Термин «рифтовая долина» введен в лексикон наук о Земле известным шотландским геологом Дж. Грегори. Он занимался геологической съемкой в Восточной Африке и в 1921 г. опубликовал фундаментальную монографию «Рифтовые долины и геология Восточной Африки». Среди этих долин есть рифт Грегори. Этот исследователь определил и генетический статус рифтовых долин — грабены растяжения. Вместе с тем признание возможности растяжения земной коры в те годы считалось по меньшей мере несерьезным. Большинство геологов принимало гипотезу сжатия Земли английского геофизика Дж. Джоли, к слову сказать, иностранного члена Академии наук СССР. И лишь в конце 50-х годов прошлого столетия аргументы о растяжении земной коры нашли адекватное подтверждение в трудах Ф. Венинг-Мейнеца и Э. Булларда.

Что касается океана, то странно думать, что всего несколько десятилетий назад большинство нынешних геологов старшего поколения о рифтовой долине не подозревало. У других были смутные догадки. Они сводились к возможному продолжению рифта Исландии в океан или к взаимосвязи с концепцией расширения Земли. Точкой отсчета в обоих случаях служил уже известный к тому времени глобальный пояс землетрясений, занимающий в океанах срединное положение. Но наглядного изображения продольного ущелья, которое разделяет срединные хребты, по-прежнему не существовало.

Сразу после Второй мировой войны американцы начали интенсивные исследования дна Атлантического океана. В конце 40-х годов прошлого столетия руководитель Ламонтской геологической обсерватории М. Юинг с сотрудниками драгировал на гребне Срединно-Атлантического хребта (САХ) в Южной Атлантике глубинные породы (в том числе серпентинизированные перидотиты). Оценивая находки, будущий основоположник новой глобальной тектоники Г. Хесс на симпозиуме «Земная кора» в Балтиморе (США) отмечал, что «вопрос о том, почему серпентинизация приурочена в Атлантике к средней линии океана, остается до сих пор открытым». Уточним, серпентинизация — процесс гидротермального изменения и превращения глубинных пород (дунита, перидотита и др.) в серпентинит, состоящий из группы минералов серпентина (слоистого силиката магния). Процесс протекает при температуре 300–500°С с выделением тепла и увеличением объема вещества. По этой причине с серпентинизацией нередко связывали и теперь связывают поднятие земной коры, что верно. Однако по некоторым расчетам, масса серпентинитов, необходимая для вздымания гребня САХ над уровнем подножия, должна содержать воду в количестве ~1% от общей массы воды в Мировом океане. Это нереально и не отвечает современному составу пород срединно-океанических хребтов (СОХ). Происхождение же форм тектонического рельефа меньшего масштаба путем серпентинизации не исключено.

Серпентин — красивый минерал и внешне напоминает рисунок кожи змеи с пятнами на зеленом фоне. Вместе со своим названием он давно вошел в обиход нашей жизни. Серпантином называют извивы горных дорог, гирлянды цветных украшений. Серпентин используется как поделочный камень, а также для изготовления разнообразных декоративных изделий в строительстве и архитектуре.

Но продолжим цитату профессора Хесса: «Любая гипотеза, которую можно предложить для объяснения этого факта, является в настоящее время умозрительной» [1][1]Хесс Х.Х. Серпентиниты, орогенез и эпейрогенез. Земная кора. М., 1957: 403–422.
[Hess H.H. Serpentinites, orogenesis and epeirogenesis. Crust of the Earth. Baltimore, 1955.] Заседания симпозиума проходили в октябре 1954 г. В то время уже шел разговор о конвекционных потоках в мантии Земли. С восходящей ветвью потока связывалось образование гребней СОХ, однако разрыва литосферы не предусматривалось.

Обращаясь в прошлое, хочется мысленно вмешаться в ход рассуждений Хесса. Ну если уж Вы указали на локализацию серпентинизации вдоль гребня хребта, то и предположите, что именно здесь и должна существовать трещина, через которую глубинное вещество просачивается на поверхность, а вода проникает в земную кору. И все встанет на свои места!

Казалось бы, чего проще? Проще да, но с высоты современного знания. Рассчитывать на получение позитивного результата лишь путем умозрительных упражнений не приходится. Озарение чаще падает на подготовленную почву. Такова логика научного поиска.

Фундаментальная подготовка была выполнена, и связана она с именами профессора Колумбийского университета США и Ламонтской геологической обсерватории Брюса Чарльза Хейзена и его неизменной сотрудницы Мэри Тарп. В геологии много известных женщин-подвижниц. И в этом ряду заслуженное место принадлежит Мэри. В Ламонтскую обсерваторию она пришла в возрасте 20 лет, имея на руках диплом геолога Мичиганского университета, сертификат палеонтолога, диплом математика Университета г. Талсы (Оклахома). Ознакомившись с ее резюме, Юинг (в то время директор обсерватории) оказался в затруднении, куда  же направить барышню. Проблема решилась быстро. Он спросил: «Вы чертить умеете?» и, услышав в ответ что-то похожее на согласие, определил ее в лабораторию сбора и систематизации данных по измерению глубин дна океана, к Хейзену. Там она превратилась в замечательного картографа-исследователя. В 1953 г., систематизируя данные по Северной Атлантике, Тарп обнаружила на трех смежных по широте эхолотных профилях САХ сходные формы рельефа — глубокие провалы в срединной части хребта. Оформив данные в виде картинки (прообраза будущих физиографических карт), она показала ее своему руководителю (рис.1). Тот с удивлением воскликнул: «Этого не может быть!». У Хейзена сразу возникла мысль о расколе континентов в стиле А. Вегенера. Однако в те годы подобные мысли были крамольными, и данных было еще маловато. Мэри продолжала работать и не только обнаруживала новые провалы по простиранию хребта, но и отмечала их совпадение с линией эпицентров землетрясений глобального сейсмического пояса Земли. Все это означает, что фактическое открытие рифтовой долины произошло в 1953 г. (но с поправкой на слабую осведомленность научного сообщества). Напомним, что на симпозиуме в 1954 г. о рифтовой долине как таковой не было сказано ни слова. Удивительно, что всего лишь два-три года спустя были обнародованы фундаментальные результаты совместных исследований Тарп и Хейзена. В 1957 г. после доклада Хейзена на симпозиуме в Принстонском университете идея о Великом глобальном рифте получила широкую известность, особенно после эмоциональной реплики Хесса (в то время директора геологического департамента Принстона): «Молодой человек, вы потрясли основы геологии!». Тем самым была решена и проблема серпентинизации, которая так занимала профессора Хесса.

