Города-общежития в океане
Речь пойдет о городах, построенных из арагонита и кальцита — карбонатных минералов, которые способны выделять многие виды организмов, обитающих в океане. Одни используют растворенный в воде кальций для строительства раковин и иных скелетных образований, другие (колониальные формы) —для создания подводных городов, которые укрепляются и надстраиваются многими поколениями мельчайших существ. Эти существа — настоящие архитекторы. Следы их работы — мощные карбонатные комплексы своеобразной формы и строения — геологи находят во многих районах мира. Среди самых древних — докембрийские толщи строматолитовых известняков, опоясывающие краевые части платформ. Их сменили девонские и пермские рифовые массивы, цепочками протягивающиеся по краю Предуральского передового прогиба, в поясе Уачита (США) и во многих других районах. Это и триасовые карбонатные постройки в Предкавказье, на юге Франции, в Средней Азии. Впрочем, временем настоящего «строительного бума» стал поздний мезозой. В тот период в периферийных частях раскрывавшейся Атлантики, а главным образом на южных окраинах океана Тетис, сформировались мощнейшие лагунные и рифовые комплексы. В настоящее время в них заключены гигантские запасы углеводородного сырья, пожалуй, крупнейшие в мире. Действительно, только в известняках рифового происхождения, развитых на современных пассивных окраинах материков, к настоящему времени разведано более 21 млрд т нефти и 5 трлн м3 газа. Всего же в карбонатных коллекторах этих окраин заключены громаднейшие ресурсы углеводородного сырья: более 49 млрд т нефти и 21 трлн м3 газа. Сюда, правда, входят и залежи в карбонатных образованиях кайнозойского возраста. Почему же именно в древних рифовых массивах сосредоточились гигантские скопления углеводородов? Объясняется это их внутренним строением. Еще на стадии своего формирования риф представляет собой как бы многоквартирный дом, населенный полипами, каждый из которых занимает отдельную комнатку с окном на море. Это и дом и мастерская одновременно, скорее даже предприятие по очищению морской воды от мельчайших органических веществ и остатков. Полипы, фильтрующие воду, прогоняют за год через себя огромные ее количества. Вместе с тем в их маленьких тельцах, содержащих симбиотические микроорганизмы, протекает и фотосинтез. После отмирания одного поколения полипов их потомки выстраивают очередной ,этаж и фасад общего здания. Старые же «квартиры» как бы замуровываются, но в целом сохраняется сотообразная, высокопористая структура рифа. Правда, часть порового пространства заполняется вторичным карбонатом — кальцитом и доломитом, высадившимися из остаточной морской воды, запечатанной а порах. Из-за колебаний уровня океана риф в эпохи его падения подвергается выщелачиванию и эрозии. В теле рифа возникают крупные пустоты и каверны. Именно большое их количество делает погребенные рифы идеальными вместилищами для нефти и газа. Впрочем, заполнение рифового массива углеводородами происходит на большой глубине и только в том случае, если сверху он перекрыт так называемой покрышкой (флюидоупором), а снизу или сбоку подпитывается углеводородами, которые генерируются в соседних или пространственно отдаленных толщах нефтематеринских отложений. Существуют, однако, еще более грандиозные сооружения — настоящие подводные мегаполисы, протянувшиеся на сотни и даже тысячи километров. Это мощные барьерные рифы. Изучение их позволяет воссоздать обстановки формирования аналогичных древних сооружений. Наиболее крупный барьерный риф находится в наши дни на Восточно-Австралийском шельфе в Коралловом море. Он сформировался, по-видимому, еще в плиоцене, а наиболее активно развивался в плейстоцене. Как показывают геофизические исследования, за 1—1,2 млн лет здесь выросли массивы высотой от 120 до 154 м. Создав могучий барьер на пути штормовых волн и океанских течений, они протянулись почти непрерывной цепочкой вдоль края шельфа почти на 1500 км. Вершины многих рифов лишь немного выступают над водой, обнажаясь во время отливов. За ними располагаются относительно мелкие участки дна. Они, как и лагуны на атоллах, окружены рифами не только со стороны океана, но и с тыльной стороны, где рифы поменьше и менее плотно заселены колониями кораллов. Фронтальная часть рифа выражена примерно так же, как на атоллах. Гребни шпор, выступающих в океан на 50—70 м, заселены примитивными, но удивительно стойкими организмами, играющими особую роль в развитии кораллового рифа. Это известьвыделяющие красные водоросли — багрянки, которые концентрируются на участках наибольшей активности водной среды, т. е. принимают на себя основной удар штормовых волн и океанской зыби. Узнать их можно по красному цвету. Это плотные пленки на поверхности известняков, на 95% состоящие из СаСОз и лишь на 5% из живой ткани. Полоса красных камней видна на шпорах рифа в период отлива. Обломками коралловых известняков, сцементированных красноватыми выделениями багрянок, образован зачастую так называемый рампарт. Если бронированные выделениями багрянок участки рифа находятся на направлении основного удара волн, то затишные зоны в глубине рифовой платформы заселены зелеными водорослями и травами (галофитами). Некоторые из них служат пищей для черепах и потому получили название «черепашья трава». Как пишет Ч. Шеппард, подводные травяные луга постоянно подстригаются, как английские газоны, травоядными рыбой-попугаем, рыбой-хирургом, морскими ежами. Отсюда следует, что водоросли и травы — это важнейший компонент экосистемы кораллового рифа, необходимый как для собственного его роста, так и для существования многих его обитателей. Среди водорослей особенно выдающуюся роль играют зооксантеллы — представители класса динофлагеллят, живущие в ткани самих полипов. Симбиоз этой водоросли с полипом чрезвычайно продуктивен: зооксантелла поглощает выделяемый кораллом углекислый газ, необходимый для фотосинтеза, полип же снабжается кислородом и углеводами, что позволяет ему гораздо быстрее наращивать известковый каркас рифа. Каждый участок барьерного рифа по профилю от внешнего к тыловому его краю заселен различными сообществами организмов. Среди них присутствуют не только колониальные формы, но также фораминиферы, моллюски, мшанки, морские ежи и лилии, кокколитофориды, черви и другие группы организмов. По многообразию форм и количеству биомассы на единицу площади рифы не имеют себе равных в океане. Здесь утилизируются все органические остатки — идеальное сообщество, из которого не выводится ничего загрязняющего окружающую среду. Риф не только самое разнообразное, но и самое продуктивное сообщество. Скорость формирования рифа с геологической точки зрения очень высока. В благоприятных условиях она составляет 1,5—2 м за 1000 лет, что достаточно много, если учесть, что фазы роста рифа чередуются с фазами преимущественной его эрозии при падении уровня Мирового океана. На таких шельфах, а они характерны для многих «зрелых» пассивных окраин, не только не развиваются рифы, но и не накапливаются современные осадки. На огромных пространствах они покрыты так называемыми реликтовыми отложениями раннеголоценового или даже плейстоценового возраста. Почти весь поступающий на шельф материал сбрасывается в конечном итоге на континентальный склон и его подножие. Именно поэтому крупные рифовые массивы на современных окраинах встречаются лишь на тех участках в низких широтах, которые испытывают устойчивое прогибание. Таковы, например, шельфы в областях недавнего рифтогенеза: в Красном море, Коралловом море, Аденском заливе. Иногда погружение зрелой окраины связано с давлением наползающей на нее островной дуги, как это имеет место на севере Австралии. Здесь на край Австралийского шельфа наползает пластина дуги моря Банда (остров Тимор и др.). Этот погружающийся участок шельфа изобилует коралловыми рифами. Благоприятные условия для роста последних складывались и в эпохи длительного и устойчивого подъема уровня океана — позднеюрскую и позднемеловую. В то время рифовые постройки получили исключительно широкое распространение на пассивных окраинах континентов. Для активных окраин континентов крупные рифовые постройки вообще не характерны, во-первых, из-за большого количества терригенного материала, выносимого с гористых хребтов на суше, во-вторых, в силу общей тенденции к воздыманию, которым захвачены прибрежные участки шельфа на многих из этих окраин. Однако на остаточных хребтах, в тылу островной вулканической дуги, в сложнопостроенных зонах перехода от континента к океану рифы и атоллы развиваются весьма активно. В целом же на этих окраинах в мезозое и кайнозое коралловые постройки не играли сколько-нибудь существенной роли. Об этом, в частности, свидетельствуют открытые в карбонатных коллекторах незначительные запасы углеводородов. Они составляют всего 6% ресурсов активных окраин. На пассивных окраинах та же доля достигает 56%. Помимо рифов, известны и другие крупные карбонатные постройки, образование которых связано с жизнедеятельностью одних из самых примитивных и древних микроорганизмов — цианобактерий, или синезеленых водорослей. Они формируют колоннообразные, постройки в глубине отшнурованных от океана лагун и глубоко врезанных в сушу заливов. Как и сотни миллионов лет назад, цианобактерий слой за слоем наращивают эти удивительные сооружения. Условия для их строительной деятельности сохранились в заливе Шарк в Западной Австралии и в лагунах Мормона и Льебре на Тихоокеанском побережье Нижней Калифорнии (Мексика).
