Черные и белые курильщики

Чёрные и белые курильщики

Некоторые гидротермальные расщелины образуют около-цилиндрические дымовые конструкции. Такие выделения состоят из минералов, которые растворены в расщелине. Когда перегретая вода контактирует с очень холодной морской водой, минералы осаждаются, образуя столбы. Некоторые столбы могут достигать высоты 60 м. Например, столб «Годзилла» на дне Тихого океана около Орегона достигал высоты 40 м, прежде чем упал.

Чёрный курильщик представляет собой тип гидротермального жёрла на океаническом дне, как правило, в батиали4, но и в абиссали5. Эти курильщики выглядят как чёрные дымоподобные структуры, выделяющие облака чёрного материала. Обычно это частицы с высоким содержанием серосодержащих минералов или сульфидов. Чёрные курильщики формируются на полях в 100 м шириной. Вода богата растворенными материалами, содержащимися в земной коре. При контакте с холодной водой эти минералы образуют чёрные столбы, которые могут стать крупными месторождениями сульфидной руды.

Чёрные курильщики впервые были обнаружены в 1979 г. на Восточно-Тихоокеанском поднятии учёными из Института океанографии Скриппса. Их обнаружили с использованием глубоководного транспортного средства ALVIN. Самый северный кластер из пяти чёрных курильщиков под названием «Локи Касл» был обнаружен в 2008 г. учеными из университета Бергена на Срединно-Атлантическом хребте между Гренландией и Норвегией. Этот кластер находится в более устойчивой зоне земной коры, где поля гидротермальных расщелин встречаются реже. Самые глубокие в мире чёрные курильщики расположены в жёлобе Каймана.

Белые курильщики выделяют более светлые минералы, такие как: барий, кальций и кремний. Эти курильщики имеют более низкие температуры, так как, как правило, они далеки от источника тепла.

Чёрные и белые курильщики могут сосуществовать в одном и том же гидротермальном поле, но представляют собой проксимальные6и дистальные7отверстия, соответственно. Во время ослабевающей стадии таких гидротермальных полей белых курильщиков становится больше и гидротермальные жидкости начинают преобладать вместо магматической воды. Эти жидкости богаты кальцием, образуют преимущественно богатые сульфатом (бариты и ангидриды) и карбонатом отложения.

Биологические сообщества

Глубоководные организмы не имеют доступа к солнечному свету, поэтому они зависят от питательных веществ, находящихся в химических отложениях и гидротермальных жидкостей зоны их обитания. Бентальные8океанографы ранее предполагали, что организмы, живущие около гидротермальных расщелин, зависят от морского снега9. Это оставило бы их зависимыми от растений, следовательно, и от солнца. Некоторые глубоководные организмы потребляют эти осадки, которые, по сути, очень скудные. Однако, по сравнению с окружающим дном, гидротермальные зоны имеют плотность организмов в 10 – 100 тыс. раз больше.

Это происходит, потому что организмы гидротермальных расщелин зависят от хемосинтетических бактерий, выступающих в качестве пищи. Вода из гидротермальных расщелин богата растворёнными минералами, что поддерживает высокую популяцию хемоавтотрофных бактерий. Они используют соединения серы, например, сероводород, высокотоксичный для большинства известных организмов, для получения органического материала в процессе хемосинтеза.

Созданная экосистема зависит от продолжительности существования гидротермального поля в качестве основного источника энергии. Хотя, эти сообщества живут независимо от солнца, некоторые из организмов, на самом деле, зависят от кислорода, создаваемого фотосинтезирующими организмами.

Хемосинтетические бактерии образуют толстый слой, привлекающий другие организмы, такие как: амфиподы, копеподы, улитки, креветки, крабы, трубчатые черви, различные виды рыб, осьминоги и др.. Вместе они образуют пищевую цепочку. Основными семействами организмов, обнаруженных в этих зонах являются: кольчатые черви, погонофоры, брюхоногие или ракообразные, двухстворчатые моллюски и безглазые креветки, составляющие основную массу немикробных организмов.

