ГИДРОТЕРМАЛЬНЫЕ ОБРАЗОВАНИЯ В ОКЕАНАХ

ГИДРОТЕРМАЛЬНЫЕ ОБРАЗОВАНИЯ ОКЕАНИЧЕСКИХ РИФТОВ

    В 1978 году были открыты высокотемпературные гидротермальные постройки - "черные курильщики" на Восточно-Тихоокеанском поднятии и стало ясно, что именно они являются источниками металлоносных осадков (МО). Глубоководное бурение с кораблей "Гломар Челленджер" и "Джоидес Резолюшн" позволило установить присутствие МО в осадочных толщах океанического дна. Экспедиции с применением подводных обитаемых аппаратов позволили детально описать гидротермальные постройки черных и белых "курильщиков", сделать великолепные снимки и фильмы, благодаря которым каждый из нас может наблюдать это природное явление.

Рис. 1. Распространение современных гидротермальных построек.

    Гидротермы известны в океанических рифтах разного типа строения, находящихся как в начальной стадии своего образования, так и в более зрелых, обладающих низкой, средней и высокой скоростью спрединга - расширения океанического дна (рис. 1). Рифтовые зоны океанов - это глубокие ущелья, располагающиеся вдоль осей срединно-океанических хребтов, они представляют собой дивергентные границы литосферных плит. Повышенный тепловой поток в рифтовых зонах связан с многочисленными, неглубоко залегающими магматическими очагами, из которых и происходят излияния базальтовой магмы, наращивающей океаническое дно. Подробнее о рифтовых зонах можно прочесть в статье [1].
    Калифорнийский залив представляет собой самую молодую стадию зарождения океанического рифта, знаменующую собой раскол Северо-Американского континента, начавшийся 5 млн лет тому назад. За это время новообразованный рифт раскрывался со скоростью 6 см/год, в результате чего он и достиг ширины около 300 км. В 1986 году одна из впадин этого рифта - Гуаймас была детально изучена экспедицией Академии наук СССР на корабле "Академик М. Келдыш".

Рис. 2. Схема строения "черного курильщика".

    Калифорнийский рифт обладает крутыми стенками, образовавшимися в результате разломов - сбросов, а самые молодые разломы возникли всего лишь 50-100 тыс. лет назад. Гидротермальное поле, исследованное с помощью наблюдений из подводных обитаемых аппаратов, приурочено к осевой, наиболее трещиноватой части дна рифта и состоит из многочисленных конусовидных построек высотой от первых метров до 50-70 м и диаметром в основании до первых сотен метров, но чаще всего в 20-30 м. Морфология конусов различная. Встречаются крутые конусы с острой вершиной; пологие, с башенкой в верхней части; конусы, меняющие свою крутизну, и т.д. На вершине конусов находится сооружение, напоминающее каменную трубу, из отверстия которой вырывается черная взвесь, похожая на клубы густого дыма, поэтому такие образования и назвали "черными курильщиками". У действующих "курильщиков" температура взвеси, выходящей из отверстий труб, достигала 320°С. Иногда вместо конусов с поверхности дна поднимаются вертикальные колонны высотой 10-25 м, на вершине которых находятся одна или несколько труб. На поверхности башен, колонн и конусов, сложенных шлакоподобным веществом, располагаются, как наросты на березе, бактериальные маты - скопления бактерий, прикрепленных к субстрату, и, кроме того, весьма необычные организмы - вестиментиферы в форме крупных и длинных (1,5-2 м) трубок, белого, красного и зеленого цветов, колышущихся при движении воды как щупальца животного (рис. 2). Эти организмы являются большими трубчатыми червями Riftia pachyptila, верхняя часть которых окрашена в ярко-красный цвет, так называемый султан, а сама трубка обладает перламутрово-белой или зеленоватой окраской (рис. 3, б ). Вокруг построек часто в изобилии распространены очень крупные (до 25 см в длину) матово-белые раковины двустворчатых моллюсков - калиптоген (Calyptogena magnifica), а также кольчатые черви Alvinella pompejana, названные помпейскими, потому что они непрерывно посыпаются, как пеплом, частицами серы из взвеси дымов "черных курильщиков" (рис. 3, а).

Рис. 3. Галапагосский рифт. Цепочки крупных двустворок Calyptogena magnifica...

    Таким образом, гидротермальные постройки на дне океанских рифтов обрастают неповторимым сообществом организмов, приспособившихся к жизни в экстремальных условиях высоких температур и большой концентрации густой взвеси, поступающей из труб на вершинах построек.
    Подводные съемки позволили увидеть фантастическую картину многочисленных "черных курильщиков", из труб которых клубами поднимается густой "дым" взвеси, а на поверхности труб и конусов видны белоснежные бактериальные маты и бело-красные извивающиеся трубы вестиментифер. Те формы построек, которые видны на поверхности океанического дна, представляют собой лишь небольшую часть гидротермальной системы, находящейся ниже его уровня. Морские воды, проникая по трещинам и разломам формирующейся рифтовой зоны в литифицированные осадки и базальты океанической коры на многие сотни метров, нагреваются и обогащаются химическими, в том числе рудными элементами. Такие гидротермальные растворы уже активно взаимодействуют с вмещающими породами, изменяя их и превращая в сульфидные руды.
    Вся эта сложной формы колонна измененных пород превышает во многих случаях 0,5 км, то есть больше Останкинской телевизионной башни, а в ее центре находятся подводящие каналы, по которым циркулируют гидротермальные растворы, выходя на поверхность дна в виде труб "черных курильщиков" (см. рис. 2). Таким способом возникают мощные рудные залежи. Весьма поучительно, что в древних месторождениях медноколчеданных руд, например на Урале (Сибайское месторождение) или на Кипре и Ньюфаундленде, геологи находили окаменелые остатки вестиментифер и калиптоген. Но только после обнаружения современных "черных курильщиков" стало ясно, в каких условиях формировались медноколчеданные месторождения геологического прошлого.

Следующая страница