Острова как разнообразные тектонические, геологические и биологические образования

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Материковые острова

2. Вулканические острова

3. Коралловые острова

Заключение

Список использованных источников

Введение

Острова в океане как участки суши представляют особый интерес для изучения их природы, истории формирования и развития. Здесь отчетливо проявляются различие в геологическом строении и наличии (или отсутствии) связи с материком, сильное влияние океана на климатические условия, развитие экзогенных процессов, формирование флоры и фауны в зависимости от удаления друг от друга и от материков, появления эндемичных форм и другие особенности ландшафтов. Проблеме разнообразия природы океанических островов посвящены работы Г.Н. Григорьева, Г.М. Игнатьева, П.А. Каплина, О.К. Леонтьева, В.И. Лымарева, Л.Г. Никифорова и других отечественных ученых. В этих работах рассмотрено происхождение и генетическая классификация островов, формирование их биоты за счет постепенного заселения через океан, широтная климатическая зональность ландшафтов на всех островах и высотная зональность на гористых островах, особенности строения береговой зоны и литорали, коралловых островов и лагун, влияние антропогенного воздействия на островные ландшафты и другие вопросы. Тем не менее еще не все аспекты строения океанических островов и разнообразия их ландшафтов изучены в достаточной мере. Продолжающиеся исследования в различных экспедициях - как при посещении островов в рейсах научно-исследовательских судов, так и во время специальных островных экспедиций - постоянно пополняют своеобразный банк данных по этой проблеме и позволяют делать соответствующие выводы и намечать планы дальнейших работ [1].

Типизация островных ландшафтов, как и материковых, основывается в первую очередь на особенностях строения субстрата, на котором они формируются. Влияние внешней среды сказывается в разнообразии условий развития экзогенных процессов и жизнедеятельности населяющих ландшафты организмов, объединенных в сообщества - биоценозы. Субстрат островных ландшафтов представлен геологическими структурами и рельефом, на который накладывается почвенный покров. Выделяются три генетических типа островов: материковые, островные и океанические. Материковые острова представляют собой как бы обломки материков, отделенные от них проливами или даже удаленные на большие расстояния, но связанные между собой протягивающимися под водой геологическими структурами. Когда-то эти острова представляли с материком единое целое и их ландшафты развивались вместе, а затем в разное время отделились от материков в результате вертикальных движений земной коры и поднятия уровня океана. Материковые острова делятся на орогенно-платформенные, обычно крупные, сложные по строению, с сочетанием горного и равнинного рельефов, и платформенные, относительно небольшие, с равнинным рельефом. Среди последних выделяется подтип криогенных островов, сложенных вечномерзлыми грунтами и встречающихся в полярных областях. Островодужные острова приурочены к горным сооружениям островных дуг, отделяющих окраинные моря переходных зон от океана. Они возникли в зонах сочленения и взаимодействия дна океана и подводных окрани материков, имеют молодой возраст и продолжают свое развитие, о чем свидетельствуют высокая сейсмичность и активный вулканизм. Здесь выделяются довольно крупные геосинклинальные острова со сложным вулкано-тектоническим рельефом, прошедшим относительно более длительный путь формирования, и небольшие вулканические острова, представленные отдельными конусами или группами слившихся конусов андезитового вулканизма. Эти острова, следовательно, возникли недавно, и их ландшафты развивались самостоятельно, хотя близость к материкам обусловила наличие геологических и биологических связей с ними при формировании их природы. Океанические острова, напротив, возникли в пределах ложа океана на океанической земной коре и никакой связи с материками не имели. Они представлены либо вершинами поднявшихся со дна океана вулканических образований, сложенных базальтовыми лавами и туфами, либо коралловыми постройками (рифами и островами-атоллами), насаженными на вершины подводных вулканических гор [1].

Целью работы являются острова как разнообразные тектонические, геологические и биологические образования. И главными задачами, в таком случае, будут являться: изучение природы возникновения островов, их типологизации, изучение особенностей развития и эволюции.

Задачи курсовой работы:

- изучение природы возникновения островов;

- типологизация островов;

- изучение особенностей развития и эволюции островов.

Процесс образования и исчезновения островов происходит постоянно. В связи с этим, актуальность изучения их особенностей и процессов происходящих при их развитии неоспорима. Изучение вопросов происхождения и эволюции островов дает представление о процессах протекающих на Земле, связанных с их образованием, и позволяет лучше понимать как историю возникновения, так и давать прогнозы относительно развития существующих, и появляющихся.

1. Материковые острова

Материковые острова представляют собой как бы обломки материков, отделенные от них проливами или даже удаленные на большие расстояния, но связанные между собой протягивающимися под водой геологическими структурами. Когда-то эти острова представляли с материком единое целое и их ландшафты развивались вместе, а затем в разное время отделились от материков в результате вертикальных движений земной коры и поднятия уровня океана. Материковые острова делятся на орогенно-платформенные, обычно крупные, сложные по строению, с сочетанием горного и равнинного рельефов, и платформенные, относительно небольшие, с равнинным рельефом. Среди последних выделяется подтип криогенных островов, сложенных вечномерзлыми грунтами и встречающихся в полярных областях.

Материковые острова располагаются либо в пределах шельфа, либо на отчлененных от материков глубокими проливами их "обломках", образующих микроконтиненты. Так или иначе, они имеют наиболее тесные с материками геологические, палеогеографические и биогеографические связи. Общая площадь островов этого типа составляет более половины площади всех островов в Мировом океане. К ним относятся шельфовые острова Канадского архипелага, Гренландия, Шпицберген, Земля Франца-Иосифа, Новая Земля, Северная Земля, Новосибирские острова, Британские острова, Индонезийский архипелаг и другие, а также микроконтиненты - Мадагаскар, Новая Зеландия, Шри-Ланка. На шельфовых островах природные черты ландшафтов очень близки к ландшафтам прилегающих участков материков в пределах своих широтных зон, так как они сравнительно недавно, во время плейстоценовых оледенений и в плиоцене, за счет снижения уровня океана соединялись вместе [1].

