МЕТАЛЛОГЕНИЯ МИРОВОГО ОКЕАНА
Авторы: В.В.Авдонин, В.В.Кругляков
http://geo.web.ru/db/msg.html?mid=1177306&uri=text/part1.html - «Всё о геологии», геологический факультет МГУ
Глава I. ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ И МЕТАЛЛОГЕНИЧЕСКАЯ ИЗУЧЕННОСТЬ
Систематическое изучение геоморфологии и геологии Мирового океана начато еще в позапрошлом веке, когда, в частности, в океанических котловинах впервые были обнаружены железомарганцевые конкреции.
До середины прошлого столетия относительно детальные сведения о глубине моря и составе дна (ил, песок, скальный грунт) имелись только для подходов к портам и для узкостей (проливов, фарватеров в рифах и т.п.) и носили исключительно прикладной навигационный характер.
В океане до середины прошлого столетия основным инструментом для определения места судна оставался секстант, позволявший определять место судна на основании видимого взаимного расположения небесных светил с погрешностью в несколько миль (в десяток километров). Позднее на смену секстанту пришли радиогеодезические системы, а в последние десятилетия прошлого века были созданы спутниковые навигационные системы, которые к настоящему времени свели погрешность определения места судна в любой точке океана к первым десяткам метров и даже к первым метрам.
Глубина океана определяется эхолотами. До последней четверти XX века использовались однолучевые эхолоты, позволявшие изучать профиль дна вдоль галса судна. Получаемые не только специализированными исследовательскими, но и транспортными судами эхограммы использовались для создания обобщенных сетей наблюдений. На их основании составлялись мелкомасштабные батиметрические карты, которые в свою очередь служили основой для глобальных и региональных геоморфологических построений. Именно эти построения позволили открыть глобальную систему срединно-океанических хребтов, трансформных разломов и других элементов тектоники океанского дна и послужили основой для развития <новой глобальной тектоники>.
Известные на сегодня твердые полезные ископаемые в Мировом океане залегают непосредственно на дне (железомарганцевые конкреции, рудные корки, массивные сульфиды, рудные осадки) или под первыми десятками сантиметров осадков (рудные корки, сульфиды). Этот факт делает геоморфологические построения ведущими в комплексе геологических исследований.
Первые систематические сведения о размещении полезных ископаемых позволили установить, что железомарганцевые конкреции в общем случае локализованы в абиссальных океанических котловинах; рудные корки развиты на склонах подводных гор, в основном в интервале глубин от 0,8 до 4 км; сульфидное оруденение как в форме массивных сульфидов, так и в виде рудных осадков и рассолов приурочено к рифтам срединно-океанических хребтов, также к активным структурам задуговых бассейнов. Океанические котловины, подводные горы и хребты несрединно-океанического типа, срединно-океанические хребты отчетливо выражены даже на обзорных мелкомасштабных картах. Окраинные моря и задуговые бассейны, отделенные от открытого океана островными дугами, также наглядно проявлены на обзорных картах. Все это при наличии определенных поисковых концепций позволяет выбирать участки для постановки мелко- и среднемасштабных геологических исследований.
В последние полтора-два десятилетия на вооружении океанологов, морских геологов и других специалистов в области изучения Мирового океана появились многолучевые эхолоты. Эти комплексы позволяют получать информацию о глубине моря и амплитуде обратно рассеянного сигнала в полосе некоторой ширины. Ширина полосы при прочих равных условиях (модель эхолота и режим работы) пропорциональна глубине океана и превосходит ее в 2-3 раза. Такие устройства обеспечивают получение среднемасштабных карт (1:500000-1:200000) для участков океанского дна с глубиной порядка 5 км и более и средне-крупномасштабных карт для более мелких акваторий. Кроме сведений о глубине моря эти эхолоты обеспечивают составление карт амплитуд обратно рассеянного сигнала. Амплитуды определяются акустической жесткостью и шероховатостью поверхности дна.
При изучении закономерностей размещения и условий образования руд, связанных с глубинными процессами в зонах спрединга и субдукции, большое значение приобретают исследования магнитного и гравитационного полей. Они дают основания для построения моделей разреза земной коры и определения ее латеральных неоднородностей, что важно при определении размеров и глубины залегания магматических камер. Для надежной интерпретации данных этих методов необходимо возможно более точное знание рельефа поверхности дна.
Результаты промера и исследований потенциальных полей позволяют локализовать наиболее перспективные площади для постановки средне- и крупномасштабных исследований, которые проводятся дистанционными методами. Среди них наиболее популярны во всем мире акустические исследования придонными комплексами, позволяющими выполнять локацию бокового обзора и получать временной акустический разрез верхней толщи осадков (порядка 100 м) с разрешением в первые метры и даже доли метра. Другая группа дистанционных методов - фототелевизионное профилирование. При этом в вещательном или малокадровом режиме передается на борт судна телевизионное изображение дна. Параллельно ведется фотографирование дна цифровыми фотокамерами с существенно более высоким, чем у телевизионного канала разрешением. В комплексе акустические и оптические методы позволяют трассировать и геологически интерпретировать линейные акустические образы дна, оконтуривать однотипные по оптическим и акустическим характеристикам участки. Наряду с дистанционными методами для получения информации о химическом, минеральном составе донных объектов, при поисковых и разведочных работах широко используется опробование.