Реки — основной источник терригенной взвеси, поступающей в океан с континента. Огромные ее массы оседают в передней части дельты, называемой продельтой, где встречаются и смешиваются пресные и соленые воды. Здесь происходит слипание частиц, образование крупных их агрегатов и осаждение на дно. По периферии продельты оставшиеся в воде частицы, среди которых значительную часть составляет органический детрит, извлекаются живыми организмами. Они пропускают через себя, как сквозь сито, большие объемы морской воды и потому называются фильтраторами. Это небольшие рачки, питающиеся фитопланктоном и органическим детритом наземного происхождения. Обилие солей, поступающих в составе речного стока, стимулирует развитие фитопланктона, среди которого преобладают диатомеи. В авандельтах крупных рек, например Амазонки, на глубинах 20—50 м донные осадки пополняются их скорлупками. Таким образом, выносимые реками вещества немедленно вовлекаются в океанский круговорот и утилизируются уже в пределах шельфовой зоны. Однако отдельные струи речной воды, насыщенные взвесью, проходят этот передовой заслон без значительных потерь. Пресная вода в них постепенно замещается соленой, но струи все же сохраняют свою индивидуальность, превращаясь в суспензионные течения малой плотности. Подобные потоки различной мутности фиксируются на разных уровнях от дна и называются нефелоидными потоками. Как правило, самый мощный поток взвеси движется близ поверхности дна и потому именуется придонным. Концентрации частиц в поперечном сечении подобной струи могут достигать 0,6—0,9 мг/л. В других течениях, поверхностном и промежуточных, содержания взвешенных частиц, как правило, ниже. Пути распространения нефелоидных потоков в океане изучены еще очень слабо. Обычно, дойдя до кромки шельфа, они вдольбереговым течением морских вод отклоняются в сторону и движутся под его влиянием над внешней частью шельфа и прилегающими участками континентального склона, постепенно рассеиваясь. Такова, например, судьба нефелоидного потока, выходящего из дельты реки Роны. За ее пределами он поворачивает на восток и прослеживается над континентальным склоном на несколько десятков километров. Те же процессы характерны для устья Амазонки. Часть выносимого этой рекой материала оседает непосредственно в ее авандельте — обширном ареале глинистых и алевритово-глинистых илов на участке шельфа с глубинами 20—60 м. Глубже эти осадки замещаются реликтовыми карбонатными песками. Следовательно, терригенная взвесь не проникает в эти районы. В виде мощных нефелоидных струй она выносится на северо-востоку где осаждается на огромных пространствах шельфа и склона. Именно плотный поток взвешенного материала, видимо, препятствует развитию в данном районе коралловых рифов. Гольфстрим, берущий начало в Мексиканском заливе, несет огромное количество тонкой глинистой взвеси, в которой преобладает монтмориллонит. Взвешенный материал попадает в Мексиканский залив в составе твердого стока Миссисипи и ряда мелких рек, выходящих к побережью Техаса. Исследования последних лет свидетельствуют о существовании в данном районе придонного, промежуточных и поверхностного нефелоидных потоков, которые поддерживаются не только выносами рек, но и приливно-отливными явлениями. Из лагун, которыми изобилует побережье Техаса, в отлив выносится тонкий глинистый материал в виде нефелоидных потоков малой плотности. Самый значительный из них, придонный, прослеживается до кромки шельфа. Подобных примеров можно привести еще немало. Следует, однако, признать, что нам еще мало известно об основных путях распространения тонкой терригенной и другой взвеси. Неясно, какая часть твердого речного стока оседает в авандельте и какая проходит ее, рассеиваясь над склоном и подножием. Если устье реки расположено не очень далеко от вершины подводного каньона, какая-то часть нефелоидных потоков перехватывается им и устремляется вниз, на подножие. Эти суспензионные течения малой плотности неоднократно наблюдались в ряде каньонов. Так, Ф. Шепард отметил суточные колебания подобного течения в каньоне реки Фрейзер и связал их с приливно-отливным циклом, характерным для обширного района дельты. Один из нефелоидных потоков, порождаемый действием возвратных волн, устремляется на шельфе Калифорнии к каньону Сан-Габриель. Он несет тонкий глинистый и алевритовый материал, мобилизованный в береговой зоне. Широкое распространение суспензионных потоков малой плотности обусловило накопление так называемых гемипелагических осадков, прежде всего на континентальных окраинах. Это однородные глинистые или карбонатно (кремнисто)-глинистые илы, в которых зачастую отсутствует примесь грубого материала и ясно выраженная слоистость. В глубоководных разрезах континентальных окраин гемипелагическне нлы разделяют горизонты турбидитного происхождения. Масштабы аккумуляции нефелоидных частиц весьма велики. Так, на атлантическом склоне США в голоцене скорость накопления гемипелагйческих, в основном глинистых, илов на отдельных участках составляла 22 см/1000 лет. Столь высокие значения А. П. Лисицын относит к «лавинным» скоростям. Помимо потоков взвешенного материала речного происхождения, распространяющихся в виде струйных водных течений, существуют атмосферные потоки эолового материала. Это явление, называемое эоловым разносом, связано с сильными ветрами, поднимающими частицы с поверхности Земли в воздух и уносящими их в океан. Эоловый материал мобилизуется в основном в пустынных и полупустынных районах, слабо закрытых растительностью, т. е. в аридных поясах климата. Пыль, поднятую песчаной бурей на западе Сахары, через несколько дней извлекают из специальных ловушек на Багамских островах и побережье Флориды. Иногда этих районов достигают облака с довольно значительной концентрацией частиц, причем часть из них имеют довольно крупные размеры. А. П. Лисицын и другие исследователи показали, что ветровой разнос играет большую роль в формировании минерального состава абиссальных осадков. Во всяком случае, терригенная их часть в основном представлена эоловым материалом. Многие тончайшие пылевые частицы, поднятые ветром, прежде чем попасть в океан, несколько раз огибают земной шар в составе тропосферных вихрей. Этот перенос, идущий в широтном направлении, во многом определяет широтно-зональный характер осадконакопления в открытом океане. Помимо перечисленных форм миграции вещества от суши к океану, существует еще один механизм, действующий в высоких широтах. Речь идет о ледовом разносе, во время которого вместе с льдинами и айсбергами в море выносятся терригенные обломки. После того как лед растает, они опускаются на дно. Данный вид переноса определяет ход седиментации в высоких широтах. Таким образом, вырисовывается довольно сложная