В случае если такие острова лежат близко от материка, они часто бывают сложены из тех же горных пород и обнаруживают то же строение, как и прилежащие части материка. Например, финские шхеры или далматинские острова сложены из тех же горных пород, как и прилегающий материк. В Далмации горные хребты простираются с северо-запада на юго-восток, и острова вытянуты в таком же направлении. Точно так же острова архипелага по своему геологическому строению представляют продолжение Греции и Малой Азии. Здесь когда-то сбросами была раздроблена часть материка, и острова представляют его не затонувшие остатки. Сицилия представляет непосредственное продолжение Апеннинского полуострова, и горы Апеннины продолжаются с перерывом в Мессинском проливе в Сицилии. Великобритания также представляет кусок, отделившийся от материка Европы. Таких примеров можно привести очень много. Многие из континентальных островов раньше представляли одно целое как с материком, так и между собой, а затем были раздроблены на отдельные глыбы и теперь образуют гирлянды островов, например острова на востоке и юго-востоке Азии (Японские, Большие Зондские).

На микроконтинентах, отделенных от материков значительно раньше и развивавшихся изолированно от них, наблюдаются уже значительные отличия в флоре и фауне от ландшафтов соседних участков материков. Островные дуги представляют собой геоантиклинальные структуры кайнозойского возраста, возникшие и развивающиеся в переходных зонах, которые рассматриваются как современные геосинклинальные области. На вершинах этих структур формируются острова, которые являются, по существу, новообразованиями, а не отдельными от материков участками суши. Зрелые геосинклинальные острова - такие, как Японские, Филиппинские, Большие Антильские и другие, - возникли в конце мела и в палеогене, прошли достаточно длинный путь развития с формированием сложного вулкано-тектонического рельефа. На определенных этапах развития они могли соединиться с материками при снижении уровня океана.

Рельеф крупных материковых островов, расположенных ближе к Австралии (Новая Зеландия, Новая Гвинея и другие острова Меланезии), преимущественно горный и высокогорный, сильно расчлененный, местами схожий с альпийским, с высокими остроконечными вершинами, вечными ледниками и снегами. Горные хребты расчленены глубокими долинами. Новозеландские Альпы достигают высоты 3764 м (гора Кука). В снежных горах на Новой Гвинее вершина Карстенс поднимается на высоту 5030 м и является высшей точкой всей Океании. Горные сооружения характерны также и для других материковых островов: Новой Каледонии, Соломоновых, архипелага Бисмарка. По окраинам материковых островов расположены низменные равнины, иногда довольно значительные (в Новой Зеландии и Новой Гвинее).

Механизм их образования не ясен. Одни полагают, что они откололись от материка и постепенно переместились на свою нынешнюю позицию; другие говорят об опускании окружающей земной коры. Палеомагнитные исследования последних лет говорят в пользу дрейфа; вместе с тем очертания Новой Зеландии в разные эпохи менялись, и ее площадь была больше нынешней. Интересно, что большинство материковых островов соединено с ближайшим материком подводными хребтами на глубине тысячи и более саженей [1].

По происхождению материковые острова можно сгруппировать следующим образом: платформенные, материкового склона, орогенические, островные дуги, прибрежные (шхеры, фьордовые, косы и стрелки, дельтовые.)

Платформенные острова лежат на материковой отмели и геологически представляют собой продолжение материка. От основного массива суши они отделены мелкими проливами или шельфовыми морями. Платформенного происхождения острова Британские, Шпицберген, Земля Франца-Иосифа, Северная Земля, Ново-Сибирские, Канадский архипелаг. Образование проливов и превращение части материков в острова относятся к недавнему времени, поэтому природа островной суши мало отличается от материковой.

Острова материкового склона тоже являются частями континентов, но разделение их произошло раньше. Отделяются они обычно не пологим прогибом материка, а глубоким тектоническим расколом. Проливы имеют океанический характер. Флора и фауна таких островов сильно отличается от материковой. К этой группе относятся Мадагаскар и Гренландия.

Орогенические острова представляют собой продолжение горных складок континентов. Так, Сахалин - одна из складок Дальневосточной горной страны, Новая Земля - продолжение Урала, Тасмания - Австралийских Альп, острова Средиземного моря - ветви альпийских складок. Новая Зеландия тоже орогеническая.

Островные дуги гирляндами окаймляют Восточную Азию: Алеутская, Курильская, Японская, Рюкю, Филиппинская. Второй участок островных дуг - Центральная Америка: Большие и Малые Антильские острова. Третий участок - островная дуга между Южной Америкой и Антарктидой. Островные дуги - области наибольшей активности Земной коры настоящего времени. Это - современные геосинклинали. Островные дуги со стороны океанов всегда сопровождаются глубоководными желобами, которые протягиваются параллельно им на расстоянии от них в среднем 150 км. Общий размах рельефа между вершинами вулканов островных дуг (высота до 2-4 км) и впадинами глубоководных желобов (глубина до 10-11 км) составляет 12-15 км. Островные дуги - самые грандиозные из известных на Земле горных цепей. Приокеанические склоны островных дуг на глубине 2-4 км заняты преддуговыми бассейнами шириной 50-100 км (рисунок 1). Они выполнены многокилометровой толщей осадков. В некоторых островных дугах (например, Малые Антильские острова) преддуговые бассейны подверглись складчатости и надвигообразованию, их внешние части подняты выше уровня моря, образуя внешнюю невулканическию дугу. Подножие островных дуг вблизи глубоководного желоба имеет чешуйчатое строение: состоит из серии тектонических пластин, наклонённых в сторону островных дуг. Сами островные дуги образованы активными или действовавшими в недавнем прошлом наземными и подводными вулканами. В их составе главное место занимают средние лавы-андезиты, принадлежащие к т.н. известково-щелочной серии, но присутствуют также как более основные (базальты), так и более кислые (дациты, риолиты) лавы [2].