В одной из публикаций Хейзена тех лет есть интересное признание, что рифтовую долину открыла Мэри Тарп. Это признание — благодарность Хейзена своей сотруднице и близкому человеку за самоотверженный труд по составлению физиографических карт, охвативших впоследствии весь Мировой океан. В Америке есть определение: «Великий глобальный рифт». Мы добавим, что в 1953 г. было сделано Великое географическое открытие, предопределившее слом прежней идеологии наук о Земле. Его авторами стали Мэри Тарп и Брюс Хейзен (рис.2).

Дальнейшая популяризация открытия шла своим чередом. В апреле 1959 г. в США под эгидой Геологического общества Америки вышла книга «The floors of the oceans», авторами которой были Хейзен, Юинг и Тарп. На русский язык она была переведена в 1962 г. в издательстве «Иностранная литература» под названием «Дно Атлантического океана» [2][2]Хейзен Б., Тарп М., Юинг М. Дно Атлантического океана. Перевод с англ. А.В. Ильин. М., 1962.
[Heezen B.C., Tharp M., Ewing W.M. The Floors of the Oceans. New York, 1959.] Книга вызвала, мало сказать, большой интерес. Она ознаменовала новый этап в изучении океанского дна. Уже невозможно стало говорить, что горные хребты в океане — складчатые сооружения, а глубоководные равнины — древние платформы. Фактический материал, приведенный авторами, не оставлял сомнений в иной природе дна океана.

Самая эффектная иллюстрация нового видения земной коры океана — последовательный ряд эхолотных профилей через осевую зону САХ, от южной оконечности хребта Рейкьянес до параллели 20°с.ш. (рис.3). Индивидуальные различия морфологии в смежных профилях хорошо прослеживаются, но и общая стилистика рельефа по всей «линейке» очевидна. Впоследствии эта стилистика находила постоянное подтверждение, пока не стала достоянием всей глобальной рифтовой системы океанов. Попутно отметим, что была установлена идентичность морфологии осевых зон хребтов и провинции Восточно-Африканских рифтов. Определение осевой долины на гребнях СОХ как «рифтовой» обрело законное основание.

Открытие рифтовой долины в океане хотя и не положило конец дискуссиям о происхождении срединно-океанических хребтов, но существенно качнуло маятник в сторону идеи о их сбросовой тектонике. Во всяком случае мифология генезиса СОХ, подверстанная к концепциям геологии материков, была поколеблена.

Рифтовая долина интересна не сама по себе. У нее особый статус. Она — источник новых идей и представлений о геологии дна океана для широкого круга исследователей наук о Земле. В рифтовую долину устремились геологи всех мастей: тектонисты, геоморфологи, геофизики, геохимики, петрологи, литологи, а теперь еще и биологи и экологи. Фундамент, заложенный Хейзеном и Тарп, обзавелся мощной надстройкой нового знания геологии океанского дна.

Конечно, всех интересует главный вопрос: происхождение и развитие самой рифтовой долины, ибо его решение открывает для всех заинтересованных исследователей новые перспективы. Однако это непростая задача.

Современные подходы к изучению дна океана реализуются в океанографических экспедициях. Чаще всего в них проводятся комплексные работы, и бюджет времени для каждого направления ограничен. Не спасают и специализированные исследования: полигонные съемки и геолого-геофизические траверсы (комплексные исследования по заданному профилю). Необходимой детализации достичь не удается. Можно отработать сотни и тысячи полигонов. В каждом из них будут получены новые данные, открыты новые подводные горы, каньоны и другие формы рельефа, обнаружены различные сочетания горных пород и осадочных комплексов. Не будет только одного — понимания пространственных взаимосвязей форм подводного рельефа, геофизических параметров, элементов залегания коренных пород, особенностей их распределения. Но именно такие детали и характеризуют суть геологических процессов. Переход на подобный уровень и следовало осуществить.

С этой целью в начале 70-х годов прошлого века был учрежден стационарный полигон площадью 40 тыс. км² (поменьше Московской области), на котором исследования доводились до высокой степени детализации. Полигон расположен на гребне САХ, южнее Азорских островов, на широте 36–37°. Программа исследований получила название ФАМОУС (Франко-американские подводные исследования срединно-океанических хребтов). Она продолжалась в течение нескольких лет. Пока, по большому счету, не удалось повторить столь масштабного предприятия. Объектом исследования стала рифтовая долина САХ.

Программа ФАМОУС включала надводные и подводные исследования. Лишь на первом этапе было выполнено 26 экспедиционных рейсов. Сверхплотная сетка промеров позволила составить батиметрическую карту с сечением изобат 10 м. Это и для нынешнего времени — большая редкость. Карта послужила основанием для последующих работ. Особенную ценность представляли буксируемые устройства «Си-Марк-1 и -2» Скриппсовского океанографического института (США), на которых были смонтированы эхолоты, сейсмографы, магнитометры, локаторы бокового обзора, фотокамеры. Устройства буксировались непосредственно над дном и с высокой разрешающей способностью измеряли его параметры. Удавалось, в частности, фиксировать углы наклона до 70° — достижение ранее не виданное. Только цветные фотографии исчислялись тысячами. На дне долины установили сейсмографы, контролирующие сейсмическую активность. Для передачи информации использовались гидроакустические буи, управляемые по радио. С помощью английского локатора бокового обзора «Глория» засняли весь район — получили акустическую фотографию дна. Результаты сейсмических опытов показали, что в пределах полигона происходит ежедневно 10–30 землетрясений различной магнитуды. Забегая немного вперед, отметим: важнейший вывод из наблюдений сейсмической активности состоит в том, что землетрясения не связаны с динамикой интрузий в осевой зоне рифтовой долины, а обусловлены сбросовыми дислокациями на ее склонах. Нельзя при этом воздержаться от замечания о практически непрерывной изменчивости микро- и мезорельефа на склонах рифтовой долины и невозможности зафиксировать морфологию указанных масштабов на длительное время. Другими словами, нельзя быть уверенным, что параметры подробной геологической съемки сохраняются неизменными хотя бы несколько лет.