22 февраля 2013. Команда британских океанологов, исследующих морское дно вблизи Карибских островов, обнаружила «изумительный» массив подводных гидротермальных источников — самых глубоких из всех открытых в мире.

Погрузив подводный телеуправляемый аппарат (ПТА) в Кайманову впадину, они направили его в неисследованный район морского дна на глубине около 5000 метров.

На передаваемых с аппарата на борт исследовательского судна видеокадрах ученые разглядели узкие веретенообразные вулканические трубки до 10 метров высотой. Они под напором извергали воду черного цвета — «ошеломляющее зрелище», как признался один ученый.

Пилот, управляющий ПТА на глубине, на которую не проникает солнечный свет и где царят вечный мрак и холод, говорит, что эти дымящие трубы напоминают ему ландшафт промышленных районов Англии.

Жерла гидротермальных источников входят в число наиболее удивительных и загадочных явлений океанских глубин. Об их существовании ничего не знали вплоть до 1970-х годов. С той поры в мире было открыто около 200 районов их сосредоточения, в частности, в Атлантике и в окрестностях Антарктиды.

На дне

При помощи манипулятора аппарат ISIS устанавливает датчик для замера температуры воды.

В Каймановой впадине — глубоководном разломе меж двух тектонических плит — такие источники были впервые открыты три года назад. Один такой массив, известный как Биибе, считался до сих пор самым глубоким в мире, но накануне вечером неподалеку от него был обнаружен еще один, лежащий несколько глубже — в 4 968 м от морской поверхности.

Измерения показали, что выбрасываемая из жерла вода имеет температуру 401°C, что делает эти источники одними из наиболее горячих на планете.

см. также: Гигантский разлом на дне Карибского моря

Экспедиция, которую спонсирует британский Совет по изучению окружающей среды, работает на борту научно-исследовательского судна «Джеймс Кук», названного в честь английского первооткрывателя, жившего в XVIII веке.

ПТА под названием ISIS передает на корабль изображение с установленных на нем камер высокого разрешения. Аппарат работает под гигантским давлением, свет его мощных прожекторов прорезает толщу воды, и оператор осторожно проводит его между дымящимися трубами, самая крупная из которых достигает 10 метров в высоту.

Руководитель научной группы доктор Джон Коупли из Национального океанографического центра говорит что открытие «этих изумительных минеральных башен» стало для них полной неожиданностью.

«Поначалу мы думали, что находимся в месте, где уже бывали раньше, — рассказал ученый в интервью Би-би-си. — Но оно выглядело настолько по-другому, что мы решили, что оно изменилось. Но мало-помалу мы поняли, что оно выглядит по-другому потому, что это другое место».

см. также: В Карибском море на рекордной глубине нашли подводный вулкан

«Радость работы в океанских глубинах заключается в том, что ты каждый раз натыкаешься на вещи, которые оказываются совершенно новыми. Это учит нас тому, как мало мы знаем, и, на минуточку, это не о науке, а о чудесах нашей планеты, о чем-то, что было сокрыто так долго», — признается доктор Коупли.

ISIS находился на объекте на протяжении почти 24 часов — это стандартное время погружения, — после чего его подняли на борт «Джеймса Кука» с собранными образцами морской воды с глубины и живности, в ней обитающей.

«Чёрные курильщики»

  • Гидротермальные источники срединно-океанических хребтов — горячие источники, расположенные на дне океанов и приуроченные к осевым частям срединно-океанических хребтов.
  • Представляют собой трубообразные жерла, достигающие высоты в десятки метров.
  • Высокоминерализованная горячая вода, разогретая до чрезвычайно высоких температур, вырывается под давлением в сотни атмосфер.
  • Под срединными хребтами мантия подходит наиболее близко к поверхности. Морская вода по трещинам проникает в океаническую кору на значительную глубину, где нагревается теплом мантии и концентрируется в магматических камерах. Внутреннее давление перегретой воды в камерах приводит к выбросу струй из источников на дне.
  • В зависимости от состава растворенных в воде минералов различают черные и белые курильщики.