Вулканизм современных островных дуг начался от 10 до 40 млн. лет назад. Некоторые островные дуги наложились на более древние дуги. Различают островные дуги, возникшие на океанической (энсиматические островные дуги, например Алеутская и Марианская дуги) или континентальной (энсиалические островные дуги, например Новая Каледония) коре. Островные дуги расположены вдоль границ сближения литосферных плит. Под ними располагаются глубинные сейсмофокальные зоны (зоны Заварицкого-Беньоффа), уходящие наклонно под островными дугами на глубину до 650-700 км. Вдоль этих зон океанические литосферные плиты погружаются в мантию. С процессом погружения плит и связан вулканизм островных дуг. В зонах островных дуг формируется новая континентальная кора. Вулканические комплексы, не отличимые от вулканических пород современных островных дуг, обычны для фанерозойских складчатых поясов, которые, очевидно, возникли на месте древних островных дуг. С островными дугами связаны многочисленные полезные ископаемые: медно-порфировые руды, стратиформные сульфидные свинцово-цинковые залежи типа куроко (Япония), руды золота; в осадочных бассейнах - преддуговых и тыловодужных - известны скопления нефти и газа.

Рисунок 1. - Тектоническое строение островных дуг [2]

Шхеры (швед. - шхеры - небольшие острова). Это группы мелких скалистых и каменистых островов и подводных скал, расположенных близ берега, испытавшего воздействие ледников.

Фьордовые острова (норв. Фиорд или фьорд - залив) это острова, расположенные в глубоких и узких заливах с высокими и крутыми берегами (рисунок 2).

Рисунок 2. - Фьерды [2]

Косы и стрелки - мелкие острова, возникающие близ берегов в результате продольного перемещения материала.

Дельтовые - небольшие острова, возникающие в дельтах крупных рек при дроблении основного русла на рукава [2].

Биота островов зависит от их происхождения и геологической структуры и может быть по своему составу и биологическому разнообразию разделена на два типа: материковый и океанический. Первый тип включает тот видовой состав, который имеется на прилегающей части материка и постепенно изменяется после отделения острова и его изоляции. Второй тип представлен сообществами, возникшими на острове самостоятельно за счет поступления извне через океан семян, спор и других компонентов растений, а также представителей животного мира. В первом случае после разрыва сухопутной связи с материком биоценозы островных ландшафтов начинают обедняться за счет вымирания менее устойчивых видов или тех, численность которых была низкой, недостаточной для уверенного обеспечения их существования, а миграция видов с материка не компенсирует потери. При этом сказываются размеры острова и его удаление от материка. Чем меньше остров и чем дальше он находится от материковой суши, тем беднее видовой состав и биологическое разнообразие его ландшафта. Во втором случае острова, никогда ранее не соединявшиеся с материком, заселяются переселенцами, и здесь формируется биота океанического типа. На успешность естественной миграции организмов влияют плодовитость вида, расстояние от источника расселения, направление господствующих течений и ветров и другие факторы. При формировании биоты океанических островов виды, попавшие сюда первыми, получают преимущество в своем развитии, конкурентной борьбе и увеличении численности. В то же время на таких островах обычно бывают незаполненные экологические ниши, в которые попадают новые виды, и тогда они получают возможность успешно развиваться вплоть до появления необычных форм, как, например, гигантские черепахи Галапагосских островов.

На многих крупных материковых или островодужных островах, интенсивно заселенных и давно освоенных, устойчивость природы к антропогенному стрессу достаточно велика, несмотря на активное развитие промышленности и сельского хозяйства. Просто живущие на них люди уже давно поняли, что хищническое, нерациональное ведение хозяйства наносит урон не только природе, но и их собственной среде обитания. Разработаны научно обоснованные методы природоохранных мероприятий, ведется мониторинг за состоянием окружающей природной среды, ее изменениями, загрязнением и влиянием на здоровье людей. К таким островам можно отнести, например, Великобританию или Японию. В то же время на крупных островах, где природоохранная и экологическая службы организованы плохо или недостаточно, в основном из-за социально-экономических трудностей, природа в целом и среда обитания человека находится в критическом состоянии. Наглядным примером может служить остров Сахалин. На других крупных островах, где деятельность людей сильно ограничена, в первую очередь из-за суровых климатических условий, серьезных нарушений экологического равновесия в природе практически нет, и здесь на большей части территории сохраняются естественные ландшафты. К таким островам можно отнести, например, Канадский архипелаг, Гренландию, Шпицберген, Северную Землю, Новосибирские острова и в определенной степени Исландию [7].

2. Вулканические острова

Вулканические острова образовались в океане в результате вулканической деятельности. Потоки лавы и движение земной коры поднимают сам вулкан над поверхностью океана. При удачном стечении обстоятельств вулканический остров образует гору в центре, окруженную плодородной почвой вулканического происхождения. Прибрежная зона таких островов всегда буйно заселена разнообразными животными. Полипы образуют коралловые рифы, окружающие остров со всех сторон.

Так как вулканические острова, выросшие из дна океана в виде горы, постоянно подмываются течением, размываются дождями и ветрами, то со временем они исчезают с поверхности. Этот процесс исчезновения под воду протекает миллионы лет, но внешне заметить, как остров погружается можно. Таким индикатором служит постоянно растущие лагуны по берегам острова [3].

В настоящее время существует несколько гипотез, объясняющих образование внутриплитного вулканизма. Тот факт, что активные вулканы встречаются у юго-восточного окончания Гавайской цепи, а к северо-западу следуют потухшие или сильно эродированные островные вулканы, требует объяснения. Он поразил еще американского геолога Дэна. Во время исследовательской экспедиции 1838-1842 гг. Дэна выдвинул предположение о том, что центр активного вулканизма перемещался «мигрировал» в юго-восточном направлении. В свою очередь канадский геолог Уилсон попытался связать «миграцию» вулканизма на Гавайях с разрастанием дна океана иным образом, предположив существование под перемещающейся океанической литосферой неподвижной "горячей точки" (hot-spot) в верхней мантии и рассматривая ее как источник вулканизма, над которым медленно проскальзывает литосфера. В качестве причины возникновения "горячей точки" Морган приводит существование "перистого конвекционного потока" (соnvection plume), подобного оперению потока горячего вещества, поднимающегося из нижней мантии, распространяющегося во все стороны и попадающего в астеносферу. В настоящее время эта теория принимается большинством исследователей, хотя и существуют различные мнения в отношении того, насколько в действительности "конвекционные потоки" и обусловленные ими "горячие точки" являются стационарными. Для группы Гавайских островов главный остров можно считать расположенным над такой "горячей точкой", в то время как другие острова уже "проскользнули" над ней. Если проэкстраполировать это представление на далекое геологическое будущее, то вулканизм на острове Гавайи когда-нибудь прекратится, а к юго-востоку от него со дна океана поднимется новый вулканический остров. При всех этих, несомненно, интересных рассуждениях не следует забывать, что они имеют пока чисто теоретический характер, хотя и подкрепляются некоторыми данными, особенно геофизическими.

