авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 5 |

Рельеф вулканических гор ложа океана

-- [ Страница 2 ] --

Существенным шагом в развитии геоморфологических исследований подводных гор явилось применение способа работы на полигонах. В комплекс полигонных исследований подводных гор включаются батиметрическая, геомагнитная, гравиметрическая, сейсмическая и геотермическая съемки, подводное фотографирование, а также отбор образцов слагающих пород и рыхлых осадков (Богданов, Сорохтин и др., 1990; «Вулканические поднятия…», 1989; Удинцев, 1960; Halbach, Puteanus, 1984 и др.). Особое значение полигонный способ имеет в связи с использованием в исследованиях подводных гор подводных обитаемых аппаратов (ПОА). В комплекс научных работ, проводимых непосредственно с ПОА, входят визуальные наблюдения специалистов, сбор образцов пород манипулятором, фотографирование и телевизионная съемка дна. Полигонные исследования с использованием обитаемых систем были проведены, например, на подводной горе Афанасий Никитин, гайоте Эррор, хребте Брокен в Индийском океане; на подводной горе Менделеева, гайотах Ита-Майтаи и ИОАН системы Магеллановых гор, Угловых горах и подводных горах Новой Англии в Тихом океане; на подводных горах Ампер, Жозефин, поднятии Горриндж в Атлантическом океане (Беляев и др., 1991; Вержбицкий и др., 1989; Ильин, 1989; Heirtzler e.a., 1974; CNEXO, 1984 и др.).

Важное место в изучении рельефа подводных гор занимает метод подводной фотографии. Этот метод позволяет фиксировать облик дна в его естественном, ненарушенном состоянии, и в ряду инструментальных работ является самым крупномасштабным: предметом исследования становится микрорельеф донной поверхности (Жулёва, Мирлин, 1983).

Для исследования поверхности подводных гор применяется фотографирование с самоходных обитаемых и буксируемых необитаемых подводных аппаратов, а также фотосъемка подводными фотоустановками. На ПОА, для которых характерна высокая маневренность, фотографирование осуществляется оператором, который на свое усмотрение выбирает объекты съемки (Богданов и др., 1983; Монин, Войтов, Ястребов, 1980; Ballard, 1975; Francheteau e.a.,1980; Rangin, Francheteau, 1981). Существенной отличительной чертой фотографирования с буксируемых подводных носителей является значительная протяженность съемочных галсов и работа на большой глубине. Фотографирование проводится в автоматическом режиме в ходе буксировки аппарата на высоте первых метров от дна («Вулканические поднятия…», 1989; Ястребов и др., 1986).

Технические возможности подводной фотографии сделали ее важным современным методом поиска и нетрадиционных исследований полезных ископаемых, расположенных непосредственно на поверхности дна. Такими являются, например, железомарганцевые, кобальтоносные, сульфидные, фосфатные образования (Зенкевич, 1970; Жулёва, 1994а, 1994в; Morgan e.a., 1988; “The outlook…”, 1982; Thorndike e.a., 1982 и др.).

Общая характеристика вулканических гор ложа океанов, проведенная в разделе 1.3, включает в себя их краткий обзор отдельно по океанам. В мировой литературе существуют крупные работы, посвященные как геоморфологическому описанию разных океанических бассейнов (Ильин, 1976; Канаев, 1979; Удинцев, 1972 и др.), так и анализу морфологического и геолого-геофизического строения конкретных вулканических гор («Вулканические поднятия…», 1989; Ильин, 1989; “Seamounts, Islands, and Atolls”, 1987 и др.). Проведенный обзор вулканических гор ложа океана позволяет составить обобщенное представление о многочисленности и разнообразии объектов дальнейших исследований.

Основы построения концепции формирования рельефа вулканических гор с использованием метода последовательного приближения. Согласно современным философским представлениям «промежуточность» объекта нашей науки… обязывает… геоморфологов… выступать инициаторами новых научных поисков, новых путей в познании и частных (чисто геоморфологических), и самых общих законов миростроения»…(Тимофеев, 2003; стр. 7).

Исходя из того, что рельеф образуется из морфологических элементов разных таксономических рангов, предлагается построить концепцию формирования и эволюции рельефа вулканических гор ложа океана с использованием метода последовательного приближения (табл. 1) (рис. 1) (Жулёва, 2004).

