Вариации в магматическом и структурном проявлении низкоскоростного спрединга на профилях через осевую часть срединно-океанского хребта Центральной Атлантики, по Дж. Карсону и др. (1987). Профили расположены в порядке убывания роли базальтового вулканизма и нарастания относительной роли разрывных структур растяжения. Превышение вертикального масштаба в 3 раза. Привязка профилей к полигонам глубоководного геологического картирования: I - MARK, 2; II - FAMOUS; III - TAG; IV - MARK, 5; V - MARK, 4; VI - AMAR; VII - MARK, 3.
На дне существуют открытые трещины растяжения, подобные давно известным под названием «гьяу» на о. Исландия, представляющем приподнятый над уровнем океана участок Срединно-Атлантического хребта.
Имеются здесь и многочисленные центры вулканических поднятий, выраженные холмами высотой до 200 - 600 м, местами застывшие лавовые озера. Потоки базальтовых лав имеют форму труб, а в поперечном сечении сплюснутых шаров - подушек, столь характерную для их древних аналогов, встречаемых на суше. Нередко они очень свежие, о чем свидетельствует почти полное отсутствие поверх них осадков; в Красном море они лишь слегка припудрены известковым илом. Но современных излияний нигде не встречено, они отмечены лишь непосредственно к югу от Исландии. По обе стороны от молодых вулканических центров обнаружены гидротермы, сначала в Красном море, затем в Тихом и позднее в Атлантическом океанах - pppa.ru. Эти гидротермы представляют весьма впечатляющее зрелище: они отлагают сульфиды, сульфаты и окислы металлов (цинка, меди, железа, марганца и др.), образующие скопления, достигающие в высоту десятков метров, которые в будущем могут иметь серьезное промышленное значение. Струи горячей воды, содержащей в растворе газы Н2, СO2, СH4 и указанные выше металлические соединения, нагреты до температуры 350°. Над жерлами, из которых они выделяются, воздымаются облака из тонкодисперсных сульфатов, благодаря чему эти гидротермы получили название чёрных и белых (в зависимости от состава преобладающих минералов сульфидов и сульфатов) курильщиков. Благодаря высокой концентрации во флюидах сероводорода вокруг гидротерм бурно развиваются сульфиднокислые бактерии, служащие пищей для более высокоорганизованных живых существ, в том числе ранее неизвестных биологической науке.
Деятельность гидротерм связана со взаимодействием поднимающейся вдоль осей спрединга базальтовой магмы с морской водой. Вода проникает в трещины остывающих базальтовых лав и выщелачивает из них металлы и другие соединения и затем осаждает их при своем охлаждении. Открытие гидротерм показало, что осевые зоны срединно-океанских хребтов характеризуются весьма высоким тепловым потоком, и позволило констатировать, что осевые зоны срединно-океанских хребтов являются основными зонами выделения внутреннего тепла Земли.
Как уже указывалось, рифтовые долины практически не
заполнены осадками. Исключение составляют осыпи и обвалы у подножия уступов по
краям этих долин, высота которых может превышать 1 км. Эти осыпи состоят из
глыб и щебня пород океанской коры - базальтов, габбро, перидотитов - и образуют
особый тип осадочных пород, который русские морские литологи И.О. Мурдмаа и
В.П. Петелин назвали эдафогенными. В разрезе 2-го слоя океанской коры они могут
переслаиваться с подушечными и массивными базальтами. В основании 1-го слоя
океанской коры при бурении нередко встречаются металлоносные осадки - продукты
отложения материала, выделяемого гидротермами.