Наиболее изученным примером океанического внутриплитового вулканизма может служить цепь Гавайских островов в центральной части Тихого океана, которая заслуживает самого пристального внимания, поскольку наиболее ярко отражают его особенности. Однако и в других океанах в стороне от рифтовых систем имеется достаточно много действующих или считающихся потухшими островов-вулканов. В Атлантическом океане - это Канарские острова и острова Зеленого Мыса, в Индийском - Реюньон и Кергелен [3].

Гавайские острова, открытые английским мореплавателем Джеймсом Куком в 1778 г. и названные им Сандвичевыми, протягиваются через центральную часть Тихого океана в виде цепи вулканических островов протяженностью почти 2500 км. В юго-восточной части они состоят из 8 более крупных "главных островов", начиная с острова Гавайи, самого большого по площади и одновременно единственного острова с еще действующими вулканами. К северо-западу от него следуют острова Мауи, Кахулави, Ланаи, Молокаи, Оаху со столицей Гонолулу, Кауаи и Ниихау. Далее к северо-западу к ним присоединяются еще более мелкие и невысокие острова, банки и рифы: Каула, Нихоа, Некер, Френч-Фригит-Шол и Гарднер. На карте Тихого океана острова выглядят мельчайшими точками. Тем не менее это лишь вершины длинного ряда вулканических гор, мощные невидимые основания которых расположены на дне в области глубин, превышающих 5000 м. С другой стороны, отмечается, что главный остров Гавайи возвышается вершиной вулкана Мауна-Кеа на 4205 м над уровнем моря и оказывается огромным горным массивом, по объему и высоте превышающим "короля гор" - Джомолунгму (8848м).

Примечательно, что острова Гавайской цепи по направлению к северозападу становятся не только меньше по размеру, но и древнее. Из этого можно заключить, что вулканическая деятельность началась на северо-западе и со временем перемещалась к юго-востоку. Развитие Гавайских островов протекало, по-видимому, в следующей последовательности: вдоль системы разломов глубокого заложения, пронизывающих океаническую литосферу, предположительно в местах их пересечения поперечными разломами, на дно океана изливались поднимающиеся из астеносферы базальтовые расплавы и постепенно накапливались, образуя мощные щитовидные вулканические сооружения с пологими углами наклона, которые мало-помалу вырастали над уровнем моря. Там, однако, они попадали в зону прибоя и других агентов эрозии. Благодаря перемещению вулканической активности к юго-востоку поступление материала на более древние острова прекратилось, и они в конце концов оказались под действием только сил разрушения. Вместе с тем мощные накопления продуктов вулканизма представляли собой значительную нагрузку на морское дно, в результате чего происходило постепенное изостатическое выравнивание, связанное с медленным погружением, иными словами, прежние острова постепенно превращались в подводные горы или, если вершины куполов были срезаны прибоем, в подводные столовые горы, так называемые гайоты. Все стадии подобного хода развития можно наблюдать вдоль цепи Гавайских островов, двигаясь с юго-востока на северо-запад.

Одновременно с эрозионным разрушением и погружением океанских вулканических построек происходит развитие иного рода. Задолго до того, как остров достигнет конечной стадии своего существования, по его краям в неглубоких, теплых и хорошо освещенных водах поселяются кораллы и начинают сооружать известковые рифы, которые вначале примыкают к берегам в качестве окаймляющих рифов. Это состояние хорошо выражено на острове Оаху. В следующую фазу, если погружение вулканического острова компенсируется дальнейшим разрастанием коралловых рифовых построек, окаймляющий риф отделяется от остаточного острова лагуной и превращается в барьерный риф. После того как остаток вулканического острова наконец полностью исчезнет под водой, на поверхности остаются лишь продолжающие разрастаться коралловые рифы, окружающие лагуну в виде кольцеобразного атолла [4].

Например, острова, лежащие на северо-западном продолжении собственно Гавайской цепи, такие, как Мидуэй или Оушен, полностью сложены известковыми коралловыми рифами, "насаженными" на погруженные вулканические постройки. На острове Френч-Фригит-Шол среди известковых рифов возвышается лишь крошечная вершина, сложенная вулканической породой. Некер и Нихоа представляют собой более значительные вулканические останцы. Таким образом, размеры островов к юго-востоку все более возрастают, достигая максимума на острове Гавайи, площадь которого (~10500 км²) почти вдвое превышает суммарную площадь всей группы островов. Этот главный остров состоит из пяти спаянных вместе крупных щитовых вулканов, два из которых, Мауна-Лоа и Килауэа, еще действуют и даже принадлежат к числу активнейших на Земле, в то время как из третьего, Хуалалаи, еще в 1800-1801 гг. изливался лавовый поток, после чего признаков вулканической активности больше не отмечалось. С изложенным ходом развития согласуются также данные физических определений возраста по пробам базальтов. Так, для острова Мидуэй был определен возраст около 18 млн. лет, для Френч-Фригит-Шол - 12, Некер - 10, Нихоа - 7. Однако эти данные относятся лишь к верхним частям соответствующих вулканических построек, в то время как их основания и дно океана имеют более древний возраст [4].