Этот метод является главным в разработанной И.П. Герасимовым (1967; 1976; 1983; 1986) теории, согласно которой определяющей характеристикой рельефа является его генезис. Базируется эта теория на предложенной В.М. Дэвисом (1962) историко-генетической направленности геоморфологических исследований.

На первом этапе исследований вулканические постройки рассматриваются в качестве единиц глобального рельефа. Оценка численных параметров гор, например, таких как количество, высота, возраст, в связи с их расположением в пределах разновозрастных провинций ложа океана, предоставляет важные сведения о роли вулканических гор в строении донного рельефа и позволяет проводить сравнение участия внутриплитовых вулканов в формировании облика различных участков океанских котловин. Цель этого этапа исследований – на основе количественной обработки данных поиск и анализ пространственных и временных особенностей формирования и расположения вулканических гор в пределах ложа океана.

Таблица 1

Логическая схема построения концепции формирования рельефа вулканических гор ложа океана с использованием метода последовательного приближения

Уровень исследования Объект исследования Предмет исследования Способ исследования Составляющий элемент концепции
Глобальный Совокупность вулканических гор ложа океанов Морфология (типы, высота, возраст) вулканических гор Количественный анализ Выявление пространственных и возрастных особенностей образования вулканических гор ложа океана
Региональ-ный Океанические горные массивы Геоморфологи-ческое и геолого- геофизическое строение Сравнительный структурно- морфологичес-кий анализ Определение закономерностей формирования и эволюции морфоструктуры вулканических гор
Локальный Подводная гора Микрорельеф Фациальное картирование по результатам дешифрирова-ния подводных фотографий Анализ фациальной изменчивости и ведущих рельефообразую-щих процессов; восстановление этапов палеогеографичес-кого развития подводной горы

Вулканические горы разнообразны по своей форме. Анализ морфоструктурных особенностей и поиск закономерностей поствулканического развития подводных гор становится предметом региональных исследований. В качестве объектов изучения на этом этапе выбраны океанические горные массивы, в пределах которых есть проявления активного вулканизма, с тем, чтобы иметь возможность рассмотреть, какие формы рельефа образуются на дне океана непосредственно в областях вулканической деятельности, и каким образом происходит изменение морфологического строения вулканических построек с течением времени. Цель этого этапа работ – в ходе сравнительного анализа определение характерных особенностей и выявление закономерностей формирования и эволюции морфоструктуры океанических массивов вулканических гор.

Рис. 1. Обзорная карта положения объектов исследования (cоставлена Е.В. Жулёвой)

а а б б в в • г

Условные обозначения: а - вулканические горы; б - океанические горные массивы: 1 – Канарские острова,

2 –Азорские острова, 3 – Маскаренский хребет, 4 – плато Кергелен, 5 – Гавайские острова, 6 – Маркизские острова,

7 – острова Общества, 8 – Австралийские (Южные) острова, 9 – острова Эререту-Питкэрн; в – полигон локальных исследований; г – подводные горы (Агапова и др., 1990)

На последней стадии «приближения» непосредственным объектом исследования становятся микроформы, создающие морфоскульптуру рельефа конкретной подводной горы. Наиболее информативным в проведении крупномасштабных исследований поверхности подводных гор представляется картографический метод. В связи с этим особое значение приобретает подводная фотография. Построение крупномасштабных карт на основе интерпретации результатов дешифрирования подводных снимков, как способ фиксации прямых наблюдений, предоставляет возможность проводить «географическое описание» донной поверхности (Жулёва, 1994). При дешифрировании снимков основными картируемыми единицами ландшафтов подводных гор становятся фации.

Глава 2. Геодинамические обстановки образования вулканических гор ложа океана.

На дивергентных границах литосферных плит вулканизм проявляется в срединно-океанических хребтах в образовании оформленных околоосевых вулканов, которые с течением времени превращаются в формы рельефа флангов хребта и океанского ложа.

Околоосевые вулканы имеют форму куполов, и высота их обычно не превышает 300-500 м. Поверхность куполов сложена свежими, свободными от осадков, базальтовыми лавами подушечной и трубообразной формы (Богданов и др., 1983; Казьмин, 1987; Матвеенков и др., 2000; Монин и др., 1980; ARCYANA…, 1975; Atwater, 1979; Scheirer, Macdonald, 1993). Происхождение околоосевых вулканов объясняется структурой поднимающихся астеносферных потоков и направлением латеральной миграции магмы внутри мелкоглубинной камеры под хребтом (Carbotte, Macdonald, 1992; Shen e.a., 1993).

