Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Рельеф вулканических гор ложа океана

ВАК РФ 25.00.25, Геоморфология и эволюционная география

Автореферат диссертации по теме "Рельеф вулканических гор ложа океана"

ООЗОВ4241

На правах рукописи УДК 551.462 : 551.432.7 : 551.462.6

ЖУЛЁВА Елена Викторовна

РЕЛЬЕФ ВУЛКАНИЧЕСКИХ ГОР ЛОЖА ОКЕАНА

25.00.25 - Геоморфология и эволюционная география

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора географических наук

1 2 ИЮЛ 2007

Санкт-Петербург - 2007

003064241

Работа выполнена в лаборатории геофизических полей Института океанологии им П П. Ширшова Российской академии наук

Официальные оппоненты. доктор географических наук,

профессор, член-корреспондент РАН, Глеб Борисович Удинцев

доктор географических наук, профессор

Дмитрий Александрович Субетто

доктор географических наук, профессор

Александр Петрович Алхименко

Ведущая организация - Всероссийский

научно - исследовательский институт геологии и минеральных ресурсов Мирового океана им И С. Грамберга

Министерства природных ресурсов РФ

Защита состоится \М(ХЛ 2007 г в 1Ь часов на заседании

Диссертационного совета Д 212 199 26 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора географических наук при Российском государственном педагогическом университете им. А.И. Герцена по адресу Санкт-Петербург, наб р Мойки, 48 (факультет географии, корп 12, ауд. 5)

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке Российского государственного педагогического университета им. А.И Герцена

Автореферат разослан « Ц Ц » Ои7р<2А Д 2007 г

Ученый секретарь

диссертационного совета ИП МАХОВА

I. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследований. Вулканические горы широко распространены на акватории Мирового океана и являются важной составляющей природного комплекса океанов С вулканическими горами океанов связаны многие стороны жизнедеятельности современной цивилизации Планирование и проведение экологических, поисковых, инженерно-геологических и любых иных работ на подводных горах и островах требует большого объема знаний об их расположении, размерах, строении, морфодинамике, о характере донных ландшафтов Поэтому изучение рельефа вулканических гор ложа океана представляет собой актуальную задачу исключительной важности

Океанский вулканизм является грозным природным явлением, оказывающим сильное воздействие на природную среду. Так, образование подводных вулканов может сопровождаться появлением гигантских волн цунами, опустошающих побережье и представляющих катастрофическую опасность для его жителей В случае образования вулканических островов характерной особенностью извержений становится интенсивное пеплообразование, которое оказывает существенное влияние не только на экологическую обстановку региона, но и на климат значительной части планеты Исследование пространственных и возрастных особенностей формирования океанских вулканов является важным этапом разработки системы прогноза этого процесса и предотвращения его губительных последствий

Новые вопросы о строении и эволюции рельефа подводных гор поставила в геоморфологии теория тектоники литосферных плит. Ключевыми позициями, определяющими особенности геоморфологического изучения вулканических гор ложа океана, являются формирование и эволюция морфоструктуры дна в условиях непрерывного спрединга и перемещения литосферных плит, повышенная интенсивность эндогенного режима, что

приводит к активному формированию и широкому распространению структур вулканического происхождения, развитие морфоструктур дна океана в условиях ограниченного воздействия сравнительно однообразных экзогенных процессов и в связи с этим достаточно долгое сохранение первичной структуры рельефа

Основной проблемой геоморфологического исследования вулканических гор остается создание единой морфологической концепции, построенной на анализе характеристик рельефа разного таксономического ранга, и выявлении механизмов становления многообразия их внешнего облика

В круг настоящего исследования включены вулканические горы ложа океанов и срединно-океанических хребтов - геотектур, в пределах которых происходит образование океанической литосферы Наибольший интерес представляют горы океанических массивов, на примере которых можно составить картину их формирования, изменения в динамике и определить эволюцию

В целях проведения историко-генетического анализа формирования морфологических элементов разных таксономических рангов, основанного на сохранении и использовании ценной информации подводных исследований различной степени детальности, в настоящей работе обосновывается применение метода последовательного приближения, и рельеф вулканических гор исследуется на глобальном, региональном и локальном уровнях

Основная цель работы - на основе систематизации геолого-геоморфологической, геофизической и литологической информации создание концепции формирования рельефа вулканических гор ложа океана с использованием метода последовательного приближения Задачи исследования.

1 Выполнить сбор информации из литературных и картографических источников для создания каталога геолого-геоморфологических данных о вулканических горах ложа Мирового океана

2. Провести обзор становления методов изучения рельефа подводных гор

и разработать новый методический подход к систематизации результатов разномасштабных исследований рельефа подводных гор, основанный на применении метода последовательного приближения

3 На основе количественного анализа фактических материалов установить глобальные закономерности образования и расположения вулканических гор на ложе океана

4 Путем сравнительного анализа геолого-геоморфологического строения океанических горных массивов выявить общие черты рельефообразования вулканических гор, сложенных легкоплавкими базальтами в ходе развития приповерхностных магматических источников, и построить логическую модель их формирования и эволюции

5 Создать способ крупномасштабного фациального картографирования донной поверхности по результатам дешифрирования подводных фотографий

6 На конкретных примерах исследовать особенности микрорельефа склонов и морфологии железомарганцевых образований гайотов с восстановлением палеогеографических условий их развития.

Научная новизна работы заключается в следующем

1 Разработанная концепция решает научную проблему построения обобщенной картины рельефа подводных вулканических гор ложа океана с установлением геодинамических факторов и рельефообразующих процессов, играющих ведущую роль в формировании характерных морфологических особенностей на глобальном, региональном и локальном уровнях

2 В результате количественного анализа морфологических параметров вулканических гор и геолого-геофизических данных о строении океанической коры установлены новые пространственные и возрастные закономерности их формирования и размещения, в числе которых выделены

- этапы периодической активизации процесса образования вулканических гор ложа океана в позднем мезозое - кайнозое,

смена ведущих геодинамических обстановок формирования вулканических гор в геологической истории океанов,

- особенности распределения вулканических гор на океанической коре разного возраста, в пределах различных морфоструктур

3 Выявлены новые параметры закономерного изменения размеров вулканов, образующихся на океанической литосфере разного возраста и мощности

4 Впервые проведен сравнительный анализ морфоструктуры океанических горных массивов, связанных с областями современного вулканизма в разных океанах, и определены

- ведущие факторы и закономерности формирования пространственно-возрастной преемственности эволюции их рельефа,

- характерные черты зависимости геоморфологического развития океанических горных массивов от активности проявления магматизма

5 Предложена модель формирования сводово-вулканических поднятий, характерных для морфоструктуры океанических горных массивов в пределах ложа океана и срединно-океанических хребтов

6 Для исследования микрорельефа и ландшафтов подводных гор разработана методика построения фациальных профилей и карт с фотолегендой на основе дешифрирования подводных фотографий донной поверхности

7 Применение новой методики впервые позволило на примере гайотов Ита-Майтаи и ИОАН (Магеллановы горы, Тихий океан) проанализировать особенности микрорельефа, проявление основных рельефообразующих процессов в формировании морфоскульптуры склонов и исследовать детальную морфологию железомарганцевых образований

Предметом защиты диссертационной работы является концепция формирования и эволюции рельефа вулканических гор ложа океана

Защищаемые положения.

1 Абсолютное большинство вулканических гор ложа океана образуется на океанической литосфере, возраст которой не превышает 90 млн лет, мощностью до 70 км История океанского вулканизма характеризуется сменой

ведущих геодинамических обстановок, что проявляется в сокращении активности формирования вулканических гор на дивергентных и трансформных границах плит в пределах срединно-океанических хребтов на литосфере возрастом менее 40 млн лет и усилении внутриплитового вулканизма на литосфере возрастом от 70 до 90 млн лет по мере увеличения геологического возраста центров спрединга

2 Объемы горообразования на ложе океана непосредственно связаны с возрастом (мощностью) литосферы и распределением размеров вулканических гор, образующихся в ходе вертикального массопереноса на разновозрастных участках океанского дна

3 Вулканические горы океанических горных массивов проходят цикл геоморфологического развития от острова до подводной горы (гайота) в условиях пространственно-возрастной преемственности эволюции их рельефа при постепенном изостатическом проседании на фоне погружения несущей литосферной плиты в процессе удаления от области активного вулканизма

4 Типичное для морфоструктуры океанических горных массивов сводово-вулканическое поднятие образуется из системы связанных с мантийным плюмом магматических источников в результате слияния оснований растущих вулканических островов с отмирающими подводными вулканами, а его дальнейшее выравнивание определяется процессами аккумуляции рыхлых осадков

5 Эффективным способом изучения микрорельефа и ландшафтов подводных гор является анализ фациальных профилей и карт с фотолегендой, построенных по результатам дешифрирования подводных фотографий донной поверхности При исследовании железомарганцевых образований (ЖМО) подводных гор новый способ обеспечивает проведение морфологической типизации ЖМО, картографирование площадей развития ЖМО различных типов, выделение перспективных участков поиска ЖМО по геоморфологическим и фациальным критериям

6 Использование метода последовательного приближения в исследовании

рельефа подводных гор позволяет на основе выявления механизмов становления облика разномасштабных морфологических элементов проводить их историко-генетический анализ на глобальном, региональном и локальном уровнях

