Подводный магматизм

Несмотря на все это, Исландия в общем представляет собой выдающийся пример проявления "процесса разрастания дна океана". Как показали повторные геодезические  измерения, остров испытывает постоянное расширение, происходящее из веерообразно расходящейся к югу центральной зоны, в пределах которой наиболее активна в настоящее время восточная ветвь шириной около 50 км, где сосредоточены почти все вулканы, действовавшие с доисторической эпохи вплоть до современной. Одна половина острова движется вместе с Евроазиатской плитой - к востоку, другая вместе с Северо-Американской - к западу. Общее разрастание коры составляет около 400 км за 14-15 млн. лет. Таков, следовательно, возраст наиболее древних базальтовых лав, залегающих на восточной и западной оконечностях острова. Однако было бы неверным делать из этого вывод о равномерной годичной "величине разрастания", поскольку растяжение, вероятнее всего, происходило неравномерно во времени и в пространстве. Так, геодезические измерения показали, что в настоящее время южная часть Исландии расширяется в 3-4 раза быстрее северной. Базальтовые лавы с возрастом менее 3 млн. лет занимают на юге Исландии полосу шириной 250 км, а на севере острова - лишь 140 км, в то время как в подводной части Срединно-Атлантического хребта севернее Исландии - 60 км. С этим видимым веерообразным расширением острова согласуется частота извержений в историческую эпоху, а также более значительная геотермальная активность его южной части. Эту модель расширения коры с учетом изменений размеров последней в пространстве и времени можно приложить также к океаническому дну, скрытому под покровом воды. 

По эруптивным трещинам в активную центральную  зону внедряются основные магмы, распространяются на большие территории в виде отдельных потоков легкоподвижной базальтовой лавы или площадных излияний базальтов и с затуханием вулканической деятельности закупоривают подводящие трещины. После более или менее продолжительного периода покоя параллельно старым трещинам могут раскрываться новые, из которых на окружающий ландшафт вновь изливается легкоподвижная лава. Прежние подводящие зоны при этом "запечатываются", обычно не оставляя после себя никаких внешних признаков.  

Рис. 5. Распространение  активных вулканов в Исландии и даты их извержений начиная с 1900 г.  
 

Извержения исландского  типа нередко начинаются с того, что вдоль раскрывшейся трещины  из небольших кратеров начинают бить лавовые фонтаны, воздвигая невысокие  конусы из шлаков и пепла. Однако вскоре эруптивная деятельность большинства кратеров начинает ослабевать, ограничиваясь лишь немногими или одним кратером, из которого затем начинается истечение лавы. 

Не все из этих островов обнаруживают столь частую вулканическую активность, как Исландия (рис. 5), что может быть связано  с их меньшими размерами.  

В историческую эпоху извержения неоднократно происходили  на Азорских островах. О том, что  вулканы этих островов неисчислимы, свидетельствует несколько примеров, в том числе и относящихся  к недавнему прошлому. Так, считалось, что вулкан Беренберг на необитаемом острове Ян-Майен, расположенном севернее Полярного круга, в течение сотен, а может быть и тысячи, лет находился в состоянии покоя. Сообщения китобоев, согласно которым в 1732 и 1818 гг. на южной его стороне наблюдалась вулканическая деятельность, неоднократно ставились под сомнение. Однако ранним утром 20 сентября 1970 г. вулкан Беренберг совершенно неожиданно возобновил свою деятельность. Из трещины протяженностью 5-6 км на высоту до 10 км поднялось облако дыма и водяного пара. Через два дня эксплозивная деятельность ослабела, сменившись излияниями больших количеств базальтовой лавы, в результате которых к острову была присоединена береговая платформа длиной около 3500 м и шириной 500 м. 

Другой пример представляет небольшой населенный остров Тристан-да-Кунья в Южной Атлантике. Островной вулкан считался потухшим. Однако, после того как в августе 1961 г. остров подвергся серии землетрясений, с начала октября вулкан неожиданно вновь стал действовать. Началось сильное извержение пепла и лавы, и вскоре лавовый поток достиг первых домов небольшого селения. 262 жителя, спешно бросив все имущество, эвакуировались. В результате возобновившейся вулканической активности, продолжавшейся до 1962 г., не только вырос новый вулканический конус высотой 150 м, но и сам остров увеличил длину на 1 км и ширину - на 400 м. 

Случается также, хотя и относительно редко, что извержения происходят в мелководных морских  областях, под которыми следует понимать глубины в первые сотни метров, причем количество продуктов извержений столь велико, что над уровнем моря вырастают новые острова, как, например, Суртсэй у южного побережья Исландии или Илха-Нова близ острова Фаял в группе Азорских островов. В других случаях подводные извержения становились заметными благодаря мощным водяным столбам, выбрасываемым на большую высоту при эксплозиях, или же (как это неоднократно наблюдалось с самолетов или кораблей) благодаря внезапному появлению резко очерченных и окрашенных пятен (большей частью желтоватых) на водной поверхности, в связи с которыми одновременно ощущался запах серы. 