Вулканизм трансформных разломов проявляется лишь в их активной части, на отрезке, который соединяет сегменты двух смежных рифтовых зон, испытавших сдвиговое смещение (Vogt, Johnson, 1975).

Наиболее крупные формы рельефа, связанные с вулканизмом трансформных разломов, представляют собой протягивающиеся вдоль разломов поперечные хребты, состоящие из абиссальных холмов и отдельных крупных вулканических сооружений центрального типа, таких, например, как гора Ферсмана в активной части разлома Марафон, гора Надежда вблизи пересечения разлома Страхова с рифтовой долиной Срединно-Атлантического хребта, гора Белоусова в активной части разлома Сан-Паулу (Разницын и др., 1991; Агапова, 1993; Агапова, 1994).

Образование приразломного вулканического хребта в зоне пересечения трансформным разломом срединно-океанического хребта провоцируется «дамбовым» эффектом, возникающим в результате смещения одновозрастных участков литосферы в ходе сдвига по трансформному разлому, и прорыва мантийным веществом более тонкой молодой литосферы (Дубинин, 1987).

Теория «горячих точек» (hot spots) объясняет внутриплитовый вулканизм существованием в мантии Земли «мантийных плюмов», из которых поднимаются проплавляющие литосферу потоки разогретого вещества, формирующие на земной поверхности «горячие точки» - области повышенной, продолжительной вулканической активности (Грачев, 2000; Сейферт, 1991; Wilson, 1963; Morgan, 1971). В результате перемещения литосферных плит над зафиксированными в пространстве магматическими источниками, действующие вулканы отмирают, образуя на поверхности Земли протяженные асейсмичные хребты или цепи вулканических гор, для которых характерно постепенное увеличение возраста по мере удаления от области современного вулканизма.

Четко локализованные районы длительной вулканической деятельности на океанском дне расположены, например, в пределах Гавайских, Каролинских и Маркизских островов, островов Лайн, Питкэрн и Пасхи в Тихом океане; Исландии, Азорских и Канарских островов, островов Святой Елены, Зеленого Мыса в Атлантическом океане; островов Крозе, Реюньон в Индийском океане.

Внутриплитовые ситуации "pull-apart" формируются в связи с тем, что геометрия природы обладает универсальным свойством – фрактальностью (Mandelbrot, 1983). Фрактальная дискретность литосферы, как фактор внутриплитового вулканизма, проявляется в условиях pull-apart – растяжения между двумя разломами-сдвигами с противоположно направленным горизонтальным смещением. Подобные напряжения провоцируют формирование в океанской литосфере разветвленной системы трещин, по которым из неглубокого подлитосферного источника может изливаться магма (Мирлин, 2001). Существуют модели, по которым механизм pull-apart рассматривается как ведущий при формировании внутриплитовых вулканических построек всего Атлантического океана, а также внутриплитовых вулканических структур в относительной близости от зон спрединга (Кононов и др., 2002; 2003).

Перечисленные геодинамические условия являются основными при анализе глобального вулканизма: именно они преобладают и участвуют в массовом образовании вулканов ложа океана. В силу сложной динамики океанических литосферных плит на их границах складываются и некоторые другие обстановки, благоприятные для формирования активных вулканов. К ним можно отнести, например, такие как области тройных соединений, области перескока осей спрединга, области функционирования «горячей точки» в пределах срединно-океанических хребтов. Однако формирование вулканических гор в этих геодинамических ситуациях можно рассматривать как частные формы проявления основных геодинамических обстановок, и схемы эволюции рельефа вулканических гор в этих случаях идентичны.

Глава 3. Глобальные особенности ФОРМИРования и размещения Вулканических гор ложа океана.

Для проведения количественного анализа пространственно-возрастных особенностей формирования и расположения вулканических гор в пределах океанского ложа был составлен электронный каталог геолого-геоморфологических данных о вулканических горах ложа Мирового океана, который представлен в Приложении к работе. В каталог вошли сведения из Отчетов по специализированным рейсам научно-исследовательских судов Института океанологии РАН, изданных батиметрических карт и атласов, опубликованной литературы по геолого-геофизическим исследованиям дна океана (Жулёва, 2004). Компьютерная версия каталога реализована в программе Excel.

Каталог организован следующим образом:

А. Порядковый номер; B. Название горы; C. Международное название горы; D. Форма рельефа; E. Географическая широта; F. Географическая долгота; G. Глубина вершины; H. Глубина подножья; I. Морфоструктурное положение; J. Состав пород; K. Возраст; L. Метод определения возраста; M. Полезные ископаемые; N. Геолого-геофизическая изученность; O. Возраст несущей литосферы; P. Библиография.

