характеристиками накопления осадков.
Информация о скоростях осадконакопления в желобах Тихого океана, которые оценивались по результатам глубоководного бурения, содержится в многотомном издании, материалы которого позволяют сделать вывод, что в целом для желобов действительно характерны сравнительно высокие темпы накопления осадков: от первых десятков до сотен и даже тысяч метров за миллион лет. Эти скорости, конечно, варьируют во времени даже в одной точке бурения, но в целом порядок чисел сохраняется.
Обратим, однако, внимание на одно обстоятельство, по-видимому ускользавшее от внимания геологов. Дело в том, что геологи привыкли оценивать скорость накопления осадков в единицах Бубнова: миллиметры в 10в3 (мм/10в3) или метры в 10в6 (м/10в6) лет. Такой подход вызван объективными причинами, ибо геологи располагают достоверными сведениями лишь о мощности разреза и значительно менее достоверными данными о длительности соответствующего стратиграфического интервала. Они, конечно, представляют, что получаемые таким образом значения скорости имеют весьма отдаленное отношение именно к скорости накопления осадков, поскольку при этом не учитывается ни то, что разные литологическис типы пород образуются с разными скоростями, ни то, что в пределах исследуемого интервала разреза могут быть скрытые перерывы в накоплении осадков (диастемы). Если к тому же учесть, что осадки осевой части желобов образуются в инъективном режиме циклоседиментогенеза, то в этом случае вообще нельзя использовать данный подход к оценке скорости накопления осадков, ибо, строго говоря, вся толща турбидитов формируется как наложение суспензионно-потокового седиментогенеза на нормальный пелагический седиментогснсз: иными словами, толща турбидитов накапливается как бы в паузы седиментации. На многочисленных фактических материалах по современным и древним турбидитам такой механизм седиментогенеза обоснован в монографиях автора.
Когда появились работы по тектонике плит и геофизики опубликовали первые данные о скоростях спрединга и субдукции (измеряемых сантиметрами в год), то геологи, пытаясь соотнести известные им значения скоростей осадконакопления с вновь полученными сведениями о скоростях движения плит, по-прежнему оперировали изменениями скорости в единицах Бубнова, не делая попыток привести сравниваемые значении к общему знаменателю. Легко понять, что такой подход порождает ряд недоразумений, мешающих изучению действительной роли седиментологических процессов в разных моделях субдукции и приводящих к неверной оценке их значимости. Приведем для иллюстрации этого положения несколько характерных примеров, не повторяя описания литологического состава осадков, вскрытых скважинами глубоководного бурения.
Осадки дна Алеутского желоба имеют голоценовый возраст, их мощность достигает 2000, а иногда и 3000 м. Скорость субдукции Tихоокеанской плиты под Алеутский желоб, по оценке К.Лe Пишона и др., составляет 4-5 см/год, а по оценке В. Вакье - даже 7 см/год.
Скорость осадконакопления в желобе, если се измерять в единицах Бубнова, интерпретируется как аномально высокая («лавинная», по А. П. Лисицыну): 2000-3000 м/10в6 лет. Если же скорости осадконакопления выразить в тех же единицах, что и скорость субдукции, то получим 0,2-0,35 см/год, а для периодов межледниковья еще на порядок ниже: 0,02-0,035 см/год. И все же темпы накопления осадков в Алеутском желобе (в каких бы единицах мы их ни измеряли) очень высоки, Р. фон Хюне справедливо отмечает, что желоба западной окраины Тихого океана, для которых характерен осадочный чехол дна мощностью более 500 м, несомненно находились в зоне влияния высокоширотных оледенений побережий. Значительное влияние оказывают и дельты крупных рек, впадающих в океан в районе желоба.
Таким образом, то, что для литологов считается «лавинной» скоростью осадконакопления, оказывается почти на два порядка ниже скоростей поддвига плиты. Если эти данные справедливы и если их соотнести с моделью монотонной (лобовой) субдукции, то становится ясно, что при такой трактовке механизма поддвига осадки просто не успевали бы накапливаться и по крайней мере осевая часть желоба должна была бы быть полностью свободной от осадочного покрова. Между тем его мощность в северо-восточной части Алеутского желоба достигает, как мы уже отметили, 3000 м.
Скв. 436 была пробурена на внешнем склоне Японского желоба. Из разреза скважины нас будет интересовать только пачка глин мощностью 20 м, вскрытых на глубине 360 м. Их возраст оценивается в 40-50 млн лет (от среднего миоцена до начала палеогена). Нетрудно подсчитать, что скорость формирования этих отложений была ничтожно малой: 0,44 м/10в6 лет (0,000044 см/год, или 0,5 мкм/год). Чтобы зримо представить себе эту цифру, достаточно сказать, что в обычной городской квартире в зимние месяцы (при закрытых окнах) такой слой пыли накапливается за неделю. Ясно теперь, сколь чисты от кластических взвесей глубоководные зоны океанов и сколь при этом громадна созидательная роль геологического времени, способного при таких исчезающе малых скоростях осадконакопления зафиксировать в разрезе через 45 млн лет толщу глин мощностью 20 м.
Столь же низкие скорости осадконакопления отмечены и на океаническом склоне Курило-Камчатского желоба (скв. 303), где они составляют от 0,5 до 16 м/10в6 лет, т. е. от 0,00005 до 0,0016 см/год. Тот же порядок чисел сохраняется и для других желобов Тихоокеанского кольца. Увеличение скорости накопления осадков на внутренних склонах желобов до первых сотен метров за миллион лет, как легко понять, не меняет соотношения двух скоростных характеристик: накопления осадков и поддвига океанической плиты. Они и в этом случае различаются минимум на два порядка (наименьшие значения скорости субдукции - от 4 до 6 см/год - отмечены для желобов Японского, Кермадек, Алеутского и Новогебридского, а наибольшие - от 7 до 10 см/год - для Курило-Камчатского, Новогвинейского, Тонга, Перуанско-Чилийского и Центральноамериканского. Помимо этого, установлено, что скорость конвергенции северных и восточных окраин Тихого океана увеличивалась от 10 (от 140 до 80 млн лет назад) до 15-20 см/год (между 80 и 45 млн лет назад), затем упала до 5 см/год. Ta же тенденция отмечена и для запада Тихоокеанского кольца.
Может показаться, что есть корреляция между временем существования субдукционной зоны и мощностью осадочного покрова на дне желобов. Однако фактический материал опровергает и это предположение. Так, время функционирования Новогебридской субдукционной зоны всего 3 млн лет, а мощность осадков в желобе 600 м. Марианская субдукционная зона и зона Тонга существуют уже около 45 млн лет, но и в них мощность осадков только 400 м. Скорости же субдукции в этих зонах близки. Следовательно, надо искать новый эффективный механизм, который бы связал эти (и многие другие) характеристики.