Всюду жизнь

Для биологов на борту судна глубоководные источники представляют собой весьма необычную и крайне интересную среду обитания различных живых организмов, благодаря контрасту между водой, выбрасываемой из жерла, с темепературой около 400°C и окружающими водами не теплее +4°C.

Удивительное множество разнообразных морских существ обитает в узкой прослойке между двумя этими крайностями — кое-где толщина этого пригодного для жизни слоя не превышает нескольких сантиметров.

Мертвенно-бледные креветки, роящиеся стаями среди камней, похоже утратили способность видеть, поскольку их глаза слились вместе.

Живущая у термальных источников креветка наделена особым органом, который не дает ей заплывать туда, где слишком горячо.

«Мы не думаем, что их глаза способны видеть что бы то ни было, но на спине у них есть по-настоящему очень необычный орган — что-то типа системы предупреждения, которая подает сигнал, когда становится слишком жарко, что помогает им не приближаться к горячим выбросам из жерла и не свариться заживо», — рассказывает Верити Нье, одна из исследователей-биологов на борту «Джеймса Кука», изучающая повадки слепых креветок.

Однако, добавляет она, как в точности устроена жизнь в этом глубоководном оазисе, наука пока не знает, и с этим еще предстоит разбираться.

По словам доктора Коупли, собранный экспедицией улов позволяет надеяться, что после лабораторных анализов по возвращении домой, вероятно, можно будет вести речь об открытии новых видов морских животных, таких как, например, белые актинии и морские звезды.

На ближайшие дни запланированы новые погружения аппарата ISIS, а ближе к концу года сюда должны прибыть ученые из Японии и США.

Ученые на борту «Джеймса Кука» надеются со временем отыскать ответы на два ключевых вопроса: почему и как смогла развиться жизнь в такой явно враждебной среде?

«Черные курильщики»: гидротермальные источники в бездне

Британские океанологи на научно-исследовательском судне «Джеймс Кук» в ходе исследования морского дна недалеко от Карибских островов, натолкнулись на массив подводных гидротермальных источников «черных курильщиков». Как выяснилось, это самые глубоководные из всех открытых на данный момент в мире подводные гидротермальные источники.

Существуют «черные курильщики» и «белые курильщики». Это гидротермальные источники срединно-океанических хребтов, представляющие собой трубообразные жерла, которые могут достигать высоты нескольких десятков метров. Такое необычное природное явление образуется благодаря тому, что под срединными хребтами мантия Земли очень близко подходит к поверхности, в результате чего морская вода по трещинам проникает глубоко в океаническую кору, где нагревается теплом мантии и концентрируется в магматических камерах. Внутреннее давление перегретой воды в камерах приводит к выбросу струй из источников на дне. В зависимости от состава растворенных в воде минералов различают черные и белые курильщики.

«Черные курильщики» в Каймановой впадине были найдены при помощи подводного телеуправляемого аппарата ISIS, который исследовал морское дно на глубине около 5000 метров. На передаваемом из глубины изображении, ученые ясно рассмотрели узкие веретенообразные вулканические трубки до 10 метров высотой, которые под напором извергали воду черного цвета (отсюда и произошло их название — «черные курильщики»).

Кайманова впадина представляет собой глубоководный разлом между двух тектонических плит.

Подводные гидротермальные источники являются наиболее удивительными и загадочными явлениями, которые хранят в себе глубины Мирового океана. Впервые подобные источники были обнаружены в 70-е годы прошлого столетия. С той поры в мире уже открыто порядка 200 районов сосредоточения подводных гидротермальных источников, в частности, в Атлантике и в окрестностях Антарктиды.

При помощи манипулятора аппарат ISIS установил датчик для замера температуры воды, который показал, что выбрасываемая из жерла вода имеет температуру 401°C.

Подобные глубоководные гидротермальные источники представляют большой интерес для биологов, поскольку представляют крайне интересную среду обитания различных живых организмов, благодаря контрасту между водой, выбрасываемой из жерла, с температурой около 400°C и окружающими водами не теплее +4°C.

Как оказалось, в тонкой прослойке (иногда не превышающей нескольких сантиметров) между разогретым кипятком и холодными водными массами морских глубин живут множество организмов.