Теоретическая значимость исследования заключается в построении концепции формирования и эволюции рельефа вулканических гор ложа океана с позиций теории тектоники литосферных плит, в развитии историко-генетического направления геоморфологии дна океана, в разработке методологических основ и методических подходов исследования рельефа подводных гор ложа океана методом последовательного приближения

Практическая значимость работы:

- результаты исследований используются в работах Лаборатории геофизических полей Института океанологии им П П Ширшова РАН,

- каталог геолого-геоморфологических данных о подводных горах Мирового океана был составлен по заказу Московского Геологоразведочного Института и используется в проводимых там учебных и научных работах,

- проведенные оценки тенденций эволюции рельефа вулканических гор ложа океана могут быть учтены при составлении долгосрочных прогнозов их геоморфологического развития, необходимых при поиске полезных ископаемых и для хозяйственного использования этих территорий,

- результаты исследований пространственно-временных характеристик формирования и эволюции вулканических гор ложа океана, и особенностей развития на них ЖМО входят в рабочие программы Министерства природных ресурсов РФ,

- разработанная методика интерпретации результатов дешифрирования подводных фотографий в виде фациальных профилей и карт с фотолегендой является эффективным способом графического представления материалов обработки видеоизображений донной поверхности и применима при крупномасштабном картографировании различных форм рельефа дна океана,

- полученные новые сведения о детальном характере распространения

ЖМО на гайотах наращивают фактическую основу знаний и расширяют поисковую базу этого типа месторождений полезных ископаемых дна океана, а также увеличивают надежность их изучения при проведении дистанционных исследований донной поверхности;

- предложенный подход к исследованию рельефа дна океана методом последовательного приближения, продемонстрированный на примере подводных гор, может быть использован для решения проблемы систематизации и обобщения разномасштабных результатов изучения различных форм донного рельефа;

- созданная концепция формирования и эволюции рельефа вулканических гор ложа океана может быть внедрена в учебный процесс ВУЗов при подготовке специалистов географов, геологов, экологов, океанологов

Использованные материалы и личный вклад автора.

На основании сбора и обобщения литературных, первичных картографических материалов, а также результатов изучения подводных гор в рейсах ИО РАН, автором создан каталог геолого-геоморфологической информации о вулканических горах Мирового океана Эти данные были положены в основу количественного анализа и морфоструктурных исследований Работы были поддержаны Российским фондом фундаментальных исследований- гранты 96-05-64416, 96-05-64072, 98-0564228

С использованием грида Сандвелла 1997 года (Smith WH and D.T Sandwell Global seafloor topography from Satellite Altimetry and Ship Depth Soundings, submitted to Science, April 7, 1997) построены батиметрические и физиографические карты исследованных массивов вулканических гор

Для изучения микрорельефа и рудных образований подводных гор разработана и опробована на ряде природных объектов методика интерпретации результатов дешифрирования подводных снимков в виде фациальных профилей и карт с фотолегендой Часть работ по этой теме была

9

проведена в рамках Госконтракта "Геохимия и рудогенез океанических плит вне срединно-океанических хребтов"

Автором было проведено дешифрирование подводных фотографий гайотов Ита-Майтаи и ИОАН (Магеллановы горы, Тихий океан), полученных буксируемой фотоустановкой ПФ-69 в 9-том рейсе нис «Академик Мстислав Келдыш»

Апробация работы. Основные положения диссертации обсуждались на 7 международных и 5 республиканских съездах, конференциях, совещаниях, научных школах. Отдельные положения диссертации докладывались на 5-ой и 7-ой Всесоюзных школах морской геологии (Москва, 1981, 1986), II Всесоюзном съезде океанологов (Севастополь, 1982), IV Всесоюзной конференции "Проблемы научных исследований в области изучения и освоения Мирового океана" (Владивосток, 1983), 2-ом Всесоюзном совещании по морской геологии "Современные методы морских геологических исследований" (Москва, 1987), 6-ой Межведомственной конференции по новейшим достижениям в морской геологии (Санкт - Петербург, 1994); Международной конференции «Палеогеографические и геодинамические условия образования вулканогенно-осадочных месторождений» (Миасс, 1997), 11-ой, 12-ой, 13-ой, 14-ой и 15-ой Международных школах морской геологии (Москва, 1994, 1997, 1999, 2001, 2003) Результаты работы докладывались и обсуждались на заседаниях Рабочей группы «Геоморфология морского дна» Научного совета РАН по проблемам Мирового океана (Секция геологии) (2003,2005)

Публикации. По теме диссертации опубликовано 29 научных работ, из них 2 монографии, 8 статей в рецензируемых журналах, 15 статей в тематических сборниках и трудах конференций, 3 статьи депонированы в ВИНИТИ Основное содержание диссертационной работы изложено в монографиях «Геоморфология вулканических гор ложа океана» (2004) и «Атлас подводных фотографий Красноморского рифта» (1983) (в соавторстве)

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав,

заключения, списка литературы из 445 наименований и Приложения В Приложении представлен Каталог данных о вулканических горах ложа океана Объем работы 289 страниц, включая 54 рисунка, 5 таблиц

Благодарности. Первые слова благодарности за творческий настрой при написании диссертации автор адресует своим учителям академику РАН Е Е Милановскому и д г н, профессору Е И Игнатову, которые ввели его в мир Науки и позволили увидеть ее увлекающие горизонты В работе над диссертацией помогли советы и замечания профессоров В Г Казьмина (ИО РАН), И О Мурдмаа (ИО РАН), Ю А Павлидиса (ИО РАН), ЮГ Симонова (МГУ), С К Гулева (ИО РАН), Е П Дубинина (Музей землеведения МГУ), А В Ильина (АКИН), А В Самохина (МУИГА) Автор выражает им свою глубокую признательность Работа создавалась в творческом коллективе лаборатории геофизических полей Института океанологии им П П Ширшова РАН, и автор благодарен ее сотрудникам за оказанное внимание, поддержку и помощь Особенно автору хочется поблагодарить своих коллег старших научных сотрудников К В ПоповаиСВ Лукьянова

II. ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ГЛАВА 1. ПОДВОДНЫЕ ГОРЫ ЛОЖА ОКЕАНА КАК ОБЪЕКТ ГЕОМОРФОЛОГИЧЕСКОГО ИЗУЧЕНИЯ.

Состояние проблемы изучения вулканических гор ложа океана.

История изучения рельефа подводных гор непосредственно связана с развитием технических средств освоения океанских глубин Постоянное совершенствование способов проведения батиметрической съемки направлено, прежде всего, на увеличение детальности и надежности получаемых данных Целенаправленное пополнение данных о батиметрии Мирового океана отражается в систематическом переиздании «Генеральной батиметрической карты океанов» (ГЕБКО) масштаба 1 10 ООО ООО, первое

издание которой вышло в 1903 году, а последнее появилось в 2003 году Большое количество подводных гор в разных районах океана было обнаружено и закартировано в результате съемок узколучевыми и многолучевыми системами, сонарами бокового обзора, спутниковой альтиметрии (Хейзен и др, 1962, Шепард, 1976, Edwards еа, 1984, Krause, Kanaev, 1970, Tucholke, Smoot, 1990, Vogt, Smoot, 1984 и др )

К подводным горам относятся изолированные поднятия глубоководного дна высотой 1000 м и более

В процессе накопления информации о рельефе подводных гор океана сформировалась их морфологическая классификация подводный пик, гайот, океаническая банка В работе к вулканическим горам относятся также вулканические острова и атоллы

По высоте подводные горы подразделяются на высокие - более 3 км, средние - от 2 до 3 км и низкие - менее 2 км (Агапова и др , 1990)

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 е а, 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 (Жулева, 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 е.а.,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, Жулева, 1994а, 1994в, Morgan еа, 1988; "The outlook ", 1982; Thorndike е а, 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 океанов 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) (Жулева, 2004)

Этот метод является главным в разработанной ИП 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

Региональный Океанические горные массивы Геоморфологическое и геолого-геофизическое строение Сравнительный структурно-морфологический анализ Определение закономерностей формирования и эволюции морфострукгуры вулканических гор

Локальный Подводная гора Микрорельеф Фациальное картирование по результатам дешифрирования подводных фотографий Анализ фациальной изменчивости и ведущих рельефообразую-щих процессов, восстановление этапов палеогеографического развития подводной горы

Вулканические горы разнообразны по своей < юрме 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

Рис. I. Обзорная карта положения объектов исследования (составлена Е.В. Жулёвой)

Условные обозначения. а - вулканические горы: б - океанические горные массивы; I - Канарские острова, 2 -Азорские острова, 3 - Маскаренский хребет, У плато Кергелен, 5 - Гаванские острова, б - Маркизские острова, 7 - острова Общества, Я- Австралийские (Южные) острова, 9 острова Эререту-Питкзрн; в - полигон локальных исследований;

г - подводные горы (Агапова и др., 1990)

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

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 являются 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 е а, 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

Внутрнплитовые 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 сгруктур 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

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, литературы по геолого-геофизическим исследованиям дна океана (Жулева, 2004) Компьютерная версия каталога реализована в программе Excel

Каталог организован следующим образом

А Порядковый номер, В Название горы, С Международное название горы, D Форма рельефа, Е Географическая широта; F Географическая долгота, G Глубина вершины, Н Глубина подножья; I Морфоструктурное положение, J Состав пород, К Возраст, L Метод определения возраста, М Полезные ископаемые, N Геолого-геофизическая изученность, О Возраст несущей литосферы, Р. 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) (Жулева, 2004)

Рис.2. Активность формирования вулканических гор на ложе океана в

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 МИ 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 ЕЕ 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

10 30 50 70 90 110 130 Возраст вулканических гор, млн лет

позднем мезозое-кайнозое.

