Осевая подводная гора (также Коаксиальная подводная гора или Осевой вулкан ) — подводная гора , подводный вулкан и подводный щитовой вулкан [3] в Тихом океане, расположенный на хребте Хуан-де-Фука , примерно в 480 км (298 миль) к западу от Кэннон-Бич, штат Орегон. . [4] Осевая подводная гора высотой 1100 м (3609 футов) — самый молодой вулкан и нынешний центр извержений в цепи подводных гор Кобб-Эйкельберг . Подводная гора, расположенная в центре как геологической горячей точки , так и срединно-океанического хребта , геологически сложна, и ее происхождение до сих пор плохо изучено. Осевая подводная гора расположена на длинном низменном плато с двумя большими рифтовыми зонами , простирающимися на 50 км (31 милю) к северо-востоку и юго-западу от ее центра. Вулкан имеет необычную прямоугольную кальдеру , а его склоны испещрены трещинами , жерлами , пластовыми потоками и ямами-кратерами глубиной до 100 м (328 футов); его геология еще больше усложняется из-за его пересечения с несколькими окружающими его подводными горами меньшего размера.
Осевая подводная гора была впервые обнаружена в 1970-х годах с помощью спутниковой альтиметрии , а на протяжении 1980-х годов она была нанесена на карту и исследована Pisces IV , DSV Alvin и другими. В 1992 году на подводную гору был сброшен большой пакет датчиков, а в 1996 году на ее флангах была установлена обсерватория «Новое тысячелетие». Осевая подводная гора привлекла значительное научное внимание после сейсмического обнаружения подводного извержения вулкана в январе 1998 года, впервые в истории. подводное извержение было обнаружено и прослежено на месте . Последующие круизы и анализ показали, что вулкан генерировал потоки лавы толщиной до 13 м (43 фута), а общий объем извержения составил 18 000–76 000 км 3 (4 300–18 200 кубических миль). В апреле 2011 года Осевая подводная гора снова изверглась, вызвав поток лавы шириной в милю. В 2015 году произошло еще одно извержение.
Осевая подводная гора — самый молодой вулкан и нынешний центр извержений в цепи подводных гор Кобб-Эйкельберг , цепи подводных гор , которая заканчивается к югу от Аляски. [5] Осевой лежит там, где цепь пересекается с хребтом Хуан-де-Фука , [6] примерно в 480 км (298 миль) к западу от Орегона. Это продукт горячей точки Кобб , но сейчас он расположен в центре распространения океана между плитой Хуан де Фука и Северо-Американской плитой , [7] смещенной зоной разлома Бланко на юге и построенным хребтом тройным соединением с север. [5] [6]
Эта позиция еще не совсем понятна. Считается, что цепь, образованная в течение миллионов лет ныне неактивной горячей точкой Кобб, старше срединно-океанического хребта, который она делит пополам. [6] Между 200 000 и 700 000 лет назад на горячую точку вторгся центр тектонического расширения , [8] сместив ее на целых 20 км (12 миль) и образовав хребет Хуан де Фука длиной 500 км (311 миль). . Было обнаружено по крайней мере 7 центров спрединга, [6] и измерения плит вблизи Осевого показывают, что хребет отделяется со скоростью 6 см (2 дюйма) в год, [5] [n 2] , образуя сложную систему океанических бассейнов. и гребни . [6] Однако некоторые ученые подвергли сомнению эту теорию, указав, что высокая плотность перекрывающихся подводных гор цепи несовместима с таким происхождением, поскольку горячая точка образует хорошо организованную, широко разнесенную цепь. Хотя точная природа Осевой подводной горы остается неизвестной, ее сложное происхождение делает ее одним из самых геологически интересных объектов в северной части Тихого океана. [5]
Осевая подводная гора — самый активный вулканический объект в северной части Тихого океана. Изучение магнитных границ вдоль подводной горы смоделировало историю хребта до 30 миллионов лет назад и показало, что рост происходил в основном на севере, а некоторое продвижение на юг началось 3,5 миллиона лет назад. Основание Осевой подводной горы представляет собой длинное низменное плато, а восточная часть подводной горы ограничена серией линейных уступов . Осевая подводная гора имеет два крупных вулканических разлома , простирающихся примерно на 50 км (31 миль) к северу и югу от ее главной вершины, а также несколько гораздо меньших, нечетких разломов, выстроенных примерно по аналогичной схеме. Бассейны вокруг вулкана увеличивают его неравномерность, делая его необычайно сложным (большинство подводных гор примерно одинакового размера имеют круглую или сплюснутую форму) [6]