Но это было лишь началом. На втором этапе в долину спустились глубоководные обитаемые аппараты (ГОА): французские «Циана» и «Архимед» и американский «Алвин». Предстояло провести непосредственные наблюдения на границе литосферных плит, в самом центре спрединга. Аппараты были оборудованы той же техникой, что и «Си-Марки». Дополнительно в носовой части «Алвина» закрепили звуковизор, который «видел» вдаль до 1.5 км и, подобно летучей мыши, избегал ненужных препятствий при выполнении различных измерений и отборе геологических проб.

Первое, на что обратили внимание наблюдатели, — пологий свод, выгибающийся к центру спрединга и инкрустированный разнообразными формами рельефа. Среди них — центральные поднятия. Они получили громкие космические имена: Венера, Плутон, Уран, Сатурн, Юпитер. Гора Венера, например, имеет длину 3.7 км, ширину 1.1 км и высоту 250 м. Ее поверхность состоит из застывших потоков лавы, билатеральная ориентация которых указывает на трещинные излияния лавы. В сумме трещины занимают 6–8% от общей ширины дна долины. Ширина их колеблется от нескольких сантиметров до 8 м. Привлекают внимание своеобразные курганы, по форме напоминающие стога сена. Как предполагают исследователи, эти формы первичны, в совокупности они образуют центральные вулканические поднятия. Отмечалось, что центральные поднятия чередуются со столь же центральными депрессиями вдоль дна долины. В депрессиях преобладают тектонические трещины. Как оказалось впоследствии, подобные чередования вообще характерны на всем протяжении рифтовой долины. Со временем поднятия и депрессии меняются местами. Там, где были вулканические поднятия, сформировались депрессии, и наоборот. Очень похоже на ритмичную работу гейзера, когда период фонтанирования сменяется периодом покоя. Приходит на память библейская притча, в которой речь идет о зерне: «Не возродится, пока не умрет». Но проблема имеет более общее значение, и в диалектике она предстает как основная категория — «отрицание отрицания», или как закон цикличности развития природных явлений. Этот закон нашел свое яркое воплощение в упомянутом чередовании вулканической и тектонической стадий в развитии дна рифтовой долины. По простиранию он реализуется в виде ячеистой структуры дна, а вкрест простирания — в формировании грядово-долинного рельефа на периферии. Американские геологи К. Макдональд и Т. Этвотер предполагают, что «смена декораций» происходит в интервале 0.5–1 млн лет.

Особенно дискуссионным стал вопрос о происхождении провинции гряд и долин на периферии рифтовой долины. По этому поводу было выдвинуто несколько гипотез [3][3]Ильин А.В. Изменчивый лик глубин. Проблема изученности дна океана. М., 1996.
[Ilyin A.V. Variable Face of the Deep. The Problem of the Ocean Floor Study. Moscow, 1996 (In Russ.).] Однако объяснить переход от бровки склона рифтовой долины к первой долине рифтовых гор затруднительно. Нам представляется, что выход из этой туманной ситуации — сопоставление рельефа и аномалий силы тяжести в рамках рифтовой долины. На пике массы, когда создается центральное вулканическое поднятие, отрицательные аномалии силы тяжести в долине минимальные, и достижение изостатического равновесия на бровке склона происходит на более низком батиметрическом уровне, чем при сокращенной массе в тектоническую фазу развития. Разница батиметрических уровней при достижении изостатического равновесия в результате раздвижения плит и по закону цикличности определяет формирование грядово-долинного рельефа в провинции рифтовых гор (рис.4).

Инструментальные определения магнитных свойств пород в центре спрединга показали, что все дно рифтовой долины лежит в пределах эпохи Брюнес с возрастом около 0.7 млн лет. Темпы расширения дна не превышают 2.4 см/год. При этом спрединг совершается асимметрично. Плиты относительно друг друга движутся с различными скоростями. Так было установлено асимметричное расширение дна океана.

Важнейшие результаты получены с батискафа «Архимед». Он погружался 30 раз. Отметим лишь два выдающихся достижения. На бровке трансформного разлома в районе работ были обнаружены гидротермальные отложения — красные, желтые, зеленые крупинки минералов железа и марганца. Это были вообще первые наблюдение и отбор проб цветных отложений — гидроксидов и сульфидов. А наблюдатели батискафа стали первыми, кому удалось увидеть устье гидротермального источника. Они же предположили и причины появления рудного вещества на поверхности — многократные сдвиговые деформации и нормальные сбросы, зондирующие земную кору до глубин 10–12 км. По плоскостям сбросов гидротермы выносятся на поверхность. Отметим, что погружения батискафа «Архимед» происходили за два года до открытия гидротермальных источников в Галапагосском рифте. Об этом несколько позже. Второе достижение — детальное изучение взаимодействия оси спрединга с горизонтальными сдвигами в трансформе, выявление миграции осевой линии трансформа вверх-вниз по склону и формирования нодальной впадины в зоне контакта структур спрединга и трансформа. Обилие обломочного материала в зоне их сочленения служит оценкой количества тектонических движений. На базе полученных данных французский исследователь К. Ле-Пишон сделал вывод о миграции трансформных разломов в поперечном направлении.