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, Жулева,1998)

120 —

4 А

• » Ж

•

Г 4 1 1

20 40

• <

* +

А. •

ш +

» в

-» Т**

Ш*

-4®

1—|—I—|—.—|—■—| I—| >0 80 100 120 140 160 180

Возраст литооферы , мпя лег

-ь 1 • 2 3

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 Этот показатель определяется разностью между абсолютным возрастом несущей литосферы и собственным возрастом расположенной на ней горы (Жулева, 2000) (рис 5)

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

• •

1 2 3 4 5 6: " 6

Рис. 4. Схема расположения вулканических гор в пределах основных

морфострушпур ложа океана и срединно-океанических хребтов.

По (Ильин, 2003); с добавлениями.

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

и моложе ю млн. лет П старше 10 !члн. лет

7(1 '< ' Г но 00 100 1УЫ 1» 140 '"О

Возраст литосферы, мпнлет

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

24

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 = 7.5T/i) (1974)

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

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

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

•О Н (О 1* 9»90 10) )1» Возраст гулкамкчюскнх гор, шли. лет

□ 1 02 ДЗ

□ 4

©5

□ 6 □ 7 О 8 Д 9

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

Условные обозначения: подводные горы: I - Тихий океан, 2 - Атлантическии океан. 3 - Индийский океан: гагшты: 4 - Тихий океан. 5 - Атлантический океан; атоллы: 6 - Тихий океан: острова: 1 - Тихий океан. 8 - Атлантический океан, 9 - Индийский океан. Количественный анализ зависимости высоты вулканов от параметров

океанической литосферы, на которой происходит их формирование, проведен

на основании статистической обработки распределения высот вулканических

гор, образующихся и пределах разновозрастных участков дна океана (рис 7)

(Жулёва, 2004).

I 7

1 ? I

/ \

уЧ \ ,

у 1 \

/ / Т—Т :. 1-А \ 7 в

Н П-Гт КМ Н П.Г., КМ Н 11.г., км

Т0л = 0-30 млн, лег Т« л = 30 - 60 млн. лет Т» л = 60 - 90 млн. лет (ц = 2.8; = 5 = 1) (ц=4.36; о = 1.2)

Рис. 7. Распределение высот вулканических гор в зависимости от возраста

литосферы, на которой они формируются. Условные обозначения: р математическое ожидание; о - среднее квадратичное отклонение

Для рассматриваемой случайной выборки характерно нормальное распределение Постепенное смещение математического ожидания р. = 2 8 км на литосфере возрастом менее 30 млн лет (мощность менее 41 км), до ц = 3.6 км на литосфере возрастом от 30 до 60 млн лет (мощность 41-58 км) и до ц = 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 ц ± Зст ("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 ц + Зст 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/Зя112Ь = 1/Зтг(1ъ^а)2Ь = 23 7Ь3, где Я - радиус основания горы, Ь - высота горы, 23 7 - постоянный коэффициент при среднем угле наклона склонов а = 11° 8 (Марова, Алехина, 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, Алехина, 1992, Ефимов, Турко, 1995) В среднем по океанам они составляют около 60% от общего количества построек Однако определение суммарного объема гор этой высоты показывает, 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)

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

Нпг.км Н п г, км Н п г, км

То л = 0 - 30 млн. лет То л = 30 - 60 млн. лет То л =60-90 млн. лет

Рис. 8. Распределение высот и суммарных объемов вулканических гор,

формирующихся на разновозрастных участках литосферы

Условные обозначения - объемы

• высоты, |

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 3-4кми4-5 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 сгруктуры 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 рельефа и геологического строения массивов вулканических гор. По батиметрическим и физиографическим картам, построенным с использованием электронной версии грида Сандвелла, составленного по данным батиметрических съемок и спутниковой альтиметрии дна Мирового океана, с учетом опубликованных материалов региональных исследований отслеживаются геоморфологические границы, проводится морфологическое описание структур с указанием линейных размеров, характерных отметок относи! ельно уровня моря, взаимоположения

составляющих элементов (рис. 9).

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

Рас. 9. Батиметрической и физиографическая карты островов Общества

(Жулёва, 2004).

Условные обозначения: С^ - контур вулканического поднятия

А - активный вулкан Цифры - возраст вулканических гор (млн. лет) по (Duncan, Мс Don gall. 1976)

строения вулканических тор 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 (Жулева, 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) (Жулева, 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)

Я I

Зререту И и е5 а i я S II а 1 llt 1га ll X € I c; l I i i 2 lili !¡ c;

ф ® о J& 'ni © o O A Étu^ 25 i

? I ji ■ tk J • • * 4 20 i ,s S Г1 S o m0

1800 1ВОО 1400 1200 1000 вОО 600 хоо ЛО о гоо 2600 2200 1800 1400 1000 600 200 200

Расстояние от остр 4М Питхзрм, КМ Расстояние от острова Гавайи n

*амиски1 хр«6«т

(6)

i ti 5 £ £ X я 1 1 1 1 2 s 2 5 jt 3 г l 2 Se si (D i 1 1 i l £ i

ф ©• о о • А 0» 3 X ss 1 (3 г ♦ 2

• ¡i* Ш O ■ • : I A 3

• • rJ * • 4

* 1 • í • " t so i o 5

. í 2 «0 _ • » 3 10 i» ® ■ e 7

\ка шло ',«» ОСЙ еоа «Й м б

Расстояние ОТПОДВООИЫ) гор * Ммооиальл с MacMptncs иАжраб

Рис 10. Изменение возраста и морфологии вулканических гор океанических

массивов в связи с расстоянием от области современного вулканизма.

(а) цепь островов Эререту-Питкэрн; (б) Австралийские (Южные) острова;

(в) Гавайские острова; (г) Маскаренский хребет

Условные обозначения 1 — возраст, 2 - подводная гора, 3 - вулканический остров, 4 -окаймляющий риф, 5 - барьерный риф, 6 - атолл, 7 - банка

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 еа, 1998, Urgeles еа, 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 е а, 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 (Жулева, 1981,1986, 19946)

До настоящего времени нет единого подхода к геолого-геоморфологическому дешифрированию подводных фотографий океанского дна Обычно в научных трудах снимки используются в качестве наглядных иллюстраций, а составленное специалистом подробное описание зафиксированного изображения является конечным результатом обработки фотографий (Зенкевич, 1970, Ильин, 1989,2000, Heezen, Holhster, 1971 и др ) Предлагаемое в настоящей работе дешифрирование подводных снимков

35

включает в себя все направления обработки изображения распознавание, измерение, картирование (рис 11)

Рис. 11. Схема фациалъного картографирования донного полигона на основе дешифрирования подводных снимков.

Основными способами камерального дешифрирования подводные фотографий являются предметный и логический Предметное дешифрирование заключается в опознании объектов, изображенных на снимке, на основании анализа их формы, размера, тона, рисунка В основе логического дешифрирования лежат две главные предпосылки Первая заключается в том, что рельеф несет на себе отпечаток условий своего происхождения, развития и современной динамики Вторая предпосылка логического дешифрирования состоит в существовании закономерных взаимосвязей и взаимозависимостей различных компонентов донного ландшафта (Жулева, 1994г)

Основной целью дешифрирования подводных фотографий является характеристика фациальной изменчивости, определяющей морфоскульптуру рельефа исследуемой донной поверхности (Жулева, 19876)

Подводное фотографирование со всех типов движущихся носителей

36

может проводиться в режиме, который условно определяется как «фотопрофилирование» Под «фотопрофилированием» понимается подводное фотографирование по протяженным галсам в регулярном временном режиме, сопровождаемое эхолотной записью и навигационной привязкой (Жулева, 1982а)

Для регистрации результатов дешифрирования подводных фотографий, полученных в ходе фотопрофилирования, составляются фациальные профили с фотолегендой, а в случае наличия площадной системы съемочных галсов -проводится фациалыюе картографирование донных полигонов на крупномасштабной батиметрической основе (Жулева, 19876) Фациальные профили и карты оснащаются фотолегендой, где каждое условное обозначение идентифицируется конкретным снимком, отражающим реальный облик соответствующей фациальной единицы (Жулева, 1987а)

В настоящей работе изучение микрорельефа по разработанной методике проведено для гайотов ИОАН и Ита-Майтаи Магеллановых гор (Тихий океан) Полигонные исследования этих гайотов состоялись в ходе 9-го рейса нис «Академик Мстислав Келдыш» Института океанологии РАН в 1984 году.

Морфология и геологическое строение Магеллановых гор. Система Магеллановых гор расположена в центральной части Восточно-Марианской котловины Тихого океана и протягивается на 1200 км в юго-восточном направлении от Марианского желоба до Маршалловых островов

Магеллановы горы представляю г собой гайоты, вершины которых расположены на глубинах 800-1500 м, а подножье - на глубинах 5600-6100 м. Средние поперечные размеры плоских вершин гайотов составляют около 40 км, ширина оснований гайотов по изобате 5000 м в среднем равна 74 км Для склонов гайотов характерна ступенчатая форма с чередованием пологих ступеней с углом наклона поверхности в среднем около 7°-10° и крутопадающих под углом 40°-50°, а местами отвесных, уступов

Магеллановы горы находятся в области распространения наиболее древней океанической коры средне - позднеюрского возраста (Напс15с11шпас11ег

еа, 1989)

В результате драгирования и работ с ПОА с гайотов были подняты фрагменты субщелочных - щелочных базальтов, а также обломки базальтовых брекчий (Казьмин и др , 1987).