Например, креветка, живущая у термальных источников имеет особый орган, который не дает ей заплывать туда, где слишком горячо и слишком холодно.

Однако, как в точности устроена жизнь в этом глубоководном оазисе, наука пока не знает.

Британские ученые не исключают, что после лабораторных анализов собранного глубоководного материала, вероятно, можно будет вести речь об открытии новых видов морских животных, таких как, например, белые актинии и морские звезды.

На ближайшие дни запланированы новые погружения аппарата ISIS, а ближе к концу года сюда должны прибыть ученые из Японии и США.

Черные и белые «курильщики»

Состав океанской воды на больших глубинах исключительно устойчив и меняется от района к району очень незначительно. Поэтому, когда в пробах воды, взятых придонными батометрами, выявлялись резкие аномалии в содержании кислорода или других элементов и соединений, специалисты оценивали такие результаты как явно ошибочные, объясняя этой плохой подготовкой батометров или другими причинами. Подобные случаи не учитывались при составлении карт и редко попадали в отчеты. В последние годы, однако, удалось установить, что аномалии в глубинных водах не только возможны, но и зачастую свидетельствуют об интереснейшем классе явлений, обусловленных гидротермальной деятельностью. На дне океана были обнаружены мощные подводные гейзеры, выбрасывавшие горячую воду на высоту в десятки и сотни метров. В 1977 г. их впервые наблюдали гидронавты с подводного аппарата «Алвин», выполнившего серию погружений в районе Галапагосского рифта на глубину 2—2,5 км.

Собственно говоря, все началось с необычных результатов глубоководного траления в одной из впадин этого рифта, когда с глубины 2400 м был поднят необычный улов: большое количество желтых медуз, моллюсков в толстостенных раковинах, креветок и рыб нескольких видов. Удивительным был сам факт существования в полной темноте при огромных давлениях и, как выяснилось позже, при сероводородном заражении сообщества морских организмов, обычно питающихся фито- и зоопланктоном. Но как раз планктон на этих глубинах отсутствовал. Пожалуй, самым неожиданным было то, что глубоководный трал захватил гигантских существ, напоминающих червей. Они находились в блестящих белых трубках длиной 1—2 м и диаметром 2—3 см, напоминавших обрезки огородного шланга. Из трубок торчали красные щупальца. Эти ранее неизвестные науке организмы были названы вестиментиферами. В район, где были обнаружены столь необычные скопления живых существ, в 1977 г. отправилась новая экспедиция. Опустившись на дно на подводном обитаемом аппарате «Алвин», геологи .впервые смогли наблюдать пойманных в предыдущем рейсе животных в естественных условиях. Оказалось, что удивительные сообщества обитают вокруг горячих гейзеров, выбрасывающих из трещин в молодых базальтах не только горячую воду, но и большое количество темного взвешенного вещества, концентрации которого, до данным советских исследователей, могут достигать 200 мг/л. У выходов на дне мощных гидротерм сформировались подводные курганы разнообразной высоты и формы. Они сложены веществом, выносимым на поверхность гидротермами, в основном сульфидами— продуктами выщелачивания базальтов горячей морской водой. Черные фонтаны, насыщенные тончайшими коллоидными веществами, как огромные султаны, воздымаются над подводными холмами. На контакте с холодной морской водой из горячих гидрртерм, а их температура может достигать 350° С, выделяется масса тончайших частиц, главным образом сульфидов металлов. Они оседают вниз, словно пеплом покрывая окрестности подводного гейзера и наращивая холмы, курящиеся, как печные трубы. Такие гейзеры, постоянно выбрасывающие на дно большое количество рудного и другого вещества, получили название черных «курильщиков».

Существуют и так называемые белые «курильщики» — фонтаны осветленных гидротермальных вод, не насыщенных рудными компонентами. Температура их значительно ниже, поэтому они не так агрессивны по отношению к породам океанической коры, как горячие гидротермы. Белые «курильщики» создают трубовидные постройки, сложенные рыхлым, пористым материалом. Вокруг них обитают червеподобные существа, близкие по строению к полихетам. Эти животные могут вылезать и возвращаться в трубки, в которых они обитают.