Рифтовые зоны и магматизм
Рифтовыми зонами называют весьма протяженные (длиной в многие сотни и тысячи километров) планетарного масштаба полосовидные тектонические зоны, распространенные в пределах континентов и океанах, в которых происходит подъем глубинного (мантийного) материала, сопровождаемый его распространением в стороны, что приводит к более или менее значительному поперечному растяжению в верхних этажах земной коры. Важнейшим структурным выражением процесса растяжения на поверхности Земли обычно является образование глубокого и относительно узкого (от нескольких километров до нескольких десятков километров), нередко ступенчатого грабена (симметричного или асимметричного), ограниченного нормальными сбросами большой глубины заложения (собственно рифта или «рифтовой долины»), либо нескольких (иногда целой серии) подобных грабенов. Дно грабенов также бывает рассечено сбросами и трещинами растяжения. Погружение дна грабенов относительно их бортов, как правило, опережает аккумуляцию в них осадочного материала, хотя последняя во многих случаях дополняется заполнением их вулканическими продуктами, и поэтому рифты обычно имеют отчетливое прямое выражение в рельефе в виде линейных депрессий. По большей части рифты обрамляются с обеих сторон или хотя бы с одной стороны асимметричными поднятиями (пологими полусводами, односторонними горстами и реже горстами), в той или иной степени разбитыми, как и грабены, продольными, диагональными и поперечными трещинами, сбросами и нередко осложненными второстепенными узкими грабенами. В некоторых случаях поднятие возникает также внутри рифта, расщепляя его на две ветви. Отношение объемов этих поднятий и рифтовых впадин отражает соотношения масштабов воздымания и растяжения в той или иной рифтовой зоне. Некоторые из них, в особенности океанические, характеризуются существенной ролью поперечных сдвиговых смещений, в частности, по зонам так называемых трансформирующих разломов.
Рифтовые зоны в целом и в первую очередь осевые грабены (рифты) обладают повышенной или даже очень высокой сейсмичностью, причем очаги землетрясений лежат на глубинах от первых километров до 40-50 км, а план напряжений в очагах характеризуется господством максимальных субгоризонтально направленных растяжений, приблизительно перпендикулярных к оси рифтовой зоны. Рифтовым зонам, за редкими исключениями, свойствен повышенный тепловой поток, величина которого в общем возрастает по мере приближения к их оси, нередко достигая 2-3, а иногда даже 4-5 единиц теплового потока. Развитие большинства рифтовых зон сопровождается проявлениями гидротермальной активности и магматизма и, в частности, вулканическими извержениями, питаемыми из подкоровых, а в некоторых материковых рифтовых зонах, может быть, и из внутрикоровых магматических очагов. Однако масштабы магматического процесса, объемы его продуктов, их состав, приуроченность к тем или иным стадиям рифтогенеза и к тем или иным участкам рифтовой зоны варьируют в чрезвычайно широких пределах. Наряду с рифтовыми зонами, в которых магматическая деятельность сопутствовала всем стадиям их развития, а ее продукты покрывают почти всю их площадь и достигают объемов в сотни тысяч кубических километров, существуют рифтовые зоны, где она проявлялась локально, спорадически или совершенно отсутствовала.
Рифтовые зоны океанов характеризуются контрастным полосовидным билатерально-симметричным магнитным полем, согласно господствующим представлениям создающимся в процессе рифтогенеза и как бы запечатляющим отдельные его стадии. Однако магнитное поле континентальных рифтовых зон в значительной мере отражает особенности строения их фундамента и подверглось лишь некоторой перестройке в процессе рифтообразования. Рифтовые зоны обычно, хотя и не всегда, характеризуются гравитационными минимумами в поле аномалий Буге, но в осевых частях некоторых из них выделяются узкие максимумы, вызванные подъемом основного и ультраосновного материала. Однако формы, размеры гравианомалий и характер факторов, вызывающих возмущения, могут существенно различаться. Как правило, рифтовые зоны близки к состоянию изостатического равновесия.
