Генетические типы зон перехода от океана к материкам

Даже беглый взгляд на физическую карту Мира убеждает в том, что переходные области довольно заметно отличаются друг от дру­га. Одни переходные области имеют наиболее типичный облик, в них представлены и котловина окраинного моря, и островная дуга, и глубоководный желоб. В других имеется лишь глубоковод­ный желоб, который непосредственно примыкает к подножью моло­дого горного сооружения краевой зоны континента, как это можно видеть у побережий Центральной и Южной Америки. Третьи ха­рактеризуются сложным сочетанием нескольких островных дуг, а также нескольких желобов и котловин. Наконец, есть и такие переходные зоны, в которых сохранились лишь реликты свойст­венных для них морфологических особенностей.

По особенностям строения морских котловин, глубоководных желобов и островных дуг можно выделить 5 типов переходных зон, которые мы предлагаем назвать: 1) Витязевским, 2) Марианским, 3) Курильским, 4) Японским, 5) Средиземноморским (рис. 29).

Витязевский тип. К нему относится область глубоководного желоба Витязя и прилегающий участок Северофиджийской котло­вины в Тихом океане. Для этой области характерно наличие срав­нительно неглубокого (6150 м) желобами отсутствие островной дуги. К югу от желоба лишь намечается несколько подводных гор, вероятно, вулканов, не образующих единой горной цепи. Сущест­венным отличием является сравнительно слабая сейсмичность и, возможно, слабый вулканизм.

Марианский тип. К нему относятся области, сопряженные с глу­боководными желобами Идзу-Бонин, Волкано, Марианским, Тонга, Кермадек. Все желоба очень глубоки — до 11 км. С материковой стороны они обрамлены высокими подводными хребтами, отдель­ные вулканические вершины которых и образуют цепочки островов. Площадь островов, однако, составляет ничтожную часть от общей площади островной дуги. Котловины, отделяемые от океана глубо­ководными желобами и островными дугами этого типа, имеют чер­ты строения, аналогичные строению соседних котловин океана: океанический тип земной коры, малая мощность рыхлых осадков, большая (до 6 км) глубина. В глубоководных желобах переход­ных зон этого типа мощность осадков также невелика. Например, в желобе Тонга она, видимо, меньше 100 м, местами на дне желоба обнажаются коренные породы.

Области описываемого типа характеризуются значительной сей­смичностью, крупными отрицательными гравитационными анома­лиями в желобах и положительными в котловинах, проявлениями современного вулканизма.

Курильский тип. Переходные области Курильского типа во мно­гом сходны с Марианским. Отличаются они большими размерами островов и заметным возрастанием мощности коры в котловинах главным образом за счет увеличения мощности осадочного слоя. Под более зрелыми островными дугами появляется гранитный слой. Характерен интенсивный вулканизм с андезитовым составом лав. В целом это очень подвижные в тектоническом отношении области с очень частыми катастрофическими землетрясениями, многочисленными признаками резко дифференцированных и быст­рых вертикальных движений земной коры.

Вследствие большой мощности осадков донный рельеф в котло­винах заметно выровнен. Положительные аномалии в котловинах несколько меньше, чем в котловинах предыдущего типа. Желобам свойственны большие отрицательные аномалии.

Японский тип. Имеет много общего с переходными областями Курильского типа. В строении переходных областей Японского типа участвуют значительные массивы суши: крупные острова и полу­острова, представляющие собой результат слияния нескольких ост­ровных дуг разного возраста и сложенные земной корой матери­кового типа. В сложении некоторых дуг участвуют весьма древние породы — вплоть до протерозоя. Глубоководные желоба несколько

мельче, чем желоба Курильского типа. Земная кора под островны­ми массивами достигает значительной мощности (в Японии _д0 32 км) и имеет хорошо выраженный гранитный слои. Рельеф островов горный, характерны интенсивный вулканизм и отрица­тельные аномалии силы тяжести. Желоба имеют резко выражен­ные отрицательные аномалии.