Наглядным примером океанического внутриплитового вулканизма может служить характер извержений огромных гавайских щитовых вулканов Мауна-Лоа и Килауэа. Предвестниками извержений здесь служат, как правило, серии подземных толчков. Собственно извержения заключаются в относительно "спокойном" излиянии базальтовой лавы из кратеров или чаще всего из раскрывшихся трещин. Как и в процессах океанического рифтового вулканизма, лава здесь жидкая, подвижная, легко отдающая содержащиеся в ней газы. Однако эксплозивная деятельность, временами сопровождающая извержения этих вулканов, играет лишь подчиненную роль; это с очевидностью вытекает из того, что рыхлый вулканический материал слагает менее 5 % острова Гавайи. Извержения, как правило, начинаются с того, что лава, изливающаяся из раскрывшихся трещин, вследствие внезапной разгрузки давления вспенивается и содержащиеся в ней газы расширяются настолько, что, захватывая разбрызганную лаву, образуют многочисленные лавовые фонтаны, которые могут, соединяясь, создавать настоящие "огненные завесы". За ними изливаются вниз по склону лавовые потоки больших или меньших размеров, и после их застывания мощные лавовые щиты увеличивают свой объем на некоторую величину. Нередко извержения длятся в течение целых дней и даже месяцев, и, хотя лавовые потоки могут причинять материальный ущерб, угрожать селениям и сельскохозяйственным угодьям, а иногда и уничтожать их, жертвы среди людей случаются очень редко, так как они обращаются в бегство перед приближающимися потоками лавы. На острове Гавайи с помощью сейсмического и геодезического контроля можно даже предвидеть приближение извержений, а в отдельных случаях и ликвидировать угрожающие ситуации, отводя лавовые потоки. Если раскаленные потоки достигают моря, то под воздействием образующегося водяного пара лава дробится путем взрывов до состояния мельчайшего пепла, или черного "песка", покрывающего побережье далеко вокруг. Частые извержения вулканов Гавайи в историческую эпоху привели к относительно быстрому накоплению продуктов вулканизма, поэтому в интервалы времени между следующими друг за другом излияниями лавовых потоков вряд ли могла образоваться почва. Почвообразование могло происходить лишь в периоды длительного затишья между извержениями или же после затухания вулканической деятельности [5].

Самый крупный из действующих вулканов Гавайи - Мауна-Лоа - представляет собой мощный лавовый щит высотой до 4170 м, достигающий приблизительно 90 км в длину и 50 км в ширину и сложенный бесчисленными лавовыми потоками мощностью большей частью всего в несколько метров. Его склоны ввиду огромной протяженности исключительно пологие и остаются такими же и ниже уровня моря. Он может считаться, следовательно, крупнейшей из одиночных гор Земли. Его продольная ось простирается с юго-запада на северо-восток, т. е. перпендикулярно главной оси Гавайской цепи; это подтверждает высказанное выше предположение о том, что центры извержений приурочены к местам пересечения главных систем трещин поперечными разломами дна океана. На вершине Мауна-Лоа расположена обширная котловина обрушения - кальдера, называемая Мокуавеовео, периметр и глубина которой неоднократно изменялись, первый - вследствие обвалов, вторая - в результате погружения и заполнения лавой. Однако кальдера Мокуавеовео - лишь центральная часть трещинной системы, рассекающей щитовой вулкан вдоль его продольной оси. В 1859 г. произошло одно из самых обширных извержений лавы, уступающее лишь крупному извержению 1950 г. Оно длилось более 10 месяцев. Лавовый поток, стекающий в северо-западном направлении, пройдя свыше 50 км, достиг побережья и продолжал течь под поверхностью моря на расстояние, оставшееся неизвестным. В 1881 г. не менее значительный лавовый поток излившийся в северной части трещинной системы, прошел расстояние 46 км в северо-восточном направлении, угрожая городу Хило, но, к счастью, остановился на его окраине. Уже упоминавшееся извержение 1950 г. сопровождалось истечением особенно большого объема лавы, возможно самого значительного из всех, отмеченных в историческую эпоху. Объем лавы, извергнутой из юго-западной части трещинной системы и разрушившей при движении в западном направлении к морю селение Хокена, был оценен в 450 млн. м³. Мауна-Лоа принадлежит к числу наиболее часто действующих вулканов Земли. Начиная с первого описанного землетрясения 1832 г. он проявлял активность в среднем через каждые 3,5 года, хотя и с перерывами разной продолжительности, причем длительность отдельных извержений была различной, от нескольких дней до года и более.

Извержения Мауна-Лоа, как и Килауэа, происходят частично в виде извержений центрального типа в кратере, а частично в виде трещинных извержений на флангах. К более редким случаям относятся фреатические извержения эксплозивного типа, имевшие место, например, в 1790 и 1924 гг. Существенную роль при этом играет проникновение подземных вод в зону горячей магмы. Извержению 1924 г. предшествовало исчезновение лавового озера в кратере Халемаумау и обрушение стенок последнего, вызвавшее мощные пылевые лавины. Пульсирующие выбросы облаков пара достигли максимума во время мощной эксплозии 18 мая, когда столб пара поднялся на высоту 6,5 км, захватив большие массы рыхлого материала, на значительной площади были разбросаны крупные глыбы лавы массой до 8 т. Выделение облаков пара продолжалось 16 суток; поперечник кратера Халемаумау был расширен при этом от почти 600 м до более 1000 м. Это извержение явилось поворотным пунктом в вулканической деятельности Килауэа. Если за предшествующие 125 лет вулкан действовал приблизительно в течении 73 % этого времени, то после извержения активность его уменьшилась, до 3 % [5].

