Подводные вулканы

Вулканы, расположенные на дне океана, значительно превышают по своим размерам и мощности вулканы наземные и являются основным источником возникновения цунами на Земле.

Большинство современных вулканов расположено в пределах трех основных вулканических поясов: Тихоокеанского, Средиземноморско-Индонезийского и Атлантического.

Подводных вулканов на Земле намного больше, чем «сухопутных», – более трех миллионов против полутора тысяч.

Безусловно, подводные вулканы изучены намного хуже из-за их труднодоступности.

Считается, что подводные вулканы производят в год более трех четвертей всей магмы, выбрасываемой из недр нашей планеты. А по некоторым оценкам, если на суше из 20–30 вулканических извержений ежегодно поступает в среднем до 1,5 кубических километров расплавленной магмы, то за это же время из подводных вулканов магмы извергается в 12–15 раз больше.

Большинство действующих подводных вулканов находится на стыке тектонических пластов в так называемых океанических хребтах. Эти хребты проходят глубоко под водой (примерно на глубине 3–4 километра), поэтому большинство извержений невозможно увидеть. Да и заметить произошедшее извержение с помощью акустических приборов часто не представляется возможным. Связано это с тем, что при выбросе магмы в холодную воду на больших глубинах она сразу же остывает и превращается в вулканическое стекло.

Извержение подводного вулкана

Однако подводные вулканы могут очень быстро расти в высоту. По мере извержения они обрастают вулканической массой, которая не разлетается по всей округе, как это происходит на земной поверхности. Со временем вулкан потухает, израсходовав запасы своей магмы. Если за время своей «жизни» вулкан достигает поверхности воды, то вулканический конус может выйти наружу, и таким образом появится новый остров. По существующим оценкам, большинство из 30 000 известных подводных гор являются такими потухшими вулканами. Типичный пример: вулканическим является остров Реюньон в Индийском океане, площадь которого составляет 2512 квадратных километров.

Многократные извержения сразу нескольких подводных вулканов создают цепочки вулканических островов, таких как Азорские, Канарские, Гавайские и др.

Новые подводные вулканы появляются постоянно. Например, в 2011 году рядом с Антарктикой была обнаружена гряда из десятка ранее неизвестных подводных вулканов, часть из которых до сих пор активна. Часть вершин этих вулканов находится на высоте трех километров над океанским дном, то есть совсем немного не достают до поверхности воды. А часть уже видна над поверхностью воды, и это выглядит как цепь островов.

Активные вулканы нагревают окружающую их воду и могут таким образом создавать благоприятные условия для обитания множества живых организмов. Кроме того, достоверно известно, что извержение подводного вулкана выбрасывает в воду органические соединения, необходимые для развития фитопланктона. Но главное – подводные вулканы снабжают фитопланктон соединениями железа, обязательными для фотосинтеза. Дело в том, что частицы железа требуются для большинства пищевых цепочек, и они очень редки в поверхностных водах. Прежде считалось, что попадают они туда в основном с водами рек, но американские ученые доказали, что большая часть железа, необходимого для фитопланктона, поступает на поверхность с самого дна.

Вулканический остров Реюньон в Индийском океане

В связи с тем, что вулканы дают жизнь океанской флоре, было выдвинуто предположение, что большая активность вулканов могла дать толчок к увеличению популяции морских животных и растений. Далее, при гибели и разложении такого количества живой массы якобы был поглощен весь растворенный в воде кислород, а это, в свою очередь, привело к вымиранию 70 % видов животных от удушья.

Понятно, что в этой гипотезе много спорных моментов. Во-первых, равномерное увеличение животной массы не может привести к переизбытку разлагающихся животных, так как их должны были бы уничтожить падальщики, в большом количестве обитающие на дне. Во-вторых, найденные доказательства вулканической активности только подтверждают, что она была, но вовсе не доказывают, что ее было достаточно для такого массового вымирания.

А вот еще одна версия ученых – подводные вулканы работают в качестве «тормоза» глобального потепления. Суть ее такова: подводные вулканы выступают «поставщиками» растворенного в воде железа, необходимого фитопланктону, а тот, в свою очередь, поглощает углекислый газ и сдерживает так называемый «парниковый эффект», являющийся результатом негативного воздействия человека на атмосферу. Утверждается, что моря и океаны поглощают примерно 5–15 % (в некоторых регионах до 30 %) всех выбросов CO₂, связанных с деятельностью человека.

По мнению ученых, вулканизм является если не единственным, то, во всяком случае, одним из главных создателей Мирового океана – колыбели жизни на Земле. За миллиарды лет ее существования вулканы вынесли на поверхность больше половины объема воды Мирового океана. Более того, подсчитано, что и сейчас в результате вулканической деятельности уровень Мирового океана ежегодно повышается на одну тысячную долю миллиметра.