Среди переходных областей Японского типа по морфологиче­ским особенностям можно выделить еще два подтипа: Восточно-тихоокеанский и Индонезийский. К первому относятся Гватемаль­ская и Перуанско-Чилийская области восточной окраины Тихого океана. Их отличительная особенность — отсутствие внутреннего

бассейна (глубоководной котловины) и островной дуги. Вместо последней выступают передовые кайнозойские хребты окраины кон­тинента. При этих условиях в глубоководные желоба поступает особенно много осадочного материала. Это способствует их запол­нению и обмелению. По интенсивности вулканизма, вертикальных движений и по сейсмичности области данного типа не уступают Курильским или Японским.

К Индонезийскому подтипу относятся Индонезийская, Кариб­ская и Южноантильская переходные области. Они характеризу­ются наибольшей сложностью строения. Внутри каждой из них выделяется несколько котловин, глубоководных желобов и остров­ных дуг. В котловинах нередки крупные подводные хребты и воз­вышенности. Глубоководные желоба встречаются и с внутренней стороны островных дуг. Сами островные дуги имеют различный возраст и в большинстве случаев сильно изогнуты в плане. Вул­канизм и сейсмичность здесь так же значительны, как и в облас­тях, отнесенных к предыдущему подтипу.

Еще более сложно устроены переходные области Средиземно­морского типа, характеристика которых даны выше (см. гл. 9). Складчатые сооружения образуют здесь острова, полуострова, дис­лоцированные породы слагают обширные пространства материко­вых гор и равнин (рис. 30).

Большинство линейно ориентированных поднятий — Альпы, Апеннины и др.— крупные и широкие складчато-глыбовые системы, состоящие из ряда слившихся антиклинориев и горст-антиклинориев. Между ними не всегда расположены моря, нередко это пони­женные участки суши более или менее изометричных очертаний. Большинство исследователей-тектонистов считают их срединными массивами, т. е. участками древней складчатости, но не исключе­но, что некоторые из них сохранили еще под осадочным покровом субокеаническую кору. Примером может служить относительно небольшая мощность коры под Среднедунайской низменностью.

Одним из интересных тектонических процессов, характеризую­щих рассматриваемый тип переходной зоны, является «зараста­ние» молодыми покровными складками остаточных бассейнов с субокеанической корой. Этот процесс известен в Южном Каспии, где обнаружен ряд подводных хребтов-антиклиналей, являющихся результатом разрастания современных складок юго-восточной зо­ны Большого Кавказа и периферии Копетдага.

ГЛАВА 11. МЕГАРЕЛЬЕФ ЛОЖА ОКЕАНА И СРЕДИННО-ОКЕАНИЧЕСКИХ ХРЕБТОВ

Мегарельеф двух планетарных форм рельефа Земли — ложа океа­нов (талассократонов) и срединных океанических хребтов — целе­сообразно рассматривать совместно. Это связано главным образом с особенностями орографии каждого из океанов и Мирового океана в целом.

Напомним, что ложу океана присущ океанический тип земной коры, отличающийся малой мощностью (5—10 км) и отсутствием гранитного слоя. Срединно-океанические хребты характеризуются особым типом строения земной коры — рифтогенным, на основании чего они и выделяются в качестве особой планетарной формы.

Ложе океана соответствует в структурном отношении океаниче­ским платформам, или талассократонам.

При взгляде на батиметрическую карту любого океана броса­ется в глаза ячеистость его мегарельефа. Гигантские котловины с относительно ровным или холмистым дном отделяются крупней­шими хребтами, валами, возвышенностями. Наиболее типичная океаническая кора присуща днищам котловин. На возвышенностях, как правило, мощность коры увеличивается, а в некоторых случаях под типичным базальтовым слоем обнаруживается слой повышенной плотности и поверхность Мохо выделяется нечетко.

Обращает на себя внимание повсеместно большая глубина оке­анических котловин, которая указывает прежде всего на преобла­дание отрицательных вертикальных движений на этих участках земной поверхности. Если материки со свойственными им положи­тельными движениями являются преимущественно областями де­нудации, то океанические бассейны служат областями аккумуля­ции самого разнообразного осадочного материала.

Срединно-океанические хребты морфологически представляют собой крупнейшие, вытянутые в меридиональном или субмеридио­нальном направлении вздутия земной коры, образующие как бы огромный (до 2000 км в ширину и до 6 км относительной высоты)

свод со сложно расчлененным рельефом склонов и особенно его осевой зоны. В осевой зоне развиты асимметричные хребты, разде­ленные глубокими, резко выраженными ложбинами (рис.-31) с плоским дном и крутыми бортами, вытянутыми в соответствии с общим простиранием срединно-океанического хребта. Было доказано, что эти образования — результат разрывных нарушений зем­ной коры типа рифта, поэтому осевые зоны срединных хребтов по­лучили наименование рифтовых зон.