Пока ясно одно: осадки в желобе могут сохраняться только в том случае, когда скорость осадконакопления существенно выше скорости субдукции. В ситуации, которую пытались осмыслить геологи, соотношение этих величин оценивалось как прямо противоположное. В этом и заключается суть «седиментологического парадокса субдукции».
Разрешить этот парадокс можно единственным образом: при оценке скоростей осадконакопления не абстрагироваться от генетического типа отложений, ибо не для всех толщ, повторяем, применима обычная арифметическая процедура, используемая для вычисления скорости осадконакопления: отношение мощности толщи (в метрах) к стратиграфическому объему времени (в миллионах лет). Более того, автор уже неоднократно отмечал, что к турбидитам эта процедура неприменима совсем, поскольку она даст не просто приближенную, а абсолютно неверную оценку скорости накопления осадков. Следовательно, для того чтобы в осевой части желобов осадки сохранялись и имели к тому же горизонтальное залегание, несмотря на поддвигание океанической плиты, необходимо и достаточно, чтобы скорость осадконакопления была значительно выше скорости субдукции, а это может быть только тогда, когда осадконакопление в желобе реализуется в инъективном режиме циклоссдиментогенеза. Следствием этой своеобразной седиментологической теоремы является исключительная молодость осадков дна всех глубоководных желобов, возраст которых обычно не превышает плейстоценовый. Этот же механизм дает возможность объяснить наличие высококарбонатных осадков на глубинах, заведомо превышающих критическую для растворения карбонатного материала.
Прежде чем разобраться во втором из поставленных нами вопросов (о нарушении нормальной стратиграфической последовательности осадков в основании континентального склона желоба), необходимо отметить следующее обстоятельство, над которым, вероятно, задумывались многие, пытавшиеся анализировать механизм субдукции. Действительно, если процесс поддвига (с позиций кинематики) протекает во всех желобах сходно и если при этом он сопровождается соскребыванием осадков с погружающейся плиты, то аккреционные призмы должны фиксироваться у подножия внутренних склонов всех без исключения желобов. Однако глубоководное бурение не установило наличия таких призм во всех желобах. Пытаясь объяснить этот факт, французский ученый Ж. Обуэн предположил, что существуют два типа активных окраин: окраины с преобладанием сжимающих напряжений и с проявлением активной аккреции и окраины, для которых более характерны растягивающие напряжения и почти полное отсутствие аккреции осадков. Это два крайних полюса, между которыми можно поместить практически все известные на сегодня конвергирующие системы, если принять во внимание такие их важнейшие характеристики, как угол наклона зоны ВЗБ, возраст океанической коры, скорость субдукции и мощность осадков на океанической плите. Ж. Обуэн полагает, что системы дуга-желоб ближе к первому типу, а андийский вид окраины - ко второму. Однако, повторяем, это не более чем грубое приближение, ибо реальные ситуации в конкретных зонах поддвига зависят от многих факторов, и потому могут встречаться самые разнообразные соотношения в системах как западной, так и восточной окраин Тихоокеанского кольца. Так, В.Е. Хайн еще до того, как Ж. Обуэн выделил эти два крайних случая, справедливо заметил, что Алеутский, Нанкайский и Зондский профили лишь частично подтвердили модель аккреции, тогда как профили через Марианский и Центральноамериканский (в районе Гватемалы) желоба аккреционной призмы не обнаружили. Какие из этого следуют выводы?
Скорее всего, призмы осадков (там, где они несомненно есть) не всегда являются результатом только соскрсбывания отложений с океанической плиты, тем более что по составу осадки этих призм не соответствуют осадкам открытого океана. Кроме того, несомненное отсутствие таких призм (например, в Центральноамериканском желобе) дает основание не считать соскребывание осадков седиментологичсски универсальным для субдукции процессом, что в явном виде следует и из разобранной нами «модели смазки» О.Г. Сорохтина и Л.И. Лобковского. Иными словами, кроме аккреции осадков в конвергирующих системах должен проявляться какой-то более общий седиментологический процесс, ведущий к формированию призмы осадков в основании континентального склона желоба.
Мы уже указывали, что осадки основания континентального склона желобов сильно уплотнены, смяты в сложную систему складок, зачастую в них нарушается возрастная последовательность слоев, причем все эти осадки имеют явно турбидитовый генезис. Именно эти факты в первую очередь требуют убедительного объяснения. Помимо этого, в пределах аккреционной призмы (там, где ее наличие несомненно доказано) установлено омоложение осадков вниз по разрезу по направлению к желобу. Это свидетельствует не только о том, что каждая последующая сдираемая с океанической плиты пластина осадков как бы подсовывается под предыдущую, но и о своеобразной кинематике процесса поддвига, согласно которой очередной импульс субдукции сопровождается миграцией оси желоба в сторону океана с одновременным расширением шельфовой зоны континентального склона и прогибанием его основания, что и дает в целом возможность реализоваться данному механизму. При более детальном изучении строения аккреционных призм (Японский и Центральноамериканский желоба) выяснилось также, что закономерности изменения возраста отдельных пластин более сложные: установлено, в частности, двух-трехкратное появление одновозрастных пачек среди осадков как более молодых, так и более древних. Этот факт уже не объяснить с помощью механизма чистой аккреции. Вероятно, ведущую роль здесь играют процессы, приводящие к смещению частично литифицированных масс осадков, которые имеют место непосредственно в пределах континентального склона желоба. Следует учесть и то обстоятельство, что сам механизм уплотнения осадков в пределах аккреционной призмы также имеет свою специфику, заключающуюся в частности в том, что стрессовые напряжения, которыми сопровождается субдукционный процесс, приводят к резкому сокращению порового пространства и выжиманию флюидов в верхние горизонты осадков, где они служат источником карбонатного цемента. Происходит как бы расслаивание призмы на разноуплотненные пачки пород, что в дальнейшем способствует деформации пород в складки, расчлененные на пласты со сланцеватым кливажем. Подобное явление имело место в кодьякской свите позднемеловых, палеоценовых и эоценовых турбидитов, обнаженных в зал. Аляска между Алеутским желобом и активной вулканической дугой на п-ове Аляска. А.П. Лисицын отмечает, что аккреционная призма в районе Алеутского желоба разбита разломами на отдельные блоки, причем движение этих блоков соответствует (в первом приближении) неровностям подстилающей коры, они как бы «отслеживают» все крупные неровности рельефа поверхности океанической плиты.