В конце 1986 г. советские и мексиканские ученые на судне «Академик Мстислав Келдыш» провели тщательное обследование рифтовой зоны в Калифорнийском заливе, а затем на подводном хребте Хуан-де-Фука. Благодаря использованию аппаратов «Пайсис» в этих районах было изучено большое количество подводных насыпных построек, отобрано значительное количество образцов сульфидных руд и других осадков, собрана богатая коллекция уникальной фауны гидротерм. В Калифорнийском рифте, по свидетельству А. П. Лисицына , находятся сульфидные постройки, напоминающие причудливые башни. Самая крупная из обследованных с помощью «Пайсисов» возвышалась над дном на 55 м. Локаторы бокового обзора зафиксировали башни высотой до 100 м. Рудоносный дым поднимается над башнями на 100—150 м. Основания построек засыпаны рыхлым осадком, поэтому общая их высота, по-видимому, составляет несколько сот метров. Склоны этих подводных курганов, вода над которыми прогрета от 20 до 40° С, кишат в основном вестиментиферами. Обитающие здесь двустворчатые моллюски достигают величины обеденного блюда, Причем вырастают до таких размеров всего за два-три года.

Присутствие на дне рифтовых долин черных «курильщиков» определяется по аномалиям газов в пробах воды из придонной толщи. Наиболее важным признаком считается появление изотопа гелия. Не, поступающего из недр океанической коры. В окрестностях гидротермы аномалии прослеживаются уже в составе самой воды. Для оконтуривания гидротерм используются буксируемые над дном аппараты.

Обычно сульфидные башни встречаются группами. Так, в Калифорнийском заливе на площади 14 км2 советские геологи обнаружили более 70 построек различной величины и формы. Тщательное изучение рудного вещества, которым они сложены, дало поразительные результаты: на 50—60% оно состояло из цинка. В примеси к нему находились медь (иногда в довольно большом количестве), свинец, сурьма и мышьяк. В отличие от железомарганцевых конкреций сульфидные руды рифтовых зон почти лишены никеля и кобальта. Это свидетельствует об ином источнике вещества, участвующего в формировании глубоководных конкреций.

Калифорнийский залив — область с высокой биологической продуктивностью поверхностных вод. Рифтовая зона находится в непосредственной близости от континента, откуда выносится большое количество терригенного материала. Поэтому даже в рифтовой зоне, к которой приурочены сульфидные постройки, велики скорости накопления осадков. Как правило, они представлены тонкозернистыми глинистыми алевритами, обогащенными органическим веществом. Интересно, что под воздействием горячих гидротерм в осадках резко ускоряются процессы нефте- и газообразования. Обычно они реализуются в глубоких слоях осадочной толщи, там, где господствуют температуры порядка 80—120° С. В Калифорнийском заливе в районе действия гидротерм генезис нефтяных и газообразных углеводородов протекает в поверхностных горизонтах плаща осадков. По существу, под влиянием горячих растворов здесь происходит термолиз рассеянного органического вещества. По свидетельству А. П. Лисицына, куски сульфидной руды, отломанные от выступов подводных башен, часто пропитаны нефтеподобными субстанциями. Они загораются от спички и горят дымным пламенем. На дне же рифтовой долины гидронавты наблюдали мощные газовые факелы. Таким образом, наряду с рудообразованием здесь активно протекают и процессы нефтегазообразования.

Одна из загадок гидротерм — связанная с ними жизнь. Это подводное царство совершенно уникально. Действительно, в основе всего живого на Земле вот уже многие сотни миллионов лет лежит фотосинтез, т. е. преобразование солнечной энергии. Сохранились, конечно, бактерии, живущие за счет хемосинтеза. Их много в озерах, болотах, почве. Есть они в морских и океанических осадках. Однако нигде на этой основе не возникал столь сложно построенный и замкнутый органический мир, какой характерен для подводных гидротерм. Животные, встречающиеся здесь в изобилии, существуют за счет уникальных сульфатредуцирующих бактерий, способных окислять сероводород до сульфатов, и метановых бактерий. Они обитают непосредственно в горячей воде подводных гейзеров при температуре 100—120° С, что представляет абсолютный рекорд для существ, живущих на нашей планете. Условия симбиоза этих бактерий и вестиментифер, не имеющих кишечного тракта, еще не выяснены.