Вершина Осевой подводной горы отмечена необычной прямоугольной кальдерой площадью 3 × 8 км (2 × 5 миль), [4] ~ 3 ° наклона, [6] и проломленной на юго-восточной стороне. Эта территория смещена двумя рифтовыми зонами и с трех сторон ограничена пограничными разломами глубиной до 150 м (492 фута). [4] Кальдера примерно на 50 м (164 фута) глубже на северной стороне, чем на юге. Потоки внутри кальдеры состоят в основном из пластовых потоков , заключенных в лавовых прудах и кратерах . Реже встречаются подушечные лавы ; их расположение вдоль стен кальдеры позволяет предположить, что они были важным компонентом раннего роста вулкана. В кальдере есть несколько куполообразных построек высотой 100–300 м (328–984 футов). В этом регионе есть несколько небольших кратеров , самый большой из которых, получивший название « Конус DD» , имеет диаметр 2 км (1 милю) и рельеф 100 м (328 футов). Однако большинство объектов не имеют глубины более 30–40 м (98–131 футов) и поперечника 1 км (1 милю). [6]
Северная рифтовая зона Осевой подводной горы представляет собой хребет длиной 5 км (3 мили), проходящий от 10 до 20 градусов к северо-востоку от главной кальдеры. Разлом окружен множеством трещин длиной 100–200 м (328–656 футов) на расстоянии до 7 км (4 миль) от центра Осевого вулкана, длиной до 400 м (1312 футов) и длиной 20 м ( 66 футов) глубиной. В этом районе содержится большое количество вулканического стекла ; крупное извержение все еще видно в виде удлиненного стекловидного потока лавы, отходящего от стены кальдеры, к востоку от главной линии разлома. Погружения в 1983 году обнаружили обширные низкотемпературные отверстия в северной половине трещины. Более короткая и новая южная рифтовая зона состоит из топографически погружающегося рифта, окруженного тонкими прерывистыми разломами . Съёмка камеры вдоль южного склона показывает, что эта территория состоит из очерченных пластовых потоков, небольших лавовых прудов и лавовых каналов . [6]
Самые молодые потоки на Осевой подводной горе выровнены вдоль двух рифтовых зон, за ними следуют потоки внутри вершинной кальдеры; самые старые, по-видимому, происходят непосредственно вокруг кальдеры, где большая часть базальта полностью покрыта скопившимися осадками. Это предполагает двустороннюю модель роста, тенденцию, которая также наблюдается в вулканах Гавайских островов и других известных подводных горах, например подводной горе Джаспер . [6]
Рост Осевой подводной горы пересек рост многих более мелких подводных гор вокруг нее. Самая крупная из них — подводная гора Бурый Медведь , с которой она соединена [8] узким хребтом, идущим примерно перпендикулярно ее западной стене кальдеры. Однако свидетельств взаимодействия между двумя подводными горами обнаружено мало. [6] С другой стороны, южная рифтовая зона Осевой подводной горы делит пополам подводную гору Вэнс на целых 30 км (19 миль), создавая зону интенсивных трещин на северном краю меньшего вулкана. [n 3] Взаимодействия с подводной горой Кобб на севере более сложны, образуя необычный «изогнутый центр распространения». Кроме того, прямо к востоку, северу и югу от Осевого есть еще четыре меньших постройки. [5]
Первые вулканы вдоль хребта Хуан-де-Фука, в том числе подводная гора Осевая, были обнаружены в 1970-х годах с помощью спутниковой альтиметрии . [5] [7] Близость Осевой подводной горы к западному побережью и небольшая глубина делают ее одной из наиболее легкодоступных подводных гор в мире, а ее уникальное геологическое положение и активное состояние также делают ее одной из самых интересных, конкурирующих с подводными горами Дэвидсона . юг в научном интересе. [5]
Первые батиметрические данные подводной горы были составлены NOAAS Surveyor в 1981 году в рамках испытаний SeaBeam в северной части Тихого океана. Исследование было специально предназначено для выявления и связи гидротермальной активности морского дна с геоморфическими особенностями. Были обнаружены четыре области повышенной температурной концентрации, свидетельствующие о гидротермальной активности, и среди них была тогда безымянная Осевая подводная гора. В ходе подводных погружений с Pisces IV и DSV Alvin в 1983 и 1984 годах были обнаружены первые активные жерла черного курильщика в северной части Тихого океана. [2] Вскоре после этого подводная гора Осевая была названа в честь ее центрального положения на пересечении цепи подводных гор Кобб-Эйкельберг и хребта Хуан-де-Фука. [6] В том же году Национальное управление океанических и атмосферных исследований (НОАА) основало программу ВЕНТС, что дало импульс более тщательному изучению вулкана. [6]