Расплавы, поступающие  в океанические рифтовые зоны, принадлежат, как правило, к тем разновидностям базальтов, которые называются толеитами  и застывают на морском дне  преимущественно в виде подушечных лав. 

В отдельных  случаях встречаются также продукты извержений основного состава и  дифференциаты с более высоким  содержанием кремнекислоты. Изменения  основных расплавов бывают обусловлены  также воздействием водной среды  на горячий лавовый поток и  могут привести даже к образованию зеленых сланцев. В соответствии с механизмом тектоники плит следует ожидать, что подушечные лавы подстилаются крутопадающими плитообразными телами или системами даек, поскольку совместно с дрейфующей в стороны литосферой перемещаются также структуры, сформированные в подводящих зонах. С глубиной, однако, жилы переходят в крупнозернистые габброидные породы или толеиты (глубинные эквиваленты базальтов) и перидотиты. Ассоциацию этих основных и ультраосновных пород называют офиолитовой серией. 

Неоднократно  приводились данные о том, что  на океанических островах Срединно-Атлантического хребта, в частности в Исландии, в заметных количествах встречаются  породы андезитового и даже риолитового  состава. Однако вряд ли можно сомневаться в том, что они являются продуктами дифференциации толеитовой магмы. Действительно, было отмечено, что продукты вулканизма в Исландии содержат тем больше кремнекислоты, чем продолжительнее периоды покоя между извержениями вулканов, иными словами, чем больше у вулканических очагов времени или возможностей для дифференциации. 

Все острова, расположенные  на срединно-океанических хребтах имеют, подобно Исландии, вулканическую  природу и состоят из застывших  базальтовых лав. В Атлантическом  океане севернее Исландии небольшой остров Ян-Майен, а южнее Исландии - Азорские острова, Сан-Паулу, остров Вознесения, острова Тристан-да-Кунья, Гоф и Буве. В других океанах некоторые вершины хребтов также возвышаются над их поверхностью. К наиболее известным из них принадлежит остров Пасхи в Восточно-Тихоокеанском хребте, знаменитый своими гигантскими загадочными изваяниями, выполненными из вулканической породы. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ГЛАВА 3.

ПОДВОДНЫЕ ГОРЫ  

Океанический  вулканизм не ограничен только рифтовыми  зонами, помимо срединно-океанических хребтов вулканизм развит в пределах многочисленных поднятий океана на уже сформированной океанической коре и на изолированных континентальных блоках в ее пределах. Выделяется четыре главнейших типа морфоструктур:  

1. Подводные  горы - вулканические постройки, которые в процессе роста не были подняты выше уровня воды либо были эродированы и погружены после своего образования. Подводные горы распределены на поверхности дна неравномерно, что свидетельствует о разном тепловом режиме мантии под океанами. Более всего их в северо-западной части Тихого океана, где они концентрируются преимущественно вдоль зон разломов.  

2. Океанические  острова, образованные самыми  крупными вулканическими постройками  Земли. Они состоят из одного  или группы щитовых вулканов, образуя протяженные цепи или  изометричные поднятия и архипелаги. Земная кора в их пределах  всегда утолщена. В большинстве случаев она относится к океаническому типу, однако ряд вулканов заложен на реликтовых континентальных блоках (о. Ян-Майен, Фернанду-ди-Норонья в Атлантическом океане и др.). 

3. Вулканические  плато с повышенной мощностью  коры и отсутствием линейных  магнитных аномалий, приподнятые над дном океана на 1000 м и более, площадью до сотен квадратных километров [Nur, Ben Avraham, 1982]. Часть из них, возможно, имеет в качестве фундамента деструктированную континентальную кору, другая часть образовалась в результате ареальных вулканических извержений на океанической коре с аномальным строением (тройные сочленения, "горячие точки", зоны разломов и др.). Они покрывают до 10% современного дна преимущественно в Западной части и Индийском океане.  

4. Трансформные  и другие разломы. 

Несмотря на то, что над поверхностью вод Мирового океана возвышается множество вулканических  островов, фактические масштабы океанического  вулканизма остаются завуалированными, поскольку гораздо большее число  вулканических сооружений в океане скрыто под водой и образует подводные купола (так называемые seamounts - подводные горы), среди которых лишь небольшая часть проявляла вулканическую активность в современную эпоху. Значительное их большинство рассматривается как "потухшие". Действительное же число нельзя определить даже приблизительно. Попытка такой оценки была предпринята в 1963 г. Менардом и Лэддом. Приняв ни на чем не основанное допущение о равномерном распределении подводных гор в океанах, они определили путем экстраполяции измерений, полученных на опытной площади, покрытой многочисленными линиями промеров глубины, что число подводных гор высотой более 1000 м для всего Тихого океана составляет 10000, а для всех океанов Земли - около 20000. Нельзя, однако, не заметить, что оценки такого рода очень ненадежны. Часть островов и подводных гор представляют собой, по-видимому, отдельные купола, другие образуют протяженные цепи. Подводящими путями здесь также служат системы трещин, пересекающие дно океана в различных направлениях, но главным образом перпендикулярно к срединно-океаническим хребтам, рифтовые системы которых большей частью смещаются соответствующими нарушениями. 

