Рис. 2.4 Пластинчатые (параллельные) дайки на Кипре. Источник: Wikimedia Сommons

Таинственные офиолитовые породы Кипра и других областей были закартированы и описаны более 150 лет назад, но, повторяю, никто не мог объяснить, как образовались такие любопытные породные ассоциации. Ответ появился только в конце 1960-х гг. благодаря революционной концепции тектоники плит (о чем подробно пойдет речь в главе 8 и далее). Геологи начали понимать, что, когда дно океана расширяется за счет раздвижения океанических плит в стороны от оси срединно-океанического хребта, естественным продуктом такого процесса (спрединга) оказываются офиолиты (рис. 2.5). Верхняя часть расширяющейся коры должна состоять из подушечных лав, образующихся магмой, достигшей морского дна и застывшей под толщей воды. Под этими лавами будут располагаться вертикальные трещины, получившиеся в результате горизонтального раздвижения коры и заполнявшиеся лавой с образованием пластинчатых даек. А источником всего этого вулканического материала являлись глубоко расположенные магматические камеры с расслоенными габбро; некоторые офиолиты, встречающиеся еще ниже, могут содержать даже слайсы верхней мантии.

Рис. 2.5 Образование офиолитового комплекса в срединно-океанических хребтах. Составлено по нескольким источникам

Но как именно породы, образовавшиеся на самом дне океана, оказались на суше – например, на Кипре? Это тоже результат тектоники плит. Когда две плиты сталкиваются, одна из них (сложенная океанической корой) обычно сдвигается под другую и погружается в мантию в зоне этого столкновения (субдукции). Оконечность плиты (слэб) соскальзывает в мантию обычно плавно и спокойно, но покрывающие слэб осадочные породы океанического дна при этом в значительной мере срезаются, соскребаются и пристают к вышележащей плите, образуя аккреционную[12] призму или аккреционный клин. Иногда от опускающегося слэба отделяется и вдавливается в аккреционную призму слайс самой океанической коры. Это можно заметить в офиолитах Калифорнии, в западных предгорьях Сьерры, в горах Кламат и особенно в хребтах Тихоокеанского побережья, которые образовались, когда Калифорния была зоной субдукции. Офиолиты также образуются при столкновении двух континентов, когда разделявшая их океаническая кора захватывается и выдавливается вверх в формирующийся горный пояс. Именно так произошло на Кипре, когда Африканская плита столкнулась с Анатолийской плитой Евразии.

На дне океана

Возникновение офиолитов в срединно-океанической зоне спрединга было подтверждено многочисленными измерениями и наблюдениями за современными океаническими хребтами в 1970-х гг. Но почему офиолиты, подобные кипрским, богаты такими полезными ископаемыми, как медь? Эту загадку решили в 1977 г., когда на дне океана было сделано поразительное открытие. Используя небольшую исследовательскую подводную лодку «Алвин», которая могла погружаться почти на 4800 м, ученые Океанографического института Вудс-Хоул часами исследовали морское дно в пределах срединно-океанических хребтов.

На таких глубинах стоит сплошная чернильная тьма. Температура воды чуть выше нуля, а давление доходит до 400 атмосфер, то есть в 400 раз превышает атмосферное давление на уровне моря. Оно раздавило бы судно, если бы субмарина не была специально рассчитана на такие погружения. Специалистов, управлявших «Алвином», ждали не только обширные участки подушечных лав, но и гораздо больший сюрприз – они увидели перегретые струи (плюмы) черной, сильно минерализованной кипящей воды, которые вырывались из трубообразных формирований, состоящих из сульфидных минералов типа пирита (сульфида железа с формулой FeS2, известного также как «золото дураков») (рис. 2.6). Эти гидротермальные источники получили название «черные курильщики». Их трубы образовались, когда холодная морская вода просачивалась через трещины в горячую магму внизу, затем закипала и поднималась вверх в виде горячих черных струй, несущих сульфидные минералы. Они включали не только пирит, но и сульфиды меди (ковеллин, CuS; халькозин, Cu2S; халькопирит, CuFeS2), сульфиды цинка, сульфиды свинца, а также марганец, серебро, золото и другие рудные минералы. Перегретая вода, просочившаяся через трещины в земную кору, растворяла эти вещества, а затем они – при встрече с холодной морской водой – начинали кристаллизоваться и осаждаться из горячих растворов.

Рис. 2.6 Перегретая морская вода в срединно-океанических хребтах создает струи (плюмы) кипящей воды, насыщенной растворенными минералами, которые выпадают в осадок и образуют трубы «черных курильщиков». Источник: Wikimedia Сommons

Еще более удивительным было то, что «черные курильщики» поддерживали целое сообщество организмов, ранее совершенно неизвестных науке. Там обитали гигантские моллюски величиной более метра, длинные трубчатые черви, странные крабы-альбиносы и другие существа, которых никогда раньше не видели. Я хорошо помню, как посетил один семинар в Вудс-Хоуле в 1978 г., когда работал над дипломом, и увидел этих диковинных животных, которых ученые впервые показывали своим коллегам.

Со временем специалисты поняли, что все эти необычные создания представляют собой уникальное биологическое сообщество, встречающееся только в глубоководных источниках срединно-океанических хребтов. В отличие от большинства экологических сообществ, у которых пищевая цепь основана на растениях, преобразующих солнечный свет в органическое вещество с помощью фотосинтеза, обнаруженные ассоциации живых организмов существовали в мире без солнечного света. Их пищевая цепь начиналась с сульфатредуцирующих бактерий, которые живут в перегретой морской воде, богатой серой, и преобразуют энергию горячих источников в углерод с помощью хемосинтеза. Все животные, находящиеся выше в этой пищевой цепи, питались либо непосредственно этими бактериями, либо более мелкими организмами, которые данных бактерий поедали. Таким образом, школьное утверждение, что в основании всех пищевых пирамид лежат растения, неверно для дна океана. Там вместо фотосинтетических сообществ, основанных на растениях, существуют сообщества хемосинтетические, основанные на бактериях.

«Черные курильщики» также дали разгадку богатых медью офиолитов Кипра. Они естественным образом концентрируют минеральные вещества, такие как железо, медь, цинк, свинец, марганец, сульфиды других металлов. Перегретая вода растворяет эти соединения, а затем они осаждаются в трубах. Стало быть, древние добытчики меди на Кипре, не ведая того, получали свои богатства от какого-то фрагмента юрского морского дна с древними «черными курильщиками» – фрагмента, который был поднят на вершины гор Троодос в результате тектоники плит.

03. «Оловянные острова» и Бронзовый век

Касситерит

Бронза была таким же ценным сырьем, как нефть сегодня.

Археолог Кристиан Кристиансен

На край земли

В древние времена морские плавания были опасным делом. Корабли не могли уходить далеко от берега; небольшие паруса или команда рабов на веслах не позволяли двигаться быстро; карты у мореплавателей были плохими. Большинство древних цивилизаций относились к сухопутным и отправляли в сражения армию, а не флот. Масштабную морскую культуру развили только несколько народов – например, финикийцы в восточном Средиземноморье или греки, плававшие между своими многочисленными островами. Но даже такие морские народы, как финикийцы, у которых появились первые приличные карты, не имели возможности определять свою долготу и тем самым точно устанавливать