Наиболее обстоятельно изучена аккреционная призма в районе Антильской островной дуги (о. Барбадос), чему посвящены были два специальных рейса НИС «Гломар Челлснджер» (№ 78-А) и «Джоидес резольюшн» (№ 11). Восточно-Карибская активная окраина здесь выражена следующими структурами: о. Барбадос, трактуемый как преддуговой хребет, > впадина Тобаго (междуговая) > Св. Винсента (активная вулканическая дуга) > впадина Гренада (тыловодужная, окраинная) > хр. Авес (отмершая вулканическая дуга). Здесь с зоной субдукции сближены мощные осадочные накопления ПКВ Ориноко и частично перемещаемые осадки из устья Амазонки. Глубоководные скв. 670-676 (рейс № 110) вблизи фронта активных деформаций подтвердили наличие здесь мощной аккреционной призмы, состоящей из надвинутых впадин неогеновых глубоководных отложений, сорванных со слабодеформированного океанического комплекса кампан-олигоцена. Зона срыва сложена аргиллитами верхнего олигоцена-нижнего миоцена и наклонена к западу. Непосредственно над зоной срыва вскрыта серия более крутых чешуйчатых надвигов. Суммарная мощность вскрытого бурением разреза от 310 до 691 м. В его основании залегают кремнистые аргиллиты нижнего-среднего эоцена. Выше - глинистые осадки, известковистыс турбидиты, косослойчатые глауконитовые песчаники среднего-верхнего эоцена, тонкослоистые арги.ллиты и карбонатные породы олигоцена, кремнистые радиоляриевые аргиллиты, известковистые аргиллиты и биогенные карбонатные осадки нижнего миоцена-плейстоцена. Характерное явление здесь - латеральная миграция флюидов как в самом теле аккреционной призмы (хлориды), так и с океанической стороны фронта деформаций (метан). Подчеркнем также, что на нескольких уровнях выявлено повторение в разрезе литологически однотипных и одновозрастных пачек пород.
В дополнение к тому, что уже известно о тектоническом строении желобов, отмстим: в пределах подводной погруженной террасы в средней части внутреннего склона Японского и других желобов происходили активные тектонические процессы, свидетельствующие, с одной стороны, о значительных горизонтальных смещениях блоков, а с другой - об активных вертикальных подвижках, приводивших к сравнительно быстрой смене батиметрических условий осадконакопления. Аналогичное явление было установлено и в Перуанско-Чилийском желобе, где скорости вертикальных смещений блоков достигают 14-22 см/год.
Детальные геофизические исследования Японского желоба показали, что его внутренний и внешний борта представляют собой сложную систему блоков, контактирующих по разломам. Блоки эти испытывают подвижки различной амплитуды. Существенны при этом последовательность формирования разломов, поведение блоков коры на разных этапах поддвига и, что самое главное (для нашей цели), отражение всех этих процессов в осадочном чехле глубоководного желоба. Позиция японских геофизиков Ц. Шики и 10. Мисава, считающих, что, поскольку концепция субдукции в своей основе «обширна и носит глобальный характер», в модели такого масштаба «осадки и осадочные тела могут не приниматься во внимание», представляется крайней.
Как раз наоборот, только через особенности механизма заполнения осадками бассейнов на склонах желобов и самих желобов можно уяснить и тонкие детали субдукции, которые в противном случае будут просто не замечены исследователями. Образно говоря, осадки позволяют сделать слепок с желоба и тем самым не только понять детали его внутреннего строения, но и более обоснованно восстановить процессы, приведшие к его формированию.
Механизм скучивания осадков в основании континентального склона представляется следующим. В начальную фазу субдукции - при заложении глубоководного желоба в результате столкновения континентальной и океанической плит - в основании континентального склона происходит разрыв сплошности коры (рис. 1.18, а); по разлому кора проседает в направлении оси желоба и осадки с верхней ступени (террасы) сползают вниз (рис. 1.18, б). На нижней ступени будет фиксироваться стратиграфически инверсионное залегание пачек слоев (I, 2, 1, 2). В фазу относительно спокойного поддвига, когда возникающие в зоне субдукции напряжения не превышают предела прочности континентальной литосферы, на внутреннем склоне желоба идет накопление осадков: от прибрежно-морских до глубоководных (рис. 1.18, 6, пачки 3 и 4), а в бассейне на нижней террасе - турбидитов.
Затем при новом активном импульсе субдукции ось желоба смещается в сторону океана и в основании внутреннего склона образуется новый разлом, по которому осадки с верхней террасы сползают вниз (рис. 1.18, в), а часть прибрежно-морских мелководных накоплений оказывается на второй террасе. В основание внутреннего склона желоба сползает новая порция еще недостаточно уплотненных осадков, которые в процессе движения вниз по неровному рельефу склона скучиваются, сминаются в складки и т. д. Происходит очередное наращивание призмы в основании континентального склона.
У большинства желобов на континентальном склоне выделяются три морфологически выраженные ступени - террасы. Следовательно, если наша схема справедлива, то в процессе существования субдукционной зоны, по крайней мере, трижды происходили крупные структурные перестройки, сопровождавшиеся продвижением желоба в сторону океана и образованием разломов на его внутреннем склоне. Заключительная фаза этого процесса показана на рис. 1.18, г: призма осадков в основании континентального склона сформирована. В ней трижды (согласно этой упрощенной схеме) нарушается стратиграфическая последовательность слоев.
Происходит этот процесс так или несколько иначе, главным является то, что в тех случаях, когда удалось разбурить основание континентального склона (Японский и Центральноамериканский желоба), действительно оказалось, что здесь нарушена нормальная стратиграфическая последовательность пород; они в значительно большей мере, чем синхронные им отложения внешнего склона, уплотнены, и, что самое главное, эти отложения ничем не напоминают пелагические осадки океанического склона желоба. Становятся объяснимыми также значительные вертикальные подвижки, в результате которых заведомо мелководные отложения оказываются погребенными на глубинах в несколько тысяч метров.