Кроме того, подводные вулканы не только способствуют образованию цунами, но и влияют на формирование рельефа дна морей и океанов, а также на состав морской воды.

Как известно, более 50 % полезных ископаемых, известных в мире, имеют отношение к вулканогенно-осадочным отложениям. По мере истощения полезных ископаемых на суше все большее значение приобретает их добыча из морей и океанов: морское дно представляет собой огромную и еще почти не тронутую кладовую. Причем некоторые полезные ископаемые открыто лежат на поверхности морского дна, иногда почти у самого берега или на сравнительно небольшой глубине. Естественно, такие месторождения начинают разрабатывать в первую очередь.

По оценкам специалистов, мировые подводные запасы железомарганцевых руд составляют 1500 миллиардов тонн, что намного превосходит запасы всех ныне разрабатываемых рудников. Особенно велики залежи железомарганцевых руд в Тихом океане, где дно местами буквально устлано их конкрециями. Проблема заключается лишь в том, чтобы наладить глубоководную добычу.

В настоящее время лидерами в гонке за подводными полезными ископаемыми являются Россия и Китай. В частности, в 2011 году Китай получил одну из первых лицензий на поиск и добычу полезных ископаемых в подводных вулканах в Индийском океане. А ведь на дне можно найти не только железомарганцевые руды, но и золото, серебро, медь, цинк, свинец и т. д.

Еще в 2001 году Китайская ассоциация по разведке и добыче полезных ископаемых в океане подписала 15-летний контракт с Международным агентством по морскому дну – ISA (International Seabed Authority), следящим за добычей полезных ископаемых под водой в международных водах.

Агентство ISA, штаб-квартира которого находится на Ямайке, также выдало Китаю и России разрешения на разведку недавно обнаруженных полиметаллических сульфидов, которые находятся в районе подводных вулканов. Геологи уверены, что они содержат огромные количества металлов – до 110 миллионов тонн.

На сегодняшний день исследованы всего лишь примерно 5 % потенциальных мест залегания полиметаллических сульфидов, так что открытий будет еще очень и очень много.

Различаются три типа добычи подводных полезных ископаемых: мелководная (на глубинах до 10 метров), на шельфе (на глубинах не более 200 метров) и глубоководная (от 200 метров до предельных глубин). В первых двух глубинных зонах обычно добывают полиметаллические и железосодержащие пески, строительные материалы, сырье для химической промышленности, драгоценные камни и металлы, энергетическое сырье. В глубоководной же зоне перспективна добыча железомарганцевых конкреций, нефти, газа и суль фидов.

В настоящее время основным видом ценного подводного минерального сырья представляются железо-марганцевые конкреции. Их добыча в промышленных масштабах еще не ведется, но ученые уже давно думают о возможных способах извлечения подводных сокровищ с глубин до 6000 метров и даже более.

Китайский глубоководный аппарат «Цзяолун»

Пока предлагаются два основных метода добычи: метод гидравлического землесоса, использующий всасывающую и подъемную силы потока воды в трубе, и метод ковшовой драги, движущейся по поверхности дна и механически сгребающей минералы.

Коралловые рифы

Коралловые рифы – это известковые геологические структуры, образованные колониями коралловых полипов и некоторыми видами водорослей, умеющими извлекать известь из морской воды.

Соответственно, коралловыми полипами называют класс морских беспозвоночных организмов. Многие виды коралловых полипов обладают известковой защитной оболочкой, а всего их насчитывают около 6000 видов.

Кораллы обитают в море. Они неподвижны и по виду напоминают ветви растений. В самом деле, коралловые рифы очень похожи на причудливые деревья и кусты. Когда прикасаешься к ним, кажется, что они каменные. Однако это все же не растения: каждая ветвь коралла – это скопление мельчайших коралловых полипов, то есть живых существ. Такие скопления и называются колониями.

Коралл

Когда рождается новый полип, он прикрепляется к предыдущему и начинает строить новую известковую оболочку – так коралл «растет»; большие скопления кораллов и образуют коралловые рифы.

По сути, внешне неподвижный риф на самом деле состоит из миллионов живых полипов. После смерти полипы оставляют свой «скелет». Когда целая колония погибает, множество таких «скелетов» образуют то, что принято называть кораллами.