По данным глубоководного бурения на вершине гайота Ита-Майтаи рыхлые осадки представлены эоцен - четвертичными фораминиферовыми илами и раннеэоценовым глобигериновым песком, под которым были вскрыты массивные оолитовые известняки, а под ними - детритовые известняки с включениями остатков кораллов и обломков базальтов (Heezen е.а, 1973)

Согласно результатам комплексного анализа геомагнитных и геолого-геофизических данных и проведенным геодинамическим реконструкциям гайоты Магеллановых гор сформировались около 125 млн лет назад на 20° ю ш в виде вулканических островов высотой до 3 км, их палеогеографическое развитие определялось дрейфом Тихоокеанской плиты, северная компонента которого за последние 125 млн. лет составляет в среднем около 3,5 см/год (Брусиловский и др, 1992, Зоненшайн и др, 1987, Кононов, 1989)

Многочисленные исследования, проведенные на подводных горах центральной части Тихого океана, включая Магеллановы горы, выявили широкое развитие на них железомарганцевых образований, выраженных в виде конкреций и корок (Аникеева и др, 1990, Васильева и др , 1990, Halbach, Puteanus, 1984; Hem е а, 1986 и др )

Фациальная изменчивость и железомарганцевые образования гайота ИОАН. Гайот ИОАН располагается в центральной части Магеллановых гор. Минимальную отметку глубин - 1397м имеет пик, возвышающийся над плоской вершиной гайота, которая оконтуривается изобатой 1600 м. Абсолютная высота гайота над поверхностью окружающей абиссальной котловины составляет около 4700 м Угол наклона склонов гайота в среднем не превышает 7°-10°, увеличиваясь до 20° лишь вблизи вершины, в интервале глубин 1700-2000 м

На гайоте ИОАН подводная фотосъемка проводилась на западном склоне

Фотопрофиль, сделанный подводной фотоустановкой ПФ-69, охватил участок склона на глубинах от 1670 м до 2600 м, протяженность его составила около 2300 м Всего было сделано 42 снимка (Отчет , 1985) На глубинах менее 2000 м в комплекс исследований гайота были включены работы с ПОА "Пайсис". На глубинах, превышающих 2000 м, подводная фотография явилась единственным методом, который показывает ненарушенный облик донной поверхности На основании дешифрирования снимков фотопрофиля был построен фациальный профиль западного склона гайота ИОАН (рис 12)

Анализ фациальной изменчивости и особенностей микрорельефа позволяет сделать следующие выводы (Жулёва, 2004)

1. На I дубинах, которые в настоящее время превышают 1700 м, формирование вулканического основания гайота происходило в подводных условиях Об этом свидетельствует характерная для подводных излияний трубообразная форма перекрывающих склон лавовых потоков Плоская вершина гайота, расположенная на глубине около 1600 м и менее, соответствует кровле вулканогенно-осадочных пород, формировавшихся в процессе разрушения вулканического острова Величина абсолютного погружения горы составила около 1700 м

2 В геологическом строении западного склона гайота ИОАН велико участие обломочных горных пород В их состав входят как сцементированные образования в виде базальтовой брекчии в карбонатном цементе, так и рыхлый крупнообломочный и щебнистый материал Острые ребра и резкие сколы на поверхности обломочного материала свидетельствуют о том, что в условиях непрерывного погружения вулканического основания и относительного подъема уровня моря разрушение верхней части подводного склона и вынос обломочных пород из волноприбойной зоны происходил слишком быстро для его волновой обработки Обломочный материал различного размера включался в движение вниз по склону, в результате чего получил такое широкое распространение на различных глубинах

а ■'* *ме }т

Рис.12. Фациальный профиль западного склона гайота ИОАН.

Условные обозначения к фотолегенде: I обнажения базальтов, покрытые железомарганцевой коркой; 2 - обнажения сцементированной базальтовой брекчии, покрытые железомарганцевой коркой: 3 эдафогенпые обломки; 4 - затянутая железомарганцевой коркой сцементированная базальтовая брекчия с присыпкой фораминиферового песка; 3 локальные обнажении в фораминиферовом песке сцементированной базальтовой брекчии, покрытой железомарганцевой коркой; б фораминиферовый песок

Фотолегенда

1 I—__1 2

I

3. Основным современным рельефсюбразующим процессом на склоне в пределах глубин 1600-2600 м является осадконакопление. Определяющий фактор этого процесса - перемещение осадков вниз по склону. До глубины около 2160 м происходит транзит осадочного материала с его задержкой лишь в наиболее «удобных», ограниченных аккумулятивных карманах. На больших глубинах ведущим фактором осадко накопления становится аккумуляция рыхлых осадков, и породы фундамента образуют лишь локальные выходы в осадочной толще.

4. Сопоставление с положением фациальных зон гайота показывает, что на глубине около 2150 м происходит смена фациальной зоны верхней части

склона фациальной зоной пьедестала (Богданов и др, 1990) Из анализа микрорельфа следует, что если для верхней части склона характерно осадконакопление, связанное с гравитационным перемещением рыхлых осадков вниз по его поверхности, то на пьедестале гайота ведущим фактором становится их аккумуляция

5 Для фации фораминиферового песка характерны два типа микрорельефа биогенный и гидрогенный Формами биогенного микрорельефа являются включения относительно крупных органогенных обломков и следы ползания донных организмов Гидрогенный микрорельеф выражен на поверхности осадков в виде знаков ряби, которые образуются под воздействием придонных течений

Дешифрирование подводных снимков подтверждает широкое развитие на поверхности гайота ИОАН железомарганцевых образований (Жулева, 1994в) (рис 13)

1600 _ 1800 -3 гвоо — г 1 ггоо — г«оо - * г ' ' ^з ''V »„'*>*.Ь' , *

1 ' 1 ' 1 1 ' I юо шов 1«оо гсао ггоо РдССТОЯИИ«, М

Рис. 13. Морфология железомарганцевых образований гайота ИОАН.

Условные обозначения к фотолегенде железомарганцевые конкреции 1 - крупные, 2 - мелкие, железомарганцевые корки 3 - шероховатые, 4 -ботриоидальные,5 - сложнобугорчатые, 6 - песчаные отложения

Фотолегенда

ЖМК зафиксированы на глубинах, не превышающих 1695 м Крупные конкреции размером до 10 см в диаметре располагаются на породах фундамента, перекрытых железомарганцевой коркой, или на участках, сложенных сравнительно небольшими конкрециями размером несколько сантиметров Однослойное залегание на поверхности рыхлых осадков, характерное для мелких конкреций, является условием, благоприятным для рудообразования, и свидетельствует об активном формировании ЖМК на вершине гайота

Железомарганцевые корки покрывают породы фундамента В любом их фациальном проявлении Согласно принятой классификации (Кронен, 1982, Raab, 1972), можно выделить три основных типа корок, ботриоидальный (каракулевидный), шероховатый и бугорчатый. Установлено, что железомарганцевая корка с бугорчатой, сравнительно расчлененной, поверхностью впервые встречается на глубине 2030 м, выше по склону распространены только гораздо более сглаженные корки ботриоидального и шероховатого типа. Подобная смена может быть связана с особенностями осадконакопления на участках с различным уклоном поверхности

Микрорельеф и железомарганцевые образования глубоководных участков склона гайота Ита-Майтаи. Гайот Ита-Майтаи располагается в юго-восточной части Магеллановых гор Он имеет типичную форму усеченного конуса Абсолютная высота гайота более 4500 м Основание его покоится в абиссальной котловине на глубине около 6000 м Уплощенная, слегка скошенная по краям вершина диаметром 25-30 км имеет средние отметки глубин около 1450-1500 м Верхняя часть склона гайота до глубины 1600 м пологая, уклоном менее 5°. На глубине от 1600 м до 2000 м крутизна склона увеличивается в среднем до 15°-17° , а наибольшую величину приобретает на глубине 2000-3500 м, достигая 45°. Глубже склон гайота постепенно выполаживается, образуя плавный переход в окружающую абиссальную котловину

В исследовании привершинной части гайота до глубин 2000 м

использовался ПОА «Пайсис». Фотографирование подводной фотоустановкой ПФ-69 проводилось на глубинах от 2400 до 3500 м, е пределах фацнальной зоны нижнего уступа. Обшая протяженность фотопрофиля около 5000 м; количество полученных снимков - 58 («Отчет...», 1985). На основании анализа фотопрофиля проведено описание фацнальной изменчивости исследованного участка склона (рис. 14)(Жулёва, 1995).

Рис. 14. Фацивльлый профиль северо-западного скита гайота Ита~

Майтаи.

Условные обозначения к фотолегенде: 1 массивные базальты; 2

отдельные выходы базальтов в плах: а) локальные глыбовые, б) грядовые, 3 развалы базальтовых обломков; 4 ил со слабо бугристой поверхностью. Числа на профиле порядковые номера снимков.