Мини-лодка «Алвин» выполнила в районе проведения ФАМОУС 15 погружений. Она прошла над дном долины 27 км. Точность каждого наблюдения или места отобранной пробы составляла не более 10–12 м. Напомним еще раз, точность обеспечивалась акустическими маяками, отвечающими на запросы надводных судов и подводных аппаратов (рис.5). «Алвин» отобрал 100 образцов, снял фильм, сделал 12 тыс. фотографий, обследовал и описал 200 больших и малых тектонических форм рельефа. Казалось бы, не так много, но с учетом беспрецедентной точности определения места, это был принципиально новый уровень исследования дна океана. Именно в те годы впервые появился классический рисунок склонов рифтовой долины, который представлял совокупность нормальных тектонических сбросов (рис.6). Как пример уникального результата, полученного с борта «Алвина», отметим изучение геологического разреза на склонах рифтовой долины (рис.7). Снизу вверх наблюдаются осыпи и каменные обнажения, в которые внедрены вертикальные пластины спекшейся брекчии. В пластинах обнаружена тонкая слоистость, образованная прежде в трещинах на дне долины. С отходом от центра спрединга трещины «оживали», и некоторые из них (совпадающие с плоскостями сбросов) превращались в зеркала скольжения. Массивные базальты переходят в пиллоу-лавы (по форме напоминающие подушки), срезанные плоскостью сброса. Высота изученного склона составила 350 м. Особенно заметна роль нормальных сбросов в формировании структуры склона. Весь рифт глубиной примерно 1.5 км создан исключительно подобными сбросами (см. рис.6, 7).

Масса новейшей информации позволила по-новому взглянуть на многие вопросы, казалось бы, решенные с более общих позиций. Один из активных участников программы ФАМОУС, профессор Стэндфордского университета (США) Т. Ван Андел, писал, что в результате детализации исследований дна океана «мы быстро возвращаемся к тем временам, когда каждый уголок Земли имел собственную историю, очень слабо связанную с другими какими-либо общими законами». И далее: «А пока мы будем свидетелями того, как простой образ Земли, возникший в горячие, безрассудные дни, будет постоянно тускнеть». Так эмоционально предостерегает Ван Андел от поспешных заключений — окончательных и бесповоротных, которые свойственны некоторым сторонникам новых тектонических концепций. В столь впечатляющем откровении слышится пессимистическая нота, в том смысле что от нынешнего схематизма до понимания подлинных закономерностей строения дна океана — дистанция огромного размера [3][3]Ильин А.В. Изменчивый лик глубин. Проблема изученности дна океана. М., 1996.
[Ilyin A.V. Variable Face of the Deep. The Problem of the Ocean Floor Study. Moscow, 1996 (In Russ.).]

Но, как бы то ни было, исследования продолжаются. И сам Ван Андел являет собой образец энтузиаста изучения морских глубин. Вспоминается экспедиция, которую он возглавил в 1968 г. на научно-исследовательском судне «Арго». Это — один из первых геотраверсов в Южной Атлантике: от Луанды (Ангола) до Форталезы (Бразилия). Экспедиции был придан символ «CIRCE». Сама по себе данная аббревиатура переводится как Цирцея — волшебница. Цирцея проживала на острове Эя в Эгейском море. И во время возвращения Одиссея из длительного плавания задержала его у себя примерно на год. Так что вернулся он к Пенелопе с небольшим опозданием. Возможно, геотраверс на «Арго» как-то ассоциировался с плаванием Одиссея. Отсюда аналогия с греческой мифологией.

Одним из результатов экспедиции стало открытие структурной асимметрии Срединно-Атлантического хребта в Южной Атлантике (ЮАСХ). Его восточный фланг оказался выше западного. Подобная «кривобокость» противоречила жестким канонам только что зарождавшейся тектоники литосферных плит, согласно которой структура одного фланга должна быть зеркальным отражением другого. На этом настаивал Ле-Пишон — основоположник и энтузиаст новой концепции.

Кроме того, на флангах хребта не было обнаружено и структурно-морфологических двойников. Так, на начальном этапе существования новой геологической парадигмы в ее канонических основах отмечались существенные противоречия.

На пересечении гребня САХ вместо обычной осевой долины был обнаружен веер неглубоких продолговатых впадин, среди которых вычленить осевую долину оказалось трудно. Совокупность относительно мелких долин, расчленяющих осевой сегмент хребта, получила, с подачи Ван Андела, название BULGE — расчлененный вулканический купол-свод, венчающий гребень ЮАСХ. Впоследствии, при исследовании рифтовой зоны ЮАСХ, нам приходилось встречать подобные формы рельефа и в других сегментах хребта (рис.8). Тем самым подвергается сомнению закономерность, по которой глубокие рифтовые долины согласуются с медленным расширением дна (1–4 см/год), долины средней глубины — со средними темпами (4–8 см/год) и слабовыраженные — с быстрым расширением (от 8 до 18 см/год). Схему зависимости морфологии рифтовых долин от темпов спрединга следует рассматривать лишь как частный случай. По подсчетам К. Макдональда и Б. Луендига, средние темпы спрединга эквивалентны скорости роста ногтей у человека.

Отмеченные выше противоречия свидетельствуют о том, что судьбу облика рифтовой долины и даже ее существование решают не темпы расширения, а темпы поступления магматического материала из глубин мантии Земли. Если нет магмы, то можно расширять дно хоть по метру в день, но объяснить структурно-морфологические различия рифтовых зон при этом затруднительно. Как сопрягается интенсивность снабжения магмой с темпами спрединга, еще предстоит выяснить. От этого будет зависеть и подробная классификация рифтовых долин, определение их разновидностей.