картина распространения взвешенного вещества, поступающего в океан с суши. Существуют, однако, и другие его источники. Это прежде всего форменные элементы организмов, обитающих в водной толще, среди которых основную роль играет фитопланктон. Карбонатные и кремнистые скелетные остатки диатомей, радиолярий, фораминифер, кокколитофорид, птеропод и др. относятся к числу важнейших компонентов океанских осадков. Одни из них имеют мельчайшие размеры (например, диски кокколитов), другие, оказавшись на дне, попадают в алевритовую или песчаную фракцию осадка (0,01—1 мм). Поэтому, чтобы разглядеть в деталях раковинки формаминифер, достаточно исследовать их под бинокуляром, дающим увеличение в 30—50 раз. В то же время увидеть диски кокколитов можно, только используя электронный сканирующий микроскоп. Еще одним важным источником взвешенного вещества в океане, участвующего в формировании донных осадков, являются вулканические частицы. Так как огромные их количества выбрасываются при извержениях вулканов в атмосферу, основным агентом их распространения становятся ветры. До определенного времени ученые не задумывались над вопросом, каким образом мельчайшие частицы взвеси оказываются на дне. Ведь многим из них необходимо опуститься сквозь толщу воды многокилометровой высоты. Большинство же взвешенных частиц настолько незначительны по весу, что по всем законам физики должны носиться по просторам океана тысячи, если не миллионы лет. Учитывая объемы поступления взвеси с континентов и из недр Земли за счет вулканических процессов, а также уровень биологической продукции самого океана, можно было бы ожидать его превращения во вселенское болото с мутными водами. Между тем океанские воды в целом чисты и прозрачны, если не учитывать так называемые антропогенные загрязнения. В чем же дело? Как происходит самоочищение океана? Разгадка в буквальном смысле была спрятана в желудках копепод и других мелких животных, объединяемых под названием зоопланктона. Эти мелкие хищники, обитающие в поверхностном слое океана, питаются в основном фитопланктоном и детритным органическим веществом. Как выяснилось, именно они играют роль чистильщиков. Желудки многих из них оказались набитыми не только тельцами диатомей, кокколитов и других организмов, но также частичками биогенного и абиогенного происхождения. Эти живые сепараторы пропускают через себя огромное количество воды, фильтруя содержащиеся в ней мельчайшие частички. Эти частички в их желудках подвергаются воздействию ферментов. Из них извлекается все то, что может быть ассимилировано организмом, а остальное, склеенное в небольшие комочки округлой или вытянутой формы (в зависимости от вида животного), выталкивается наружу. Эти искусственные образований получили название фекальных пеллет. Пеллеты имеют Песчаную или даже алевритовую размерность. Их вес достаточно велик, чтобы быстро опуститься сквозь столб воды на дно. Здесь под воздействием физико-химических факторов среды и микроорганизмов они вскоре разрушаются. Поэтому в составе осадка редко можно увидеть целые пеллеты. Выполнив свою роль, они, как правило, исчезают. Лишь в мелководных обстановках — лагунах и приливно-отливных площадках, а также в затишных участках шельфа в структуре осадков этот компонент встречается в большом количестве. Впрочем, и здесь век пеллет недолог, вместе с другим материалом их пропускают через свои желудки бёнтосные организмы. Их фекальные остатки попадаются гораздо чаще. Механизм изымания организмами из воды взвешенных частиц, благодаря которому они попадают на дно в составе фекальных пеллет, получил название биоседиментации.
Лавины, лахары, палящие тучи, цунами
В особый класс выделяются явления, широкое распространение которых в периферийных районах океана связано с их высокой сейсмичностью и вулканической активностью. Интерес к этим явлениям тем более велик, что многие из них опасны, хотя и крайне редки. Так, мало кому удавалось наблюдать движение каменной лавины. Лишь анализируя причиненные ею на пройденном пути разрушения, можно представить, как она движется. Одна из таких каменных лавин, сошедшая с вершины Шатте-рид Пик — горы на Аляске, пересекла небольшой хребет Спур, высотой 130 м. При этом деревья на западном его склоне, обращенном к горе Шаттерид Пик, остались нетронутыми. Американские исследователи пришли к выводу, что лавина, вызванная сильным землетрясением в проливе Принца Уильямса, буквально перелетела через преградивший ей путь хребет, т. е. пронеслась над его гребнем на высоте более 100 м и опустилась на противоположный склон. Таким образом, пострадал район, казалось бы, защищенный надежной преградой от потенциально опасной зоны. Не меньшую опасность может представлять облако из смеси газов и частиц, которое вырывается из кратера некоторых вулканов. В момент мощного взрыва скопившаяся в кратере масса осадков мгновенно разжижается и поднимается вверх. Это облако, отличающееся высокой плотностью, несется обычно над поверхностью Земли, быстро расширяясь в объеме. Скорости распространения подобных облаковидных потоков частиц (особенно крупных) могут превышать, по данным американских геологов Г. Фридмана и Дж. Сандерса, 150 км/ч. Благодаря сопротивлению воздушной массы, находящейся над облаком, частицы выпадают из него с определенной последовательностью. На пути движения такого облака возникает своеобразный аккумулятивный рельеф, напоминающий в продольном сечении волну с крутым и пологим скатами. К очень редким и губительным явлениям относятся палящие тучи, которые образуются при очень сильных взрывах в кратерах, не засыпанных осадками. Возникающее при этом облако состоит из мельчайших сгустков магмы или раскаленных частиц. Температура в разных частях тучи меняется от 550 до 950° С. Высокая скорость движения палящих туч, а она может достигать 500 км/ч, поддерживается, как полагают, выделениями газов из отдельных частиц. Палящая туча, вырвавшаяся 8 мая 1902 г. из вулкана Мон-Пеле на острове Мартиника, за несколько секунд сожгла город Сен-Пьер с населением 30 тыс. человек. Осадок, выпадающий из таких туч, весьма своеобразен. Для слагающих его частиц характерны оплавленные контакты, многие из них «сварены» вместе. Отмечается присутствие древесного угля — следы выжигания растительности. Со склонов вулканов, конусы которых нередко покрыты снегом и льдом, в процессе извержений стекают потоки разжиженного вулканического пепла и другого материала. Потоки разжиженного тонкодисперсного вещества высокой плотности, способные включать крупные глыбы и валуны, получили название лахаров. В Каскадных горах на тихоокеанской окраине США лахары перемещались на расстояние до 80 км. Многочисленные потоки такого рода были вызваны извержением вулкана Сент-Хеленс в 1980 г. Один из самых крупных