Фотолегенда

1

Фациальный анализ склона гайота Ита-Майтаи показал, что:

1. Основным современным рельефообразующим процессом является осадконаколление, в котором участвуют гравитационное осаждение материала и перемещение рыхлых осадков под действием придонных течений. На значительной части склона толща осадков имеет мощность, достаточную для полного нивелирования неровностей рельефа базальтового основания гайота. В микрорельефе илистых осадков проявляются биогенные и гидрогенные формы

2. Наиболее распространенными типами донного ландшафта являются слабоволнистые поверхности отложений тонкого ила, и локальные "глыбовые"

и "грядовые" выходы базальтов в илистых осадках Грядовые выходы базальтов ориентированы вниз по склону и представляют собой протяженные лавовые потоки, сформировавшиеся в ходе подводных вулканических излияний.

3 Выходы коренных базальтов формируют локальные возвышенности, которые образуют «ступеньки» на батиметрическом профиле Разделяющие их сравнительно пологие участки склона сложены фораминиферовыми илами.

4 Скопления эдафогенного материала не характерны для исследуемого участка склона «Развалы базальтовых обломков» наблюдались всего на двух крупномасштабных плановых снимках на глубинах около 3075 м и 3085 м

5 На всех обнажениях вулканического основания гайота, а также на фрагментах обломочного материала развиты железомарганцевые корки

Приуроченные к глубинам более 2500 м железомарганцевые корки выходят за батиметрическую границу современной зоны рудонакопления Они принадлежат древней (45 - 38 млн лет) генерации железомарганцевых образований рассматриваемого района Тихого океана и формировались на начальном этапе погружения гайота Метод подводной фотографии явился единственным, позволившим задокументировать их существование, о котором ранее лишь высказывались гипотезы (например, Богданов и др, 1987) Обнаружение глубоководных ЖМО значительно расширяет область их действительного распространения и фактические запасы на гайотах Магеллановых гор

Важно подчеркнуть, что изучение морфоскульптуры отдельных донных структур, например подводных гор, является необходимым этапом познания рельефа дна океана, без которого сейчас трудно себе представить освоение океанских глубин Работа, выполненная на примере изучения морфоскульптуры и железомарганцевых образований гайотов ИОАН и Ита-Майтаи, показала сильную фациальную изменчивость склонов подводных гор и продемонстрировала широкие возможности крупномасштабного изучения глубоководных донных ландшафтов методом подводной фотографии

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Основные результаты и выводы

1. Создана концепция формирования и эволюции рельефа вулканических гор ложа океана, построенная с использование метода последовательного приближения, включившая в себя историко-генетический анализ их морфологического строения на глобальном, региональном и локальном уровнях

2 Образование вулканов ложа океана является периодическим процессом, для которого характерна относительная активизация 100-70, 40-30 и начиная с 20 млн лет тому назад Этапы усиления вулканической активности совпадают с экспансионными фазами геологической истории планеты в позднем мезозое и кайнозое

3 Наибольшее количество вулканических гор ложа океана расположено на океанической литосфере возрастом от 80 до 150 млн лет Для абиссальных котловин характерны отдельно стоящие изолированные горы Океанические горные массивы приурочены к сводово-вулканическим поднятиям.

4 Формирование абсолютного большинства вулканов в океане происходит на литосфере, возраст которой не превышает 90 млн лет, мощностью до 71 км Основная часть древних вулканов образовалась на литосфере возрастом менее 40 млн лет, что свидетельствует об интенсивном протекании вулканических процессов на ранних этапах формирования океанической коры С увеличением возраста центров спрединга происходит постепенное сокращение в них вулканической активности, приуроченной к дивергентным и трансформным границам литосферных плит В то же время сравнительно возрастает интенсивность внутриплитового вулканизма наиболее активное формирование современных вулканов происходит на участках ложа, где возраст литосферы составляет от 70 до 90 млн лет

5 Для высот вулканов, образующихся на разновозрастных участках океанского дна, характерно нормальное распределение, параметры которого меняются в зависимости от возраста (мощности) литосферы С вероятностью

99 7% можно утверждать, что исследуемая случайная величина располагается в интервале 0 1-55 для литосферы возрастом 0-30 млн лег, 06-66 для литосферы возрастом 30 - 60 млн. лет, 0 8-8 для литосферы возрастом 60 -90 млн лет. По мере увеличения мощности литосферы происходит расширение диапазона высот образующихся вулканов и смещение его границ в сторону больших значений

6 Динамика вертикального массопереноса, определяющего формирование вулканических гор ложа океана, заключается в увеличении объемов изверженного материала по мере роста мощности литосферы, что подтверждается соотношением суммарных объемов вулканических гор, образующихся на разновозрастных участках океанского дна, и непосредственно связано с расширением диапазона высот вулканов и увеличением количества гор крупного размера

7 Вулканические горы океанических массивов образуются в ходе магматизма, сконцентрированного на конце горной цепи, расположенном на наиболее молодой литосфере, и проходят цикл геоморфологического развития подводный вулкан - надводный вулкан - вулканический остров - подводная гора (гайот) Морфологическое многообразие вулканических гор вдоль простирания океанических горных массивов подчиняется закономерности пространственно-возрастной преемственности эволюции рельефа Ход поствулканической эволюции рельефа горы определяется ее изостатическим опусканием на фоне погружения несущей литосферной плиты

8 Геоморфологическое развитие океанических горных массивов непосредственно связано с активностью проявления магматизма и имеет два основных направления

- по мере удаления от области активного вулканизма вулканы теряют связь с магматическим источником, и в ходе их постепенного погружения вдоль простирания массива гор складывается пространственно-возрастная преемственность эволюции их рельефа от острова до подводной горы (гайота),

- в цепочке надводных вулканов проявляются фазы возобновления

магматизма, и происходит продолжительный рост вулканических островов, поддерживаемый периодическими вспышками вулканической активности.

9 Для морфоструктуры океанических горных массивов характерно сводово-вулканическое поднятие, формирование которого происходит в области активного вулканизма, включающей острова, небольшие подводные пики и «растущие» подводные горы Постепенное сосредоточение вулканической активности в пределах наиболее крупных вулканических островов, которые сливаются своими основаниями с отмирающими подводными вулканами, приводит к образованию единого сводово-вулканического поднятия, дальнейшее выравнивание которого связано с процессами аккумуляции рыхлых осадков

10 Для эффективного изучения тонкой структуры рельефа подводных гор разработан способ построения крупномасштабных фациальных профилей и карт с фотолегендой, основанный на результатах дешифрирования подводных фотографий донной поверхности Графический профиль в условных знаках показывает фациальную изменчивость исследованного участка, фотоле1енда отражает реальный облик выделенных фациальных единиц

11 В ходе фациального анализа, выполненного на гайотах ИОАН и Ита-Майтаи Магеллановых гор (Тихий океан), определены основные типы донного ландшафта и проведена дифференциация микрорельефа, прослежена смена ведущих процессов осадконакопления на различных участках склонов и описано детальное строение аккумулятивных поверхностей, охарактеризована морфология вулканогенных форм рельефа на поверхностях "перерывов" рыхлых осадков, исследованы распространение и морфология различных типов железомарганцевых образований

Основные публикации по теме диссертации

Монографии:

1. Богданов Ю А, Жулева Е В , Зоненшайн Л П и др. Атлас подводных фотографий Красноморского рифта М Наука, 1983 136 с.

2. Жулева Е В. Геоморфология вулканических гор ложа океана М -ИО РАН, 2004. 186 с

Статьи в журналах, рекомендованных ВАК:

3 Жулева Е В Подводное фотопрофилирование при геолого-геоморфологическом изучении подводной горы Верчелли (Тирренское море) //Океанология 1987а Т XXVII. Вып 5. С 808-815

4 Жулева ЕВ Исследование глубоководных Fe-Mn корок гайота Ита-Майтаи методом подводной фотографии // Океанология 1995 Т. XXXV № 6 С 930-936

5. Брусиловский Ю В, Жулева Е В Возрастное распределение папеовулканов на океанической литосфере //Докл РАН 1998 Т 359 №5 С 683-685

6 Жулева Е В Некоторые закономерности образования подводных гор на дне Мирового океана //Докл РАН. 2000. Т 371. №3 С 371-373

7 Жулева Е В Оценка связи высоты океанских палеовулканов с параметрами литосферы //Океанология. 2001 Т 41. №5 С 780-784

8. Жулева ЕВ «Особые точки» океанского вулканизма характерные черты строения и эволюции рельефа дна // Океанология 2003а Т. 43 № 5 С 764-769

9 Жулева ЕВ «Особые точки» океанского вулканизма и эволюция рельефа внутриплитовых вулканов //Докл РАН 20036 Т 389. № 6 С. 814816

Другие публикации:

10 Жулева ЕВ Подводная фотография как метод изучения микрорельефа дна рифтовых зон (на примере Красноморского рифта) // В сб «Тезисы докладов V Всесоюзной школы морской геологии» М ИО АН СССР, 1981 Т.2 С. 100-101

11 Жулева Е В Методические основы подводного фотографирования с глубоководных обитаемых и необитаемых аппаратов // Труды конф молодых ученых ИО АН СССР ВИНИТИ 2995-82 Деп , 1982а 6с

12 Жулева ЕВ Методические основы подводного фотографирования с глубоководных систем // В сб Тез докладов II Всесоюз съезда океанологов, Севастополь, 19826 Вып 8. Ч 2 С 33-34