Тепловая энергия на дне океана, гидротермальные источники

Планета Земля освобождается от первоначального газа лишь после того, как магмы ювенильного базальтового происхождения изливаются на ее поверхность. Сами магмы поступают на поверхность посредством океанических хребтов, которые расположены на срединной глубине, а именно через их рифтовые зоны. Давно известно, в этих зонах существуют участки, где происходит нагрев воды, и образуются так называемые гидротермальные источники. Вода в них океаническая, т.е. зоны не образуются сами по себе. Гидротермы – источники тепловой энергии.

Конец семидесятых годов прошлого века стал прорывом в науке, касающейся исследования океанов. На океанском дне ученые выявили вулканическую деятельность, причем достаточно активную. Она, как выяснилось, происходит именно в рифтовых зонах. Это открытие стало переворотом в науке. Многим геологам и вулканологам пришлось заново изучать вопрос происхождения полезных ископаемых, например, сульфидов, которые были найдены в зонах нагрева воды, а также некоторых минералов. Исследователи также выяснили то, что гидротермальные руды формируются не без участия экзогенного вещества. Выяснилось, что сульфатная сера имеет особенное влияние на образование сульфидов. Кроме того, ученые открыли механизм возникновения метана абиогенного происхождения, которые появляется именно в гидротермальных источниках за счет тепловой энергии.

Правда, тогда, в семидесятых существование источников с нагретой водой в океане было лишь предположением. Еще не были открыты эти источники на океанском дне. А мощность процессов, происходящих в горячих источниках, была террой инкогнито. Как же удалось теоретически вычислить наличие этих процессов? Ученые провели ряд расчетов и сопоставили их друг с другом. Во–первых, они вычислили зависимость возраста литосферных плит океана и потерь тепла этих же плит. Во–вторых, они рассчитали эмпирическим способом мощность и уровень потоков тепла на склонах хребтов, которые находились на дне Мирового океана. В-третьих, сопоставили все расчеты. Ученые понимали, что эмпирические исследования дают возможность получить информацию о кондуктивном элементе потоков тепла в рифтовых зонах. А теоретические расчеты давали полную картину об объеме тепловой энергии в этих же зонах. Разность между расчетами — это и был тот объем тепла, которые производили воды Мирового океана. Причем эти воды существовали, либо в рифтовых зонах, либо на склонах хребтов на дне, либо в трещинах коры земли.

Причемтепловая энергия, объем тепла, которое выносится на поверхность Земли, огромен. Благодаря этим гидротермальным участкам планета теряет почти треть энергии эндогенного происхождения. А нагретые воды выносят энергии на уровне 3,07*109 кВт.

Океанские воды нагреваются очень сильно. Так существуют источники, которые получили название «черные курильщики». В них вода достигает критической температуры в триста семьдесят четыре градуса. Выше температура быть не может, иначе вода превратится в газ. Благодаря газообразованию в этих источниках перегретая вода уходит из хребтовых океанических трещин. Газ имеет небольшую плотность и легко испаряется. Кроме того, если температура океанской воды превысит триста семьдесят четыре градуса, она лишается своих так называемых капиллярных свойств, которые важны при пропитке пород. Поэтому вода даже не достигает тех уровней в источниках, где температура превышает триста семьдесят четыре градуса. Именно поэтому на дне «черных курильщиков» воды нет, а существуют океанские камни. Ученые называют их зеленокаменным метаморфизмом.