Опробование в зависимости от задач (прежде всего, от типа полезного ископаемого) выполняется различными пробоотборниками. Наиболее распространенными инструментами являются дночерпатели и грунтовые трубки. Они используются при всех исследованиях Мирового океана и позволяют отбирать представительные пробы текучих, пластичных, полутвердых осадочных образований и твердых некрупных объектов на их поверхности, прежде всего, конкреций. Для тех же целей нередко используются коробчатые пробоотборники. При опробовании твердых и скальных пород используются драги и глубоководные погружные буровые установки при исследованиях рудных корок и массивных сульфидов. Для опробования массивных сульфидов и трубок курильщиков применяются специальные грейферы. Большинство инструментов обычно оснащено глубоководными фотоустановками, позволяющими получать фотографию ненарушенной поверхности дна за несколько мгновений до посадки на него пробоотборника. Грейферы, применяемые при опробовании сульфидов, оснащаются телевизионным передатчиком, позволяющим точно выводить аппарат на цель.
В глобальном плане общая характеристика разрезов осадочных образований всего Мирового океана получена по результатам глубоководного бурения по проектам DSDP (<Гломар Челленджер>) и ODP (<Джойдес Резольюшен>). Пробурено более 600 скважин практически во всех геоморфологических и геотектонических зонах океана от внутренних морей до океанических котловин и подводных горных стран. Большинство скважин в открытом океане пробурено с целью наиболее полной характеристики всего разреза осадочной толщи до поверхности базальтов. Некоторые скважины, решая такую задачу, не вышли из осадочного чехла ввиду того, что его мощность превышала 500 м.
Скважины пробурены по логическим сетям в зависимости от конкретных задач. Как следствие, расстояния между ними резко различны. Например, вдоль рудной провинции Кларион-Клиппертон расстояние между скважинами порядка 1000 км. Поперек провинции - порядка 400 км со сгущениями в зонах трансформных разломов. Так, расстояние между скважинами 40 и 41 в районе разлома Кларион всего 17,2 км. Соизмеримая плотность сети и в других регионах.
Из всех скважин отобран керн, выполнены литолого-минералогические исследования, определены комплексы микрофаунистических остатков, по которым определен возраст пород, измерены физические характеристики пород и осадков. В скважинах, достигших базальтового фундамента, определен его возраст и петрографический состав.
В последние годы широко используются глубоководные обитаемые аппараты (ГОА), новое поколение которых, созданное в 80-е годы, имеет рабочую глубину погружения порядка 600 м. В их числе российские ГОА Мир-1 и Мир-2. Создание этих аппаратов дает возможность проводить подводные исследования на 98% площади Мирового океана. Именно ГОА позволили сделать наиболее выдающиеся открытия, в частности, открытие и изучение придонных рудообразующих гидротермальных систем. Наряду с ГОА успешно используются глубоководные буксируемые аппараты, оборудованные локатором бокового обзора, акустическими профилографами, фото- и видеосистемами.
Результаты глобальных обзорных исследований, дополненные региональными данными по отдельным крупным геоморфологическим, геотектоническим и металлогеническим зонам нашли свое отражение в ряде специальных карт от физических до металлогенических. Существуют обзорные карты толщины земной коры, осадочного чехла, типов донных осадков и целый ряд других. Такие карты, в частности, собраны в Атласах океанов, изданных Морским Генеральным штабом СССР в разные годы, в Атласе Индийского океана, составленного по результатам работ Международной Индоокеанской экспедиции (МИОЭ).
Геология континентов систематически изучается в течение нескольких столетий. На рубеже веков в 2000 году в Санкт-Петербурге торжественно отмечено 300-летие горно-геологической службы России. За год до этого в 1999 году в Геленджике отмечено 50-летие морской геофизики (комплекса дистанционных методов изучения геологического строения дна акваторий). Естественно, что геологическая изученность дна океана существенно менее детальна, чем изученность суши. Себестоимость морских геологических исследований значительно выше, чем сухопутных. Для возможно более быстрого накопления геологической информации по океану проводятся региональные комплексные исследования по трансокеанским геотраверзам. Геотраверзы - это полосы шириной порядка 1000 км, пересекающие океаны в широтном направлении от одной континентальной окраины до другой. К настоящему времени отработаны Анголо-Бразильский траверз в Атлантике, Австралийско-Маскаренский в Индийском океане и Тихоокеанский. На геотраверзах исследованы магнитное и гравитационное поля, выполнено сейсмическое профилирование, проведено донное опробование. Другой вид исследований носит изначально прикладной характер. Это поисково-разведочные работы на различные виды полезных ископаемых, изыскания под гидротехнические сооружения и коммуникации. Технология исследований определяется конкретными задачами .