Изучая морфологическую структуру ЮАСХ, мы обратили внимание на один парадокс — существование идеальной симметрии дна Южной Атлантики при асимметричном раздвижении литосферных плит. Для примера рассмотрим сложившуюся там ситуацию, когда, по данным геодинамики, Американская плита перемещается к западу со скоростью ~2.3 см/год, а Африканская — со скоростью 1.9 см/год [6][6]Дубинин Е.П., Ушаков С.А. Океанический рифтогенез. М., 2001.
[Dubinin E.P., Ushakov S.A. Oceanic Riftogenesis. Moscow, 2001. (In Russ.).] Из этого следует, что Американская плита за весь период спрединга (~140 млн лет) прошла путь примерно на 600 км больше Африканской, т.е. центр спрединга при таких исходных данных никак не может сохраняться посередине дна Южной Атлантики. Выбор аргументов для приведения в соответствие асимметрии спрединга с фактической симметрией дна Южной Атлантики — небольшой, а скорее всего — единственный. Центр спрединга должен мигрировать на запад со скоростью ~2 мм/год. В этом случае скорости обеих плит сравняются на значении 2.1 см/год. Несложные вычисления показывают, что за весь период спрединга его мигрирующий центр должен отчленить от Американской плиты ~300 км земной коры и присоединить их к Африканской. Такой итог при заданных условиях представляется закономерным. Вопрос в другом: насколько равномерно происходит джампинг центра спрединга (перемещение центра спрединга, прерывистое и скачкообразное, стали называть «джампингом», от английского слова jump — прыжок, перескок). Не каждые же 2 мм/год! Скорее всего — нелинейно. Возможно, один перескок от другого отделяется миллионами лет. При очередном перескоке к малоскоростной плите присоединяются фрагменты коры, намагниченной в более скоростной смежной плите. Какие корректировки магнитной шкалы должны при этом произойти? Вопрос не праздный, тем более что достоянием менее скоростной плиты могут оказаться крупные намагниченные блоки скоростной плиты. Отметим, что 300 км переходной коры (от одной плиты к другой) — величина кумулятивная (рис.9). Как в этом «зазоре» распределяются отдельные перескоки, можно будет определить лишь при дальнейших исследованиях морфоструктуры акустического фундамента. Однако неизбежно следует вывод: вся рифтогенная земная кора (океаническая) представлена двумя структурными типами: более однородной, связанной со скоростной плитой, и расчлененной, «расклиненной», которая характерна для менее скоростной плиты. Другими словами, следствие любого спрединга дна океана — постоянное воспроизведение геометрической симметрии и формирование структурной асимметрии океанической земной коры. А сама геометрическая симметрия представляет собой природную константу. Тем самым решается проблема структурной асимметрии ЮАСХ, которая со времен Ван Андела оставалась загадкой. Но и здесь не без вопросов. Если центр спрединга перемещается, то откуда берется центрированное расположение магнитных аномалий по отношению к его современному положению? На это еще предстоит ответить.

Не слишком отклоняясь от предмета статьи, отметим, что по следам детального изучения рифтовой долины по программе ФАМОУС подобные исследования развернулись и в других океанах.

С момента открытия рифтовой долины исследования в ее пределах проводились в традиционных рамках морской геологии. Ничто не предвещало того, что океанология стоит на пороге нового знания, открывающего широкие горизонты науки об океане. Оказалось, что существует мощная жизненная энергия, которая поступает из глубин литосферы, создает крупные минеральные скопления и новые экосистемы Земли, неведомые практически до конца ХХ в. Рифтовая долина предстает оазисом плодородия, где интенсивные рудопроявления соседствуют с неизвестной ранее морской фауной, в концентрациях живых организмов превышающей любые другие биоценозы на дне океана. Поистине все перевернулось вверх дном. Новый аспект исследований стал едва ли не главным приоритетом в изучении океанского дна.

Напомним, что впервые устье гидротермы увидели из батискафа «Архимед» в 1974 г. в районе проведения ФАМОУС. Но лишь два года спустя, в мае 1976 г., по фотографиям с буксируемого устройства «Ангус» в Галапагосском рифте удалось распознать необычных представителей фауны гидротермальных источников. Это были моллюски и крабы, которые поражали своими размерами — до 15–18 см. До этого встречались особи размером не более 3 см. В феврале 1977 г. в тот же рифт опустился уже знакомый нам «Алвин». На его борту находились известный нам Ван Андел и его напарник Д.Корлисс. Именно они и были первыми, кто воочию наблюдал неведомых ранее обитателей рифтовой долины.

Возможно, с этого первого погружения в Галапагосский рифт и следует вести хронологию систематических исследований гидротерм и связанных с ними природных явлений. На начальных этапах визуальных наблюдений было обнаружено четыре кратера размерами 30–100 м, из которых постоянно выбивались струи теплой воды. К слову сказать, открытию гидротерм в Галапагосском рифте предшествовали исследования температуры придонной воды, которая в этом районе оказалась выше, нежели наверху. Интересный способ поиска гидротерм применили геохимики, обнаружившие в пробах воды изотопы ³Не — надежного индикатора активности гидротерм.

В гидротермах обитали гигантские моллюски, новый отряд трубчатых червей — погонофор диаметром до 25 мм, новый вид змеевидной рыбы и др. Обнаружены были и мертвые сообщества организмов — танатоценозы. По изотопным исследованиям определили возраст раковин — 10–20 лет. По-видимому, с такими же интервалами времени появляются и исчезают струи теплой воды, отмирая и возрождаясь с небольшими отклонениями от прежних дислокаций. Гидротермальные отложения на самой оси рифта (за редким исключением) не образуются, но располагаются рядами холмиков на его периферии — до 18–20 км от центра спрединга. Линейные ряды холмов указывают на их взаимосвязь с тектоническими сбросами.

На сегодняшний день написаны тысячи статей и сотни монографий по разным направлениям изучения рифтовой долины, которая превратилась в настоящую Мекку для морских геологов, биологов и экологов. Из первоначальных шагов по изучению долины необходимо отметить погружение в марте 1979 г. «Алвина» и «Сиены» в рифтовую зону Восточно-Тихоокеанского поднятия (ВТП), на выходе из Калифорнийского залива. Там обнаружили примерно такую же фауну, что и на Галапагосах. Был сделан вывод, что она не уникальна. Забегая несколько вперед, отметим, что после открытия гидротермальной фауны в рифтовой долине Атлантики этот тезис оказался не вполне корректным. Здесь в глубоких рифтовых долинах обнаружили эндемичную фауну, отличную от фауны других регионов. Акванавты Макдональд и Луендик так описывают свои впечатления: «Когда мы спустились на гидротермальное поле, вид его напоминал картины из фильмов ужасов. Крупные белые моллюски размером до 30 см гнездились между черными пилоу-лавами. Белые крабы слепо перебегали по вулканическим неровностям, гигантские трубчатые черви длиной до 3 м извивались в воде. Вся эта живность сосредоточена в плотных колониях, окружающих устья гидротермального источника. Красные верхушки погонофор и красный цвет моллюсков свидетельствовали об окислении гемоглобина в их крови» [7][7]Macdonald K.C., Lyendik B.P. The crest of the east Pacific Rise. Scientific American. 1981; 244(5): 110–117.