Геологи провели свои исследования ископаемых на дне океана. Выводы, к которым они пришли, подтвердили теоретические исследования семидесятых годов. Вот какие заключения они сделали. Существуют так называемые офилитовые комплексы. В их составе — долериты, габбро и базальты. На дне океана они изменяются до стадии (фации), носящей название метаморфизм зеленых сланцев. Образование данной фации подразумевает температуру не выше критической, т.е. примерно четыреста градусов по Цельсию. Получается, что метаморфизм происходит за счет воды, которая существует в воде при температуре, близкой к критической (но не выше ее). Таким образом, согласно заключениям геологов, более высокие фации, например, гранулитовая, которые возникают при сверхкритических температурах, возникают только в тех зонах коры, которые представляют закрытую систему, не позволяющую дегидратации. Обычно такие системы возникают в зонах, получивших название субдукции. По мнению геологов, существуют и исключения из правил. Высшие стадии метаморфизма возникают порой и в рифтовых зонах, но при особых условиях. Например, в океан произошел сброс. Затем образовались целые рифтовые долины, которые включают в себя медленноспрендинговые хребты и выделяют тепловую энергию. Дайковые породы, достигшие стадии заленокаменного метаморфизма, вновь опускаются под рифты, в магму. В таких породах вода взаимосвязана, произойдет их перерождение в амфиболитовую фацию. Геологи, однако, полагают, что породы, достигшие такой фации, играют минимальную роль при образовании и для существования коры океанского дня.

Океанская кора все меньше впитывает воды. И для этого существует ряд причин. В трещины коры попадают пелагические осадки, там же происходит их диагенез. Трещины тампонируются. Вода в коре мигрирует и остается виде хемогенных отложений. Последние образуются за счет процессов в горячих источниках. Так ученые при сравнении эмпирических расчетов количества тепловой энергиии теоретических выкладок выяснили, что воды перестают циркулировать почти окончательно спустя время в 50 Му после возникновения коры в рифтовой зоне. Тем самым, было доказано, что гидротермы обычно существуют там, где возраст дна не больше 50 Му. Обычная температура на этих участках не превышает сорока двух градусов по Цельсию. Напомним, что у «черных курильщиков» она значительно выше — триста семьдесят–четыреста.

Обычно ученые рассчитывают водную массу, которая ведет промывку коры океана, с помощью баланса потоков тепла. Они сделали вывод, что объем воды, которая проходит фильтрацию на хребтах и склонах — примерно 2300 кубических километра в год. Получается, что вся океанская вода пропускается через гидротермальные источники примерно за шестьсот тысяч лет. Причем в год сами рифтовые зоны промываются горячими источниками не так быстро, со скоростью примерно в двадцать два кубических километра в год. Тогда вся вода океана проходит фильтрацию через так называемые «черные курильщики» примерно за 60-70 Му. Если же учесть, что кора океана в рифтовых зонах возникает с небольшой скоростью примерно от одного грамма до килограмма в год. Поэтому воды в коре, расположенной в горячих источниках, в два раза больше, чем самой породы. При этом в расчет не берется вода, реагирующая с самой породой. Стоит, правда отметить, что кора и порода образуется не только в рифтовых зонах, но и вне их расположения. Поэтому, если суммировать общую скорость ее образования, она окажется несколько выше. Обычно ученые говорят о скорости, равной 4,7 – 1047 грамм в год. Получается, что соотношение порода\вода во всем Мировом океане — пятьдесят на пятьдесят. Получается, что кора океана и входящие в него породы имеют достаточную гидратацию.

Что же получается? Выходит, что общий водный обмен Мирового океана значительно больше по объему, чем дегазация воды из мантии. Причем первый процесс больше второго почти в восемь тысяч пятьсот раз. Ученые также сделали расчет скорости дегазации за четыре миллиарда лет, они учли всю гидросферную массу и даже воду в коре земли. Получилось, что гидротермальный дебет оказался выше объема дегазации в гидросфере почти в четыре тысячи раза. Вывод очевиден: океанская вода в горячих источниках делает гораздо больше для дегазации и дает большетепловой энергии, чем вся гидросфера.

Когда кора океана в субдукции нагревается при трении литосферных плит, происходит ее дегидратация. При этом происходит реакция: выделяется вода и углекислый газ, попавшие в кору из океанских вод. Образуется оливин, диопсид. Этот процесс называется вторичной дегазацией. О вторичной дегазации и химических при этом процессах мы поговорим в нашей второй части статьи.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *