Срединно-океанический хребет

Срединно-океанический хребет — это система крупнейших подводных горных сооружений на дне Мирового океана, образующая единую глобальную структуру протяжённостью более 70 000 км. Срединно-океанические хребты являются зонами активного спрединга (раздвижения литосферных плит) и формирования новой океанической коры. Они расположены вдоль границ расходящихся литосферных плит и характеризуются высокой сейсмической и вулканической активностью, а также наличием рифтовых долин — глубоких продольных понижений в осевой части хребта.

Геологическое строение и происхождение

Срединно-океанические хребты представляют собой дивергентные границы литосферных плит, где происходит раздвижение (спрединг) океанической коры. В основе их образования лежит механизм мантийной конвекции: горячий материал из мантии поднимается к поверхности, плавится при снижении давления, образуя базальтовую магму, которая изливается на дно океана, застывая и формируя новую кору. Этот процесс непрерывен и приводит к постепенному расширению океанического дна.

Строение хребта

Типичный срединно-океанический хребет имеет следующее строение:

• Рифтовая долина — центральная, наиболее глубокая часть хребта, шириной от 10 до 50 км и глубиной до 2–3 км относительно гребней. В ней происходит основное излияние базальтов и образование трещин.
• Гребни хребта — поднятые края рифтовой долины, сложенные базальтами и габбро. Высота гребней над окружающим ложем океана может достигать 2–3 км.
• Фланги хребта — пологие склоны, постепенно снижающиеся к абиссальным равнинам. По мере удаления от оси спрединга кора охлаждается, уплотняется и опускается.

Состав коры

Океаническая кора, формирующаяся в зонах срединно-океанических хребтов, имеет трёхслойное строение:

• Слой 1 — осадочный слой (мощность от 0 до 1 км), состоящий из известковых и кремнистых осадков, а также глин.
• Слой 2 — базальтовый слой (мощность 1–2 км), сложенный подушечными лавами и дайками.
• Слой 3 — габбровый слой (мощность 3–5 км), представленный интрузивными породами.

Классификация

Срединно-океанические хребты классифицируются по скорости спрединга, которая определяет их морфологию и геологические особенности.

По скорости спрединга

• Быстроспрединговые хребты (скорость раздвижения более 80 мм/год) — например, Восточно-Тихоокеанское поднятие. Характеризуются пологим профилем, отсутствием выраженной рифтовой долины (или её слабой выраженностью), частыми излияниями лавы.
• Медленноспрединговые хребты (скорость раздвижения менее 40 мм/год) — например, Срединно-Атлантический хребет. Имеют глубокую рифтовую долину (до 2–3 км), крутые склоны, более редкие, но мощные извержения.
• Промежуточные хребты (скорость 40–80 мм/год) — сочетают черты обоих типов.

По географическому положению

• Атлантический тип — Срединно-Атлантический хребет, проходящий через весь Атлантический океан.
• Тихоокеанский тип — Восточно-Тихоокеанское поднятие, расположенное в восточной части Тихого океана.
• Индоокеанский тип — Центрально-Индийский и Аравийско-Индийский хребты.

Основные срединно-океанические хребты Мирового океана

Глобальная система срединно-океанических хребтов включает несколько крупных сегментов:

Гидротермальная активность

Срединно-океанические хребты являются зонами интенсивной гидротермальной деятельности. Морская вода проникает в трещины океанической коры, нагревается до 350–400 °C под воздействием горячих пород, насыщается минералами и изливается обратно в виде «чёрных курильщиков» — фонтанов горячего раствора, содержащего сульфиды металлов (железа, меди, цинка). При контакте с холодной океанической водой минералы осаждаются, образуя сульфидные постройки высотой до 10–20 метров.

Биологические сообщества

Гидротермальные источники поддерживают уникальные экосистемы, не зависящие от солнечного света. Основу этих сообществ составляют хемосинтезирующие бактерии, окисляющие сероводород и метан. На них, в свою очередь, питаются гигантские трубчатые черви (римляне, вестиментиферы), двустворчатые моллюски, креветки и другие организмы. Эти сообщества были впервые обнаружены в 1977 году на Галапагосском рифте (часть Восточно-Тихоокеанского поднятия).

Сейсмичность и вулканизм

Срединно-океанические хребты являются зонами неглубокой (до 10–20 км) сейсмичности. Землетрясения здесь, как правило, слабые (магнитудой до 5–6), но частые. Вулканическая активность проявляется в виде излияний базальтовой лавы, образующих подушечные лавы (pillow lavas) и лавовые потоки. В некоторых районах, например, в Исландии, вулканизм выходит на поверхность, формируя наземные вулканы (Гекла, Эйяфьядлайёкюдль).

Значение для науки и практики

Срединно-океанические хребты имеют ключевое значение для понимания глобальной геодинамики, тектоники плит и эволюции Земли. Изучение этих структур позволяет:

• Моделировать процессы спрединга и образования коры — на основе данных о возрасте пород, магнитных аномалиях и скорости раздвижения.
• Исследовать гидротермальные системы — как аналог возможных условий зарождения жизни на Земле и других планетах.
• Оценивать минеральные ресурсы — сульфидные руды, содержащие медь, цинк, золото и серебро, представляют интерес для глубоководной добычи.
• Прогнозировать землетрясения и цунами — хотя сейсмичность в хребтах невысока, в некоторых зонах (например, вблизи Исландии) она может быть значимой.

Исследования

Первые систематические исследования срединно-океанических хребтов начались в середине XX века. В 1950-х годах американские геологи Брюс Хизен и Морис Юинг обнаружили глобальную систему хребтов, а в 1960-х годах теория тектоники плит объяснила их происхождение. В 1970-х годах были открыты гидротермальные источники. Современные исследования проводятся с помощью:

• Глубоководных аппаратов (например, «Мир» в России, «Альвин» в США) — для прямого наблюдения и отбора проб.
• Автономных и буксируемых зондов — для картографирования и геофизических измерений.
• Сейсмических станций — для регистрации землетрясений.
• Спутниковой альтиметрии — для построения карт рельефа дна океана.

Интересные факты

• Срединно-океанические хребты образуют самую длинную горную цепь на Земле, превосходящую по протяжённости все наземные горные системы вместе взятые.
• В Исландии Срединно-Атлантический хребет выходит на поверхность, и его рифтовая долина видна в национальном парке Тингведлир.
• Скорость спрединга в разных хребтах варьируется от 1–2 см/год (хребет Гаккеля) до 15–16 см/год (Восточно-Тихоокеанское поднятие).
• В зонах медленного спрединга рифтовые долины могут быть глубже, чем Большой каньон в США.

Источники

• Кеннетт Дж. П. Морская геология. — М.: Мир, 1987.
• Ланге О. К. Подводный мир. — М.: Мысль, 1985.
• Левин Л. Э. Геология океанов. — М.: Недра, 1988.
• Хаин В. Е., Лимонов А. Ф. Региональная геотектоника. — М.: Научный мир, 2004.
• Данные проекта «Глобальная сейсмичность» (Global Seismicity Catalog).