Прежде чем переходить к модельному обоснованию индикационного ряда осадочных формаций глубоководных желобов, необходимо обратить внимание на одно важное обстоятельство, ранее геологами не учитывавшееся. Между тем оно с очевидностью вытекает из тех тектоно-геофизических предпосылок субдукции, которые являются фундаментальными характеристиками этого процесса и которые мы положили в основу своей седиментологически состоятельной модели субдукции. Имеется в виду тот факт, что современные глубоководные желоба не являются осадочными (аккумулятивными) бассейнами в строгом смысле слова, а представляют собой лишь морфологически выраженную в рельефе океанического дна реакцию земной коры на процесс субдукции. Мы уже знаем, что подо-двигание океанической коры под континент маркируется сейсмофокальной зоной, в точке перегиба которой и располагается глубоководный желоб; что сама субдукция - процесс импульсивный и каждому очередному импульсу субдукции соответствует скачкообразная миграция оси желоба в сторону океана; что осадки в желобе успевают накапливаться только благодаря тому, что скорость отложения турбидитов значительно превосходит скорость погружения океанической плиты, но основная их масса уходит вместе с пододвигаемой плитой в более глубокие горизонты литосферы либо сдирается выступом континентальной плиты и сгруживается в основание континентального склона желоба. Именно этими обстоятельствами объясняется тот факт, что, несмотря на длительное (десятки миллионов лет) существование большинства субдукционных зон, возраст осадочного выполнения днища желобов не превышает плейстоценовый. Современные желоба, таким образом, не фиксируют в осадочной летописи все этапы субдукции и потому с позиций седиментологии не могут рассматриваться как осадочные бассейны. Если же их все же считать таковыми, то желоба - это весьма своеобразные бассейны: бассейны с «дырявым» дном. И лишь когда процесс субдукции прекращается, сейсмофокальная зона блокируется континентом или микроконтинентом, позиция глубоководного желоба становится стабильной, и он начинает выполняться осадочными комплексами уже как полноценный осадочный бассейн. Именно эта фаза его существования сохраняется в геологической летописи, и именно образованный в этот период ряд осадочных формаций может рассматриваться как индикационный для глубоководных желобов зон субдукции.
Перейдем к его описанию. Заметим сразу, что речь пойдет о тектоно-седиментологическом обосновании классического ряда тонкоритмичных терригенных формаций: аспидная формация > флиш > морская моласса. Ряд этот (вслед за М. Бертраном) эмпирически обосновал Н. Б. Вассоевич на материале мел-палеогенового флиша Кавказа, сделав, кстати, примечательный вывод: поскольку в этом ряду наиболее молодыми (в непрерывном разрезе) оказываются отложения нижней (морской) молассы, то современная эпоха является преимущественно эпохой молассонакопления; новый этап образования флиша еще не наступил, а старый давно закончился. Вывод этот оказался неверным.
Б.М. Келлер подтвердил установленную Н.Б. Вассоевичсм последовательную смену осадочных формаций флишевого ряда на материале девонских и каменноугольных разрезов Зилаирского синклинория на Южном Урале. По Б.М. Келлеру, в этом синклинории последовательно формировались кремнистая формация, аспидная, представляющая собой чередование граувакковых песчаников и сланцев с зачаточной цикличностью флишевого типа (разрезы в бассейне р. Сакмары), и, наконец, отложения морской молассы. Эту же закономерность выявила И.В. Хворова. На Восточном Сихотэ-Алине нижнемеловыс (готерив-альбекие) флишевые толщи венчаются грубым флишем и морской молассой. В Ануйско-Чуйском синклинории Горного Алтая зелено-фиолетовая аспидная и флишоидная (граувакковая-сланцевая) формации сменяются черносланцсвой (аспидной), за которой следует субфлишевая толща, затем (выше по разрезу) - нижняя моласса. Венчают эту последовательность осадочно-вулканогенные отложения континентальной молассы. М.Г. Леонов установил, что на Кавказе на морскую молассу позднего эоцена шарьированы более древние флишевые комплексы. В позднем эоцене Закавказский массив медленно мигрировал в северном направлении, вследствие чего в разрезе фиксировались все более грубозернистые разности осадков, турбидиты становились все более песчанистыми. То же явление, только чуть смещенное во времени, отмечается в Австрийских и Швейцарских Альпах, а также на Апеннинском полуострове. В частности, как турбидитовая последовательность фаций глубоководного желоба интерпретируется верхнемеловая формация Антола, развитая в Северных Апеннинах. В ней фиксируется отчетливое погрубение осадков вверх по разрезу.
Отчетливое погрубение турбидитовых комплексов вверх по разрезу отмечается в Дальнсгорском рудном районе (Приморье). Оно естественным образом сопровождается постепенным «обмелением» фаунистических комплексов. А.М. Пересторонин, изучавший эти отложения, отмечает, что особенностью разреза аллохтонных пластин является постепенная смена (снизу-вверх) глубоководных хремнистых отложений с радиоляриями сначала алевролитовыми, а затем мелководными песчаниками с бсрриас-валанжинской флорой. Аналогичная тенденция в смене турбидитовых комплексов установлена в формации зал. Камберленд на о. Св. Георгия. Она сложена позднеюрскими - раннемеловыми турбидитами суммарной мощностью около 8 км. Литофациальная специфика этой формации в том, что вверх по разрезу фиксируются погрубение кластичсского материала в пределах единичных циклов и увеличение мощности самих циклов. Интересующий нас ряд флиш > морская моласса > континентальная моласса выделяется и в Западно-Карпатском бассейне олигоцен-миоценового возраста. На Западном Урале верхнспалеозойский флишевый комплекс делится на три последовательно сменяющие друг друга в разрезе формации: флиш (С2) > нижняя моласса (C3-Р1) > верхняя моласса (P2-Т). Причем тонкоритмичные дистальные турбидиты развиты в нижней части разреза.
Таким образом, эмпирически установленная закономерность последовательного появления в разрезе все более грубозернистых разностей толщ флишевого ряда требует литогеодинамического обоснования. Предлагаемая нами модель опирается на следующие допущения.
1. Из всего многообразия современных обстановок турбидитонакопления геологически значимыми (отложения этих зон устойчиво сохраняются в геологической летописи) оказываются геодинамические обстановки краевых частей (и стыка) литосферных плит. Это - континентальное подножие пассивных окраин континентов, а также глубоководные желоба активных окраин. Здесь реализуется механизм лавинной седиментации. С позиций геодинамики активная окраина соответствует обстановке субдукции океанической коры.
2. Седиментологический контроль субдукции, детально разобранный в предыдущих работах автора, гарантирует, что основным генетическим типом отложений, выполняющих днища желобов и бассейны-террасы на их континентальном склоне, являются турбидиты.
3. По всей вероятности, последовательно сменяющиеся толщи, близкие по литологическому составу и строению элементарных седиментационных циклов, фиксируют не разные, хотя и зависящие друг от друга седиментационные процессы, а длительные этапы развития единого процесса циклогенеза, который реализуется в инъективном режиме, но вследствие изменений глубин бассейна и интенсивности сноса обломочного материала на разных стадиях развития фиксирует в разрезах циклы, различающиеся мощностями и зернистостью отложений.