Срединно-океанические хребты образуют единую планетарную систему (рис. 32). Одной из основных геолого-геофизических осо­бенностей срединно-океанических хребтов, присущей только им, яв­ляется чрезмерно высокое значение скоростей упругих волн в риф­товых зонах. Другая существенная геофизическая особенность зон — высокое значение теплового потока (от 3 до 10 мккал/см²-с). К числу важных черт, характерных для рифтовых зон, следует от-

Рис. 32. Планетарная система срединно-океанических хребтов: а — подводная окраина материков; б — переходные зоны; в — ложе океана; г —средин океанические хребты. Цифры на карте: 1 — хр. Гаккеля, 2 — хр. Книповича, 3 — хр. мона и Кольнбейсей, 4 — хр. Рейкьянес, 5 — Североатлантический хребет, 6 — Южноатлантиче-ский, 7— Африка но-Антарктический, 8 — Западноиндийский, 9 — Аравийско-Индийск 10 — Центральноиндийский, И — Австрало-Антарктический, 12 — Южнотихоокеанский, 13-Восточнотихоокеанский, 14 —хребты Горда и Хуан-де-Фука.

нести также высокую сейсмичность срединных хребтов и приурочен­ность многочисленных островных и подводных океанических вул­канов к гребням и склонам этих хребтов. Все это, а также резкая расчлененность рельефа, указывают на то, что срединно-океанические хребты представляют собой области интенсивного современного горообразования, которые, однако, существенно отличаются по про­текающим в них процессам от геосинклинальных областей. Это, ви­димо, принципиально иной тип горообразования, хотя в последнее время тектонистами предпринимался ряд попыток связать воедино горообразование в геосинклинальных областях и в рифтовых зонах срединно-океанических хребтов.

Анализ образцов коренных пород с хребтов и из рифтовых долин срединно-океанических хребтов показал, что здесь в изобилии пред­ставлены ультраосновные породы, главным образом различные перидотиты, которыми нередко сложены целые блоки, образующие отдельные рифтовые хребты. Отсюда следует, что крупные отторженцы, а возможно и штоки ультраосновных пород в рифтовых зо­нах проникают в земную кору, смешиваются с базальтовой корой, образуя так называемый меланж. Благодаря этому значительно увеличивается общая плотность коры под рифтовыми зонами.

Обращает на себя внимание обилие серпентинитов в образцах, собранных в рифтовых зонах. Значительное и можно сказать обя­зательное присутствие серпентинитов говорит в пользу гипотезы, высказанной американским геофизиком X. Хессом еще в 1955 г. Образование серпентина сопровождается выделением тепла и увели­чением объема масс на 25—30%. Вполне вероятно, что увеличение объема и возрастание температуры могут вызвать деформации зем­ной коры, ее прорыв и внедрение ультраосновных пород в базальто­вый слой. Вполне возможно также, что к таким участкам, где про­исходит серпентинизация, а следовательно, и разуплотнение породы, осуществляется подток материала из нижележащей разуплотнен­ной, но все же более плотной зоны мантии. Это создает дополни­тельные источники давления, направленного вверх, повышения тем­пературы, возможности прорыва ультраосновных масс в верхние слои земной коры и на ее поверхность.

Таким образом в зонах срединных хребтов, как и в геосинкли­нальных областях, идет интенсивный процесс горообразования, процесс перестройки структуры земной коры, однако ход его и при­чины совершенно иные. В геосинклиналях происходят складчатость и гранитизация осадочных пород, которые, как известно, завершают­ся инверсией рельефа, образованием гигантских горных сооруже­ний на месте бывшего геосинклинального бассейна. Этот процесс каким-то образом связан со сверхглубинными разломами. В риф­товых зонах срединно-океанических хребтов происходит общее вспу­чивание, а затем и взламывание земной коры, внедрение в нее ультраосновных пород, образование рифтовых структур. Вероятно, рифтогенезу не свойственно складкообразование. Однако некото­рые исследователи, например А. В. Пейве, убеждены в том, что срединно-океанические хребты являются складчатыми структурами.