13 Жулева Е В, Мирлин Е Г Необходимые требования к фотографированию дна из подводных аппаратов // В кн «Технические средства изучения Мирового океана» М • ИО АН СССР, 1983 С 101-103

14. Жулева Е.В Основы методики фотографирования дна с подводных аппаратов // В сб Тез докладов IV Всесоюз конф «Проблемы научных исследований в области изучения и освоения Мирового океана» Владивосток, 1983 С 84-85

15. Жулева ЕВ Изучение горы Верчелли методом подводной фотографии // В кн «Геология морей и океанов». Тез докл VII Всесоюз шк. по Морской геологии М ИО АН СССР, 1986 С 52

16 Жулева ЕВ Геолого-фациальное картирование как метод интерпретации подводных фотографий // В кн. «Современные методы морских геологических исследований». Тез. докл II Всесоюз совещания по морской геологии М ИО АН СССР, 19876

17. Жулева Е.В Изучение тонкой структуры рельефа дна океана методом подводной фотографии (на примере рифтовых зон и подводных гор) // Автореферат дисс на соиск уч. степ канд. геогр. наук М, 1988, 19 с (на правах рукописи)

18. Жулева Е В Изучение Бе-Мп корок гайота Ита-Майтаи (Магеллановы горы) методом подводной фотографии. И В кн. «Проблемы развития морских геотехнологий, информатики и геоэкологии» Тез докл VI межведомственной конф. по новейшим достижениям в морской геологии С-Пб ВНИИОкеангеология, 1994а С 37

19 Жулева Е В Метод подводной фотографии в изучении железомарганцевых образований дна океана // М. 19946 Деп. в ВИНИТИ 12 05 94. № 1164-В94 13с

20 Жулева Е В. Метод подводной фотографии в изучении Бе-Мп

образований гайота ИОАН (Магеллановы подводные горы, Тихий океан) // В кн «Геология морей и океанов» Тез докл XI Междунар шк по Морской геологии М.ИОРАН, 1994в Т 2 С. 18

21 ЖулеваЕВ Исследование тонкой структуры рельефа дна океана на основе дешифрирования подводных снимков // М 1994г Деп в ВИНИТИ 12 05 94 № 117I-B94. 15с

22 Брусиловский Ю В, Жулева Е В. Пространственно-временное распределение вулканизма на океанической литосфере // В кн «Геология морей и океанов» Тез докл XII Междунар шк по Морской геологии М * Геос, 1997а T.II С. 9-10

23 Брусиловский Ю В , Жулева Е В Палеогеодинамика Магеллановых подводных гор и их рудогенез // Тез докл Междунар конф «Палеогеографические и геодинамические условия образования вулканогенно-осадочных месторождений» Миасс, 19976 С 30-31.

24 Жулева Е В, Зарецкий А В Результаты компьютерного моделирования движения подводного автономного робота вблизи пересеченного рельефа дна // М 1998 Деп в ВИНИТИ 20 03 98 № 825-В98 31с

25 Жулева Е В Связь между высотой океанских палеовулканов и их происхождением // В кн «Геология морей и океанов» Тез докл. XIII Междунар шк. Морской геологии М:РАН, 1999 Т. II С 318-319

26 Городницкий А М, Жулева Е В Тектоническая эволюция внутриплитовых океанических поднятий в свете их геофизического изучения. // В кн «Геология морей и океанов» Тез докл XIV Междунар шк Морской геологии 2001. Т I С 151.

27 Жулева Е В Особые точки вулканического режима океанского дна // В кн «Геология морей и океанов» Тез. докл XIV Междунар. шк Морской геологии 2001 TIC 166-167

28 Жулева ЕВ Геоморфология областей современного вулканизма в массивах внутриплитовых вулканических построек ложа океана // В кн

«Геология морей и океанов» Тез докл XV Междунар шк Морской геологии М ГЕОС, 2003в Т И. С 250-251.

29. Жулева ЕВ Пространственно-возрастные характеристики процесса формирования вулканических гор ложа океана // Вестник КРАУНЦ Науки о Земле 2006 № 1. Вып 7 С 58-63

Подписано в печать 03 04 2007 Формат 60x88 1/16 Объем 2.5 п л Тираж 120 экз Заказ № 624 Отпечатано в ООО «Соцветие красок» 119992 г.Москва, Ленинские горы, д.1 Главное здание МГУ, к. А-102

Содержание диссертации, доктора географических наук, Жулёва, Елена Викторовна

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ПОДВОДНЫЕ ГОРЫ ЛОЖА ОКЕАНА КАК ОБЪЕКТ ГЕОМОРФОЛОГИЧЕСКОГО ИЗУЧЕНИЯ.

1.1. Состояние проблемы изучения вулканических гор ложа океана.

1.2. Подводная фотография - эффективный метод крупномасштабных исследований рельефа подводных гор.

1.3. Общая характеристика вулканических гор ложа океанов.

1.4. Основы построения концепции формирования рельефа вулканических гор с использованием метода последовательного приближения.

Выводы.'.-.

ГЛАВА 2. ГЕОДИНАМИЧЕСКИЕ ОБСТАНОВКИ ОБРАЗОВАНИЯ ВУЛКАНИЧЕСКИХ ГОР ЛОЖА ОКЕАНА.

2.1. Дивергентные границы литосферных плит.

2.2. Трансформные разломы.

2.3. "Горячие точки".

2.4. Внутриплитовые ситуации "pull-apart".

Выводы.

ГЛАВА 3. ГЛОБАЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ И

РАЗМЕЩЕНИЯ ВУЛКАНИЧЕСКИХ ГОР ЛОЖА ОКЕАНА.

3.1 Каталог геолого-геоморфологических данных о вулканических горах как основа количественного анализа.

3.2. История формирования вулканических гор.

3.3. Основные пространственно-возрастные характеристики расположения вулканических гор на ложе океана.

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

Выводы.

ГЛАВА 4. ХАРАКТЕРНЫЕ ЧЕРТЫ МОРФОЛОГИИ И ЭВОЛЮЦИИ

ОКЕАНИЧЕСКИХ МАССИВОВ ВУЛКАНИЧЕСКИХ ГОР.

4.1. Рельеф и геологическое строение океанических горных массивов ложа Тихого океана.

4.2. Рельеф и геологическое строение архипелагов Азорских и Канарских островов Атлантического океана.

4.3. Рельеф и геологическое строение вулканических гор плато Кергелен и Маскаренского хребта Индийского океана.

4.4. Сравнительный анализ формирования и эволюции рельефа океанических массивов вулканических гор.

Выводы.

ГЛАВА 5. МИКРОРЕЛЬЕФ ПОВЕРХНОСТИ И МОРФОЛОГИЯ ЖЕЛЕЗОМАРГАНЦЕВЫХ ОБРАЗОВАНИЙ ПОДВОДНЫХ ГОР (НА ПРИМЕРЕ ГАЙОТОВ МАГЕЛЛАНОВЫХ ГОР).

5.1. Методические основы использования подводной фотографии в изучении микрорельефа подводных гор.

5.2. Морфология и геологическое строение гайотов системы Магеллановых гор.

5.3. Фациальная изменчивость и железомарганцевые образования гайота ИОАН.

5.4. Микрорельеф и железомарганцевые образования глубоководных участков склона гайота Ита-Майтаи.

Выводы.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Рельеф вулканических гор ложа океана"

Актуальность исследований. Вулканические горы широко распространены на акватории Мирового океана. Они являются представительной формой рельефа океанского дна и важной составляющей природного комплекса океанов. Интенсивность их освоения непрерывно возрастает по мере развития общества и технического прогресса. С вулканическими горами океанов связаны многие стороны жизнедеятельности современной цивилизации. Планирование и проведение экологических, поисковых, инженерно-геологических и любых иных работ на подводных горах и островах требует большого объема знаний об их расположении, размерах, строении, морфодинамике, о характере донных ландшафтов. Поэтому изучение рельефа вулканических гор ложа океана представляет собой актуальную задачу исключительной важности.

Особую актуальность проблема изучения вулканических гор ложа океана приобретает в связи с тем, что океанский вулканизм, в ходе которого формируются подводные вулканы и вулканические острова, является грозным природным явлением, оказывающим сильное воздействие на природную среду. Так, при образовании подводных вулканов взрывы газов в условиях, когда расширяющаяся газовая камера сплошь ограничена водной средой, могут порождать гигантские волны цунами, опустошающие побережье и представляющие катастрофическую опасность для его жителей. В случае образования вулканических островов, в условиях перехода подводного вулканизма в наземный, характерной особенностью извержений становится интенсивное пеплообразование. Этот процесс оказывает существенное влияние на экологическую обстановку: мелкая пыль эруптивных облаков может на длительный срок ухудшить прозрачность стратосферы и повлиять не только на природные условия региона, но и на климат значительной части планеты (Иванов, Скрипко, Ясаманов, 1991). Исследование пространственных и возрастных особенностей формирования океанских вулканов является важным этапом разработки системы прогноза этого процесса и предотвращения его губительных последствий.

Информация об особенностях расположения, обилии и разнообразии вулканических гор океанов складывается постепенно, начиная со второй половины XIX века, в результате съемок с гидрографических и океанографических судов, рыбопромысловых работ, в ходе специализированных рейсов научно-исследовательских судов, и постоянно расширяется по мере развития технических средств и методов изучения океанских глубин. На батиметрических картах возникают новые постройки и уточняются морфометрические характеристики уже известных. Отдельные подводные горы становятся объектами детальных полигонных исследований, на основании которых формируется комплекс подробных морфологических и геолого-геофизических данных об их строении.