В другом месте те же исследователи обнаружили трубообразные постройки до 10 м высотой и диаметром 40 см. Из них выбивались и фонтанировали черные горячие растворы, насыщенные сульфидами. Наблюдатели назвали эти сооружения черными курильщиками. Температура растворов в них составляла 350°С. Они не кипели, поскольку на них давил столб воды 2750 м. Отложения вокруг построек состояли из сульфидов железа, меди, цинка и сульфатов кальция и магния. Была отмечена большая роль гидротермальных источников в создании модели химизма океана. Уместно в связи с этим напомнить, что в свое время академик В.И. Вернадский определил соленость морской воды как мировую константу. Теперь есть предположения, что каждые 8 млн лет весь объем океанских вод проходит по лабиринтам коры и мантии Земли под океаном. Называют и другие подобные цифры. Но это никак не отражается на определении солености Вернадским, поскольку современное природное равновесие и химический состав океанских вод устанавливались в течение десятков миллионов лет, в том числе и при участии гидротермальных процессов.

Как ни странно, гидротермальные источники в рифтовой долине Атлантики были обнаружены с опозданием почти на 10 лет. Большая заслуга в их открытии принадлежит американскому геохимику П. Рону. В 1985 г. он обнаружил гидротермы в центральной части Северной Атлантики. На базе его исследований проведено бурение (ЛЕГ106 бурового судна «JOIDES Resolution»). Здесь постройки курильщиков достигали 11 м в высоту и 1 м в диаметре. Это гидротермальное поле назвали Snake Pit (Змеиная яма), поскольку в окрестностях источников преобладали креветки и змеевидные рыбы. За свои работы Рона удостоен медали Френсиса Шепарда — основоположника морской геологии.

Летом 1988 г. в рифтовую долину САХ спустились советские исследователи на подводном аппарате «Мир». Они обнаружили крупное месторождение сульфидных руд (рис.10). С тех пор открытия гидротермальных полей продолжались и продолжаются. Сейчас во всех океанах открыто 280 активных гидротермальных источников. Можно предположить, что типичные тектономагматические условия в рифтовой зоне таковы, что и в дальнейшем обнаружение гидротермальных полей продолжится.

Природа таких месторождений в разных океанах не одинакова. На ВТП глубинная лава свободно изливается на поверхность, образуя форму так называемого астеносферного зеркала. На рис.11 показаны гидротермальные постройки во впадине Гуаймас (Калифорнийский залив), обнаруженные с российских подводных аппаратов «Пайсис» и «Мир». Поражает разнообразие и причудливость внешнего облика построек. Они напоминают обелиски, пагоды, трубы органа высотой более 20 м, из которых поднимаются черные дымы. На поверхности этих сооружений видны бактериальные обрастания — маты, которыми питаются прикрепившиеся к постройкам организмы [8][8]Богданов Ю.А., Сагалевич А.М. Геологические исследования с глубоководных аппаратов «Мир». М., 2002.
[Bogdanov Yu.A., Sagalevich A.M. Geological Investigations with Deep Submersibles «MIR». Moscow, 2002 (In. Russ.).] В медленноспрединговых хребтах гидротермальные источники чаще всего выбиваются с больших глубин земной коры по плоскостям сбросов, которые и образуют склоны рифтовой долины. Здесь важно понимать, что растворы могут поступать из под базальтовых горизонтов, т.е. из пород мантии, просачиваясь по плоскостям сбросов. Эти флюиды обладают другим химическим составом, нежели растворы из базальтов. В частности, в них обнаружено повышенное содержание кобальта и золота, что подогревает интерес к глубинным источникам. При серпентинизации перидотитов серпентиниты могут выжиматься на поверхность, что в свое время не давало покоя Хессу. Российские ученые А.М. Сагалевич и Ю.А. Богданов из иллюминатора подводного аппарата «Мир» наблюдали, как идет накопление сульфидов на субгоризонтальных площадках дна, у подножия видимой части сброса. Можно сказать, что и в Тихом океане тектоническое сбросообразование определяет круговорот гидротермальных процессов. Например, на ВТП, у выхода из Калифорнийского залива, гидротермальные отложения обнаружены не на вершине гребня, а на его периферии, где заканчивается вулканическая зона и начинается переход к области тектонических трещин. Прямо по границе этих двух тектономагматических провинций и выстроены холмики гидротермальных отложений.

Причины формирования рудных месторождений до конца не выяснены. Мы связываем генезис гидротермальных полей с тектонизацией дна и склонов рифтовой долины. Чем она интенсивнее, тем глубже зондирование земной коры и тем более вероятно накопление сульфидов в соответствующих ареалах [10, 11][10]Ильин А.В. Морфоструктура Южно-Атлантического хребта в районе горячей точки Тристан-да-Кунья. Докл. АН. 2016; 468 (4): 429–432.
[Ilyin A.V. The Morphostructure of the South Atlantic Ridge in the Tristan da Cunha Hot Spot Area. Doklady Earth Sciences. 2016; 468(2): 549.][11]Richards H.G., Strentz M.R. Ocean floors hot springs. Sci. Prog. Oxf., 1985; 69: 341–358. В подтверждение этих тезисов для каждого из открытых гидротермальных полей Атлантики — Рейнбоу, Броккен-Спур, Таг, 24°30′, Снейк-Пит, Логачев — были составлены схемы рельефа по специально разработанной методике, которая позволяет выделять сегменты тектонической и магматической специализации. Оказалось, что максимальное развитие гидротермального оруденения связано с морфоструктурой тектонической направленности, которая характерна для данных полей (рис.12,а). Там, где рифтовая долина залита вулканической лавой с выравниванием рельефа и консервацией трещин, открытие гидротермальных источников менее вероятно (рис.12,б). Другими словами, круговорот гидротермальных процессов определяется формированием преимущественно тектонической морфоструктуры.

