Срединно-океанические хребты. 
Основные особенности подводного рельефа океанов и морей

Срединно-океанические хребты и ложе океана.

За андезитовой линией в Тихом и за внешней границей материкового подножия в других океанах простирается собственно дно океана, резко отличающееся по строению от переходных зон и тем более от подводных материковых окраин. Огромные пространства ложа занимают около 70% площади дна Мирового океана. Ложе океана отличается специфическими геофизическими особенностями и своеобразием не только земной коры, но и глубоких недр.

Дно океанов делится на два типа структур: 1) крупные, относительно стабильные и малосейсмичные области, имеющие очертания, близкие к изометрическим, и 2) подвижные вытянутые области, образующие пояса срединно-океанических хребтов. В тектонике за областями первого рода утвердилось название талассократонов, за вторыми — срединно-океанических подвижных поясов или рифтогеналей. В геоморфологии за совокупностью талассократоновых образований целесообразно сохранить емкий термин «ложе океана», а за рифтогенальными поясами — название планетарной системы срединно-океанических хребтов.

Топография планетарной системы срединно-океанических хребтов.

Пространственное прослеживание системы срединно-океанических хребтов начнем с Северного Ледовитого океана, где в начале 60-х годов был выявлен узкий и невысокий хребет Гаккеля. Несмотря на скромные размеры, он обнаруживает все признаки срединно-океанических хребтов. У пролива, отделяющего Гренландию от Шпицбергена, простирание хребта меняется на 90° и далее на юг протягивается следующее звено планетарной системы срединно-океанических хребтов — хребет Книповича. В районе Норвежского моря под 10° в.д. и 74° с.ш. хребет вновь меняет простирание на субширотное. Это звено системы получило название хребта Мона. Хребет в районе острова Ян-Майен осложнен зоной разломов, в результате чего следующее звено — хребет Кольбейнсей — сдвинут по горизонтали почти на 200 км. Хребет Кольбейнсей субмеридионального простирания. Он подходит вплотную к северному побережью Исландии и переходит затем в Большой грабен Исландии.

Западное ответвление зоны рифтогенеза и вулканизма Исландии выходит к мысу Рейкьянес, где срединно-океанический хребет продолжается уже на юго-запад от Исландии под названием хребта Рейкьянес. Он прослеживается до поперечной зоны разломов Гибса, где вновь отмечается значительное горизонтальное смещение осевой линии хребта примерно на 250 км в восточном направлении. От разлома Гибса на юг вплоть до экваториального разлома Романш по медианной линии Атлантического океана протягивается Североатлантический хребет. Отрезок срединно-океанического хребта между впадиной Романш, расположенной на экваторе, и подводной горой Капитан Шпис, находящейся на 55° ю. ш. и 0° долготы, называется Южноатлантическим хребтом.

Между горой Капитан Шпис и островами Принс-Эдуард протягивается субширотный Африканско-Атлантический хребет, который у 40° в. д. сменяется Западноиндийским хребтом строго северо-восточного простирания. Он прослеживается до 70° в. д. и 35° с. ш. В этом районе система срединно-океанических хребтов разветвляется. На север, сначала почти меридионально, а затем в северо-западном направлении простирается Аравийски-Индийский хребет. Он протягивается до подступов к Аденскому заливу, где срезается зоной разломов Оуэн. На юго-восток простирается Центрально-Индийский хребет, который заканчивается подводным плато Сен-Пол-Амстердам.

От плато Сен-Пол-Амстердам начинается следующее звено системы срединно-океанических хребтов — Австрало-Антарктическое поднятие, которое протягивается почти в широтном направлении на восток до 138° в. д. и 50° ю. ш., где его простирание резко меняется на субмеридиональное. Зона разломов Баллени, пересекающая срединно-океанический хребет близ 155°, может рассматриваться как граница этого поднятия с Южнотихоокеанским поднятием — следующим звеном рассматриваемой орографической системы.

Южно-тихоокеанское поднятие — субширотного простирания, с востока оно ограничено зоной разломов Элтанин. От этого разлома на северо-восток, а затем на север простирается один из крупнейших элементов планетарной системы срединно-океанических хребтов — Восточнотихо-океанское поднятие, которое прослеживается вплоть до Калифорнийского залива.

Кроме перечисленных звеньев системы есть еще несколько горных поднятий, которые предположительно относят к системе срединно-океанических хребтов. Все они находятся в Тихом океане. Это горы Горда и Хуан-де-Фука к западу от Орегонского побережья США; Чилийское поднятие — возможное ответвление системы срединно-океанических хребтов, протягивающееся от острова Пасхи к берегам Южного Чили; хребты Кокос и Карнеги, вместе с дном Панамской котловины. Красное море и Аденский залив Индийского океана, как и Калифорнийский залив в Тихом океане, в геотектоническом отношении также должны быть отнесены к срединно-океаническим хребтам.