Коралловые полипы обитают в теплых тропических водах, температура которых не опускается ниже +20 °C (понижение температуры может вызывать массовую гибель кораллов) и на глубинах не более 10–20 метров. Для них необходим обильный планктон, которым они питаются. Обычно днем полипы сжимаются, а ночью вытягиваются и расправляют «щупальца», с помощью которых ловят различных мелких животных. При этом большие одиночные полипы способны ловить даже сравнительно крупную «дичь» – рыб и креветок. С другой стороны, коралловые рифы – это и гостеприимный дом для многих рыб и морских животных.

Большинство существ, населяющих риф, питаются кораллами или находят в их «зарослях» убежище. Некоторые из коралловых рыб имеют мощные челюсти, которыми они могут отгрызать куски коралла. Например, рыба-попугай своим «клювом» легко откусывает коралловые веточки, на которых растут водоросли.

«Клюв» рыбы-попугая

Коралловый риф (атолл) в Микронезии

Итак, коралловые рифы образуются на мелководье в тропических морях. Расположены они в основном в Тихом и Индийском океанах.

Коралловый риф – это настоящий оазис в океане. Цвета обитателей коралловых рифов поражают воображение: ослепительно желтые, красные, сиреневые, зеленые и т. д. Эти цвета позволяют им ловко маскироваться «под кораллы», поскольку в коралловых лесах их на каждом шагу подстерегают враги. Например, хищные мурены – рыбы, гибкие, как змеи, которые являются грозой всех мелких жителей рифов. Они могут напасть даже на человека. Опасность для человека представляют и разноцветные медузы, которые жалят посильнее крапивы (на их щупальцах размещается множество клеточек с ядом, которые лопаются от прикосновения к ним).

Кораллы удивительно красивы, и они широко используются в ювелирном деле. В результате около трети коралловых рифов в мире уже погублено.

Коралловые рифы Карибского бассейна и северо-восточного побережья Австралии уже давно стали «туристической Меккой» и источником заработка для местного населения. С другой стороны, некоторые обитатели коралловых рифов снабжают человека ценнейшими лекарствами. Так, например, вытяжка из асцидий широко применяется в борьбе с вирусными инфекциями, а из вещества, защищающего коралловые полипы от солнца, изготавливают препарат для лечения рака кожи.

На планете насчитывается более 27 миллионов квадратных километров коралловых рифов.

Они подразделяются на нескольких видов: береговые, барьерные, атоллы и др.

Береговые рифы расположены прямо на уровне моря или чуть ниже его, окружая острова на мелководье. Они представляют собой неширокую террасу, начинающуюся с кромки берега и обрывающуюся на некотором удалении.

Те рифы, которые удалены от берега, называют барьерными рифами. От береговых рифов их отделяет глубокая впадина. Наибольшую популярность приобрел Большой Барьерный риф у берегов Австралии. Его длина превышает 2500 километров, а ширина местами доходит до 150 километров. Общая площадь Большого барьерного рифа превышает площадь Великобритании.

Если коралловый риф полностью скрыт под водой и не имеет выступающих участков над водой, то его называют атоллом. Атолл – это возвышение на дне, увенчанное коралловой надстройкой. Обычно атоллы образуются путем обрастания вулканического острова коралловым рифом, формирующим кольцевой пояс. Отличает атоллы от барьерных рифов и то, что они расположены в открытой воде вдали от берега.

Один из крупнейших атоллов на нашей планете – это атолл Кваджалейн в архипелаге Маршалловы острова в Тихом океане. Его площадь превышает 2000 квадратных километров, из которых более 90 % приходится на вытянутую лагуну. Суммарная площадь 92 островков этого атолла составляет 16,4 квадратного километра. Другой крупный атолл – Рангироа в архипелаге Туамоту (Французская Полинезия) – представляет собой скопление из 415 островков.

Течения

Морские течения – это постоянные или периодические потоки (поступательные движения масс воды) в морях и океанах. На поверхности течения распространяются широкой полосой, захватывая слой воды той или иной глубины.

На больших глубинах и у дна существуют значительно более медленные потоки в генеральном направлении, чаще всего обратном по сравнению с поверхностным течением. Все это составляет общий круговорот вод Мирового океана.

Течения классифицируют по различным признакам: по вызывающим их силам, по физическим свойствам и устойчивости, по глубине расположения в толще вод, по характеру движения и т. д.

Выделяют три группы главных течений: градиентные, ветровые и приливные.

Градиентные течения возникают в морях и океанах в результате образования в них разности давления столба воды. Разность давления создается под влиянием сгонов и нагонов воды ветрами, разности плотностей, вызванной неравномерным нагреванием или неравномерным распределением солености воды, притока материковых вод или вод из других водоемов и т. д.

1

Так называется сложенная речными наносами низменность в низовье реки, прорезанная разветвленной сетью рукавов и протоков. Дельта является противоположностью эстуария.