4. Установленный Н.Б. Вассоевичсм эмпирический ряд вовсе необязательно должен быть максимально полно выраженным. Например, триас-юрскис аспидные толщи таврической серии Крыма, верхнемеловой флиш Центрального и Северо-Западного Кавказа и т. д.
Суть предлагаемой нами литогеодинамической модели наглядно иллюстрирует рис. 1.19, а громадная литература, характеризующая условия зарождения, движения и разгрузки плотностных (мутьсвых) потоков, а также состав и строение образуемых ими тел турбидитов, дает право не останавливаться подробно на этих вопросах.
В зонах субдукции поглощение океанической плиты всегда сопровождается ростом напряжений сжатия и приводит к повышенному разогреву тыловых частей этих зон, благодаря чему происходит изостатическое всплывание окраины континента с сильно расчлененным горным рельефом. Причем, если сам процесс поддвига океанической плиты происходит импульсивно и очередной импульс субдукции сопровождается миграцией оси желоба в сторону океана, то вместе с прекращением субдукции фиксируется в окончательном положении и глубоководный желоб, а спад напряжений сжатия и изостатическое всплывание тыловых частей зон субдукции также осуществляется волнообразно - от континента к океану. Если теперь сопоставить эти данные с тем, что строение (морфология) прилегающей суши остается практически неизменным, меняются лишь длина трассы перемещения плотностных потоков и уклон дна подводящих каньонов (длина максимальна, а уклон дна, напротив, минимальный в фазу всплывания I, а в заключительную фазу III соотношение этих величин меняется на противоположное), то седиментологический аспект проблемы становится ясным: при непрерывном во времени развитии этого процесса отложения тонкоритмичных дистальных турбидитов (аспидная формация) должны переходить в проксимальные песчанистые турбидиты (флиш и различные его структурно-литологическис модификации), а тс в свою очередь сменяются циклами более грубозернистых проксимальных турбидитов и флуксотурбидитов, более известных в нашей отечественной литературе как циклы морской молассы.
Заметим, кстати, что на Кавказе этот волнообразно развивающийся процесс зафиксирован не только в направленной смене по разрезу литологически различных типов флиша, но и в последовательном омоложении вмещающих их тектоно-седиментационных структур. Так, в Локско-Карабахской зоне отчетливо преобразованы допозднемеловые складки, в Аджаро-Триалетской - складки, заложенные в раннепиренейскую и более молодые фазы. В районе Грузинской Глыбы складки имеют еще более молодой возраст. Постпалеогеновыми являются структурные преобразования отложений в районе Западной Абхазии и на Северо-Западном Кавказе.
Если проанализировать материал по кавказским турбидитовым комплексам более подробно, то мы неизбежно придем к выводу о том, что весь латеральный ряд тектонических единиц от края Малокавказского океанического бассейна до Северо-Кавказской плиты вполне укладывается в представление о сложнопостроенной континентальной окраине, которая начиная с байоса обнаруживала признаки активного субдукционного режима. При этом ось активного вулканизма постепенно смешалась в северном направлении.
На миграцию оси субдукционной зоны обязаны реагировать и образующиеся здесь комплексы турбидитов. Иными словами, в палеозонах субдукции должен фиксироваться «прилипший» к континенту латеральный ряд турбидитовых формаций, возраст которых направленно удревняется в сторону заложения зоны субдукции. Так, в бассейне р. Араке (юго-восточная часть Малого Кавказа) турбидитовые комплексы удревняются с запада на восток. Одновременно в том же направлении идет уменьшение глубины турбидитонакопления. Если по берегам рек Раздан и Азат отложения верхнего эоцена представлены умеренно глубоководными турбидитами, то к востоку (реки Apna, Нахичеванчай, Воротан и др.) они сменяются мелководными осадками.
Можно заключить, что смена формаций в ряду аспидная формация > флиш > моласса фиксирует не разные режимы циклогенеза, а лишь описанные нами изменения литогеодинамических условий в источнике снoca обломочного материала, накладывающиеся на непрерывный процесс седиментогенеза в глубоководном желобе. Отложения молассовой формации завершают, таким образом, полную седиментологическую эволюцию желобов.
Интересно, что в процессе глубоководного бурения удалось получить данные, которые фактически подтверждают механизм заполнения желобов обломочными осадками, грубеющими вверх по разрезу. Скв. 298 была пробурена в Нанкайском троге, входящем в ту часть зоны субдукции, и пределах которой происходит медленное поддвигание Филиппинской плиты под Азиатскую. Скважина прошла 525 м четвертичных осадков, представляющих собой тонкоритмичные дистальные турбидиты терригенного состава. На этих материалах впервые установлено для фаций современных глубоководных желобов увеличение размеров зерен осадков вверх по разрезу. В свете всей известной на сегодняшний день информации нот факт можно считать характерным для осадков любых глубоководных желобов, фиксирующих завершающую фазу поддвига океанической плиты. Что же касается диагностики зон палеосубдукции геологического прошлого, го он даже более информативен, чем текстуры течений и присутствие в разрезе несомненных турбидитов.
Подчеркнем, если турбидитовые комплексы могут формироваться в разных структурно-морфологических обстановках океана, то желоба после прекращения субдукции всегда заполняются грубеющими вверх по разрезу отложениями турбидитов, фиксирующих последовательную смену формаций: аспидная (дистальные турбидиты) > флиш (дистальные и проксимальные турбидиты) > морская моласса (проксимальные турбидиты и флуксотурбидиты). Причем важно и то, что обратная последовательность генетически невозможна.
Skip to content 2016-04-25
| Марианский | Тихий | ||
| Тонга | Тихий | ||
| Филиппинский | Тихий | ||
| Кермадек | Тихий | ||
| Идзу-Бонинский | Тихий | ||
| Курило-Камчатский | Тихий | ||
| Пуэрто-Рико | Атлантический | ||
| Японский | Тихий | ||
| Чилийский | Тихий | ||
| Романш | Атлантический | ||
| Алеутский | Тихий | ||
| Рюкю (Нансей) | Тихий | ||
| Зондский (Яванский) | Индийский | ||
| Центральноамериканский | Тихий | ||
| Перуанский | Тихий | ||
| Витязя | Тихий |
Марианский желоб
Если на суше мест для исследования человеком осталось не так уж и много, то у мирового океана есть для нас еще множество секретов, которые только предстоит разгадывать любопытным.