лахаров, сошедший с вершины вулкана Клуд на острове Ява в 1919 г., покрыл площадь в 132 км2. При этом было уничтожено более 100 селений, погибло 5110 человек. В тропических широтах, где даже на самых высоких конусах вулканов снег — большая редкость, извержения сопровождаются мощными селями, иначе говоря, грязевыми потоками, способными уничтожить целые города. В Колумбии одна из таких грязевых лавин, двигавшаяся по долине реки, буквально затопила один из городов с населением около 5 тыс. человек, из которых спаслись немногие. Образование селя было вызвано извержением вулкана Руис. Однако беды, которые случаются на окраинах континентов в результате тех или иных тектонических событий, редко могут сравниться по своим масштабам с теми несчастьями, что приходят со стороны океана от цунами. Действительно, крупное землетрясение или извержение вулкана затрагивает зону площадью в несколько тысяч или десятков тысяч километров. Энергия сейсмических волн, даже если в эпицентре землетрясения мощность толчков достигает 8—9 баллов по шкале Рихтера, быстро рассеивается по мере удаления от него, хотя сами толчки могут ощущаться и на расстоянии в тысячи километров. Точно так же и тучи пепла, вырвавшиеся из кратера вулкана, наносят огромный урон, засыпая поля и населенные пункты площадью в тысячи квадратных километров. Особо крупные выбросы пепла и газов, достигающие тропосферы, способны даже на какое-то время изменить климат во многих районах мира. Однако непосредственную опасность извержения представляют лишь в окрестностях самого вулкана. В то же время цунами может причинить разрушения даже на удалении в тысячи километров. Чаще всего оно наблюдается в акватории Тихого океана, с которой связано наибольшее число землетрясений в периферийных, переходных зонах. В отличие от обычной ветровой волны, возникающей на поверхности и затрагивающей лишь верхний, 100—200-метровый слой воды, цунами рождается в результате событий, происходящих на большой глубине. Поэтому в колебательное движение вовлекается, по существу, весь столб воды в районе подводного землетрясения или оползня. Отсюда волна с невероятной скоростью распространяется в разных направлениях, достигая побережий. Порожденная сильнейшим землетрясением на подводной окраине Чили в 1960 г., мощная волна пересекла весь Тихий океан и обрушилась через несколько часов на Гавайские острова, а затем на побережье Японии. При этом ее сила нисколько не уменьшилась. В Чили жертвами этой волны стали 900 человек, на Гавайских островах — 60, в Японии —119. Сопоставлецие временных интервалов, которые разделяют удар этой волны в разных районах, позволило оценить скорость ее распространения. Оказалось, что на некоторых отрезках она достигала 850 км/ч при средней скорости около 700 км/ч. Интересно, что движение цунами в океане совершенно незаметно. По высоте такая волна вряд ли отличается от обычной океанской зыби. Однако, когда цунами выходит на мелководье, вся энергия, рассеянная до того в 5—6-километровом по высоте фронте, начинает сгущаться по мере его сокращения до 110 м и менее. Молекулы воды, захваченные этим движением, получают такой мощный импульс, что суммарные их колебания вызывают быстрое увеличение высоты цунами, которая вблизи побережья может достигнуть 35—40 м и более. При этом передовой склон волны становится почти вертикальным, а пенистый ее гребень начинает напоминать косматую конскую гриву. Именно так изображали цунами на старинных японских гравюрах. Как говорилось выше, приближению цунами часто предшествует сильный отлив. Вода как бы отсасывается волной от побережья, чтобы затем обрушить на него всю свою невероятную мощь. Ужасающие последствия таких ударов описаны многими учеными, поэтому мы не будем останавливаться на этом подробно. Рассмотрим геологические причины и последствия этого явления. Полагают, что цунами порождено значительными смещениями в структуре ложа океана. Это могут быть крупные подвижки в системах трансформных разломов, сопровождающиеся опусканиями значительных участков дна. Однако чаще источником цунами оказываются землетрясения на континентальных окраинах или во фронтальной части островных вулканических дуг типа Японской или Курильской. Их эпицентр находится, как правило, в пределах континентального или островного склона и связан с подвижками в зоне Беньофа. По-видимому, для возникновения цунами необходимо не столько землетрясение, сколько вызванные им обрушения склонов или региональные оползни. Перемещение огромных глыб и целых массивов горных пород вызывает резкие колебания в водной толще, захватывающие большую ее часть. Свидетельства таких обрушений можно обнаружить на сеисмоакустических профилях, выполненных в периферийных зонах океана. Так, на одном из профилей через континентальный склон Камчатского полуострова, в районе Авачинского залива, можно видеть огромный блок коренных пород, оторвавшийся от кромки шельфа и перегородивший подводный каньон в средней его части. Общий объем этой глыбы, по-видимому, превышает 50 км3. Не вызывает сомнений, что ее перемещение под водой должно было породить многометровую волну, обрушившуюся когда-то на Тихоокеанское побережье. Как известно, цунами выбрасывает на сушу не только мелкие, но и крупные суда, причем нередко они оказываются на значительном удалении от берега. Цунами перемещает огромные массы песка, камней и гравия с пляжей и мелководья, нередко совершенно преображая рельеф в пределах прибрежной равнины. Не менее драматичны последствия цунами в глубоководной части активных континентальных окраин. Как правило, они окружены узкими полосками шельфа, изрезанного подводными каньонами. Нередко вершины каньонов подходят непосредственно к побережью. Возвратные течения, порожденные этой волной, захватывают огромное количество осадка. Известно, что цунами смывало целые селения и плантации. Большая часть этого материала, скорее всего, сбрасывается с шельфа по подводным каньонам. Цунами — наиболее вероятный источник схода по каньонам подводных лавин, в основном в виде мутьевых потоков. На окраине Новой Зеландии при обследовании отложений мутьевого течения был обнаружен совершенно экзотический материал, малохарактерный для глубоководных осадков. Им оказались кокосовые орехи, вынесенные цунами с побережья. Гигантская волна могла породить мутьевые потоки практически одновременно на противоположных окраинах материков в Тихом океане. В этом случае возникает возможность синхронизировать турбидиты, формировавшиеся в огромном регионе. Таким образом, зарождаясь в глубинах морских, цунами как бы возвращается в них в виде мощных суспензионных потоков, оставляющих следы на значительной площади в периферийных районах океана, а также вокруг цоколей центральноокеанических вулканических хребтов.