В период с 1987 по 1992 год на вулкан были сброшены различные датчики давления, датчики наклона, датчики температуры и сейсмометры в рамках так называемых Мониторов вулканических систем (VSN). [9] Дальнейшие батиметрические измерения, проведенные NOAAS Discoverer в 1991 году и RV Sonne в 1996 году, детализировали подводную гору, [10] что сделало ее одним из самых известных объектов в северной части Тихого океана. [6] Также в 1996 году на подводной горе Осевая была создана Обсерватория Нового Тысячелетия (NeMO) для изучения вулканических возмущений и их влияния на гидротермальные сообщества. [2]
Извержению подводной горы Осевое в 1998 году предшествовало несколько крупных групп землетрясений , которые являются обычными индикаторами вулканической активности. Рои коррелировали с движением магмы в вулкане; Регистраторы донного давления, установленные на вулкане в период с 1987 по 1992 год, зафиксировали пять случаев дефляции на поверхности вершины (вызванной движением лавы) в диапазоне от 3 до 10 см (от 1 до 4 дюймов). В 1991 году Национальное управление океанических и атмосферных исследований (НОАА) получило доступ к системе SOSUS ВМС США — цепочке подводных гидрофонов в северной части Тихого океана, первоначально использовавшихся ВМФ для обнаружения российских подводных лодок во время холодной войны . С 1993 года НОАА поддерживает систему мониторинга в режиме реального времени, которая предупреждает организацию о любых событиях. Гидрофоны способны обнаруживать даже очень небольшие землетрясения (~ 1,8 балла ), прислушиваясь к акустическим волнам, генерируемым Т-волнами . Эти волны могут распространяться на большие расстояния с минимальными потерями мощности, что делает их идеальным способом регистрации незаметных подводных землетрясений ; За время извержения только 3 землетрясения были достаточно сильными, чтобы их можно было зарегистрировать наземными системами. Однако они не могут интерпретировать глубину землетрясений или то, что их вызвало. [9]
В период с 1991 по 1996 год на подводной горе Осевая произошла одна серия землетрясений, насчитывавшая более 50 событий. В период с мая по ноябрь 1997 года эта активность заметно возросла: SOSUS зафиксировал 5 таких роев, кульминацией которых стало мощное 11-дневное землетрясение силой 8247 баллов примерно во время извержения в январе 1998 года. [9] Сейсмичность началась на вершине, но через 6 часов тоже начал мигрировать на юг; к 29 ноября 1997 г. рой продвинулся на юг на 50 км (31 милю). [10] Это совпало с выбросом лавы вдоль вершины и южного фланга. После этого подводная гора оставалась абсолютно спокойной, что указывает на завершение цикла извержений вулкана. Всего было обнаружено 9055 землетрясений, из которых 1669 были достаточно сильными, чтобы их можно было локализовать. Сейсмическая активность была сосредоточена вокруг вершины и южных рифтовых зон, при этом большинство событий произошло внутри вершинной кальдеры; Датчики температуры и регистраторы давления в кальдере зафиксировали увеличение высоты в среднем на 0,6 ° C (33,1 ° F) и снижение высоты на 3,3 м (11 футов) соответственно во время события. [9] Благодаря тщательному мониторингу извержение 1998 года стало единственным подводным извержением, когда-либо наблюдавшимся на месте . [2]
Первая экспедиция после извержения была организована и проведена RV Wecoma 12 февраля 1998 года, в ходе которой были измерены проводимость, температура, глубина и оптические измерения, которые дали необычные результаты. [11] В мае специальное батиметрическое обследование подводной горы показало топографические изменения вдоль южного склона вулкана, согласно которым самые толстые потоки оцениваются в 13 м (43 фута). В июле DSV Alvin совершил несколько погружений в кальдеру вершины подводной горы, после чего в августе-сентябре последовала обширная программа наблюдений и сбора данных с использованием ROV ROPOS , подтвердившая батиметрические оценки. Покровный поток длиной более 3 км (2 миль) и шириной от 500 до 800 м (от 1640 до 2625 футов) образовался с верхнего южного склона Осевой подводной горы, на месте того, что раньше было активным геотермальным полем. Южные потоки находились в области, отмеченной разницей между более старыми отложениями и более новыми, более стеклянными породами, а максимальный гребень, образовавшийся в результате извержения, на гребне южного потока, составлял 13 м (40 футов) в высоту. Общий объем извержения составил примерно 0,018–0,076 км 3 (0,004–0,018 куб. миль). [10]
Развитие, извержение и тщательный мониторинг подводной горы Оси предоставили ученым плодотворную модель подводных извержений вулканов; Вскоре после этого было опубликовано несколько научных работ по этой теме.