Морфология срединно-океанических хребтов.

Морфологически срединные хребты — гигантские сводообразные линейно ориентированные поднятия или вздутия земной коры, протягивающиеся в виде сплошной цепи от Северного Ледовитого океана через Атлантический и Индийский в просторы Тихого океана. В срединно-океанических хребтах различают: а) осевую или рифтовую зону, для которой характерен резко расчлененный горный рельеф, обусловленный разломной тектоникой, и б) в меньшей степени расчлененные фланги хребтов. Ширина срединных хребтов от нескольких сотен до 2 тыс. км. По существу, это не хребты, а огромные нагорья, не имеющие по занимаемой площади и по протяженности равных среди горных систем суши.

В рельефе осевой зоны срединного хребта резко выделяются узкие впадины, ориентированные по оси хребта или под некоторым углом к ней и располагающиеся относительно друг друга кулисообразно, а также узкие и асимметричные по поперечному профилю окаймляющие их гребни или небольшие хребты. Впадины обычно называют рифтовыми долинами, так как полагают, что они представляют собой грабены, образовавшиеся в условиях растяжения земной коры, т. е. рифты. Соответственно окаймляющие их хребты называют рифтовыми хребтами, а осевую зону в целом — рифтовой зоной.

Существенным элементом рельефа рифтовой зоны срединно-океанических хребтов являются крупные, резко очерченные узкие впадины, связанные с зонами поперечных разломов, рассекающих срединные хребты и именуемых трансформными. Узкие впадины в большинстве случаев значительно глубже рифтовых долин. Такие формы рельефа нередки и в пределах ложа океана, так как большинство трансформных разломов продолжается в океанических котловинах, по обе стороны от срединного хребта.

Проведены морфометрические исследования особенностей строения рельефа рифтовых зон срединно-океанических хребтов. Они выделили широкий диапазон уклонов поверхности: от нулевых, соответствующих днищам рифтовых долин и поперечных желобов до 30° на склонах.

Рифтовые зоны с резко расчлененным рельефом, где колебания глубин достигают 7 км, по обе стороны окаймлены обычно значительно более широкими фланговыми зонами. Эти зоны также характеризуются сложным ложбинно-грядовым рельефом, однако интенсивность расчленения меньше, чем в рифтовых зонах, а средние глубины расчленения закономерно уменьшаются от рифтовых зон к внешним границам срединно-океанических хребтов.

Развитие рифтовых и фланговых зон в различных звеньях планетарной системы срединно-океанических хребтов далеко неодинаково. Так, в хребтах Гаккеля, Мона, Кольбейнсей практически присутствуют только рифтовые зоны. Хребты очень узкие, а вертикальный размах рельефа не превышает 2 км. В Аравийско-Индийском и Центральноиндийском хребтах также основную часть составляют рифтовые зоны, но они отличаются большей шириной и значительным вертикальным размахом рельефа (до 5 тыс. м), определяемым главным образом большой глубиной поперечных трогов. Западно-Индийский хребет отличается преимущественным развитием рифтовых долин при более слабом развитии зон поперечных разломов.

Наиболее типична для срединно-океанических хребтов морфология Срединно-Атлантического хребта, где широко развиты рифтовая и фланговая зоны, четко выражены рифтовая долина и хребты, не менее четки поперечные зоны разломов и связанные с ними положительные и отрицательные формы рельефа. Австрало-Антарктическое, Южнои Восточно-тихоокеанские поднятия отличаются от остальных звеньев системы слабым развитием рифтовых долин, большой шириной и, за некоторыми исключениями, сравнительно слабой расчлененностью фланговых зон.

Сейсмичность и вулканизм срединно-океанических хребтов.

Срединно-океанические хребты, как уже упоминалось, отличаются сосредоточением эпицентров землетрясений и вместе с областями альпийской складчатости и современными геосинклинальными областями образуют важнейшие сейсмические пояса Земли. Фокусы землетрясений приурочены к рифтовым зонам и к секущим их разломам. В отличие от центров землетрясений в зонах Бениоффа здесь сейсмические очаги сосредоточены в зонах нормальных сбросов, не проникающих на большую глубину. Распространение центров землетрясений на глубину лишь нескольких десятков километров может рассматриваться как косвенный признак того, что астеносфера под срединными хребтами находится в состоянии, близком к жидкому или пластичному.

По средней плотности энергии землетрясений срединно-океанические хребты заметно уступают геосинклинальным областям (переходным зонам). Так, в областях Курило-Камчатской, Японской, Тонга энергия землетрясений от 14−1017 до 18−1010 Дж/км2, а на Восточно-тихоокеанском поднятии — 0,5−1010 Дж/км2. Однако она несравненно больше, чем плотность энергии на океанических плитах, которые практически асейсмичны. Изучение микро землетрясений при помощи донных сейсмографов показало, что число регистрируемых сейсмических толчков в рифтовых зонах срединно-океанических хребтов сравнимо с числом аналогичных по энергии землетрясений в наиболее сейсмоактивных районах материков. Очаги их оказались также приповерхностными (глубина залегания не более нескольких километров).