Наиболее известным и документально зафиксированным подводным извержением, приведшим к возникновению нового острова, было извержение подводного вулкана у берегов Исландии. Островок Суртсей назван в честь северного бога Суртура, которому в Судный день предстоит сбросить на Землю огонь. Все началось 14 ноября 1963 года в 8 ч утра. В трех местах из моря на высоту 70 м стали подниматься столбы черного вулканического пепла. В 11 ч на высоту 150 м с полуминутными интервалами полетели, словно из гигантского дробовика, лаппили - мелкие кусочки пористой лавы, размером от горошины до грецкого ореха. Над всем этим выросло облако пара и дыма, вытянувшееся вверх на 3,5 км. Наконец, 19 ноября над поверхностью воды появился островок (рисунок 3). Он был похож на продолговатую кучу, сложенную из вулканического пепла, лаппилей и бомб, высотой 60 м и длиной 700 м. Посередине была трещина, заполненная водой. Форма островка постоянно менялась, и к концу ноября он напоминал уже подкову. С неравномерными промежутками времени с островка взлетали вверх вулканические бомбы на высоту до 1 км и падали на расстоянии до 1,5 км вокруг новорожденного острова. В апреле 1964 года в центре островка образовался кратер, из которого стала изливаться лава; заполнив его до краев, она устремилась в море. Несомненно, лава спасла островок, иначе он был бы уничтожен прибоем. И все-таки прибой подверг эрозии одну из его сторон, образовав абразионную террасу шириной 100 м. Деятельность основного кратера завершилась 7 мая 1965 года. Однако на этом история островка не кончилась. Через два месяца началось новое подводное извержение приблизительно в 600 м к северо-востоку от главного острова, и подобным же образом образовался новый островок. Он был назван Сиртлингюр (Малый Суртсей) [5].

Рисунок 3. - Возникновение вулканического острова Суртсей у берегов Исландии [5].

Островок быстро рос и вскоре достиг высоты 70 м и диаметра 300 м. Однако судьба его оказалась иной, чем у старшего брата. Вулканическая деятельность завершилась в начале октября того же года, а в конце октября от островка ничего не осталось, он пал жертвой абразии. Еще один островок возник в полутора километрах к юго-западу от Суртсея. Он был назван островом Рождества, поскольку его образование пришлось на рождественские праздники. Островок долго сопротивлялся волнам. Пять раз он вырастал над поверхностью моря и пять раз уничтожался прибоем. Но усилия его были напрасны. Лава больше не изливалась, и поэтому после окончания вулканической деятельности его легко одолели волны [5].

Воздушная среда островов и климатические условия определяют разнообразие их ландшафтов и экосистем. При этом решающим фактором является широтная зональность, благодаря которой выделяются отровные ландшафты полярной, субполярной, умеренной, субтропической, тропической и экваториальной зон. Меньшее значение имеет циркумконтинентальная зональность, проявляющаяся в основном в видовом разнообразии биоценозов, населяющих острова, которое по мере удаления от материков становится все более бедными. На гористых островах, особенно со значительными высотами, четко прослеживается высотная зональность, накладывающаяся на широтную с соответствующими особенностями климатических зон. Кроме того, здесь ощущается характерный барьерный эффект, особенно при существовании преобладающих движений воздушных масс, когда на наветренных склонах осадков выпадает значительно больше, чем на подветренных, что сказывается в первую очередь на составе растительности. Несомненно, при формировании ландшафтов и биологического разнообразия биоценозов имеют значение размеры самогo острова, что усиливает, с одной стороны, влияние океана на местные климатические условия и ограничивает, с другой стороны, развитие системы поверхностного стока в виде рек и ручьев. Все экзогенные процессы на островах, кроме того, обладают ясно выраженной суточной, сезонной и межгодовой ритмикой. Следовательно, островные ландшафты по своим характеристикам близки к ландшафтам приморских областей материков, хотя и отличаются ограниченностью и даже отсутствием связи с ними, что накладывает особый отпечаток на их природу [6].

Размеры океанических островов невелики, за исключением Исландии, и они удалены от материков на различные расстояния, от нескольких сот до нескольких тысяч километров. Они испытывают особенно сильное влияние океана на местный климатический режим и формирование экосистем. Вулканические острова гористые, сложены преимущественно базальтовыми лавами и туфами и, в отличие от вулканических островов островных дуг, где преобладают конусы и кальдеры, представлены щитовыми вулканами, плато и массивами. К ним относятся, например, острова Ян-Майен, Азорские, Канарские, Зеленого мыса, Св. Елены, Тристан-да-Кунья, Маврикий, Реюнион, Родригес, Гавайские, Галапагосские, Маркизские, Таити, Пасха и другие. Однообразие коренных пород определяет довольно однородную почвенную структуру, меняющуюся лишь в зависимости от широтной зоны. Возраст островов различен, от молодых в осевой зоне срединно-океанических хребтов до мелового и палеогенового в океанических котловинах. Это сказывается на процессах формирования ландшафтов и особенно биоты островов - от начальных стадий до более поздних и зрелых [7].

Природные условия на вулканических островах в океане с их горным рельефом и большой массой слагающих пород, конечно, более благоприятны, особенно в умеренных и тропических широтах. Разнообразие среды обитания, почвенного покрова, водных ресурсов, высотная поясность дают возможность формирования довольно богатому растительному и животному миру с заметной эндемичностью видового состава. В то же время проведение интенсивных сельскохозяйственных работ, связанных с сокращением и даже уничтожением лесной растительности, что прослеживается на интенсивно заселенных островах, ведет к усилению эрозии, повышению мутности речных вод и загрязнению прибрежных водоемов. Специальные исследования в экспедициях показали, что прибрежные воды высоких вулканических островов значительно более загрязнены, чем лагуны атоллов, так как соотношение площадей прибрежных водоемов и суши у атоллов на порядок выше, чем у вулканических островов. Поэтому главным условием поддержания экологического равновесия на гористых вулканических островах умеренной и тропической зон является сохранение лесных ландшафтов, а в случае их нарушения за счет вырубок и пожаров необходимо проводить мероприятия по восстановлению лесной растительности и рекультивации ландшафтов и, естественно, должен осуществляться действенный мониторинг за состоянием природной среды. Только при таких условиях можно сохранить удивительный мир океанических островов, находящихся далеко в просторах океана, отделенных его водами от материков и в то же время связанных с материками водными и воздушными путями в единую мировую систему жизни [7].