Речь пойдет о городах, построенных из арагонита и кальцита — карбонатных минералов, которые способны выделять многие виды организмов, обитающих в океане. Одни используют растворенный в воде кальций для строительства раковин и иных скелетных образований, другие (колониальные формы) —для создания подводных городов, которые укрепляются и надстраиваются многими поколениями мельчайших существ. Эти существа — настоящие архитекторы. Следы их работы — мощные карбонатные комплексы своеобразной формы и строения — геологи находят во многих районах мира. Среди самых древних — докембрийские толщи строматолитовых известняков, опоясывающие краевые части платформ. Их сменили девонские и пермские рифовые массивы, цепочками протягивающиеся по краю Предуральского передового прогиба, в поясе Уачита (США) и во многих других районах. Это и триасовые карбонатные постройки в Предкавказье, на юге Франции, в Средней Азии. Впрочем, временем настоящего «строительного бума» стал поздний мезозой. В тот период в периферийных частях раскрывавшейся Атлантики, а главным образом на южных окраинах океана Тетис, сформировались мощнейшие лагунные и рифовые комплексы. В настоящее время в них заключены гигантские запасы углеводородного сырья, пожалуй, крупнейшие в мире. Действительно, только в известняках рифового происхождения, развитых на современных пассивных окраинах материков, к настоящему времени разведано более 21 млрд т нефти и 5 трлн м3 газа. Всего же в карбонатных коллекторах этих окраин заключены громаднейшие ресурсы углеводородного сырья: более 49 млрд т нефти и 21 трлн м3 газа. Сюда, правда, входят и залежи в карбонатных образованиях кайнозойского возраста. Почему же именно в древних рифовых массивах сосредоточились гигантские скопления углеводородов? Объясняется это их внутренним строением. Еще на стадии своего формирования риф представляет собой как бы многоквартирный дом, населенный полипами, каждый из которых занимает отдельную комнатку с окном на море. Это и дом и мастерская одновременно, скорее даже предприятие по очищению морской воды от мельчайших органических веществ и остатков. Полипы, фильтрующие воду, прогоняют за год через себя огромные ее количества. Вместе с тем в их маленьких тельцах, содержащих симбиотические микроорганизмы, протекает и фотосинтез. После отмирания одного поколения полипов их потомки выстраивают очередной ,этаж и фасад общего здания. Старые же «квартиры» как бы замуровываются, но в целом сохраняется сотообразная, высокопористая структура рифа. Правда, часть порового пространства заполняется вторичным карбонатом — кальцитом и доломитом, высадившимися из остаточной морской воды, запечатанной а порах. Из-за колебаний уровня океана риф в эпохи его падения подвергается выщелачиванию и эрозии. В теле рифа возникают крупные пустоты и каверны. Именно большое их количество делает погребенные рифы идеальными вместилищами для нефти и газа. Впрочем, заполнение рифового массива углеводородами происходит на большой глубине и только в том случае, если сверху он перекрыт так называемой покрышкой (флюидоупором), а снизу или сбоку подпитывается углеводородами, которые генерируются в соседних или пространственно отдаленных толщах нефтематеринских отложений. Существуют, однако, еще более грандиозные сооружения — настоящие подводные мегаполисы, протянувшиеся на сотни и даже тысячи километров. Это мощные барьерные рифы. Изучение их позволяет воссоздать обстановки формирования аналогичных древних сооружений. Наиболее крупный барьерный риф находится в наши дни на Восточно-Австралийском шельфе в Коралловом море. Он сформировался, по-видимому, еще в плиоцене, а наиболее активно развивался в плейстоцене. Как показывают геофизические исследования, за 1—1,2 млн лет здесь выросли массивы высотой от 120 до 154 м. Создав могучий барьер на пути штормовых волн и океанских течений, они протянулись почти непрерывной цепочкой вдоль края шельфа почти на 1500 км. Вершины многих рифов лишь немного выступают над водой, обнажаясь во время отливов. За ними располагаются относительно мелкие участки дна. Они, как и лагуны на атоллах, окружены рифами не только со стороны океана, но и с тыльной стороны, где рифы поменьше и менее плотно заселены колониями кораллов. Фронтальная часть рифа выражена примерно так же, как на атоллах. Гребни шпор, выступающих в океан на 50—70 м, заселены примитивными, но удивительно стойкими организмами, играющими особую роль в развитии кораллового рифа. Это известьвыделяющие красные водоросли — багрянки, которые концентрируются на участках наибольшей активности водной среды, т. е. принимают на себя основной удар штормовых волн и океанской зыби. Узнать их можно по красному цвету. Это плотные пленки на поверхности известняков, на 95% состоящие из СаСОз и лишь на 5% из живой ткани. Полоса красных камней видна на шпорах рифа в период отлива. Обломками коралловых известняков, сцементированных красноватыми выделениями багрянок, образован зачастую так называемый рампарт. Если бронированные выделениями багрянок участки рифа находятся на направлении основного удара волн, то затишные зоны в глубине рифовой платформы заселены зелеными водорослями и травами (галофитами). Некоторые из них служат пищей для черепах и потому получили название «черепашья трава». Как пишет Ч. Шеппард, подводные травяные луга постоянно подстригаются, как английские газоны, травоядными рыбой-попугаем, рыбой-хирургом, морскими ежами. Отсюда следует, что водоросли и травы — это важнейший компонент экосистемы кораллового рифа, необходимый как для собственного его роста, так и для существования многих его обитателей. Среди водорослей особенно выдающуюся роль играют зооксантеллы — представители класса динофлагеллят, живущие в ткани самих полипов. Симбиоз этой водоросли с полипом чрезвычайно продуктивен: зооксантелла поглощает выделяемый кораллом углекислый газ, необходимый для фотосинтеза, полип же снабжается кислородом и углеводами, что позволяет ему гораздо быстрее наращивать известковый каркас рифа. Каждый участок барьерного рифа по профилю от внешнего к тыловому его краю заселен различными сообществами организмов. Среди них присутствуют не только колониальные формы, но также фораминиферы, моллюски, мшанки, морские ежи и лилии, кокколитофориды, черви и другие группы организмов. По многообразию форм и количеству биомассы на единицу площади рифы не имеют себе равных в океане. Здесь утилизируются все органические остатки — идеальное сообщество, из которого не выводится ничего загрязняющего окружающую среду. Риф не только самое разнообразное, но и самое продуктивное сообщество. Скорость формирования рифа с геологической точки зрения очень высока. В благоприятных условиях она составляет 1,5—2 м за 1000 лет, что достаточно много, если учесть, что фазы роста рифа чередуются с фазами преимущественной его эрозии при падении уровня Мирового океана. На таких шельфах, а они характерны для многих «зрелых» пассивных окраин, не только не развиваются рифы, но и не накапливаются современные осадки. На огромных пространствах они покрыты так называемыми реликтовыми отложениями раннеголоценового или даже плейстоценового возраста. Почти весь поступающий на шельф материал сбрасывается в конечном итоге на континентальный склон и его подножие. Именно поэтому крупные рифовые массивы на современных окраинах встречаются лишь на тех участках в низких широтах, которые испытывают устойчивое прогибание. Таковы, например, шельфы в областях недавнего рифтогенеза: в Красном море, Коралловом море, Аденском заливе. Иногда погружение зрелой окраины связано с давлением наползающей на нее островной дуги, как это имеет место на севере Австралии. Здесь на край Австралийского шельфа наползает пластина дуги моря Банда (остров Тимор и др.). Этот погружающийся участок шельфа изобилует коралловыми рифами. Благоприятные условия для роста последних складывались и в эпохи длительного и устойчивого подъема уровня океана — позднеюрскую и позднемеловую. В то время рифовые постройки получили исключительно широкое распространение на пассивных окраинах континентов. Для активных окраин континентов крупные рифовые постройки вообще не характерны, во-первых, из-за большого количества терригенного материала, выносимого с гористых хребтов на суше, во-вторых, в силу общей тенденции к воздыманию, которым захвачены прибрежные участки шельфа на многих из этих окраин. Однако на остаточных хребтах, в тылу островной вулканической дуги, в сложнопостроенных зонах перехода от континента к океану рифы и атоллы развиваются весьма активно. В целом же на этих окраинах в мезозое и кайнозое коралловые постройки не играли сколько-нибудь существенной роли. Об этом, в частности, свидетельствуют открытые в карбонатных коллекторах незначительные запасы углеводородов. Они составляют всего 6% ресурсов активных окраин. На пассивных окраинах та же доля достигает 56%. Помимо рифов, известны и другие крупные карбонатные постройки, образование которых связано с жизнедеятельностью одних из самых примитивных и древних микроорганизмов — цианобактерий, или синезеленых водорослей. Они формируют колоннообразные, постройки в глубине отшнурованных от океана лагун и глубоко врезанных в сушу заливов. Как и сотни миллионов лет назад, цианобактерий слой за слоем наращивают эти удивительные сооружения. Условия для их строительной деятельности сохранились в заливе Шарк в Западной Австралии и в лагунах Мормона и Льебре на Тихоокеанском побережье Нижней Калифорнии (Мексика).