Срединно-океаническим хребтам присущ современный и недавний вулканизм. Действующих вулканов в пределах планетарной системы срединно-океанических хребтов, по-видимому, немало, но известны преимущественно те, которые находятся на океанических островах — вершинах срединно-океанических хребтов. На Восточно-тихоокеанском поднятии, по-видимому, в историческое время вулканы действовали на островах Пасхи и Клиппертон, а также на ответвлении восточно-тихоокеанского поднятия, на котором расположены Галапагосские острова. Главный из них — остров Изабелла — массив из пяти слившихся щитовых базальтовых вулканов с крупными кратерами, очень похожих на Гавайские. В настоящее время гавайские вулканы продолжают действовать. В Индийском океане известны два острова с недавно действовавшими вулканами — Амстердам (900 м) и Сен-Поль. Первый из них представляет собой базальтовое плато с многочисленными небольшими вулканами, второй — крупный базальтовый вулкан с затопленным морем кратером.

В Атлантическом океане на Срединно-Атлантическом хребте имеется ряд действующих или недавно действовавших вулканов. К северу от Исландии на острове Ян-Майен известен потухший вулкан Бьеренберг (2267 м) и еще один базальтовый купол с несколькими кратерами в юго-западной части острова. На самой Исландии, которая представляет собой материковый массив, вовлеченный в зону океанического рифтогенеза, известно более 140 вулканов, из них 26 действующих.

В группе Азорских островов на обширном базальтовом плато, являющимся крупным элементом структуры Срединно-Атлантического хребта, расположен ряд действующих и недавно, действовавших вулканов. Эти острова сложены базальтами, трахитами и андезитами. Массив Азорских островов — сложная многоярусная структура, имеющая складчатое геосинклинальное основание. Здесь не менее четырех-пяти действующих вулканов.

Распространение срединно-океанических рифтовых зон на окраинах континентов.

В нескольких районах земной поверхности срединно-океанические хребты вплотную подходят к окраинам континентов. В одних местах они на стыке с материковой окраиной затухают, а в других они «взламывают» окраину материка и даже проникают в глубь его. Так, ответвления Восточно-тихоокеанского поднятия — хребты Кокос и Карнеги, Чилийское поднятие — не обнаруживают явного продолжения на континенте.

Хребет Гаккеля — самое северное звено планетарной системы срединно-океаническнх хребтов — теряет геоморфологическую выраженность с приближением к подводной окраине Азии и морфологически не прослеживается на шельфе. Попытки проследить продолжение рифтовых зон срединно-океанических хребтов на пространствах Якутии не привели к убедительным результатам.

Сочленение Восточно-тихоокеанского поднятия и западной окраины Северной Америки. Рифтовая зона Восточно-тихоокеанского поднятия, по данным американских авторов, продолжается в западной части США и Канады. Узкий грабен Калифорнийского залива рассматривается как крупная рифтовая долина или рифтовая зона. От вершины залива к северу система рифтов разветвляется. Одна ветвь — широко известная система разломов Сан-Андреас — определяет тектонику и новейшую геологическую структуру прибрежной Калифорнии. Собственно зона разломов Сан-Андреас (ее северный отрезок: — разлом Сан-Бенито) близ мыса Мендосино вновь уходит в океан. С ее дальнейшим океанским продолжением связаны крайние звенья системы срединно-океанических хребтов — подводные хребты Горда, Хуан-де-Фука, Эксплорер. Другая ветвь развита целиком в пределах материка. Она охватывает рифты Юта и их дальнейшее продолжение — рифтовую систему Скалистых гор, прослеженную до границы Аляски.

Развитие разломов, связанных с рифтовыми зонами запада Северной Америки, происходило более или менее согласно с основными простираниями мезозойских структур, образующих главную часть горных сооружений этого региона Североамериканского материка. Рифтогенез «обновил» древние структуры, подчеркнул их выраженность в рельефе, но не вызвал сколько-нибудь значительной перестройки общего структурного плана территории.

Сочленение Срединно-Атлантического хребта и Исландии.

Срединно-Атлантический хребет на отрезке между хребтами Кольбейнсей и Рейкьянес пересекает Исландию. В свете современных данных Исландия — окраинный континентальный массив, в срединной части существенно преобразованный рифтогенезом. В рельефе острова эта зона выражена в виде крупной тектонической депрессии, осложненной серией рифтовых ущелий и разделяющих их горных гребней, гряд, сложенных застывшими при трещинных излияниях лавами, зияющими тектоническими трещинами и крупными вулканами (более 20 действующих).