Сложность заключается в том, что под водой, на большой глубине, непросто собирать материал и изучать местных обитателей. Этим характеризуется и самый глубокий желоб – Марианский.
Название свое он получил ввиду близости Марианских островов, а самая глубокая точка впадины расположена на глубине 10971 м и называется “Бездна Челленджера”. Образована впадина на стыке Тихоокеанской и Филиппинской тектонических плит.
Огромное давление толщи воды не дает возможности исследователям без ограничений изучать самое глубокое место в океане.
За все время зафиксирован единственный случай погружения человека. Американский лейтенант Дон Уолш а также ученый Жак Пикар на батискафе Триест опустились на глубину 10918 м.
Изучение Марианской впадиниы
Позже изучение самой глубокой Марианской впадины происходило при использовании специального аппарата, который на глубине 10 902 м собрал материалы для исследования, сделал несколько фотографий и записал видео.
Благодаря использованию техники стало известно, что даже на такой глубине, в кромешной темноте, куда не доходят лучи света, существует жизнь.
Интересным является и то, что обнаружены были плоские рыбы, похожие на камбалу. А так как для жизнедеятельности рыб необходим кислород, то возможно в Марианской впадине наличие вертикальных течений, приносящих его с поверхности воды.
Неизученный на сегодняшний день мир самого глубокого желоба дает волю фантазии – ученые не отрицают возможности того, что на такой глубине сохранились огромные доисторические животные.
ГЛУБОКОВОДНЫЕ ЖЕЛОБА
В окраинных частях океанов обнаружены особые формы рельефа дна - глубоководные желоба. Это сравнительно узкие впадины с крутыми, отвесными склонами, тянущиеся на сотни и тысячи километров.
Глубина таких впадин очень велика. Глубоководные желоба имеют почти ровное дно. Именно в них находятся самые большие глубины океанов.
Обычно желоба расположены с океанической стороны островных дуг, повторяя их изгиб, или протягиваются вдоль материков. Глубоководные желоба - это переходная зона между материком и океаном.
Образование желобов связано с движением литосфер-ных плит. Океаническая плита изгибается и как бы «ныряет» под континентальную. При этом край океанической плиты, погружаясь в мантию, образует желоб.
Районы глубоководных желобов находятся в зонах проявления вулканизма и высокой сейсмичности. Это объясняется тем, что желоба примыкают к краям литосферных плит.
По мнению большинства ученых, глубоководные желоба считаются краевыми прогибами и именно там идет интенсивное накопление осадков разрушенных горных пород.
Самый глубокий на Земле - Марианский желоб.
Его глубина достигает 11022 м. Он был обнаружен в 50-е годы экспедицией на советском исследовательском судне «Витязь». Исследования этой экспедиции имели очень большое значение для изучения желобов.
100 великих тайн Земли Волков Александр Викторович
Секреты глубоководных желобов
Секреты глубоководных желобов
Глубоководные желоба представляют собой одну из самых необычных и малоизученных экосистем нашей планеты. А ведь именно здесь геофизики могут наблюдать за тем, как участки океанического дна – старой земной коры – неторопливо исчезают в земных недрах. Именно здесь можно хоть краем глаза заглянуть в процессы, протекающие в мантии Земли, – увидеть, как та взаимодействует с океанической корой.
Для биологов эти желоба – естественная лаборатория эволюции. Неужели живые организмы могут населить подводные пропасти, чья глубина порой достигает 11 километров? Как удается рыбам, моллюскам, червям или бактериям выживать в условиях, выдержать которые могут, казалось бы, только громоздкие аппараты, созданные человеком? А ведь некоторые ученые полагают, что именно в этих безднах, противящихся всему живому, некогда зародилась жизнь! Неужели такое возможно?
Прошло более полувека с тех пор, как 23 января 1960 года на дно самой глубокой впадины Мирового океана, на глубину 10 910 метров, опустился батискаф «Триест», на борту которого находились швейцарский океанограф Жак Пикар и лейтенант ВМС США Дональд Уолш. Они пробыли на дне Марианского желоба 20 минут, не имея возможности даже взять пробы грунта. Им оставалось лишь наблюдать за тем, что происходит вокруг. Эта первая экспедиция была лишь мимолетным знакомством человека с этими таинственными уголками Земли. Их изучение только начинается.
Уже то, первое, погружение на дно Марианского желоба задало ученым загадку, не разрешенную и по сей день. Тогда, незадолго до того, как батискаф, увлекаемый свинцовым балластом, опустился на дно, Пикар разглядел в иллюминаторе рыбу. Странную, плоскую рыбу. У него не было с собой даже фотокамеры, а потому сенсационное открытие ничем не удалось подтвердить.
Известно около двух десятков глубоководных желобов в Атлантическом, Тихом и Индийском океанах
Дерзкое начинание Пикара и Уолша не нашло продолжателей. Интерес к исследованию глубоководных впадин быстро угас. Советские и американские ученые предпочли штурмовать космическую даль, нежели блуждать в непроглядных безднах океана.
Всего известно около двух десятков глубоководных желобов в Атлантическом, Тихом и Индийском океанах. Их глубина превышает 6000 метров. Шесть самых глубоких желобов – Марианский (11 034 метра), Японский (10 554 метра), Курило-Камчатский (10 542 метра) и Филиппинский (10 540 метров) желоба, а также желоба Тонга (10 882 метра) и Кермадек (10 047 метров) – располагаются в Тихом океане.
Эти желоба – словно шрамы от сабельных ударов, рассекших тело живой Земли. Их ширина составляет лишь несколько десятков километров, зато они тянутся порой на тысячи километров. Если мысленно пройтись по дну подобного желоба, это похоже на прогулку по Большому каньону, внезапно затопленному водой. По обе стороны тянутся почти отвесные стены, уходящие далеко ввысь. Как правило, самые глубокие области желоба лежат на 3-4 километра ниже прилегающих к нему участков дна.
Пустынное, мрачное ущелье, выстланное мощным слоем осадочных отложений. Мертвенная, холодная даль. Здесь, на дне самых глубоких впадин, температура воды обычно не превышает 3,6 °С. Последний штрих в этом описании – невыносимая тяжесть воды, готовой смять любое существо, оказавшееся в этом ледяном аду.
Как же возникли эти шрамы? И почему они находятся там, где находятся? Ответы на эти вопросы дает глобальная тектоника плит.