Потоки взвеси и накопление осадков
Реки — основной источник терригенной взвеси, поступающей в океан с континента. Огромные ее массы оседают в передней части дельты, называемой продельтой, где встречаются и смешиваются пресные и соленые воды. Здесь происходит слипание частиц, образование крупных их агрегатов и осаждение на дно. По периферии продельты оставшиеся в воде частицы, среди которых значительную часть составляет органический детрит, извлекаются живыми организмами. Они пропускают через себя, как сквозь сито, большие объемы морской воды и потому называются фильтраторами. Это небольшие рачки, питающиеся фитопланктоном и органическим детритом наземного происхождения. Обилие солей, поступающих в составе речного стока, стимулирует развитие фитопланктона, среди которого преобладают диатомеи. В авандельтах крупных рек, например Амазонки, на глубинах 20—50 м донные осадки пополняются их скорлупками. Таким образом, выносимые реками вещества немедленно вовлекаются в океанский круговорот и утилизируются уже в пределах шельфовой зоны. Однако отдельные струи речной воды, насыщенные взвесью, проходят этот передовой заслон без значительных потерь. Пресная вода в них постепенно замещается соленой, но струи все же сохраняют свою индивидуальность, превращаясь в суспензионные течения малой плотности. Подобные потоки различной мутности фиксируются на разных уровнях от дна и называются нефелоидными потоками. Как правило, самый мощный поток взвеси движется близ поверхности дна и потому именуется придонным. Концентрации частиц в поперечном сечении подобной струи могут достигать 0,6—0,9 мг/л. В других течениях, поверхностном и промежуточных, содержания взвешенных частиц, как правило, ниже. Пути распространения нефелоидных потоков в океане изучены еще очень слабо. Обычно, дойдя до кромки шельфа, они вдольбереговым течением морских вод отклоняются в сторону и движутся под его влиянием над внешней частью шельфа и прилегающими участками континентального склона, постепенно рассеиваясь. Такова, например, судьба нефелоидного потока, выходящего из дельты реки Роны. За ее пределами он поворачивает на восток и прослеживается над континентальным склоном на несколько десятков километров. Те же процессы характерны для устья Амазонки. Часть выносимого этой рекой материала оседает непосредственно в ее авандельте — обширном ареале глинистых и алевритово-глинистых илов на участке шельфа с глубинами 20—60 м. Глубже эти осадки замещаются реликтовыми карбонатными песками. Следовательно, терригенная взвесь не проникает в эти районы. В виде мощных нефелоидных струй она выносится на северо-востоку где осаждается на огромных пространствах шельфа и склона. Именно плотный поток взвешенного материала, видимо, препятствует развитию в данном районе коралловых рифов. Гольфстрим, берущий начало в Мексиканском заливе, несет огромное количество тонкой глинистой взвеси, в которой преобладает монтмориллонит. Взвешенный материал попадает в Мексиканский залив в составе твердого стока Миссисипи и ряда мелких рек, выходящих к побережью Техаса. Исследования последних лет свидетельствуют о существовании в данном районе придонного, промежуточных и поверхностного нефелоидных потоков, которые поддерживаются не только выносами рек, но и приливно-отливными явлениями. Из лагун, которыми изобилует побережье Техаса, в отлив выносится тонкий глинистый материал в виде нефелоидных потоков малой плотности. Самый значительный из них, придонный, прослеживается до кромки шельфа. Подобных примеров можно привести еще немало. Следует, однако, признать, что нам еще мало известно об основных путях распространения тонкой терригенной и другой взвеси. Неясно, какая часть твердого речного стока оседает в авандельте и какая проходит ее, рассеиваясь над склоном и подножием. Если устье реки расположено не очень далеко от вершины подводного каньона, какая-то часть нефелоидных потоков перехватывается им и устремляется вниз, на подножие. Эти суспензионные течения малой плотности неоднократно наблюдались в ряде каньонов. Так, Ф. Шепард отметил суточные колебания подобного течения в каньоне реки Фрейзер и связал их с приливно-отливным циклом, характерным для обширного района дельты. Один из нефелоидных потоков, порождаемый действием возвратных волн, устремляется на шельфе Калифорнии к каньону Сан-Габриель. Он несет тонкий глинистый и алевритовый материал, мобилизованный в береговой зоне. Широкое распространение суспензионных потоков малой плотности обусловило накопление так называемых гемипелагических осадков, прежде всего на континентальных окраинах. Это однородные глинистые или карбонатно (кремнисто)-глинистые илы, в которых зачастую отсутствует примесь грубого материала и ясно выраженная слоистость. В глубоководных разрезах континентальных окраин гемипелагическне нлы разделяют горизонты турбидитного происхождения. Масштабы аккумуляции нефелоидных частиц весьма велики. Так, на атлантическом склоне США в голоцене скорость накопления гемипелагйческих, в основном глинистых, илов на отдельных участках составляла 22 см/1000 лет. Столь высокие значения А. П. Лисицын относит к «лавинным» скоростям. Помимо потоков взвешенного материала речного происхождения, распространяющихся в виде струйных водных течений, существуют атмосферные потоки эолового материала. Это явление, называемое эоловым разносом, связано с сильными ветрами, поднимающими частицы с поверхности Земли в воздух и уносящими их в океан. Эоловый материал мобилизуется в основном в пустынных и полупустынных районах, слабо закрытых растительностью, т. е. в аридных поясах климата. Пыль, поднятую песчаной бурей на западе Сахары, через несколько дней извлекают из специальных ловушек на Багамских островах и побережье Флориды. Иногда этих районов достигают облака с довольно значительной концентрацией частиц, причем часть из них имеют довольно крупные размеры. А. П. Лисицын и другие исследователи показали, что ветровой разнос играет большую роль в формировании минерального состава абиссальных осадков. Во всяком случае, терригенная их часть в основном представлена эоловым материалом. Многие тончайшие пылевые частицы, поднятые ветром, прежде чем попасть в океан, несколько раз огибают земной шар в составе тропосферных вихрей. Этот перенос, идущий в широтном направлении, во многом определяет широтно-зональный характер осадконакопления в открытом океане. Помимо перечисленных форм миграции вещества от суши к океану, существует еще один механизм, действующий в высоких широтах. Речь идет о ледовом разносе, во время которого вместе с льдинами и айсбергами в море выносятся терригенные обломки. После того как лед растает, они опускаются на дно. Данный вид переноса определяет ход седиментации в высоких широтах. Таким образом, вырисовывается