РЕЛЬЕФ ЛОЖА СЕВЕРНОГО ЛЕДОВИТОГО ОКЕАНА. АРКТИЧЕСКИЙ СРЕДИННЫЙ ХРЕБЕТ

Еще полтора десятка лет назад на физико-географических кар­тах ложе Северного Ледовитого океана изображалось как единая котловина с плоским однообразным дном. Современное представ­ление о строении рельефа дна этого океана благодаря многолетним советским и американским исследованиям совершенно иное. Теперь установлен целый ряд подводных хребтов и возвышенностей, раз­деляющих Арктический бассейн на несколько котловин (рис. 33).

Вблизи полюса Арктический бассейн пересекает хребет Ломоно­сова, начинающийся в американском секторе близ Земли Элсмира и примыкающий к сибирскому шельфу в районе Новосибирских ос­тровов. От шельфа острова Элсмир отходит другое поднятие — плато Альфа, которое переходит в хребет Менделеева. В сибирском секторе океана этот хребет примыкает к шельфу Восточно-Сибир­ского моря.

Между хребтами расположены плоскодонные котловины Мака­рова и Толля с максимальной глубиной около 4 км. Между хребтом Менделеева и шельфом Аляски располагается другая крупная кот­ловина— Бофорта, ее максимальная глубина 4680 м. Вблизи шель­фа Аляски обнаружено несколько небольших возвышенностей, в том числе хребет Бофорта с отметкой глубины 909 м. Осталь­ная часть дна котловины — плоская.

В Европейско-Сибирском секторе океана располагается хребет Гаккеля. Осевая часть хребта в отличие от хребтов Ломоносова и Менделеева имеет сильно расчлененный рельеф: ряд отдельных ко­ротких хребтов разделяется глубокими рифтовыми долинами, кулисообразно располагающимися вдоль оси хребта. В одной из долин была отмечена глубина 5335 м. Эта часть дна океана отличается также сосредоточением эпицентров землетрясений. Данные грави­метрической съемки, как и упомянутые другие особенности хребта, свидетельствуют о том, что хребет Гаккеля — самое северное звено системы срединно-океанических хребтов. Он прослеживается к югу от Шпицбергена и там переходит в срединный хребет Атлантиче­ского океана.

Между хребтом Ломоносова и Гаккеля расположена котловина Амундсена (северный полюс находится в пределах этой котловины, глубина на полюсе 4316 м). Другая котловина, лежащая к югу от хребта Гаккеля, получила название котловины Нансена. Глубина ее 5449 м. Рельеф дна обеих котловин плоский.

РЕЛЬЕФ ЛОЖА АТЛАНТИЧЕСКОГО ОКЕАНА. СРЕДИННО-АТЛАНТИЧЕСКИЙ ХРЕБЕТ

Стержневым орографическим элементом рельефа дна Атланти­ческого океана является Срединно-Атлантический хребет, который протягивается в его пределах от района Шпицбергена на севере до 65° ю.ш. на юге. Простирание хребта непостоянно, но в целом близ

ко к меридиональному, за исключением экваториального участка, где оно на некотором протяжении становится субширотным. Шири­на хребта достигает 2500 км в южной Атлантике, но к северу от Ис­ландии сокращается до 300 км. Относительная высота Срединно-Атлантичеекого хребта до 4 км.

Морфологически было бы правильнее называть это горное соору­жение, как и другие срединно-океанические хребты, не хребтом, а горной страной или нагорьем, так как оно состоит из отдельных хребтов, горных массивов, продольных ложбин и понижений. Наи­более расчлененный и контрастный рельеф свойствен рифтовой зо­не хребта, представленной сложной системой горстовых хребтов и уз­ких грабенов — рифтовых долин, причем к последним нередко бывают приурочены глубины порядка 5—6 км. Максимальные глу­бины характеризуют обычно узкие поперечные впадины, связанные с секущими хребет зонами разломов. Примером такой впадины яв­ляется узкая и глубокая впадина Романш (7730 м). Поперечные разломы еще больше усложняют рельеф как рифтовой зоны, так и флангов Срединно-Атлантического хребта.