На дне океанов располагаются зоны субдукции – области, где старая океаническая кора, буквально встав на попа – развернувшись под углом, близким к 90°, погружается в глубь Земли, пододвигаясь под континентальную или океаническую плиту. В окрестности этих зон образуются не только громадные горные системы, например Анды, или многочисленные вулканы, но и разверзаются пропасти. Так, Марианский желоб возник в результате столкновения Филиппинской и Тихоокеанской плит.
По-прежнему многое из того, что мы знаем об этих загадочных безднах, открыто еще пионерами глубоководных исследований в 1950-1960-х годах. Мир морских глубин все еще остается неизученным. Сколько удивительных открытий нас еще может здесь ждать!
Вдоль восточного побережья Японии пролегает Японский желоб, протянувшийся на 1600 километров от Курильских островов на севере до островов Бонин на юге. Он является частью очень активного в геологическом отношении Тихоокеанского огненного кольца. Извержения вулканов и землетрясения – здесь «будничная катастрофа», иначе не скажешь. Этот желоб кажется многим геологам брошенной в пучину шкатулкой, в которой хранится ключ к событиям, извечно перетряхивающим жизнь людей, поселившихся на островах в этой части Тихого океана, в том числе в Японии.
Недавно американским и японским геологам удалось сделать сенсационное открытие, даже не добравшись ни до ключа, ни до самой шкатулки. Они обнаружили на глубине 5000 метров цепочку небольших – высотой до полусотни метров – вулканов (их и назвали Petit Spots , «маленькие точки»), которые располагались на гребне изогнувшегося участка океанической коры, уже уходящего в глубь Земли. Почему они здесь возникли?
Принято считать, что вулканы образуются по краям литосферных плит, но никак не там, где эти края плит погружаются в глубь Земли. Здесь нет и «горячих точек» – они располагаются посреди литосферных плит. Очевидно, речь здесь идет о совершенно особой форме вулканизма, не известной ранее ученым?
В конце концов, ученые нашли объяснение этому феномену. Источники лавы, питающие эти необычные вулканы, располагаются на небольшой глубине – в астеносфере. В этом слое, простирающемся на глубину до 350 километров, часть горных пород, как предполагается, уже расплавлена. (Для сравнения: лава, изливающаяся в «горячих точках», поднимается почти от границы, разделяющей мантию и земное ядро.)
Когда старая океаническая кора погружается в глубь Земли, она растрескивается, и расплавленные породы, содержащиеся в астеносфере, могут подняться сквозь эти трещины и излиться на дно океана. Так образуются «маленькие точки». Извержения длятся недолго, а потому высота этих вулканов невелика. У геологов сразу же возник вопрос: «А может быть, вулканы, называемые нами “горячими точками”, рождались именно как Petit Spots ?»
Некоторые ученые полагают даже, что первые одноклеточные организмы возникли не в окрестностях гидротермальных источников – черных курильщиков, а в зонах субдукции. Ведь во время процессов, протекающих там, высвобождается водород, а это – прямо-таки лакомство для подобных микроорганизмов. Так что жизнь на Земле могла зародиться именно там, где литосферные плиты сталкиваются друг с другом.
Пока это лишь смелые догадки. Но может статься, что скоро они найдут подтверждение или будут опровергнуты. В последние годы вновь пробуждается интерес к глубоководным желобам – этим таинственным безднам, скрывающимся под безмятежной морской гладью. Одна из главных предпосылок к тому – технический прогресс. С появлением роботов стало возможным многое, что было недоступно для человека.
По оценке ученых, примерно 80 % всего морского дна находится в зоне досягаемости человека. Остальная же его часть может быть исследована и освоена нами лишь с помощью глубоководных роботов. Со временем подобные аппараты примутся изучать океаны и за пределами Земли – на спутниках планет-гигантов, Энцеладе и Европе, где под ледяным панцирем простираются обширные массы воды.
Из книги Советы по строительству бани автора Хацкевич Ю ГУстройство подвесных желобов Подвесные желоба нужны для защиты стен бани от дождевой воды и отвода ее с крыши. Они бывают прямоугольного, квадратного и полукруглого сечения.Подвешивайте эти желоба на проволочных хомутах на крючки. Предварительно забейте хомуты в
Из книги Большая Советская Энциклопедия (ЖЕ) автора БСЭ Из книги Большая Советская Энциклопедия (СЕ) автора БСЭ Из книги Энциклопедия резервных возможностей человека автора Багдыков Георгий МинасовичСекреты полнолуния Еще в глубокой древности, задолго до Плиния Старшего, практикующие лекари заметили, что состояние их пациентов независимо от рода заболевания (но у неизлечимых психически и нервнобольных - особо) резко изменяется с наступлением полнолуния или
Из книги Энциклопедия этикета. Все о правилах хорошего тона автора Миллер ЛлуэллинСекреты «Если ты хотел бы, чтобы кто-нибудь хранил твои секреты, в первую очередь храни их сам» – так говорил Сенека (около 60 г. н. э.).В жизни бывают случаи, когда требуется рассказать свой личный секрет проверенному другу. Иногда разделенная с кем-то радость делает этот
Из книги Чудеса: Популярная энциклопедия. Том 1 автораСекреты растений Австрийский ботаник Л. Кернер вспоминает: «на вершине Лысой горы близ Вены… растет на опушке леса маленький полукустарник, носящий название дорикниум. Однажды я собрал для исследования несколько покрытых плодами прутьев этого полукустарника, взял их
Из книги Чудеса: Популярная энциклопедия. Том 2 автора Мезенцев Владимир АндреевичСекреты старения С иных позиций подбираются к рассекречиванию старости другие исследователи. Ученые остановились на изучении двух взаимосвязанных функциональных систем организма - на эндокринной (гормональной) и иммунной системах, в которых обнаруживаются
Из книги Настоящая леди. Правила хорошего тона и стиля автора Вос ЕленаСекреты нетленности «Сюда приходили с чувством священного трепета, - рассказывал доктор медицинских наук И. Маркулис, судебный эксперт и анатом. - Верующие спускались по ступеням, истово осеняя себя крестным зна мением. Еще бы, ведь в под земелье, под костелом
Из книги Школа вождения для женщин автора Горбачев Михаил Георгиевич Из книги Красота для тех, кому за… Большая энциклопедия автора Крашенинникова Д.Секреты экономии Мой коллега К. К. Крупников просил посвятить эту главу Наталье Липатовой. Еще он придумал назвать ее «НИ КАПЛИ БОЛЬШЕ». Как вы считаете, какое устройство в автомобиле самое прожорливое? Если ответ – «двигатель», то читайте дальше. Если ответ – «водитель»,
Из книги 40+. Уход за телом автора Колпакова Анастасия Витальевна Из книги Я познаю мир. Тайны человека автора Сергеев Б. Ф. Из книги Уроки чемпиона мира по бодибилдингу. Как построить тело своей мечты автора Спасокукоцкий Юрий АлександровичСекреты красивых рук Наши руки не умеют хранить секретов: они без зазрения совести выдают наш истинный возраст. Чтобы «задобрить» их, мы должны обеспечить им самый тщательный уход.Уход за руками отличается от ухода за лицом и телом, ведь руки имеют особое строение.