Сейсмическая активность на подводной горе Осевая практически исчезла после извержения 1998 года, и мониторинг вулкана осуществлялся в основном с помощью регистраторов донного давления, установленных на склонах вулкана, а с 2000 года дополнялся ежегодными измерениями с использованием датчиков давления, установленных на подводных аппаратах с дистанционным управлением (ROV). к местным критериям. Датчики показали, что подводная гора Осевая медленно сдувается; Сразу после извержения подводная гора разбухала на 20 см (8 дюймов) в месяц, а к 2006 году эта цифра уменьшилась до 15 см (6 дюймов). За восемь лет Осевая подводная гора восстановила примерно 50% своих 3,2 м (10,5 футов) глубины. пред-извержение, а в 2006 году Уильям Чедвик из Университета штата Орегон и его коллеги подсчитали, что следующее извержение произойдет примерно в 2014 году: [12]
Осевая подводная гора ведет себя более предсказуемо, чем многие другие вулканы; вероятно, из-за обильного поступления магмы в сочетании с тонкой корой и расположением в центре распространения срединно-океанических хребтов. В настоящее время это единственный вулкан на морском дне, деформация поверхности которого постоянно отслеживается на протяжении всего цикла извержения. [13]
— Скотт Л. Нунер, Колумбийский университет
В июле 2011 года погружение с использованием ROV Jason обнаружило на вулканах новые потоки лавы, которых не было годом ранее. Экспедиционный экипаж извлек из вулкана два самописца придонного давления и два гидрофона (третий был найден погребенным в лаве), что в совокупности показало, что извержение произошло в течение апреля, начиная с 6 апреля 2011 года. Хотя приборы зафиксировали сотни сейсмических событий. , лишь немногие из них были замечены SOSUS и наземными сейсмометрами, поскольку многие компоненты системы в то время были отключены. Вулкан просел более чем на 2 м (7 футов) и во время события произвел поток лавы шириной 2 км (1 милю), который был в три раза сильнее, чем извержение 1998 года. [13]
В 1983 году совместная канадско-американская экспедиция под названием «Канадско-Американская подводная гора» (CASM) посетила северо-западный край вершинной кальдеры Осевой подводной горы, чтобы исследовать постоянную аномалию температуры в регионе. В серии из восьми погружений, проведенных Pisces IV , ученые обнаружили активное сообщество гидротермальных источников на переднем крае 300-метровой трещины в кальдере. Измеренная температура вентиляционных отверстий составила около 35 ° C (95 ° F), что примерно на 30 ° C (54 ° F) выше, чем в окружающей среде. [14] Буксировки камер и погружения под водой в 1980-х и 1990-х годах выявили активное состояние Осевой подводной горы, [10] включая единственного известного черного курильщика в северо-западной части Тихого океана. [2] Были признаны три вентиляционных центра: первоначальный объект, названный CHASM; [11] юго-западное кальдерное поле, открытое в конце 1980-х годов и получившее название ASHES; [15] и участок, расположенный в его юго-восточной рифтовой зоне, названный ЗАМОК. [16] Все они в основном выбрасывают в атмосферу серу и сульфиды . [11] [14] [15]
Температура и состав гидротермальных жерл Осевой подводной горы со временем меняются, но всегда сохраняют примерно общую идентичность, как и отдельные микробные сообщества жерл. [17] Вентиляционные отверстия обычно имеют более низкий pH , чем окружающая жидкость, и в результате являются кислыми и щелочными . Температура магмы, питающей систему, неизвестна и может варьироваться от 300 до 550 ° C (от 572 до 1022 ° F). Любопытно, что жерла сильно обогащены гелием : в них содержится в пять раз больше этого элемента, чем в аналогичных жерлах на Галапагосских островах , и в 580 раз больше, чем в обычной морской воде . [14]
Трубчатые черви семейства Pogonophora заселяют крупнейшие жерла Осевых подводных гор, образуя местами колонии толщиной до 6 м 2 (65 кв. футов); Меньшие и менее питательные отверстия питают бактериальные маты , более мелких трубчатых червей и блюдец . [14] Тремя наиболее распространенными микробными группами являются бактериальные Campylobacterota , Methanococcaceae и семейство Euryarchaeota . [17] Наиболее распространенной флорой гидротермальных источников Осевой подводной горы является червь Ridgeia piscesae , который встречается во всех гидротермальных зонах хребта Хуан-де-Фука и является основой гидротермальной экосистемы Осевой подводной горы. [n 6] Другие виды, обитающие на подводной горе, включают трубчатого червя P. palmiformis , морскую улитку Lepetodrilus fucensis , щетинистого червя Amphisamytha galapagensis , [18] и морского паука Sericosura verenae . [19]