Океанский вулканизм проявляется в формировании как спорадически развитых изолированных вулканических гор, так и в образовании их крупных скоплений, связанных с продолжительной вулканической деятельностью, и имеет большое значение для создания глобальных структур и океанической литосферы в целом. В круг настоящего исследования включены вулканические горы ложа океанов и срединно-океанических хребтов. Наибольший интерес представляют горы океанических массивов, на примере которых можно составить картину их формирования, изменения в динамике и определить эволюцию.

Вопросы строения и эволюции рельефа вулканических гор являются составной частью проблемы происхождения и развития рельефа дна океана. Теория тектоники литосферных плит поставила в геоморфологии новые вопросы о развитии структуры земной поверхности (Герасимов, Живаго, Коржуев, 1974). Ключевыми позициями, определяющими особенности геоморфологического изучения вулканических гор ложа океана являются: формирование и эволюция морфоструктуры дна в условиях непрерывного спрединга и горизонтального перемещения литосферных плит; повышенная интенсивность эндогенного режима, что приводит к активному формированию и широкому распространению структур вулканического происхождения; развитие морфоструктур дна океана в условиях ограниченного воздействия сравнительно однообразных экзогенных процессов и в связи с этим достаточно долгое сохранение первичной структуры рельефа.

Накопление большого объема разномасштабных сведений о рельефе таких труднодоступных форм, какими являются подводные горы ложа океана, требует решения проблемы сопряжения и комплексного использования имеющихся фактических материалов. Однако до сих пор для подводных гор не был проведен систематизированный анализ морфологических характеристик разного таксономического ранга, который позволил бы связать с разномасштабными параметрами их рельефа глобальные, региональные и локальные особенности рельефа ложа океана. Основной проблемой геоморфологического исследования остается создание единой морфологической концепции, построенной на анализе различных характеристик рельефа вулканических гор и выявлении механизмов становления многообразия их внешнего облика.

В целях проведения историко-генетического анализа образования морфологических элементов разных таксономических рангов, основанного на сохранении и использовании ценной информации подводных исследований различной степени детальности, в настоящей работе обосновывается применение метода последовательного приближения, разработанного И.П. Герасимовым (1967) для исследования рельефа материков.

Основная цель работы - на основе систематизации геолого-геоморфологической, геофизической и литологической информации создание концепции формирования рельефа вулканических гор ложа океана с использованием метода последовательного приближения.

Задачи работы. В работе решались следующие задачи: 1. Выполнить сбор информации из литературных и картографических источников для создания каталога геолого-геоморфологических данных о вулканических горах ложа Мирового океана.

2. Провести обзор становления методов изучения рельефа подводных гор и разработать новый методический подход к систематизации результатов разномасштабных исследований рельефа подводных гор, основанный на применении метода последовательного приближения.

3. На основе количественного анализа фактических материалов установить глобальные закономерности образования и расположения вулканических гор на ложе океана.

4. Путем сравнительного анализа геолого-геоморфологического строения океанических горных массивов выявить общие черты рельефообразования вулканических гор, сложенных легкоплавкими базальтами в ходе развития приповерхностных магматических источников, и построить логическую модель их формирования и эволюции.

5. Создать способ крупномасштабного фациального картографирования донной поверхности по результатам дешифрирования подводных фотографий.

6. На конкретных примерах исследовать особенности микрорельефа склонов и морфологии железомарганцевых образований гайотов с восстановлением палеогеографических условий их развития.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. В результате количественного анализа морфологических параметров вулканических гор и геолого-геофизических данных о строении океанической коры установлены новые пространственные и возрастные закономерности их формирования и размещения, в числе которых выделены: этапы периодической активизации процесса образования вулканических гор ложа океана в позднем мезозое - кайнозое; смена ведущих геодинамических условий формирования вулканических гор в геологической истории океанов;

- характерные особенности распределения вулканических гор на океанической коре разного возраста, в пределах различных морфоструктур.

2. Выявлены новые параметры закономерного изменения размеров вулканов, образующихся на океанической литосфере разного возраста и мощности.

3. Предложена модель формирования сводово-вулканических поднятий, характерных для морфоструктуры океанических горных массивов в пределах ложа океана и срединно-океанических хребтов.

4. Впервые проведен сравнительный анализ морфоструктуры океанических горных массивов, связанных с областями современного вулканизма в разных океанах, и определены:

- ведущие факторы и закономерности формирования пространственно-возрастной преемственности эволюции их рельефа;

- характерные черты зависимости геоморфологического развития океанических горных массивов от активности проявления магматизма.

5. Для исследования микрорельефа и ландшафтов подводных гор разработана оригинальная методика построения фациальных профилей и карт с фотолегендой на основе дешифрирования подводпых фотографий донной поверхности.

6. Применение новой методики впервые позволило на примере гайотов Ита-Майтаи и ИОАН (Магеллановы горы, Тихий океан) проанализировать особенности микрорельефа, проявление основных рельефообразующих процессов в формировании морфоскульптуры склонов и исследовать детальную морфологию железомарганцевых образований.

7. Разработанная концепция решает научную проблему построения обобщенной картины рельефа подводных вулканических гор ложа океана с установлением геодинамических факторов и рельефообразующих процессов, играющих ведущую роль в формировании характерных морфологических особенностей различных таксономических рангов.

Предметом защиты диссертационной работы является концепция формирования и эволюции рельефа вулканических гор ложа океана.

Защищаемые положения.

1. Абсолютное большинство вулканических гор ложа океана образуется на океанической литосфере, возраст которой не превышает 90 млн. лет, мощностью до 70 км. История океанского вулканизма характеризуется сменой ведущих геодинамических обстановок, что проявляется в сокращении активности формирования вулканических гор на . дивергентных и трансформных границах плит в пределах срединно-океанических хребтов на литосфере возрастом менее 40 млн. лет при усилении внутриплитового вулканизма на литосфере возрастом от 70 до 90 млн. лет по мере увеличения геологического возраста центров спрединга.

2. Объемы горообразования на ложе океана непосредственно связаны с возрастом (мощностью) литосферы и распределением размеров вулканических гор, образующихся в ходе вертикального массопереноса на разновозрастных участках океанского дна.

3. Вулканические горы океанических горных массивов проходят цикл геоморфологического развития от острова до подводной горы (гайота) в условиях пространственно-возрастной преемственности эволюции их рельефа при постепенном изостатическом проседании на фоне погружения несущей литосферной плиты в процессе удаления от области активного вулканизма.

4. Типичное для морфоструктуры океанических горных массивов сводово-вулканическое поднятие образуется из системы магматических источников в области развития мантийного плюма в результате слияния оснований растущих вулканических островов с отмирающими подводными вулканами, а его дальнейшее выравнивание определяется процессами аккумуляции рыхлых осадков.

5. Эффективным способом изучения микрорельефа и ландшафтов подводных гор является анализ фациальных профилей и карт с фотолегендой, построенных по результатам дешифрирования подводных фотографий донной поверхности. При исследовании железомарганцевых образований (ЖМО) подводных гор новый способ обеспечивает: проведение морфологической типизации ЖМО; картографирование площадей развития ЖМО различных типов; выделение перспективных участков поиска ЖМО по геоморфологическим и фациальным критериям.

6. Использование метода последовательного приближения в исследовании рельефа подводных гор позволяет на основе выявления механизмов становления облика разномасштабных морфологических элементов проводить их историко-генетический анализ на глобальном, региональном и локальном уровнях.

Практическая значимость работы:

- результаты исследований используются в работах Лаборатории геофизических полей Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН;

- каталог геолого-геоморфологических данных о подводных горах Мирового океана был составлен по заказу Московского Геологоразведочного Института и используется в проводимых там учебных и научных работах;

- проведенные оценки тенденций эволюции рельефа вулканических гор ложа океана могут быть учтены при составлении долгосрочных прогнозов их геоморфологического развития, необходимых при поиске полезных ископаемых и для хозяйственного использования этих территорий;

- результаты исследований пространственно-временных характеристик формирования и эволюции вулканических гор, и особенностей развития на них ЖМО образований входят в рабочие программы Министерства природных ресурсов РФ;

- разработанная методика интерпретации результатов дешифрирования подводных фотографий в виде фациальных профилей и карт с фотолегендой является эффективным способом представления материалов обработки видеоизображений донной поверхности и применима при крупномасштабном картировании как подводных гор так и других форм рельефа дна океана;

- полученные новые сведения о детальном строении и характере распространения ЖМО на гайотах наращивают фактическую основу знаний и расширяют поисковую базу этого типа месторождений полезных ископаемых дна океана, а также увеличивают надежность их изучения при проведении дистанционных исследований донной поверхности;

- предложенный подход к исследованию рельефа дна океана методом последовательного приближения, продемонстрированный на примере подводных гор, может быть использован для решения проблемы систематизации и обобщения разномасштабных результатов изучения различных форм донного рельефа; созданная концепция формирования и эволюции рельефа вулканических гор ложа океана может быть внедрена в учебный процесс ВУЗов при подготовке специалистов географов, геологов, экологов, океанологов.

Использованные материалы и личный вклад автора.