довольно сложная картина распространения взвешенного вещества, поступающего в океан с суши. Существуют, однако, и другие его источники. Это прежде всего форменные элементы организмов, обитающих в водной толще, среди которых основную роль играет фитопланктон. Карбонатные и кремнистые скелетные остатки диатомей, радиолярий, фораминифер, кокколитофорид, птеропод и др. относятся к числу важнейших компонентов океанских осадков. Одни из них имеют мельчайшие размеры (например, диски кокколитов), другие, оказавшись на дне, попадают в алевритовую или песчаную фракцию осадка (0,01—1 мм). Поэтому, чтобы разглядеть в деталях раковинки формаминифер, достаточно исследовать их под бинокуляром, дающим увеличение в 30—50 раз. В то же время увидеть диски кокколитов можно, только используя электронный сканирующий микроскоп. Еще одним важным источником взвешенного вещества в океане, участвующего в формировании донных осадков, являются вулканические частицы. Так как огромные их количества выбрасываются при извержениях вулканов в атмосферу, основным агентом их распространения становятся ветры. До определенного времени ученые не задумывались над вопросом, каким образом мельчайшие частицы взвеси оказываются на дне. Ведь многим из них необходимо опуститься сквозь толщу воды многокилометровой высоты. Большинство же взвешенных частиц настолько незначительны по весу, что по всем законам физики должны носиться по просторам океана тысячи, если не миллионы лет. Учитывая объемы поступления взвеси с континентов и из недр Земли за счет вулканических процессов, а также уровень биологической продукции самого океана, можно было бы ожидать его превращения во вселенское болото с мутными водами. Между тем океанские воды в целом чисты и прозрачны, если не учитывать так называемые антропогенные загрязнения. В чем же дело? Как происходит самоочищение океана? Разгадка в буквальном смысле была спрятана в желудках копепод и других мелких животных, объединяемых под названием зоопланктона. Эти мелкие хищники, обитающие в поверхностном слое океана, питаются в основном фитопланктоном и детритным органическим веществом. Как выяснилось, именно они играют роль чистильщиков. Желудки многих из них оказались набитыми не только тельцами диатомей, кокколитов и других организмов, но также частичками биогенного и абиогенного происхождения. Эти живые сепараторы пропускают через себя огромное количество воды, фильтруя содержащиеся в ней мельчайшие частички. Эти частички в их желудках подвергаются воздействию ферментов. Из них извлекается все то, что может быть ассимилировано организмом, а остальное, склеенное в небольшие комочки округлой или вытянутой формы (в зависимости от вида животного), выталкивается наружу. Эти искусственные образований получили название фекальных пеллет. Пеллеты имеют Песчаную или даже алевритовую размерность. Их вес достаточно велик, чтобы быстро опуститься сквозь столб воды на дно. Здесь под воздействием физико-химических факторов среды и микроорганизмов они вскоре разрушаются. Поэтому в составе осадка редко можно увидеть целые пеллеты. Выполнив свою роль, они, как правило, исчезают. Лишь в мелководных обстановках — лагунах и приливно-отливных площадках, а также в затишных участках шельфа в структуре осадков этот компонент встречается в большом количестве. Впрочем, и здесь век пеллет недолог, вместе с другим материалом их пропускают через свои желудки бёнтосные организмы. Их фекальные остатки попадаются гораздо чаще. Механизм изымания организмами из воды взвешенных частиц, благодаря которому они попадают на дно в составе фекальных пеллет, получил название биоседиментации.
Лавины, лахары, палящие тучи, цунами
В особый класс выделяются явления, широкое распространение которых в периферийных районах океана связано с их высокой сейсмичностью и вулканической активностью. Интерес к этим явлениям тем более велик, что многие из них опасны, хотя и крайне редки. Так, мало кому удавалось наблюдать движение каменной лавины. Лишь анализируя причиненные ею на пройденном пути разрушения, можно представить, как она движется. Одна из таких каменных лавин, сошедшая с вершины Шатте-рид Пик — горы на Аляске, пересекла небольшой хребет Спур, высотой 130 м. При этом деревья на западном его склоне, обращенном к горе Шаттерид Пик, остались нетронутыми. Американские исследователи пришли к выводу, что лавина, вызванная сильным землетрясением в проливе Принца Уильямса, буквально перелетела через преградивший ей путь хребет, т. е. пронеслась над его гребнем на высоте более 100 м и опустилась на противоположный склон. Таким образом, пострадал район, казалось бы, защищенный надежной преградой от потенциально опасной зоны. Не меньшую опасность может представлять облако из смеси газов и частиц, которое вырывается из кратера некоторых вулканов. В момент мощного взрыва скопившаяся в кратере масса осадков мгновенно разжижается и поднимается вверх. Это облако, отличающееся высокой плотностью, несется обычно над поверхностью Земли, быстро расширяясь в объеме. Скорости распространения подобных облаковидных потоков частиц (особенно крупных) могут превышать, по данным американских геологов Г. Фридмана и Дж. Сандерса, 150 км/ч. Благодаря сопротивлению воздушной массы, находящейся над облаком, частицы выпадают из него с определенной последовательностью. На пути движения такого облака возникает своеобразный аккумулятивный рельеф, напоминающий в продольном сечении волну с крутым и пологим скатами. К очень редким и губительным явлениям относятся палящие тучи, которые образуются при очень сильных взрывах в кратерах, не засыпанных осадками. Возникающее при этом облако состоит из мельчайших сгустков магмы или раскаленных частиц. Температура в разных частях тучи меняется от 550 до 950° С. Высокая скорость движения палящих туч, а она может достигать 500 км/ч, поддерживается, как полагают, выделениями газов из отдельных частиц. Палящая туча, вырвавшаяся 8 мая 1902 г. из вулкана Мон-Пеле на острове Мартиника, за несколько секунд сожгла город Сен-Пьер с населением 30 тыс. человек. Осадок, выпадающий из таких туч, весьма своеобразен. Для слагающих его частиц характерны оплавленные контакты, многие из них «сварены» вместе. Отмечается присутствие древесного угля — следы выжигания растительности. Со склонов вулканов, конусы которых нередко покрыты снегом и льдом, в процессе извержений стекают потоки разжиженного вулканического пепла и другого материала. Потоки разжиженного тонкодисперсного вещества высокой плотности, способные включать крупные глыбы и валуны, получили название лахаров. В Каскадных горах на тихоокеанской окраине США лахары перемещались на расстояние до 80 км. Многочисленные потоки такого рода были вызваны извержением вулкана Сент-Хеленс в 1980 г. Один из