Говоря о необъятных рудных полях дна Мирового океана, не следует забывать, что гидротермы образуются не только в рифтовых долинах, но и в зонах трансформных разломов. В таком случае обобщенный вид региональной или даже глобальной картины гидротермального оруденения будет представлять чередование субширотных полос трансформов, которые обогащены рудным веществом, и расположенных между ними рифтовых сегментов. Гидротермальные отложения обнаружены не только в современных рифтовых зонах, в качестве «свежеиспеченных», но и путем драгирования вдалеке от рифтов и трансформов — уже как подлинные полезные ископаемые.

Важное следствие изучения гидротермальных источников — изменение представлений о потерях тепла через океан. Американские исследователи Г. Ричардз и М. Стренс полагают, что конвективный отвод тепла из недр термальными водами составляет 25% общих потерь тепла Земли. По этой причине представления о повышенном тепловом потоке в осевой части срединных хребтов существенно преувеличены [11][11]Richards H.G., Strentz M.R. Ocean floors hot springs. Sci. Prog. Oxf., 1985; 69: 341–358.

Открытие гидротермальных источников и неизвестной фауны буквально совершило переворот в биологии дна океана. Обобщенная статистика прошлых лет говорит о том, что в прибрежной литоральной зоне на 1 м² может приходиться 5000 г живых организмов. На шельфе плотность жизни сокращается до 200 г/м², а на абиссальных глубинах дно представляет собой косную, почти бесплодную пустыню. Это объясняется тем, что количество пищи от поверхности до глубины 6 тыс. м уменьшается в 7 тыс. раз. Изучение фауны в зонах действия глубинных гидротермальных источников показало: здесь может создаваться биомасса до 10 кг/м², что превышает масштабы развития живых организмов в других частях океана.

Не углубляясь в детали создания столь высоких концентраций органического вещества, отметим, что оно, в отличие от фотосинтеза, напрямую связано с процессами хемосинтеза. Хемосинтезирующие бактерии, подобно хлорофиллу, создают путем преобразования СО₂ условия для возникновения органического вещества, а геотермальная фауна питается бактериями, отфильтровывая их из воды и слизывая бактериальные маты с твердого субстрата. Бактерии-симбионты, поселяющиеся на других организмах, активно развиваются в различных условиях. Особенно поражает их «безразличие» к насыщенным растворам, в которых присутствуют тяжелые металлы и ядовитые химические соединения. Но именно такие условия, смертельные для большинства организмов, интенсифицируют бактериальные процессы, направленные на создание органического вещества. Автотрофные бактерии появляются на поверхности дна из «подповерхностной» биосферы. Российские биологи М.Е. Виноградов и А.Л. Верещака выделяют в экосистеме любого гидротермального поля отдельные зоны: от выхода горячих, слаборазбавленных водой флюидов до курильщиков с черными дымами и областями повышенной мутности. Те же исследователи установили, что в рифтовой долине северной части Атлантики выявлены глубоководные сообщества, едва ли не на 100% (на 84.6%) эндемичные. Что-то вроде того: сами никуда не ходят и чужих не пускают. Живут и умирают на одном пятачке размером 30–100 м. Изотопные исследования указывают на возраст мертвых раковин моллюсков — примерно 20 лет. В таком интервале времени происходит смена поколений, обусловленная миграцией струй горячих растворов по трещиноватому субстрату гидротермальных полей. Нельзя исключить, что подобные сообщества гидротермальной фауны связаны и с проникновением морской воды по трещинам и плоскостям сбросов до глубин, где она контактирует не только с вулканическими породами, но и с глубинными (перидотитами). При этом она приобретает другие химические свойства. С этой точки зрения целесообразна организация специализированных геолого-биологических исследований в морских экспедициях, тем более что по видовому составу гидротермальная фауна рифтовой долины Атлантики отличается от фауны Тихого и Индийского океанов. Экологический аспект изучения гидротермальной фауны важен и для решения наиболее общих научных проблем, таких, например, как происхождение жизни на Земле и других планетах.

Несколько слов о проблеме практического освоения месторождений сульфидов. Их оценка свидетельствует о гигантских масштабах формирования сульфидных руд на дне рифтовой долины. В Галапагосском рифте оконтурено месторождение длиной 1 км, шириной 150 м и высотой 35 м. Такие рудные массивы соизмеримы с крупными офиолитовыми рудными месторождениями на материках. Например, с Кипрским месторождением, содержащим 15 млн т сульфидных минералов. Некоторые авторы отмечают, что всего лишь три черных курильщика за 800 лет могут обеспечить формирование месторождения запасами до 3 млн т [11][11]Richards H.G., Strentz M.R. Ocean floors hot springs. Sci. Prog. Oxf., 1985; 69: 341–358.

Если это так, то появляется искушение начать практические действия по добыче гидротермальных руд. Хорошо, если просто искушение. Строятся конкретные планы проведения подобных работ под знаменем Международного органа по морскому дну (МОМД). И не только планы. Заключаются контракты на разведку полиметаллических руд в так называемом Районе. Сам Район представлен совокупностью прямоугольников субмеридиональной ориентации, которые подразделяют рифтовую долину на сегменты национальной юрисдикции. Так, Россия имеет преимущественное право на изучение и разведку сульфидных рудопроявлений в Атлантике между 12.5 и 21°с.ш. Правда, другим странам не закрыт доступ к изучению этого уникального явления природы. Но сам факт заключения контракта предполагает использование всех результатов исследования в интересах страны, указанной в нем. «Вполне вероятно, что через 15 лет здесь могут начаться мероприятия по добыче» [12][12]Егоров И.В. Новые задачи геоморфологических исследований на Срединно-Атлантическом хребте, в связи с поисками и разведкой субаквальных месторождений металлических сульфидов. Геоморфология. 2014; (2): 24–30.
[Egorov I.V. A New Chief Tasks of the Geomorphological Researches on Mid-Atlantic Ridge in Connection with Searches and Prospect of Undersea Sulfide. Geomorphology. 2014; (2): 24–30.] Впрочем, в южной части Тихого океана, в бассейне Манус, уже подготовлено к эксплуатации подобное месторождение.