Земная кора в современных рифтовых зонах несколько утоньшена по сравнению со смежными областями, а верхняя часть мантии, по крайней мере непосредственно ниже поверхности М, во многих из них отличается аномально низкой скоростью прохождения продольных сейсмических волн (7,2-7,8 км/с) и несколько пониженной плотностью и вязкостью, что, по-видимому, обусловлено повышенным тепловым режимом и в ряде случаев возникновением очагов селективного плавления в верхах мантии. Эти линзы или «подушки» разуплотненного мантийного материала, вероятно, представляют собой выступы кровли астеносферы, достигающие под современными рифтовыми зонами подошвы земной коры. Рифтовые зоны редко существуют изолированно; как правило, они образуют более или менее сложные сочетания. Способы «стыковки» соседних рифтовых зон и общий план их группировки могут быть весьма разнообразными и при этом существенно различаются у континентальных и океанических зон. Сочетания ряда тесно связанных между собой в пространстве приблизительно одновозрастных рифтовых зон сходного или различного типа мы называем рифтовыми системами. Этот термин может применяться к любым комбинациям рифтовых зон, независимо от их размеров, сложности и рисунка, но главным образом используется в отношении таких их сочетаний, которые характеризуются присутствием различно ориентированных рифтовых зон, древовидным рисунком или наличием нескольких полуизолированных ветвей, не полосовидным, а близким к изометричному общим контуром. В тех случаях, когда рифтовые зоны (или их системы), сочетаясь между собой, образуют в совокупности линейно вытянутые сооружения протяженностью в несколько или даже много тысяч километров, мы называем их рифтовыми поясами (по аналогии с соизмеримыми с ними по длине и ширине геосинклииальными и орогеническими поясами). Термин рифтовая система используется также для обозначения всех взаимосвязанных рифтовых поясов Земли, образующих в совокупности сложно извивающуюся и разветвляющуюся сеть на поверхности нашей планеты. В последнем случае мы говорим о мировой рифтой системе. Последняя, со своими главными ответвлениями, объединяет большинство рифтовых поясов (и систем) Земли. Основная ее часть пересекает океаны, а ее затухающие окончания и ответвления в нескольких районах Земли проникают в глубь континентов. Однако в пределах континентов (а возможно, и в океанах) имеются так же отдельные, изолированные рифтовые пояса и даже отдельные рифтовые зоны, не связанные с мировой рифтовой системой.
Категории рифтовых зон, выделяемые по их глубинному строению. Все рифтовые зоны земного шара по характеру глубинного строения можно разделить на три основные категории:
) океанические, или внутриокеанические, в которых как осевая «рифтовая долина», так и ее обрамление обладают корой, близкой к океанической, которая подстилается выступом мантийного материала с аномально пониженными по сравнению с типичными для верхней части мантии скоростями прохождения сейсмических волн и плотностью;
) межконтинентальные, в которых осевая часть рифта обладает корой, близкой к таковой внутриокеанических рифтовых зон, ее периферические части - несколько утонченной и переработанной континентальной корой, а «плечи»- типичной континентальной корой. Межконтинентальные рифтовые зоны, как и внутриконтинентальные, могут закладываться либо на платформах (рифты Аденский и Красноморский), либо в пределах молодой складчатой области (рифт Калифорнийского залива);
) континентальные или внутриконтинентальные, в которых и рифт, и его «плечи» обладают корой континентального типа, но обычно несколько утоньшенной, в особенности под рифтом (от 20 до 30-35 км), раздробленной, аномально прогретой и подстилаемой линзой несколько разуплотненного мантийного материала.
Наблюдаемые в природе взаимопереходы и тесные структурные связи межконтинентальных рифтов как результат далеко зашедшего процесса развития внутриконтинентальных рифтов. По крайней мере некоторая часть ширины межконтинентальных рифтовых зон (порядка нескольких десятков километров), по-видимому, обусловлена раздвиговыми или раздвигово-сдвиговыми деформациями блоков континентальной коры и выдвижением между ними материала мантийного происхождения, тогда как во внутриконтинентальных рифтах мы в основном имеем дело с грабенообразным проседанием блоков материковой коры при амплитуде растяжения порядка нескольких километров и далеко не всегда - с заполнением приоткрывающихся трещин дайкообразными интрузиями. В свою очередь, межконтинентальные рифтовые зоны в структурном отношении тесно связаны с рифтовыми поясами Индийского и Тихого океанов, в которых процесс подъема глубинного материала и горизонтального расширения протекает еще более интенсивно. Однако было бы неосторожно полагать по аналогии, что все рифтовые зоны и пояса океанов представляют собой дальнейшую стадию развития межконтинентальных рифтов и, следовательно, возникли в результате еще большего разобщения блоков континентальной коры. Например, в отношении Восточно-Тихоокеанского рифтового пояса можно с достаточной уверенностью утверждать, что он моложе Тихого океана и возник на океанической коре. Тот факт, что продолжение этого рифтового пояса почти полностью переходит на Североамериканский континент и накладывается на Кордильерскую мезозойскую складчатую область, очевидно, говорит о том, что движущий механизм рифтогенеза связан с такими большими глубинами, на которых уже не сказываются различия между океанами и континентами, но конкретные проявления этого процесса на поверхности Земли существенно отличаются в зависимости от того, воздействует ли он на земную кору океанов, молодых складчатых областей, платформ и т. п.