самых крупных лахаров, сошедший с вершины вулкана Клуд на острове Ява в 1919 г., покрыл площадь в 132 км2. При этом было уничтожено более 100 селений, погибло 5110 человек. В тропических широтах, где даже на самых высоких конусах вулканов снег — большая редкость, извержения сопровождаются мощными селями, иначе говоря, грязевыми потоками, способными уничтожить целые города. В Колумбии одна из таких грязевых лавин, двигавшаяся по долине реки, буквально затопила один из городов с населением около 5 тыс. человек, из которых спаслись немногие. Образование селя было вызвано извержением вулкана Руис. Однако беды, которые случаются на окраинах континентов в результате тех или иных тектонических событий, редко могут сравниться по своим масштабам с теми несчастьями, что приходят со стороны океана от цунами. Действительно, крупное землетрясение или извержение вулкана затрагивает зону площадью в несколько тысяч или десятков тысяч километров. Энергия сейсмических волн, даже если в эпицентре землетрясения мощность толчков достигает 8—9 баллов по шкале Рихтера, быстро рассеивается по мере удаления от него, хотя сами толчки могут ощущаться и на расстоянии в тысячи километров. Точно так же и тучи пепла, вырвавшиеся из кратера вулкана, наносят огромный урон, засыпая поля и населенные пункты площадью в тысячи квадратных километров. Особо крупные выбросы пепла и газов, достигающие тропосферы, способны даже на какое-то время изменить климат во многих районах мира. Однако непосредственную опасность извержения представляют лишь в окрестностях самого вулкана. В то же время цунами может причинить разрушения даже на удалении в тысячи километров. Чаще всего оно наблюдается в акватории Тихого океана, с которой связано наибольшее число землетрясений в периферийных, переходных зонах. В отличие от обычной ветровой волны, возникающей на поверхности и затрагивающей лишь верхний, 100—200-метровый слой воды, цунами рождается в результате событий, происходящих на большой глубине. Поэтому в колебательное движение вовлекается, по существу, весь столб воды в районе подводного землетрясения или оползня. Отсюда волна с невероятной скоростью распространяется в разных направлениях, достигая побережий. Порожденная сильнейшим землетрясением на подводной окраине Чили в 1960 г., мощная волна пересекла весь Тихий океан и обрушилась через несколько часов на Гавайские острова, а затем на побережье Японии. При этом ее сила нисколько не уменьшилась. В Чили жертвами этой волны стали 900 человек, на Гавайских островах — 60, в Японии —119. Сопоставлецие временных интервалов, которые разделяют удар этой волны в разных районах, позволило оценить скорость ее распространения. Оказалось, что на некоторых отрезках она достигала 850 км/ч при средней скорости около 700 км/ч. Интересно, что движение цунами в океане совершенно незаметно. По высоте такая волна вряд ли отличается от обычной океанской зыби. Однако, когда цунами выходит на мелководье, вся энергия, рассеянная до того в 5—6-километровом по высоте фронте, начинает сгущаться по мере его сокращения до 110 м и менее. Молекулы воды, захваченные этим движением, получают такой мощный импульс, что суммарные их колебания вызывают быстрое увеличение высоты цунами, которая вблизи побережья может достигнуть 35—40 м и более. При этом передовой склон волны становится почти вертикальным, а пенистый ее гребень начинает напоминать косматую конскую гриву. Именно так изображали цунами на старинных японских гравюрах. Как говорилось выше, приближению цунами часто предшествует сильный отлив. Вода как бы отсасывается волной от побережья, чтобы затем обрушить на него всю свою невероятную мощь. Ужасающие последствия таких ударов описаны многими учеными, поэтому мы не будем останавливаться на этом подробно. Рассмотрим геологические причины и последствия этого явления. Полагают, что цунами порождено значительными смещениями в структуре ложа океана. Это могут быть крупные подвижки в системах трансформных разломов, сопровождающиеся опусканиями значительных участков дна. Однако чаще источником цунами оказываются землетрясения на континентальных окраинах или во фронтальной части островных вулканических дуг типа Японской или Курильской. Их эпицентр находится, как правило, в пределах континентального или островного склона и связан с подвижками в зоне Беньофа. По-видимому, для возникновения цунами необходимо не столько землетрясение, сколько вызванные им обрушения склонов или региональные оползни. Перемещение огромных глыб и целых массивов горных пород вызывает резкие колебания в водной толще, захватывающие большую ее часть. Свидетельства таких обрушений можно обнаружить на сеисмоакустических профилях, выполненных в периферийных зонах океана. Так, на одном из профилей через континентальный склон Камчатского полуострова, в районе Авачинского залива, можно видеть огромный блок коренных пород, оторвавшийся от кромки шельфа и перегородивший подводный каньон в средней его части. Общий объем этой глыбы, по-видимому, превышает 50 км3. Не вызывает сомнений, что ее перемещение под водой должно было породить многометровую волну, обрушившуюся когда-то на Тихоокеанское побережье. Как известно, цунами выбрасывает на сушу не только мелкие, но и крупные суда, причем нередко они оказываются на значительном удалении от берега. Цунами перемещает огромные массы песка, камней и гравия с пляжей и мелководья, нередко совершенно преображая рельеф в пределах прибрежной равнины. Не менее драматичны последствия цунами в глубоководной части активных континентальных окраин. Как правило, они окружены узкими полосками шельфа, изрезанного подводными каньонами. Нередко вершины каньонов подходят непосредственно к побережью. Возвратные течения, порожденные этой волной, захватывают огромное количество осадка. Известно, что цунами смывало целые селения и плантации. Большая часть этого материала, скорее всего, сбрасывается с шельфа по подводным каньонам. Цунами — наиболее вероятный источник схода по каньонам подводных лавин, в основном в виде мутьевых потоков. На окраине Новой Зеландии при обследовании отложений мутьевого течения был обнаружен совершенно экзотический материал, малохарактерный для глубоководных осадков. Им оказались кокосовые орехи, вынесенные цунами с побережья. Гигантская волна могла породить мутьевые потоки практически одновременно на противоположных окраинах материков в Тихом океане. В этом случае возникает возможность синхронизировать турбидиты, формировавшиеся в огромном регионе. Таким образом, зарождаясь в глубинах морских, цунами как бы возвращается в них в виде мощных суспензионных потоков, оставляющих следы на значительной площади в периферийных районах океана, а также вокруг цоколей центральноокеанических вулканических хребтов.