Коснемся кратко данной перспективы. Был уже такой прецедент. В 80-х годах в Тихом океане, опять же под покровительством МОМД, развернулись исследования железомарганцевых конкреций (ЖМК) с целью дальнейшего практического их использования. Советский Союз принял в этом самое деятельное участие. Работы проводились в районе Клиппертон (по названию известного разлома в этой части Тихого океана). Мне пришлось участвовать в исследованиях как сотруднику Акустического института. В те годы наш институт располагал новейшими акустическими и океанологическими средствами для подобных работ. В частности, мы получили акустические изображения дна океана и тысячи широкоформатных стереоснимков с изображением ЖМК и установили закономерности их распространения в Районе. И это был, к счастью, один из немногих позитивных результатов от всей, на наш взгляд, бюрократической затеи. Проект перестал существовать. Нетрудно представить последствия такого, мало сказать, сомнительного проекта, подлинную экологическую катастрофу. Что имеется в виду? ЖМК чаще всего залегают на подушке тонкодисперсного ила (рис.13). На фотоснимках дна нам приходилось наблюдать, какие облака мути поднимались всего лишь при касании миниатюрного груза, включающего вспышку нашей стереофотоустановки (рис.14). Теперь представим себе, что дно начинают перепахивать гигантскими промышленными агрегатами, а затем поднимать «улов» на-гора, с глубины 4–5 км. Вся толща воды окажется во власти мути, а с учетом течений эта муть распространится и на другие пространства океана. Эффект от такого «практического» использования ЖМК можно сравнить разве что с ядерной зимой. Это не преувеличение. Замутнение вод океана фактически нарушит всю трофическую цепь (от мельчайших планктонных организмов до гигантских морских животных), сложившуюся за миллионы лет. Недостаток солнечной энергии не позволит развиваться микроскопическим водорослям, вырабатывающим кислород, которого океан производит ни много ни мало 50% от всего количества на земном шаре.

Еще один момент следует учитывать. В 50-е и последующие годы на дно океана были сброшены тысячи контейнеров с радиоактивными отходами. Контейнеры «сгнили», а отходы, естественно, сохранились. Придонные течения разнесли их по дну океана, а тончайшие частицы донных отложений абсорбировали. Так океан отправил радиоактивные отходы на вечное хранение. Технологи-добытчики могли бы «вызвать» их из небытия и повторно насытить ими водную толщу.

Нечто подобное может происходить при добыче сульфидов. Нарушится природное равновесие океана, которое устанавливалось миллионы лет. Возникает вопрос, стоит ли овчинка выделки? Может быть, оставить Океан в покое до лучших времен? Он же наш второй Спаситель!

В заключение еще раз подчеркнем, рифтовая долина в океане — начало всех геологических начал, а ее дальнейшее изучение — залог фундаментальных знаний о земной коре океанского дна и ее глубинном строении. Рифтовая долина, как река животворящая, рождает новую жизнь с несметным разнообразием живых существ, получающих свое пропитание не сверху, а из глубин литосферы, благодаря постоянно действующему источнику энергии, который функционирует миллионы лет.

Хесс Х.Х. Серпентиниты, орогенез и эпейрогенез. Земная кора. М., 1957: 403–422.
[Hess H.H. Serpentinites, orogenesis and epeirogenesis. Crust of the Earth. Baltimore, 1955.]

Хейзен Б., Тарп М., Юинг М. Дно Атлантического океана. Перевод с англ. А.В. Ильин. М., 1962.
[Heezen B.C., Tharp M., Ewing W.M. The Floors of the Oceans. New York, 1959.]

Ильин А.В. Изменчивый лик глубин. Проблема изученности дна океана. М., 1996.
[Ilyin A.V. Variable Face of the Deep. The Problem of the Ocean Floor Study. Moscow, 1996 (In Russ.).]

Ильин А.В. Происхождение и развитие морфоструктуры рифтовой зоны медленно-спрединговых срединно-океанических хребтов. Океанология. 2010; 50(2): 262–276.
[Ilyin A.V. Origin and Development of the Morphological Structure of the Rift Zone of Slow-Spreading Mid-Ocean Ridges. Oceanology. 2010; 50(2): 240–253.]

Needham H.D., Francheteay  J. Some characteristics of the rift valley in the Atlantic Ocean near 36°48′ North. Earth and Planet Sci. Letters. 1974; 22: 29–43.

Дубинин Е.П., Ушаков С.А. Океанический рифтогенез. М., 2001.
[Dubinin E.P., Ushakov S.A. Oceanic Riftogenesis. Moscow, 2001. (In Russ.).]

Macdonald K.C., Lyendik B.P. The crest of the east Pacific Rise. Scientific American. 1981; 244(5): 110–117.

Богданов Ю.А., Сагалевич А.М. Геологические исследования с глубоководных аппаратов «Мир». М., 2002.
[Bogdanov Yu.A., Sagalevich A.M. Geological Investigations with Deep Submersibles «MIR». Moscow, 2002 (In. Russ.).]

Ильин А.В. Структурно-геоморфологическая позиция гидротермальных месторождений Срединно-Атлантического хребта. Докл. АН. 2004; 396(6): 823–827.
[Ilyin A.V. The Structural and Geomorphological Setting of Hydrothermal Deposits on the Mid-Atlantic Ridge. Doklady Earth Sciences. 2004; 397(5): 686.]

Ильин А.В. Морфоструктура Южно-Атлантического хребта в районе горячей точки Тристан-да-Кунья. Докл. АН. 2016; 468 (4): 429–432.
[Ilyin A.V. The Morphostructure of the South Atlantic Ridge in the Tristan da Cunha Hot Spot Area. Doklady Earth Sciences. 2016; 468(2): 549.]

Richards H.G., Strentz M.R. Ocean floors hot springs. Sci. Prog. Oxf., 1985; 69: 341–358.

Егоров И.В. Новые задачи геоморфологических исследований на Срединно-Атлантическом хребте, в связи с поисками и разведкой субаквальных месторождений металлических сульфидов. Геоморфология. 2014; (2): 24–30.
[Egorov I.V. A New Chief Tasks of the Geomorphological Researches on Mid-Atlantic Ridge in Connection with Searches and Prospect of Undersea Sulfide. Geomorphology. 2014; (2): 24–30.]