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 батиали 4 , но и в абиссали 5 . 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 проксимальные 6 и дистальные 7 отверстия, 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. Бентальные 8 океанографы ранее предполагали, что организмы, живущие около гидротермальных расщелин, зависят от морского снега 9 . 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.
Источник
71. Полезные ископаемые в океанах и морях; черные курильщики, распространение, строение, происхождение
В современных морских осадках местами широко развиты россыпи рудных и нерудных минералов промышленных концентраций. Встречаются в пределах пляжей, береговых склонов морских террас. Большое значения имеют россыпи магнетита, ильменита, рутила, каситерита. С осадками внешнего шельфа и прилежащей части континентального склона помимо россыпей связаны фосфориты. В пределах ложа Мирового океана важнейшими рудными богатствами являются железомарганцевые конкреции. Месторождения железа (гидроокислы), марганца, сульфидных руд меди, фосфоритов, бокситы, горючка, гипса, ангидрита, сильвина + осадки. Гидротермальные постройки имеют вид холмов или башен высотой в первые
десятки метров, на вершинах которых возвышаются трубообразные постройки в 3-5 м,
напоминающие печные трубы. Из них выходят гидротермальные струи черного или белого цветов, за что эти
сооружения получили наименование “курильщиков”.На их вершине находятся отверстия,
напоминающие кратеры, из которых поднимается густая взвесь из рудных компонентов.
На поверхности конусовидных башен, сложенных плотным шлакоподобным материалом
наблюдаются как наросты на березе термофильные бактериальные маты, скопления
различных бактерий, прикрепленных к субстрату, а также группы своеобразных
организмов — гигантских погонофор, вестиментифер. Черная взвесь «курильщиков» содержит, в основном, Fe2+, FeS, Mn2+, а белая — Mn,
He, CH4, Fe. Выходя из трубы как дым из паровоза, эти взвеси разносятся в виде шлейфа
на большое расстояние от места появления, формируя, тем самым, поле металлоносных
осадков. Происхождение подводных гидротермальных систем связано с взаимодействием
океанской воды и базальтов дна, при котором в воду переходят много химических
элементов, содержащихся в базальтах и газах, при этом сами базальты также изменяются,
претерпевая метаморфизм. Проникшая по трещинам в глубокие горизонты донных
базальтов вода, нагревается от тепла магматических очагов, существующих под
Источник
Черные курильщики — гидротермальные источники на дне океанов
Дно океана также разнообразно, как и земная поверхность. В его рельефе тоже есть горы, огромные впадины, равнины и трещины. Сорок лет назад там обнаружили ещё и гидротермальные источники, названные впоследствии «черными курильщиками». Фото и описание этой диковинки смотрите далее.
Открытие «Алвина»
Неизвестно, сколько бы ещё лет мир не знал про «черных курильщиков», если бы не экспедиция Роберта Балларда. В 1977 году со своей командой из двух человек он отправился изучать морские глубины на аппарате «Алвин». Этот самый известный пилотируемый батискаф способен опускаться на глубину 4,5 километра.
На сей раз так далеко ему не нужно было заплывать. Гидромальные источники были обнаружены уже на глубине 2 километров, облепив дно возле Галапагосских островов. Они выглядят как огромные наросты, из которых бьют фонтаны черной воды. На глубине нескольких сотен метров от дна, из-за клубов, которые выпускают «курильщики» не видно практически ничего. Зато ниже открывается полная картина этого океанического чуда.
Сейчас известно более 500 гидротермальных источников. Они располагаются в районе хребтов на стыках земных платформ. За сорок лет их навестили сотни научных экспедиций. У туристов тоже есть возможность увидеть их воочию, правда, стоит это около нескольких десятков тысяч долларов.
Как они работают?
«Черные курильщики» — это горячие источники наподобие наземных гейзеров. Под действием силы Архимеда они выбрасывают в океан воду, насыщенную минералами и нагретую до 400 градусов. Давление в сотни атмосфер не даёт воде закипать. По сути, она находится в промежуточном состоянии между газом и жидкостью, в физике оно называется сверхкритическим.
«Черные курильщики» расположены в основном на срединно-океанических хребтах. В этих областях происходят активные тектонические процессы, под действием которых формируется новая кора. Когда литосферные плиты раздвигаются, магма под ними выходит наружу, нарастая хребтами на дно.
Образование «курильщиков» тоже связано с этими процессами. Через многочисленные трещины срединных хребтов просачивается холодная морская вода. Внизу она нагревается за счет вулканического тепла и перемешивается с магмой. Со временем она пробивает себе путь наверх и выбрасывается наружу через отверстие в коре.
Их вода черного цвета из-за того, что в ней содержатся окислы меди, цинка, железа, марганца и никеля. Отверстие, из которого выходит смесь, постепенно обрастает стенками остывших металлов. Разветвленные выросты причудливых форм могут достигать 20, 30, и даже 60 метров. Через какое-то время они падают на дно, а источник продолжает наращивать другие колбы.
«Белые курильщики»
«Черные курильщики» на дне океанов не единственные в своем роде. Кроме них, есть и белые гидротермальные источники. Они действуют по схожему принципу, только температуры в них гораздо слабее. Они удалены от краев плиты и непосредственного источника тепла, располагаясь на более давних породах, нежели базальты – перидотитах.
Белые гидротермы совершенно другие по составу. В отличие от своих черных «родственников», они совсем не содержат руд. Жидкость, которая из них выходит, насыщена карбонатами, сульфатами, барием, кальцием, силиконом. Её температура не превышает 80 градусов. В отличие от «черных курильщиков», в них преобладает именно морская вода, а не магматическая.
Источники жизни
Долгое время считалось, что на глубине двух и более километров живые организмы существовать не могут. Температуры воды здесь крайне низкие, доступа к свету нет, отсутствуют водоросли, способные перерабатывать углекислый газ в кислород. Открытие в океане «черных курильщиков» доказало, что мы ещё многое не знаем о нашей планете.
Вокруг гидротермальных источников буквально кипит жизнь. Различные животные обитают на относительно небольших участках, пограничных слоях между невероятно горячими фонтанами и водами большого океана температурой до +4 градусов.
Источники являются начальным звеном пищевой цепи. Они насыщают воду сероводородом, которым питаются бактерии, а они, в свою очередь, становятся пищей для других организмов. Каждая новая научная экспедиция открывает здесь новые биологические виды. Например, были найдены слепые креветки с полупрозрачной кожей и специальным органом, сигнализирующим о том, что животное подобралось к горячему источнику сильно близко.
Фабрики руды
Для ученых «черные курильщики» представляют интерес не только из-за новых видов животных. Это настоящие рудные комбинаты океана. Большая часть руды, которую добывают на суше, образовалась на глубине океанов. Она выбрасывалась на поверхность сотни миллионов лет назад, когда часть материков находилась под водой.
Наблюдая за «курильщиками», ученые могут своими глазами увидеть весь процесс создания руды природой. Гидротермальные источники стали своеобразными научными лабораториями. Сейчас за ними только наблюдают и изучают, но когда-нибудь, они могут стать местами добычи полезных ископаемых.
Источник