3. Коралловые острова

Биогенные острова встречаются только в тропической и экваториальной широтных зонах океана с теплыми водами. По составу субстрата выделяются атоллы, коралловые рифы и мангровые острова. Однако последние имеют малые размеры и очень ограниченное распространение в береговой зоне. Коралловые образования представляют собой окаймляющие рифы, протягивающиеся вдоль берегов, или барьерные рифы, расположенные на удалении от берегов и отделенные от них лагунами. Большая часть рифов находится под водой, а над уровнем океана в виде небольших островов замысловатых очертаний выступают лишь их вершины, например, на Большом Барьерном рифе у восточного берега Австралии. Атоллы в океане возникают на вершинах крупных подводных вулканических гор или в процессе длительной эволюции кольцевого окаймляющего рифа вокруг вулканических островов, впоследствии погрузившихся ниже уровня океана и перекрытых толщей коралловых известняков. В итоге образуются кольцевые низкие острова, сложенные коралловым песком - продуктом разрушения рифов, которые окружают внутреннюю мелководную лагуну, например, острова Каролинские, Маршалловы, Гильберта, Лайн, Туамоту - в Тихом океане, острова Мальвинские и Чагос - в Индийском океане, острова Альбукерке, Сен-Андрес, Ронкадор - в Атлантическом океане (Карибское море) и другие. Эти острова представляют собой молодые образования, возникшие в результате надстройки коралловых рифов в голоцене [8].

Из названия понятно, что такие названия получили острова, которые «выросли» из коралловых рифов. Выглядит это следующим образом. Сначала действующий подводный вулкан, совершив свое последнее извержение, поднимается над поверхностью воды и угасает. Его со всех сторон окружают коралловые рифы, которые корнями достигают океанического дна. Со временем вулкан оседает или разрушается, однако рифы остаются на месте, повторяя его очертания, продолжая расти. В конце концов, над поверхностью остается только «плашка» острова с неглубокой центральной лагуной, которая показывает жерло бывшего вулкана.

Центральная лагуна острова - это наиболее красивое место острова, которое заслужено является его достопримечательностью.

Такой тип островов является излюбленным местом отдыха для людей со всего мира, являясь визитной карточкой красивых тихоокеанских островов (рисунок 4)

Коралловые рифы растут не только за счет превращения твёрдых кораллов, в песок, повышающий уровень морского дна. Не менее важным источником их образования является клейкое вещество, которое выделяют и полипы, и отдельные водоросли, поселяющиеся на них. Это вещество цементирует все известковые остатки в нерушимую скальную поверхность.

.

Рисунок 4. - Коралловые острова. Мальдивы [9].

В тропиках довольно часто идут обильные дожди. Тогда концентрация соли в поверхностных слоях морской воды резко снижается, и многие полипы гибнут. Иногда наплывают тучи ила и песка, которые, оседая, хоронят под собой животных. Мертвые коралловые колонии крошатся и превращаются в коралловый песок.

Таким образом, коралловые образования возникают в результате бесконечных процессов созидания и разрушения.

Людей издавна интересовало, как возникают рифы, особенно атоллы, встречающиеся прямо в открытом океане.

Известный русский мореплаватель Ф. Ф. Беллинсгаузен высказал ряд верных мыслей об их природе. Самую обоснованную теорию происхождения коралловых рифов выдвинул Ч. Дарвин. Во многом придерживаются ее и сегодня [8].

Образование атоллов не всегда укладывается в схему, выдвинутую Дарвином. Некоторые из них зарождаются на вершинах подводных вулканов либо на морских отмелях. Об этом свидетельствуют, например, результаты бурения берегового рифа у Паго-Паго на островах Самоа, где коренная порода (не кораллы) находится уже на глубине 35 м от поверхности.

Английский ученый Дж. Маррей внес существенные дополнения в теорию Дарвина. Он доказал, что сплошной коралловый риф обязательно преобразуется в кольцевой, и вот по какой причине. Кораллам в средней части рифа не хватает пищи, они постепенно гибнут и разрушаются, ибо здесь накапливается углекислота - продукт дыхания полипов, которая и растворяет известняк, а риф наращивается только с внешней стороны. Так и возникает лагуна в центре рифа.

В. Н. Космынин, подробно изучавший геоморфологию коралловых рифов Сейшельских островов, нашел на них ряд последовательных стадий формирования рельефа внешнего склона. На первых стадиях шпоры представляют собой вытянутые сверху вниз по склону полосы густого переплетения ветвистых кораллов. Такие кораллы характеризуются быстрым ростом, и подолгу они успевают за относительно короткий срок образовать на рифроке так называемый коралловый буш. Под воздействием волн нежные концевые веточки колоний обламываются, а их основания тем временем подвергаются цементации известковыми водорослями и инкрустирующими кораллами [9].

На этой как бы спрессованной и потому более плотной вертикальной полосе кораллового известняка, как на поколе, снова разрастаются ветвистые кораллы - и образование шпоры переходит во вторую стадию.

Возникновение каналов, т. е. выемок между шпорами, отчасти объясняется эрозией под влиянием оттекающей с рифа воды, которая при отступлении волны устремляется именно сюда, так как не встречает препятствий в виде коралловых зарослей. Однако главная причина возникновения каналов заключается все же в росте кораллов на шпорах. На последней стадии ширина шпор по фронту достигает 3-5 м, а иногда и более, причем они начинают смыкаться своими боковыми сторонами, и тогда каналы между ними превращаются в вертикальные или наклонные туннели.

Из сказанного очевидно, что риф разрастается в сторону моря за счет образования шпор и их последующего слияния. Конечно, не исключено и эрозионное их разрушение, но оно, по-видимому, имеет место лишь при очень сильных штормах.

На упомянутом выше рифе на острове Хайнань система шпор и каналов находилась в третьей, наиболее развитой стадии.

Венчающий внешний склон рифа гребень несколько возвышается над уровнем нуля глубин, за ним в сторону берега тянется более или менее плоская известковая платформа, или риффлет.

Непосредственно за гребнем на риффлете почти всегда имеется понижение глубиной от 50 см до 1-2 м и шириной в несколько метров. Оно тянется извилистым каналом параллельно внешнему краю рифа. Как уже было сказано выше, гребень рифа представляет собой место наиболее активного роста кораллов, на нем же за счет известковых водорослей развивается и так называемый водорослевый вал.

