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 | 2 || 4 | 5 |

Рельеф вулканических гор ложа океана

-- [ Страница 3 ] --

 Схема расположения вулканических гор в пределах основных морфоструктур ложа-4Рис. 4. Схема расположения вулканических гор в пределах основных морфоструктур ложа океана и срединно-океанических хребтов. По (Ильин, 2003); с добавлениями.

Условные обозначения: 1 – срединно-океанические хребты; 2 – котловины ложа океана; 3 – глыбово-вулканические поднятия; 4 – микроконтиненты; 5 – подводные окраины материков и переходная зона; 6 – горы: а – моложе 10 млн. лет, б – старше 10 млн. лет



Рис. 5. Активность формирования вулканических гор на океанической литосфере разного возраста.

моложе 40 млн. лет, и 23.5% - на литосфере возрастом от 90 до 70 млн. лет. При этом происходит сокращение относительного количества гор, которые формируются в пределах рифтовой зоны: на литосфере возрастом до 40 млн. лет образовалось около 40% древних вулканических гор океанов, а доля современных вулканов составляет здесь лишь 9%. Обнаруженная особенность хорошо согласуется с гипотезой А.В. Ильина (2003) о сокращении вулканогенного фактора формирования рифтогенной морфоструктуры по мере увеличения геологического возраста центров спрединга.

Одновременно сравнительно увеличивается активность горообразования на литосфере возрастом от 90 до 70 млн. лет. Согласно разным моделям здесь может действовать вулканизм типа pull-apart, либо вулканизм «горячих точек». Однако можно говорить о том, что независимо от механизма проявления, при достижении океанической литосферой возраста 90 млн. лет, и соответственно мощности около 70 км, массовый внутриплитовый вулканизм на ней во всех океанах практически прекращается (здесь и далее для оценки мощности литосферной плиты используется формула О.Г. Сорохтина: Мл = 7.5Т) (1974).

Размеры вулканических гор ложа океана и их связь с мощностью литосферы.

Рассмотрена связь высоты и морфологии вулканических сооружений с их возрастом (рис. 6) (Жулёва, 2001).

 Связь высоты различных типов вулканических гор с их возрастом. Условные-6

Рис. 6. Связь высоты различных типов вулканических гор с их возрастом.

Условные обозначения:

подводные горы: 1 - Тихий океан, 2 - Атлантический океан, 3 - Индийский океан; гайоты: 4 - Тихий океан, 5 - Атлантический океан; атоллы: 6 - Тихий океан; острова: 7 - Тихий океан, 8 - Атлантический океан, 9 - Индийский океан.

Максимальные высоты от 5000 м до 7000 м имеют молодые, возрастом до 10 млн. лет, с преобладанием построек возрастом до 5 млн. лет, вулканические острова. Их высоты попадают в интервал от 1000 м до 9000 м, а наибольшее количество построек имеет высоту от 3000 м до 6000 м. Среди построек старше 10 млн. лет мало вулканических островов. В основном они имеют подводные вершины, либо преобразуются в коралловые острова – атоллы. Преобладающие высоты гор находятся в интервале от 1000 м до 5000 м. Максимальные высоты от 4000 м до 5250 м принадлежат, главным образом, подводным горам и гайотам Тихого океана. Гайоты имеют возраст от 10 млн. лет до 130 млн. лет. Гайоты Тихого океана, высотой от 2500 м до 4800 м, резко преобладают среди подводных гор возрастом от 90 до 130 млн. лет. Поскольку атоллы и гайоты формируются при достижении вулканическим основанием возраста 10 млн. лет можно предположить, что после завершения вулканической активности этого периода достаточно для эрозионно-абразионного разрушения надводной вершины и создания коралловой постройки рифостроителями.

Количественный анализ зависимости высоты вулканов от параметров океанической литосферы, на которой происходит их формирование, проведен на основании статистической обработки распределения высот вулканических гор, образующихся в пределах разновозрастных участков дна океана (рис. 7) (Жулёва, 2004).

Н п.г., км Н п.г., км

Т0 л = 0 - 30 млн. лет Т0 л = 30 - 60 млн. лет Т0 л = 60 - 90 млн. лет ( = 2.8; = 0.9) ( = 3.6; = 1) ( = 4.36; = 1.2)

Рис. 7. Распределение высот вулканических гор в зависимости от возраста литосферы, на которой они формируются.