Приводится характеристика метаданных и необходимые комментарии по принципам отбора и содержанию хранящейся информации.

В настоящее время в каталоге собрана информация о 267 вулканических горах. Этот объем данных достаточен для проведения количественного анализа в целях определения характерных зависимостей и наиболее выразительных закономерностей. В обработку данных было включено 168 сооружений Тихого океана, 85 – Атлантического и 14 – Индийского. Из-за отсутствия необходимого фактического материала в проводимый анализ не вошли горы Северного Ледовитого океана.

История формирования вулканических гор ложа океана исследуется на основании анализа возрастных характеристик вулканических гор. Обнаруживается неравномерное формирование океанских вулканов во времени и существование некоторой периодичности в протекании этого процесса в позднем мезозое и кайнозое (рис. 2) (Жулёва, 2004).

Рис.2. Интенсивность формирования вулканических гор на ложе океана в позднем мезозое-кайнозое.

Выделяются три этапа активизации вулканизма:

- поздний мел, период 100-70 млн. лет тому назад;

- поздний эоцен - олигоцен, период 40-30 млн. лет тому назад;

- современный, начавшийся в позднем миоцене около 20 млн. лет тому назад.

Ранние периоды усиления внутриплитового вулканизма совпадают с этапами увеличения площади наращивания коры в океанах в осях спрединга в позднем мелу (90-75 млн. лет назад) и в эоцене (50-40 млн. лет назад), которые были выделены Л.П. Зоненшайном и М.И. Кузьминым (1993) при оценке тектонической активности Земли в глобальном масштабе.

Современный этап активизации внутриплитового вулканизма совпадает с новейшей фазой активизации процессов расширения Земли, которая, согласно концепции Е.Е. Милановского (1995, 1996), началась 10 млн. лет назад и характеризуется глобальным усилением процессов рифтинга и спрединга, а также общим увеличением продуктивности базальтового вулканизма в океанах и на континентах.

Установленная синхронность в протекании природных процессов позволяет сделать вывод о том, что формирование океанических вулканов является элементом общепланетарного геопульсационного развития. Периодическое усиление активности внутриплитового вулканизма в океане, совпадающее с экспансионными стадиями геологической истории Земли в позднем мезозое и кайнозое, отражает цикличность выделения внутренней энергии планеты в целом.

Основные пространственно-возрастные характеристики расположения вулканических гор на ложе океана установлены в результате анализа данных о распределении вулканических гор разного возраста в пределах разновозрастных участков океанского дна (рис. 3) (Брусиловский, Жулёва,1998).

 Связь возраста вулканических гор с возрастом несущей литосферы Условные-2

Рис. 3. Связь возраста вулканических гор с возрастом несущей литосферы

Условные обозначения: 1 - горы Тихого океана; 2 - горы Атлантического океана; 3 - горы Индийского океана.

В океанских бассейнах условная граница между подножьем срединно-океанических хребтов и собственно ложем котловин соответствует возрастной границе земной коры Mz-Kz (65 млн. лет) (Ильин, 2003).

Доля современных вулканов в общем количестве гор велика лишь на литосфере возрастом до 90 млн. лет. На участках дна, возраст которых превышает 90 млн. лет, наблюдаются локализованные скопления, образованные горами возрастом от 70 до 90 и от 90 до 110 млн. лет, сформированными на древнем этапе активизации вулканизма. При этом более 80% вулканических гор расположено на литосфере возрастом от 80 до 150 млн. лет. Они находятся вне срединно-океанических хребтов и примерно равномерно распределены в пределах абиссальных котловин и глыбово-вулканических поднятий (рис. 4). Для котловин ложа океана характерны одиночные горы; горные массивы приурочены к глыбово-вулканическим поднятиям.

Для исследования пространственно-временных особенностей образования вулканических гор ложа океана рассматривается активность формирования вулканов на литосфере разного возраста, который определяется разностью между абсолютным возрастом несущей литосферы и возрастом расположенной на ней горы (Жулёва, 2000) (рис. 5).

Анализ данных показывает, что образование более 95% вулканических гор произошло на литосфере возрастом до 90 млн. лет. Из них около 50% образовалось на литосфере

 Схема расположения вулканических гор в пределах основных морфоструктур ложа-3



Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 5 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.