По современным данным разрез земной коры в районе Исландии сходен с разрезом континентальной коры, но отличается очень мощным «базальтовым» слоем (сейсмические скорости 6,6 — 7,0 км/с), присутствием слоя повышенной плотности (до 7,5 км/с), глубоким залеганием поверхности Мохоровичича (до 50 км) и сильно редуцированным «гранитным» слоем.

Аденский рифт.

Ниболее изучено сочленение системы срединно-океанических хребтов с Африканско-Аравийской материковой платформой. Аравийско-Индийский хребет после пересечения его зоной разломов Оуэн испытывает сильный сдвиг к северу (примерно на 250 — 300 км). Западнее зоны разломов прослеживается Аденский рифт. Морфологически он выражен Аденским заливом.

Рельеф дна залива сильно расчленен. Шельф практически отсутствует, если не считать очень узкой прибрежной отмели вдоль главным образом Аравийского побережья. Крутые борта раздвига на глубине 1000 — 2000 м сменяются дном впадины залива. Рельеф его характеризуется чередующимися рифтовыми долинами и хребтами северо-восточного простирания. Самая глубокая впадина расположена при входе в залив. Это впадина Алула-Фартак с глубиной 5360 м. Мощность осадков во впадине невелика, но местами достигает 500 м, на поверхности это преимущественно фораминиферовые илы. Гребни рифтовых хребтов уплощены и нередко не имеют осадков. Здесь обнажаются базальты и диабазы.

Дно залива отличается высокой степенью сейсмичности. Особенно много эпицентров землетрясений приходится на рифтовые долины и их поперечные разломы. Все очаги землетрясений находятся на глубине не более 60 км. Выяснено, что на глубине 3 — 4 км залегает кровля «базальтового слоя», который на глубине 8 — 10 км подстилается поверхностью Мохоровичича. Верхняя часть разреза, как это отчасти показали и последующие данные глубоководного бурения, выражена осадочным и вторым сейсмическим слоями. Отсутствие «гранитного» слоя в разрезе земной коры Аденского залива объясняется раздвиганием континентальных масс Аравийского полуострова и Африки и формированием новой океанической коры при образовании ювенильного и в высшей степени активного срединно-океанического хребта.

Красноморский рифт.

У западного окончания Аденского залива происходит разветвление рифтовой зоны. Здесь расположена обширная вулканическая область Афар, оконтуренная серией разломов, имеющая вид треугольника, заполненного лавовыми полями и толщами молодых эффузивов четвертичного возраста. К югу от Афара простирается Эфиопский рифт — самое северное звено обширной и сложно построенной системы Восточно-африканских рифтов. С этой системой связан современный и четвертичный вулканизм Восточной Африки, к ней относятся глубочайшие рифтовые озера Танганьика, Ньяса, Рудольф, Альберт.

На северо-северо-запад от области Афар протягивается Красноморский рифт, выраженный в рельефе впадиной Красного моря. В отличие от Аденского залива Красное море имеет хорошо развитую прибрежную отмель, которая на глубине 100 — 200 м сменяется четко выраженным уступом, морфологически сходным с уступом материкового склона. Благодаря многочисленным коралловым постройкам прибрежная отмель имеет расчлененный рельеф.

Большая часть дна впадины Красного моря лежит в интервале глубин от 500 до 2000 м. Над волнистой донной равниной возвышаются многочисленные отдельные подводные горы, острова и подводные гряды, местами четко прослеживается серия ступеней, параллельных окраинам моря. Вдоль оси впадины проходит узкая глубокая борозда, которая и рассматривается как срединная рифтовая долина Красного моря. Максимальная глубина ее — 3040 м. В нескольких впадинах в долине открыты мощные выходы ювенильных вод с температурой до 56,5° С и соленостью до 257 ‰. Дно впадин сложено сцементированными осадками с очень высокими концентрациями различных металлов (меди, цинка, олова, серебра, золота, железа, марганца, ртути).

Данные геофизических и геохимических исследований свидетельствуют об отсутствии «гранитного» слоя в пределах осевой борозды Красного моря. Это, как и ступенчатость дна главной впадины Красного моря, связывают с раздвигом рифта и «дрейфом» Аравии и прилегающей части Африканской платформы. На шельфе и на ближних к материку ступенях дна главной впадины обнаружен гранитный слой. Таким образом, раздвиг на месте Красного моря значительно меньше, чем в Аденском заливе.

В северной части Красного моря рифтовая зона вновь разветвляется, образуя короткий (до 300 км) Суэцкий рифт, соответствующий одноименному заливу, и рифт залива Акаба, который продолжается на север в виде грабена Мертвого моря и Левантийских рифтов.