Как уже отмечалось выше, лавы, извергнутые в процессе океанического рифтового вулканизма, принадлежат, за исключением небольшого количества продуктов дифференциации, преимущественно к "первоначальному" (толеитовому) типу. Химический состав же продуктов океанического вулканизма, напротив, более разнообразен. Исследования пород вулканических островов показали, что с удалением последних от срединно-океанических хребтов относительное количество лав, "недосыщенных" кремнекислотой, т. е. базальтовых и даже щелочнобазальтовых, все возрастает. Но в виде исключения, иногда встречаются кислые, средние и ультраосновные породы. Твердого объяснения обеднения кремнекислотой до сих пор не существует. Обычно его принимают за следствие возрастания по направлению к материкам мощности литосферы и уменьшения в связи с этим геотермического градиента, что обусловливает увеличение глубин зарождения магмы. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ГЛАВА 4.

ВУЛКАНИЗМ "ГОРЯЧИХ  ТОЧЕК" 

В настоящее  время существует несколько гипотез, объясняющих образование внутриплитного вулканизма. Тот факт, что активные вулканы встречаются у юго-восточного окончания Гавайской цепи, а к  северо-западу следуют потухшие или сильно эродированные островные вулканы, требует объяснения. Он поразил еще американского геолога Дэна. Во время исследовательской экспедиции 1838-1842 гг. Дэна выдвинул предположение о том, что центр активного вулканизма перемещался ("мигрировал") в юго-восточном направлении. В свою очередь канадский геолог Уилсон попытался связать "миграцию" вулканизма на Гавайях с разрастанием дна океана иным образом, предположив существование под перемещающейся океанической литосферой неподвижной "горячей точки" (hot-spot) в верхней мантии и рассматривая ее как источник вулканизма, над которым медленно проскальзывает литосфера. В качестве причины возникновения "горячей точки" Морган приводит существование "перистого конвекционного потока" (соnvection plume), подобного оперению потока горячего вещества, поднимающегося из нижней мантии, распространяющегося во все стороны и попадающего в астеносферу. В настоящее время эта теория принимается большинством исследователей, хотя и существуют различные мнения в отношении того, насколько в действительности "конвекционные потоки" и обусловленные ими "горячие точки" являются стационарными. Для группы Гавайских островов главный остров можно считать расположенным над такой "горячей точкой", в то время как другие острова уже "проскользнули" над ней. Если проэкстраполировать это представление на далекое геологическое будущее, то вулканизм на острове Гавайи когда-нибудь прекратится, а к юго-востоку от него со дна океана поднимется новый вулканический остров. При всех этих, несомненно, интересных рассуждениях не следует забывать, что они имеют пока чисто теоретический характер, хотя и подкрепляются некоторыми данными, особенно геофизическими. 

Наиболее изученным  примером океанического внутриплитового  вулканизма может служить цепь Гавайских островов в центральной части Тихого океана, которая заслуживает самого пристального внимания, поскольку наиболее ярко отражают его особенности. Однако и в других океанах в стороне от рифтовых систем имеется достаточно много действующих или считающихся потухшими островов-вулканов. В Атлантическом океане - это Канарские острова и острова Зеленого Мыса, в Индийском - Реюньон и Кергелен. 

Гавайские острова, открытые английским мореплавателем Джеймсом Куком в 1778 г. и названные им Сандвичевыми, протягиваются через центральную часть Тихого океана в виде цепи вулканических островов протяженностью почти 2500 км. В юго-восточной части они состоят из 8 более крупных "главных островов", начиная с острова Гавайи, самого большого по площади и одновременно единственного острова с еще действующими вулканами. К северо-западу от него следуют острова Мауи, Кахулави, Ланаи, Молокаи, Оаху со столицей Гонолулу, Кауаи и Ниихау. Далее к северо-западу к ним присоединяются еще более мелкие и невысокие острова, банки и рифы: Каула, Нихоа, Некер, Френч-Фригит-Шол и Гарднер. На карте Тихого океана острова выглядят мельчайшими точками. Тем не менее это лишь вершины длинного ряда вулканических гор, мощные невидимые основания которых расположены на дне в области глубин, превышающих 5000 м. С другой стороны, отмечается, что главный остров Гавайи возвышается вершиной вулкана Мауна-Кеа на 4205 м над уровнем моря и оказывается огромным горным массивом, по объему и высоте превышающим "короля гор" - Джомолунгму (8848м).