Образование известковыми красными водорослями вздымающегося вала именно у мористого края риффлета и на гребне объясняется экологическими особенностями этих растительных организмов. Они гораздо легче переносят перегрев и высыхание, чем мадрепоровые кораллы. Условия периодического обнажения и заплеска волнами для известковых багрянок, по-видимому, следует считать оптимальными: с одной стороны, интенсивный водообмен способствует получению карбоната кальция, а с другой - при отступлении волны растения получают максимум солнечного света (В. Космынин) [9].

Эти герматипные организмы и поднимают гребень над уровнем рифовой платформы. На расстоянии нескольких метров от края внешнего склона обычно располагался второй, не столь ярко выраженный гребень. Очевидно, что прежде по этой линии и проходил край рифа, но вследствие развития нынешней генерации системы шпор он оказался в ближайшем тылу.

Поскольку оба гребня располагаются на горизонтальной плоскости, они должны рассматриваться в структуре риффлета, однако генезис разных частей самой рифовой платформы неодинаков. Если ее мористая часть возникает в результате активного роста кораллов и водорослей, то участки, лежащие ближе к берегу, обязаны своим происхождением накоплению и частичной цементации обломочного материала, образующегося преимущественно на внешнем склоне и гребне и перенесенного оттуда волнами.

Итак, на рифе следует различать две главные части - внешнюю, биоконструкционную, созданную в результате жизнедеятельности герматипных организмов, и внутреннюю - аккумулятивную, образованную накоплением материала, который поступает с внешней его части. Б. В. Преображенский отмечает (1979), что первая заселена преимущественно продуцентами, т. е. производителями органического вещества, тогда как другая служит основным местом поселения консументов - потребителей готовых органических веществ.

Аккумулятивная часть риффлета, в свою очередь, состоит из трех поясов, или зон. Самая верхняя из них, вплотную примыкающая к берегу, лежит вблизи границы верхнего стояния воды в высокие (тропические) приливы. Она представлена древним известняком и покрыта слоем чистейшего кораллового песка. Это зона пляжа. Непосредственно к нему со стороны моря примыкает полоса риффлета, покрытая крупными и мелкими коралловыми обломками, не связанными между собой. Дело в том, что эта высоко лежащая часть рифовой платформы ежедневно на продолжительное время осыхает и в ее пределах известковые водоросли, цементирующие обломки, уже не могут существовать. Живых кораллов здесь тоже нет. Между этой мертвой зоной риффлета и гребнем простирается более или менее широкая живая зона, на которой укореняются отдельные массивные кораллы, а в лужах и ваннах на заиленном дне развивается особая фауна лагунных кораллов. Здесь встречаются как одиночные грибовидные кораллы, так и множество тонко разветвленных кустистых форм. Отмирая, они цементируются и также входят в структуру платформы, но последняя все же в первую очередь формируется из обломков, попадающих сюда с рифрока [10].

Таким образом, лагунный риф, столь сильно отличающийся от прибойного, генетически тесно связан с ним и возникает из внутренней части последнего.

Изучив большое число коралловых рифов, мы пришли к выводу, что все разнообразие их геоморфологических типов можно свести к сочетанию в разных соотношениях основных элементов, из которых слагается характерный прибойный окаймляющий риф.

В зависимости от силы воздействия волн и от профиля дна и возникают рифы различных типов [10].

Коралловые острова созданы организмами (полипами), способными выделять известковое вещество. Живут они колониями. Новые развивающиеся организмы остаются в связи с отмершими и образуют общий ствол. Для жизни кораллов, а, следовательно, и для образования острова нужны некоторые благоприятные условия. Необходимо, чтобы температура воды в среднем не опускалась ниже 20°. Поэтому полипы могут развиваться только в теплых тропических морях, да и то не везде. Там, где побережья омываются холодными течениями, их нет, как, например, у берегов Перу. Кроме того, для существования большинства полипов нужно твердое дно, чтобы укорениться, и сравнительно чистая вода; вследствие этого в тех местах, где впадают в море реки, принося с собой муть, риф прерывается. Коралловые постройки можно разделить на две категории. К первой категории относятся коралловые рифы, окаймляющие какой-нибудь остров или материк, - это береговые и барьерные рифы. Ко второй категории относятся самостоятельные острова, известные под именем атоллов. Атоллы имеют более или менее округлую или овальную форму, реже встречается треугольная или четырехугольная форма. Береговой риф окаймляет какой-нибудь остров или берег материка. Этот вал едва вздымается над водой, но и то далеко не везде, а большей частью он представляет отмель, так как кораллы вообще могут жить только под водой. Живые кораллы могут существовать на глубине до 90 м, но на такой глубине они встречаются довольно редко, а большей частью они не опускаются ниже 30- 40 м. Граница отлива составляет их верхний предел. Но некоторые полипы могут и обнажаться из-под воды и подвергаться непродолжительное время инсоляции. Целый ряд процессов ведет к тому, что коралловая отмель повышается. Море набегает на берег, отторгает куски полипняка, измельчает их в песок и набрасывает на мель, засыпая пустоты; на поверхности рифа поселяются другие организмы - моллюски, ракообразные, панцыри и скелеты которых в свою очередь идут на повышение рифа. Кроме того, теплая вода растворяет известняк, ветер и волны выбрасывают на мель вещества, принесенные с берега. В результате риф в целом уплотняется и иногда несколько возвышается над поверхностью моря, отделяясь от берега узким каналом. Барьерный риф гораздо дальше отстоит от берега, чем береговой. Между ним и берегом находится лагуна, местами заполненная также рифами и наносами. Самый большой барьерный риф тянется вдоль северо-восточного берега Австралии на протяжении 2000 км. Ширина лагуны здесь 40-50 км, иногда она расширяется даже до 180 км; глубина ее местами достигает 100 м, так что в лагуну могут заходить пароходы, хотя плавание и опасно, так как встречается много коралловых мелей. Ширина самого рифа - несколько десятков километров. Если мы взглянем на карту Тихого океана, то увидим, какое большое количество барьерных рифов встречается там. Все большие острова и масса мелких окаймлены коралловыми постройками.