Автором создан каталог геолого-геоморфологической информации о 267 вулканических горах дна Мирового океана, составленный на основании обобщения большого объема литературных материалов, а также результатов непосредственного изучения подводных гор в рейсах ИО РАН. Эти работы были поддержаны Российским фондом фундаментальных исследований: гранты 96-05-6441 б, 96-05-64072, 98-05-64228.

На основании обобщения и анализа большого объема литературных данных и первичных картографических материалов (Smith W.H. and D.T. Sandwell Global seafloor topography from Satellite Altimetry and Ship Depth Soundings, submitted to Science, April 7, 1997) автором проведена сравнительная характеристика геолого-геоморфологического строения океанических массивов вулканических гор разных океанов. Работа этого направления проводилась при финансовой поддержке РФФИ: грант 02-0564247.

Для изучения микрорельефа и рудных образований подводных гор разработана оригинальная методика интерпретации результатов дешифрирования подводных снимков в виде фациальных профилей и карт с фотолегендой. С использованием этой методики были обработаны подводные фотографии, полученные фотоустановкой ПФ-69 на гайотах ИОАН и Ита-Майтаи из системы Магеллановых подводных гор Тихого океана. Комплексная обработка всей совокупности снимков фотопрофилей была осуществлена впервые, проведена лично автором и легла в основу крупномасштабного фациального исследования гайотов. Часть работ по этой теме была проведена в рамках Госконтракта "Геохимия и рудогенез океанических плит вне срединно-океанических хребтов".

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на 5-ой и 7-ой Всесоюзный школах морской геологии (Москва, 1981, 1986); II Всесоюзном съезде океанологов (Севастополь, 1982); IV Всесоюзной конференции "Проблемы научных исследований в области изучения и освоения Мирового океана" (Владивосток, 1983); 2-ом Всесоюзном совещании по морской геологии "Современные методы морских геологических исследований" (Москва, 1987); 6-ой Межведомственной конференции по новейшим достижениям в морской геологии (Санкт - Петербург, 1994); Международной конференции «Палеогеографические и геодинамические условия образования вулканогенно-осадочных месторождений» (Миасс, 1997); 11-ой, 12-ой, 13-ой, 14-ой и 15-ой Международных школах морской геологии (Москва, 1994, 1997, 1999, 2001, 2003). Результаты работы докладывались и обсуждались на заседаниях Рабочей группы «Геоморфология морского дна» Научного совета РАН по проблемам Мирового океана (Секция геологии) (2003,2005).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 29 научных работ, из них 2 монографии, 8 статей в рецензируемых журналах, 15 статей в тематических сборниках и трудах конференций, 3 статьи депонированы в ВИНИТИ. Основное содержание диссертационной работы изложено в монографиях: Жулёва Е.В. «Геоморфология вулканических гор ложа океана» (2004) и Богданов Ю.А., Жулёва Е.В. и др. «Атлас подводных фотографий Красноморского рифта» (1983).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы из 445 наименований и Приложения. В Приложении представлен Каталог данных о вулканических горах ложа океана Объем работы 289 страниц, включая 55 рисунков и 5 таблиц.

Заключение Диссертация по теме "Геоморфология и эволюционная география", Жулёва, Елена Викторовна

Выводы.

1. Для срединно-океанических хребтов характерны небольшие вулканические горы высотой в сотни метров, поверхность которых сложена хорошо сформированными лавовыми потоками разнообразной формы.

2. В трансформных разломах образуются крупные вулканы центрального типа, представляющие собой одиночные сооружения на поперечных и приразломных хребтах.

3. Вулканизм «горячих точек» формирует на ложе океана цепи гор, для которых характерно постепенное увеличение возраста по мере удаления от области современного вулканизма.

4. Внутриплитовый вулканизм, рассмотренный с точки зрения фрактальной дискретности литосферы, пока не получил достаточного морфологического обоснования, хотя по мнению разработчиков модели образования вулканических структур по типу "pull-apart", она может объяснить формирование многих крупных магматических провинций океанского дна.

5. Формирование вулканов в специфических геодинамических ситуациях (тройные соединения литосферных плит, области перескока осей спрединга, области функционирования «горячей точки» в пределах срединно-океанических хребтов) имеет ограниченное распространение и не участвует в массовом горообразовании.

ГЛАВА 3. ГЛОБАЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ И РАЗМЕЩЕНИЯ ВУЛКАНИЧЕСКИХ ГОР ЛОЖА ОКЕАНА.

С математической точки зрения исследование пространственно-возрастного распределения вулканических построек на ложе океана является сложной проблемой. Математический аппарат исследования функциональных зависимостей разработан достаточно хорошо, но он предполагает известными аналитические зависимости между рассматриваемыми параметрами. Однако в исследуемой области подобные зависимости не установлены. Исходя из этого, анализ результатов, полученных с использованием количественных методов обработки данных, проводится, в основном, на качественном уровне, иными словами, на основе количественного анализа делаются качественные выводы.

3.1. Каталог геолого-геоморфологических данных о вулканических горах как основа количественного анализа.

Объем фактических данных по подводным горам постоянно увеличивается. И к настоящему времени накопилось достаточно много геолого-геофизической и геоморфологической информации, которая может служить основой для количественного анализа и обобщения данных о рельефе вулканических гор.

Для проведения таких работ составлен электронный каталог данных о внутриплитовых вулканических горах Мирового океана (см. Приложение). На этапе концептуального моделирования основной целью является обеспечение обобщения наибольшего количества фактических данных, которые могут быть использованы в геоморфологическом исследовании подводных гор.

В составленный каталог включены доступные сведения из Отчетов по специализированным рейсам научно-исследовательских судов Института океанологии РАН, изданных батиметрических карт и опубликованной литературы по геолого-геофизическим исследованиям дна океана.

Компьютерная версия каталога реализована в программе Excel. Она построена таким образом, что каталог может пополняться новыми данными по мере их поступления, и в нем обеспечена полная защищенность данных от изменений и дополнений, вносимых в систему хранения.

Процесс моделирования каталога включил в себя определение элементов описания данных, которые принято называть метаданными (meta-data), то есть «данными о данных» («Базы данных.», 2000). Основными параметрами метаданных составленной системы являются названия, типы, размеры, единицы измерения элементов данных, а также накладываемые на данные ограничения поддержки целостности.

Исходя из поставленной цели, каталог организован следующим образом.

A. Порядковый номер

B. Название

C. Международное название

D. Форма рельефа

E. Географическая широта

F. Географическая долгота

G. Глубина вершины

H. Глубина подножья

I. Морфоструктурное положение

J. Состав пород

К. Возраст

L. Метод определения возраста

М. Полезные ископаемые

N. Возраст несущей литосферы

О. Геолого-геофизическая изученность

Библиография Диссертация по наукам о земле, доктора географических наук, Жулёва, Елена Викторовна, Москва

1. Приводится название вулканической постройки на русском языке.

2. C. Международное название.

3. В качестве основных форм рельефа, образованных вулканическими горами, выделены острова, атоллы, гайоты, подводные горы, банки.1. E. Географическая широта.

4. Фиксируется в градусах. Северная широта имеет положительное значение, южная отрицательное.

5. F. Географическая долгота.

6. Фиксируется в градусах. Восточная долгота имеет положительное значение, западная отрицательное.1. G. Глубина вершины.

7. Приводится «видимая» батиметрическая глубина подножья подводной горы в метрах.

8. Морфоструктурное положение.

9. Данные о составе слагающих пород получаются главным образом в результате полигонных геолого-геофизических работ и глубоководного бурения на подводных горах. Были использованы литературные данные и материалы из отчетов DSDP.

10. Измеряется в миллионах лет.

11. Метод определения возраста.

12. N. Возраст несущей литосферы.

13. Измеряется в миллионах лет. Определение этого параметра проводится на основе сопоставления географического положения вулканической постройки с рисунком линейных магнитных аномалий, либо с данными глубоководного бурения.

14. О. Геолого-геофизическая изученность.

15. В этой графе перечисляются основные морфометрические и геолого-геофизические работы, которые проводились на рассматриваемой вулканической постройке, и результаты которых можно найти в литературе, использованной при составлении каталога.

16. В библиографии даются ссылки на литературные источники, из которых была взята составляющая каталог информация. Основными литературными источниками являются статьи из периодических изданий, монографии и

17. Отчеты, представляющие результаты специализированных проектов, посвященных геолого-геофизическому изучению подводных гор.

18. Каталог сопровождается списком использованной литературы, включающим в себя 84 наименования.

19. История формирования вулканических гор.

20. Принимая во внимание геодинамические обстановки формирования вулканических гор ложа океана, в количественный анализ были включены100 -1 90 -80 -70 ■ 6050 -40 -30 ■ 20100 -1. Тихий океан Атлантическийокеан

21. Индийский В среднем океан по океанам3 1

22. Для определения, насколько активно внутриплитовый вулканизм участвует в формировании рельефа ложа океана на протяжении истории его развития рассмотрено, какое количество вулканов образовалось в разное время (Брусиловский, Жулёва, 1998).

23. Обнаруживается неравномерное формирование океанских вулканов во времени и существование некоторой периодичности в протекании этого процесса в позднем мезозое и кайнозое (рис. 12).

24. Можно выделить три этапа активизации подводного вулканизма. Первый, наиболее ранний этап выделяется в позднем мелу, в период 100-70 млн. лет.о. о