Как и другим срединно-океаническим хребтам, Срединно-Атлантическому хребту присущ рифтогенный тип земной коры, характери­зующийся высокой плотностью и отсутствием четко выраженной границы Мохо. В рифтовой зоне хребта распространены наряду с базальтами ультраосновные породы — перидотиты, дуниты. Для осевой зоны и флангов характерно чередование положительных и отрицательных магнитных аномалий, причем наиболее резко выра­женная положительная аномалия отмечена в центральной рифтовой долине. Гравитационные аномалии в редукции Буге (т. е. приведен­ные к уровню моря) над срединным хребтом обычно положитель­ные, но для рифтовых долин нередки резкие отрицательные ано­малии.

К рифтовой зоне приурочены эпицентры землетрясений. Наи­большее сосредоточение эпицентров отмечено на участках хребта, пересекаемых широтными и субширотными разломами. Один из та­ких разломов пересекает хребет в районе Азорских островов. С ним связаны активные проявления современного вулканизма.

Большое число параллельных друг другу поперечных разломов отмечено в приэкваториальной части хребта. Отдельные сегменты хребта, отсекаемые этими разломами, сдвинуты относительно друг друга на многие десятки и даже сотни километров. Этими сдвигами и обусловлено общее субширотное простирание Срединно-Атланти­ческого хребта на его экваториальном отрезке.

Фланги хребта имеют также резко пересеченный горный рельеф и характеризуются проявлениями современного вулканизма цент­рального типа. Наиболее значительными современными действу­ющими вулканами на крыльях и в рифтовой зоне хребта являются вулканы хребта Рейкьянес (отрезок срединного хребта, примыка­ющий к Исландии), Тристан-да-Кунья, Ян-Майен.

Ложе Атлантического океана по обе стороны от Срединного хребта сложено земной корой океанического типа. Наименьшую мощность кора имеет под крупными океаническими котловинами, разделенными подводными возвышенностями и хребтами с несколь­ко повышенной толщиной земной коры. Эти котловины и возвышенности

имеют собственные названия, которые приведены на прилага­емой схеме (рис. 34).

Ниже в качестве примера приводится строение одной из подвод­ных возвышенностей ложа океана — Бермудского плато, располо­женного в центральной части Североамериканской котловины. Бермудское плато имеет вид горста-антеклизы, с обрывистым юго-вос­точным и пологим северо-западным склонами. В строении плато ярко проявляется трещинная тектоника. Крутой склон расчленен глубокими ложбинами типа подводных каньонов, представляющих собой, видимо, узкие грабены, открытые в сторону котловины. Це­лая сеть разломов проявляется и в рельефе поверхности плато. На пересечениях разломов возвышаются подводные вулканы. Группа наиболее высоких вулканов образует фундамент Бермудских остро­вов, сложенных коралловыми известняками. Последние представ­ляют собой коралловые образования, насаженные на вершины под­водных вулканических гор.

Строение рельефа дна океанических котловин довольно однооб­разно. Почти в каждой котловине Атлантического океана выделяет­ся два основных типа рельефа. Большая часть площади дна кот­ловины имеет холмистый рельеф с интенсивностью вертикального расчленения в среднем 250—600 м, в некоторых случаях — до 1000 м. Этот тип рельефа получил название «рельефа абиссальных холмов». Меньшая часть площади дна котловины почти идеально выровнена. Эти совершенно плоские пространства с ничтожными уклонами поверхности получили наименование плоских абиссальных равнин. Они обычно занимают не самые глубокие участки котловин, а те, которые расположены ближе к материковому склону и под­ножью. Сейсмические исследования показали, что на равнинах зна­чительны мощности осадочного слоя — до 1,5 км, тогда как в пре­делах абиссальных холмов толщина осадочного слоя измеряется не­сколькими сотнями или даже десятками метров.

Происхождение абиссальных холмов связывают с вулканиче­скими процессами. По мнению Г. Менарда, это частично погребен­ные под осадками мелкие формы вулканического происхождения типа лакколитов и щитовых вулканов. При очень малой мощности океанической коры вполне возможно образование при ее прогибании сети мелких разломов, по которым осуществляются вулканические проявления. После затухания магматического процесса происходит частичное погребение лакколита или щитового вулканического ап­парата под толщей донных осадков.