Рифтовые зоны и пояса, принадлежащие к трем выделенным категориям, существенно различаются по своим размерам, морфологии структурных форм, масштабу вулканизма (наибольшему в рифтовых зонах океанов), химизму его продуктов (толеитовые базальты в рифтовых зонах, весьма разнообразные по кислотности и щелочности породы в рифтовых зонах континентов), величине теплового потока (наивысшей в океанических рифтовых зонах), структуре магнитного поля, плану напряжений в очагах землетрясений (в континентальных рифтовых зонах вектор сжимающих напряжений ориентирован субвертикально, а в океанических - обычно субгоризонтально и субпараллельно простиранию рифтовой зоны) и т. д. Для континентальных рифтовых поясов характерны такие пространственные сочетания смежных рифтовых зон, как их четковидное, кулисное расположение, коленчатое сочленение, веерообразное расщепление, стык трех зон, сходящихся под различными углами, взаимный параллелизм, огибание двумя соседними зонами разделяющего их относительно «жесткого» блока, играющего в структуре рифтового пояса роль своеобразного срединного массива. Напротив, для рифтовых поясов океанов характерно их пересечение многочисленными поперечными или диагональными так называемыми трансформирующими разломами, разделяющими эти пояса на отдельные поперечные отрезки (рифтовые зоны), оси которых кажутся смещенными друг относительно друга.
Типы рифтовых зон континентов. При выделении типов среди современных континентальных рифтовых зон следует учитывать следующие основные критерии: а) особенности тектонического положения, структуры основания и предшествующей геологической истории области, ставшей ареной рифтогенеза, б) характер тектонических структур, созданных в процессе рифтогенеза, и закономерности их формирования, в) роль, масштаб и особенности магматических процессов, сопутствующих рифтообразованию, а иногда и предваряющих его.
Исходя из первого критерия, рифтовые зоны и пояса континентов можно разделить на две главные группы: 1) рифтовые пояса и зоны платформ (эпиплатформенные рифтовые пояса и зоны), в которых риф-тообразование началось после весьма длительного (200-500 млн. лет к более) этапа платформенного или близкого к нему развития; 2) рифтовые пояса и зоны молодых складчатых сооружений (эпиорогенные рифтовые пояса и зоны), где аналогичный процесс непосредственно следовал за завершением их геосинклинального развития, т. е. за орогенным этапом, или даже сочетался с явлениями, свойственными эпигеосииклинальному орогенезу. Для эпиплатформенных рифтовых поясов характерны рифтовые зоны с крупными единичными осевыми грабенами и субщелочной или щелочной характер продуктов сопутствующего вулканизма, нередко с участием карбонатитов. Напротив, для эпиорогенных рифтовых поясов и зон типичны сочетания из многих узких грабенов, горстов и односторонних блоков, а вулканические образования л них принадлежат к известково-щелочному ряду.
Большинство современных континентальных эпиплатформенных рифтовых зон приурочено главным образом к выступам складчатого основания платформ, т. е. к районам, испытывавшим длительное устойчивое поднятие, и значительно реже - к участкам развития платформенного чехла (Левантинская, Североморская, частично Эфиопская рифтовые зоны). В большинстве случаев рифтовые зоны накладываются на области позднепротерозойской (гренвильской, байкальской) складчатости или тектоно-магматической регенерации, «избегая» областей более .древней - архейской или раннепротерозойской консолидации, которые служат внешней «рамой» этих рифтовых поясов или образуют внутри них своеобразные «жесткие» срединные массивы (массив Виктория в южной части Африкано-Аравийского пояса). Значительно реже рифтовые зоны возникают на эпипалеозойском платформенном основании (Рейнско-Ронский участок Рейнско-Ливийского рифтового пояса). В большинстве случаев молодые рифтогенные структуры наследуют простирания древних складчатых и разрывных структур фундамента или «приспосабливаются» к ним, образуя коленчатые, зигзаговидные, кулисные сочетания. Таким образом, в процессе рифтогенеза древний анизотропный фундамент раскалывается по наиболее ослабленным направлениям, подобно тому, как полено дров расщепляется согласно волокнистой текстуре древесины. Ослабленные зоны фундамента, использованные кайнозойскими рифтогенными структурами, в течение длительного платформенного развития временами (в палеозое или мезозое) активизировались и служили либо зонами повышенной проницаемости для магматических расплавов и внедрения интрузий, в частности щелочных массивов кольцевого типа, либо зонами разломов и грабенов.