Загадки океана

Гидротермы имеют большое значение в геологии и химии Мирового океана. Они — источник пищи для удивительных животных в глубоководных оазисах, и кроме того, они создают в глубинах рудные залежи ценных металлов. Однако в Мировом океане имеются и другие механизмы образования рудных залежей, например железомарганцевые конкреции и корковые руды. Предполагается, что гидротермы являются также важным фактором, определяющим химический состав вод океана в целом через цепочку природных взаимосвязей. Гидротермы влияют и на климат Земли.

Где и как образуются корковые руды. В литосферных плитах на дне Мирового океана иногда происходят внутриплиточные вулканические извержения. Лава поднимается по отдельным относительно узким каналам, образующимся в океанской коре. Растекаясь вокруг центрального канала, она постепенно образует коническую «постройку», круглую или эллиптическую в сечении, с крутизной склонов от 5 до 35°, называемую подводной горой.

Подводные горы, как правило, вытянуты в цепи во внутренних частях литосферных плит, далеких от краев. На их вершинах часто образуются углубления, т. е. кратеры, где происходит излияние лавы. Если диаметр кратера больше 2 км, то он называется кальдерой. Часто встречаются подводные горы с плоскими вершинами. Они называются гайотами. Предполагают, что плоские вершины образуются при заполнении кальдер лавой через кольцевые каналы.

Гайоты представляют особый интерес: на их склонах обнаруживают ценные железомарганцевые руды с высоким содержанием кобальта. Они называются корковыми рудами.

Содержание кобальта в образцах корковых руд, найденных советскими специалистами на двух гайотах в Тихом океане, превышает 1 %. Это очень высокое содержание ценного металла. При такой концентрации один гайот может дать десятки миллионов тонн дефицитного металла. Поэтому корковые руды считаются одними из самых перспективных океанских руд.

Найти новый, никем не открытый и не показанный на картах гайот — большая удача. Это удалось ученым в 9–м рейсе научно — исследовательского судна «Академик Мстислав Келдыш» Института океанологии им. П. П. Ширшова АН СССР. В конце 1984 г. они нашли гайот в Тихом океане, в системе Магеллановых гор, находящихся в Восточно — Марианской котловине.

Новый гайот получил название гайота Института океанологии Академии наук СССР (гайот ИОАН). Он возвышается над поверхностью котловины более чем на 4500 м. неподалеку от гайота Ита — Майтаи, который имеет высоту больше 6 тыс. м, а его вершина располагается на глубине 1400 м. Обе подводные горы были детально обследованы с помощью подводных обитаемых аппаратов «Пайсис». Было сделано несколько маршрутов, по 5–6 ч каждый. Наблюдатель — геолог в подводном аппарате «идет» по геологическому маршруту почти так же, как он привык это делать на суше. Только образец породы он берет не руками, а с помощью манипулятора, да смотрит он через иллюминатор, на который давит вода с силой около 100 т.

На гайоте Ита — Майтаи в Тихом океане на глубине 1950 м манипулятором подводного аппарата «Пайсис» отбирается биологический образец: бесстебельчатые лилии, сидящие на горгоновом коралле.

Исследованные советскими учеными гайоты были островами и двигались вместе с литосферными плитами, на которых они возникли. В течение длительного времени происходило медленное погружение этих островов, их склоны постепенно пересекали слой кислородного минимума. Предполагается, что это обстоятельство имело решающее значение для образования корковых руд.

Слой кислородного минимума образуется в океане на глубинах от 600 до 2000 м. Кислород здесь расходуется на окисление органики. В пределах этих глубин происходит разложение основной массы органического вещества планктона. Кобальт интенсивно поглощается планктонными животными из морской воды. А при разложении планктонных организмов в слое кислородного минимума кобальт снова переходит в воду, обогащая ее. Здесь он и захватывается рудным веществом. Таким путем происходит обогащение формирующихся железомарганцевых корок не только кобальтом, но также никелем и медью.

Среди нагромождений железомарганцевых корок гайота Ита — Майтаи на глубине 1800 м аппарат встретил угря.

По наблюдениям советских ученых, рассеянные металлы могут концентрироваться лишь в том случае, если нерудные компоненты, т. е. тончайшие частицы глинистых и обломочных минералов, в том числе нерастворимые остатки планктонных организмов, будут выноситься за пределы области накопления руды. Для этого необходимо подводное течение у дна со скоростью в пределах 3—30 см/с. Начало образования рудных корок на гайотах Ита — Майтаи и ИОАН произошло около 20 млн. лет назад. Геологи называют это время средним миоценом. Оно соответствует началу ледникового периода, с которым связано усиленное перемешивание воды в океане, увеличение биологической продуктивности океана, образование слоя кислородного минимума и начало широкого образования корковых руд на подводных горах.