Условные обозначения: – математическое ожидание; среднее квадратичное отклонение

Для рассматриваемой случайной выборки характерно нормальное распределение. Постепенное смещение математического ожидания = 2.8 км на литосфере возрастом менее 30 млн. лет (мощность менее 41 км), до = 3.6 км на литосфере возрастом от 30 до 60 млн. лет (мощность 41 - 58 км) и до = 4.36 км на литосфере возрастом от 60 до 90 млн. лет (мощность до 71 км) отражает закономерное увеличение средних значений высот вулканических гор по мере роста мощности литосферы, на которой они формируются.

Одной из особенностей функции нормального распределения является то, что практически ее величина стремится к нулю при значениях случайной величины + 3 ("Статистика", 2000). На этом основании можно утверждать, что для любой выборки из генеральной совокупности, в качестве которой рассматриваются вулканы, формирующиеся на ложе океана, с вероятностью 99.73% исследуемая случайная величина (высота) будет располагаться в интервале + 3 и принимать значения:

0.1 – 5.5 на литосфере возрастом 0 - 30 млн. лет;

0.6 – 6.6 на литосфере возрастом 30-60 млн. лет;

0.8 – 8 на литосфере возрастом 60-90 млн. лет.

Полученные результаты показывают, что по мере увеличения мощности литосферы диапазон высот образующихся вулканов расширяется и смещается в сторону больших значений; мощность литосферы регламентирует не только максимальные, но и минимальные высоты формирующихся вулканов.

Образование вулканических гор является важным этапом формирования твердой оболочки Земли и связано с поступлением глубинного магматического вещества на земную поверхность в ходе вертикального массопереноса. Было рассмотрено распределение суммарных объемов вулканических гор разной высоты, формирующихся на океанической литосфере разного возраста.

При вычислении объемов вулканические горы условно аппроксимируются конусами. Такая аппроксимация допустима лишь в первом приближении. Однако на данной стадии изученности и настоящем уровне морфологических исследований используемый подход обеспечивает решение поставленной задачи. На основании надежных морфометрических измерений по батиметрическим картам Н.А. Маровой была выведена формула для вычисления объема подводных гор

V = 1/3R2h = 1/3(h/tga)2 h = 23.7h3,

где R – радиус основания горы; h – высота горы; 23.7 – постоянный коэффициент при среднем угле наклона склонов a = 11°.8 (Марова, Алёхина, 1998).

В расчеты объемов вулканических гор включена такая морфологическая характеристика, как высота постройки. Исследования, проведенные разными учеными по отдельным океанам, показали резкое преобладание вулканических гор высотой от 1 до 2 км (Марова, 1987; Марова, Алёхина, 1992; Ефимов, Турко, 1995). В среднем по океанам они составляют около 60% от общего количества построек. Однако определение суммарного объема гор этой высоты показало, что на их долю приходится лишь 0.1 общего объема излившихся пород, слагающих вулканические горы ложа океана. Поэтому при оценке распределения объемов материала, накапливающегося в ходе формирования вулканических гор на океанической литосфере, низкие постройки высотой от 1 до 2 км могут рассматриваться как своеобразный «фон». Количественный анализ сосредоточен на тех высотах, с которыми связано 90% объемов изверженных вулканитов

Проводится кластерный анализ распределения размеров вулканов, формирующихся на литосфере возрастом от 0 до 30 млн. лет, от 30 до 60 млн. лет и от 60 до 90 млн. лет (рис. 8).

Н п.г., км Н п.г., км Н п.г., км

То литосферы = 0 30 млн. лет То литосферы = 30 60 млн. лет То литосферы = 30 60 млн. лет


Рис. 8. Распределение высот и суммарных объемов вулканических гор, формирующихся на разновозрастных участках литосферы

Условные обозначения:

- высоты; - объемы

Для рассмотренных возрастных интервалов соотношение суммарных объемов вулканических гор составляет 0.2 : 0.3 : 0.5. То есть наибольшее количество, практически половина, вулканогенного материала, участвующего в горообразовании, выходит на земную поверхность в процессе внутриплитового вулканизма на океанической литосфере возрастом от 60 до 90 млн. лет.

Можно отметить, что распределение суммарных объемов вулканических гор разной высоты и соотношение групповых частот для выделенных высотных интервалов не идентичны.

Например, на океанической литосфере возрастом от 0 до 30 млн. лет, где образование вулканов связано с дивергентными и трансформными границами литосферных плит, резко преобладают низкие горы, однако примерно половина вулканитов сконцентрирована в горах высотой 3 - 4 км, со средним объемом отдельных построек около 1016 км3. В пределах литосферы возрастом от 30 до 60 млн. лет, где вулканическая деятельность контролируется, в основном, трансформными нарушениями и «горячими точками», образуется приблизительно одинаковое количество гор высотой 3 – 4 км и 4 – 5 км, а суммарный объем последних, при среднем объеме построек 2160 км3, в два раза больше. На океанической литосфере возрастом от 60 до 90 млн. лет, в условиях внутриплитового вулканизма, наибольшие суммарные объемы имеют постройки высотой 5 - 6 км со средним объемом 3943 км3 (их доля составляет 0.4) и высотой 4 - 5 км, на долю которых приходится около 0.3 суммарного объема.

Таким образом, динамика вертикального массопереноса, определяющего формирование вулканических гор ложа океана, заключается в увеличении объемов изверженного материала по мере увеличения мощности литосферы, что подтверждается соотношением суммарных объемов вулканических гор, образующихся на разновозрастных участках океанского дна. Подобный рост суммарных объемов связан, прежде всего, с расширением диапазона высот образующихся вулканов и увеличением относительного количества гор крупного размера.

Глава 4. Характерные черты морфоЛОГИИ И ЭВОЛЮЦИИ океанических массивов

вулканических гор

Океанические массивы вулканических гор, являются морфоструктурным элементом ложа океана. Их морфология и особенности структуры определяются ходом эндогенных процессов, обуславливающих как формирование вулканов, так и общее направление поствулканического развития построек.

На региональном этапе исследований в круг рассмотрения вошли Маркизские острова, острова Общества, Эререту-Питкэрн, Гавайские и Австралийские (Южные) в Тихом океане; Азорские и Канарские острова в Атлантическом океане; Маскаренский хребет и плато Кергелен в Индийском океане (см. рис. 1).

Проводится характеристика их рельефа и геологического строения. Для массивов вулканических гор специально построены батиметрические и физиографические карты с использованием грида Сандвелла 1997 года, составленного по данным батиметрических съемок и спутниковой альтиметрии дна Мирового океана (Smith W.H. and D.T. Sandwell Global seafloor topography from Satellite Altimetry and Ship Depth Soundings, submitted to Science, April 7, 1997) (рис. 9). По этим картам определяются геоморфологические границы, проводится морфологическое описание структур с указанием линейных размеров, характерных отметок относительно уровня моря, взаимоположения составляющих элементов.

В анализ геолого-геофизического строения структур включен большой объем литературных материалов о результатах разносторонних экспериментальных исследований и прикладной обработки фактических данных. В характеристике геолого-геофизического

 Батиметрическая и физиографическая карты островов Общества (Жулёва, 2004). -13

Рис. 9. Батиметрическая и физиографическая карты островов Общества

(Жулёва, 2004).

Условные обозначения: - контур вулканического поднятия

- активный вулкан

Цифры – возраст вулканических гор (млн. лет) по (Duncan, McDougall, 1976).

строения вулканических гор приводятся сведения о составе и возрасте коренных и осадочных пород, возрасте несущей литосферы. В случае проведения химических анализов вулканитов, приводится описание их результатов. Из интерпретации результатов сейсмических съемок черпаются сведения о мощности и строении земной коры.

На основании сопоставления особенностей морфологического и геолого-геофизического строения проводится сравнительный анализ формирования и эволюции рельефа океанических массивов вулканических гор, и выделяются основные закономерности развития их морфоструктуры (Жулёва, 2003а, б; 2004).

Все массивы вулканических гор представляют собой протяженные, линейно вытянутые цепи длиной от 500 км (Маркизские, Азорские, Канарские острова) до 3500 км (Гавайские острова), состоящие из островов и подводных гор различной морфологии.

Современный вулканизм сосредоточен на одном конце горных цепей и активно проявляется как на островах, так и в подводных вулканах, расположенных от них в радиусе от нескольких десятков до первых сотен километров, увеличивая площадь действительного проявления активного вулканизма до сотен квадратных километров (Жулёва, 2003в).

Подводные вулканы морфологически разнообразны. Они могут представлять собой как ненарушенные пики высотой в несколько сотен метров (постройки в районе острова Питкэрн и острова Мехетиа, подводный вулкан Лоихи в 30 км к юго-востоку от острова Гавайи и др.), так и крупные подводные горы высотой более 3000 м (например, подводные горы Ра и Макдональд в области неовулканизма Австралийских островов). Поверхность подобных вулканов сложена свежими лавовыми потоками типичной для подводных излияний формы.

Для морфоструктуры цепочек вулканических гор характерно единое сводово-вулканическое поднятие, которое служит своеобразным «пьедесталом» для щитовых вулканов и палеовулканов.

Анализ сложного геоморфологического строения областей современного вулканизма позволил сформулировать новый взгляд на возможную природу несущего сводово-вулканического поднятия. Наличие на ограниченной площади вулканов с большим разбросом высот свидетельствует о существовании под ними разноглубинных магматических очагов различной мощности. В ходе истощения относительно слабых неглубоких магматических источников и отмирания небольших подводных вулканов вулканическая активность сосредотачивается в пределах нескольких наиболее крупных подводных гор, из которых со временем «вырастают» острова. Постепенно происходит смыкание отмерших небольших подводных вулканов с основаниями вулканических островов, и формируется единое поднятие, высота которого определяется преобладающей высотой малых вулканических форм, и дальнейшее выравнивание которого связано с процессами аккумуляции осадков (Жулёва, 2004). Подобное направление моделирования согласуется с результатами численного решения задачи о внедрении мантийного диапира в литосферу, которые показали, что мантийный плюм при внедрении в литосферу распадается на серию мелких ячеек (Грачев и др., 1998).

В пределах океанических горных массивов для крупных вулканических гор разного возраста установлены свидетельства их формирования в субаэральных условиях и постепенного погружения. На то, что процесс образования крупных гор завершался формированием острова, указывает присутствие в толще перекрывающих палеовулканы осадков терригенных отложений - продуктов выветривания и волновой абразии, а также пирокластических образований, характерных для субаэральных извержений эксплозивного характера (Золотарев, Артамонов, Ерощев-Шак, 2001; Brousse, Forges, 1980 и др.).

С удалением от области современного вулканизма четко прослеживается последовательное увеличение возраста вулканических гор. Определяющим эндогенным фактором их поствулканического развития является постепенное погружение, которое включает в себя две составляющие: погружение основания вулкана, связанное с возникшей изостатической нагрузкой и уплотнением слагающих пород, и погружение кровли несущей литосферы по мере увеличения ее мощности (Сорохтин, 1974; Ушаков, Дубинин, 1996; Parker, Oldenburg, 1973). Прямое отражение указанный процесс находит в специфике изменения рельефа вулканических построек (рис. 10) (Жулёва, 2003а, б).

В экваториально-тропическом поясе вдоль простирания цепей вулканических гор наблюдается единообразная смена морфологических типов рифогенных сооружений, которая вписывается в классическую теорию Чарльза Дарвина о формировании окаймляющего рифа, барьерного рифа и атолла на основе погружающегося вулканического острова (Darwin, 1842).

На островах, расположенных вне зоны развития рифостроителей, с увеличением возраста растет степень эрозионно-тектонического разрушения первичного вулканического массива, что проявляется в формировании абразионных террас, эрозионно-тектонических депрессий и постепенном увеличении чехла вулканогенно-осадочных пород. Такой путь развития рельефа поверхности, с формированием абразионных платформ и «обломочных лавин», прослеживается, например, на Канарских островах (Canas e.a., 1998; Urgeles e.a., 1997). В вулканах Канарских островов вулканическая активность периодически возобновляется, и все они имеют надводные вершины.

Океанические горные массивы достаточно подробно изучены в геологическом плане (Говоров и др., 1996; Тихонов, 1993; Brousse, Forges, 1980; Moore e.a., 1982 и др.). Однообразие состава слагающих пород (толеиты, щелочные базальты) и единство петрохимической специфики формируемых вулканитов (высокое содержание крупноионных литофильных элементов, обогащенность летучими компонентами, титаном, железом и некоторые другие), которое свойственно как активным так и палеовулканам, можно рассматривать как свидетельство неизменности орогенной обстановки.

Глава 5. Микрорельеф поверхности и морфология железомарганцевых образований подводных гор

(на примере гайотов Магеллановых гор).

Методические основы использования подводной фотографии в изучении микрорельефа подводных гор. Формирование микрорельефа в основном связано с деятельностью современных субаквальных экзогенных рельефообразующих процессов, действие которых контролируется глубиной, физико-географической обстановкой и историей развития морфоструктуры (Удинцев, 1972). Анализ морфоскульптуры подводной горы становится важной основой восстановления определяющих этапов ее палеогеографического развития.

Большое значение для исследования микрорельефа донных структур имеет непосредственное наблюдение облика дна. В его проведении важное место занимает метод подводной фотографии (Жулёва, 1981; 1986; 1994б).



Pages:     | 1 | 2 || 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.