Из книги автораСекреты красивых ног Каким бы странным это вам ни показалось, у наших ступней и кистей очень много общего. Их тыльная сторона покрыта кожей, аналогичной коже лица, только в отличие от нее кожа на кистях и ступнях никогда не бывает жирной. Со стопами возникает даже меньше
Из книги автораСекреты обоняния Нельзя сказать, что ученых не интересовал вопрос, как различают запах обонятельные клетки. Интересовал, но окончательно разобраться в этом вопросе до сих пор не удалось, хотя придумано много теорий, старающихся объяснить секреты взаимодействия
Из книги автораМаленькие секреты И напоследок хочу открыть вам несколько маленьких секретов.1. Чем длиннее руки, тем сложнее выполнять подтягивания. Это нужно обязательно учитывать при выборе дополнительного веса.2. Если снять перчатки, оставив только кистевые ремни, количество
Удивительно совершенное создание - человек! Он может не только видеть, слышать, чувствовать то, что находится с ним рядом или вокруг него, но и мысленно представить то, чего никогда не видел. Может помечтать, может вообразить. Давайте и мы с вами представим океаны и моря... без воды, а для этого посмотрим на физико-географическую карту дна океанов. Мы увидим, что на дне по окраинам океанов имеются длинные и очень глубокие щелеобразные впадины. Это - глубоководные желоба. Длина их достигает тысячи километров, а дно на три - шесть километров глубже, чем дно прилегающих частей океана.
Глубоководные желоба встречаются не везде. Они распространены вблизи горных краев материков или вдоль островных дуг. Многие из вас, наверно, знают Курило-Камчатский, Филиппинский, Перуанский, Чилийский и другие желоба в Тихом океане, Пуэрто-Риканский и Южно-Сандвичев желоба в Атлантическом. Глубоководные желоба со многих сторон окаймляют Тихий океан. Но их мало в Индийском океане. Они почти совершенно не встречаются по периферии Атлантического океана и полностью отсутствуют в Арктическом бассейне. В чем тут дело?
Желоба - самые глубоководные впадины на нашей планете. Они расположены чаще всего вблизи высокогорных хребтов суши. Так что горные хребты на суше или по окраинам океанов и глубоководные желоба фактически соседствуют друг с другом. Напомним читателю, что самая высокая точка Земли (гора Эверест или Джомолунгма ) имеет высоту 8844 метров (по некоторым данным 8882 метра ), а дно самой глубокой Марианской впадины находится на глубине 11022 метра. Разница составляет 19866 метров! Такой почти двадцатикилометровый размах имеет колебание поверхности нашей планеты.
Однако Джомолунгма удалена от Марианской впадины на несколько тысяч километров. А вот у горы Льюльяйльяко (6723 метра ) в Кордильерах и рядом расположенного Чилийского желоба (8069 метров ) разница составляет 14792 метра. Это, пожалуй, наиболее резкий контраст высот и глубин на Земле
При геологическом развитии горы вздымаются - желоба углубляются, горы разрушаются - желоба заполняются осадками. Таким образом, горные хребты и глубоководные желоба представляют единую систему. Это «сиамские близнецы» в геологии.
Но природа образования этих геологических близнецов - загадка из загадок. Единого ответа на нее ученые не могут найти и по сей день. Предполагалось, что в местах желобов земная кора под воздействием каких-то неведомых сил прогибается. Затем ученые стали считать, что желоба образовались на месте глубоких трещин. Впоследствии ученые узнали, что желоба образуются там, где две литосферные плиты движутся друг против друга. Столкнувшись, одна из них «побеждает» - наползает на другую. Но свое движение они продолжают и после столкновения, и с довольно быстрой, с геологической точки зрения, скоростью - около 5 - 10 сантиметров в год. Такое быстрое движение не позволяет смяться краям плит в складки. Поэтому одна из плит должна уступить дорогу другой. «Победителем» в борьбе этих двух геологических исполинов оказывается материковая плита: она «наползает» на более тонкую океаническую кору, подминая ее под себя. «Побежденная» океаническая плита уходит в размягченную и сильно разогретую мантию - в астеносферу. Там она сильно разогревается и вновь переходит в полурасплавленное вещество - магму. По расчетам советского ученого О. Г. Сорохотина, за год в желобах погружается под континентальные плиты около 50 миллиардов тонн вещества океанской коры. Следовательно, недра «пожирают» и переплавляют в год практически столько же океанической коры, сколько ее прирастает в рифтовых долинах срединно-океанических хребтов.
Район, где одна плита пододвигается под другую, называется зоной поддвига. Океаническая плита там сильно изгибается вниз. В месте такого изгиба и образуются глубокие и узкие депрессии - глубоководные желоба.
Многие из вас, дорогие читатели, изучая географические карты, заметили, что островные дуги и глубоководные желоба на картах имеют подкововидную форму. Вы спросите, почему? Представьте, что вы режете ножом яблоко. Сделали небольшой надрез и... стоп! Выньте нож. Посмотрите на надрез сверху. Он имеет форму полукруга. Земля круглая. Плиты тоже имеют форму полусфер. Когда одна плита поднимается на другую, место их столкновения и поддвига происходит по плоскости, направленной, как и плоскость ножа при разрезании яблока, не перпендикулярно поверхности сферы (Земли ), а под каким-то углом. Это и обусловливает образование желобов в форме дуги. Такая их форма очень хорошо видна, если посмотреть на Курило-Камчатскую область и на Алеутские острова.
Надвигающаяся на океаническую плиту континентальная кора в местах поддвига растрескивается. В трещины из недр Земли под воздействием огромной силы сжатия поднимается полурасплавленное вещество - магма. По краям растрескавшейся континентальной плиты образуются многочисленные вулканы и вулканические горы, нередко выстраивающиеся в виде длинной цепочки. Так образуются отдельные горы или островные дуги и горные цепи с многочисленными действующими и потухшими вулканами. Таковы Алеутские, Курильские, Малые Антильские и другие острова, горные цепи - Кордильеры и другие. Такие горные цепи и островные дуги с вулканами, окружающие океаны, получили название «огненное кольцо».