Тонга́тский жёлоб: глу́бина и иссле́дования

Введение

Самая глубокая океанская впадина в юго-западной части Тихого океана.

Впадина Тонга — океаническая впадина, расположенная в юго-западной части Тихого океана. Это самая глубокая впадина в Южном полушарии и вторая по глубине на Земле после Марианской впадины. В этом месте происходит самая высокая скорость тектонического движения плит на Земле, поскольку Тихоокеанская плита субдуцируется к западу в впадину.

Глубина горизонта

Самая глубокая точка Тонгаской впадины, Глубина Горизонта в , имеет глубину , что делает её самой глубокой точкой в Южном полушарии и второй по глубине на Земле после Глубины Челленджера в Марианской впадине. Она названа в честь исследовательского судна "Горизонт" Института океанографии Скриппса, экипаж которого обнаружил эту глубину в декабре 1952 года. Как одна из самых глубоких хадальных впадин, осадочные отложения Horizon Deep служат средой обитания для сообщества круглых червей. Исследование, проведённое в 2016 году, показало, что численность особей в этом сообществе в шесть раз превышает численность на участке у края впадины, расположенном примерно вблизи этой глубины, а разница в биомассе между этими участками ещё более значительна. С другой стороны, видовое разнообразие в два раза выше на склоне впадины, вероятно, из-за небольшого количества оппортунистических видов, обитающих в самой впадине. Показатели численности и биомассы сопоставимы с таковыми для глубин Марианской впадины, но значительно ниже в Перуанско-Чилийской впадине.

Спускается с экипажем

Тонга-Траншея и операционная зона были обследованы вспомогательным судном DSSV Pressure Drop, глубоководным вспомогательным судном, с использованием многолучевой эхолокационной системы Kongsberg SIMRAD EM124. Собранные данные будут переданы в инициативу GEBCO "Морское дно 2030". Погружение являлось частью экспедиции "Пять глубин". В рамках экспедиции "Пять глубин" Виктор Весково посетил Сирена Deep, расположенную вдали от Horizon Deep, совершив первый пилотируемый спуск на дно Сирена Deep 5 июня 2019 года (на глубоководном аппарате DSV Limiting Factor, подводном аппарате модели Triton 36000/2) и измерил глубину ± с помощью прямых измерений давления CTD. Этот спуск и прямое измерение глубины Сирена Deep произошли через месяц после четырех спуска на дно Challenger Deep, который также находится примерно в 6000 км от Тонга-Траншеи.

Тонга-Кермадекская дуговая система

Область между Тонга-Траншеей и бассейном обратной дуги Лау, хребет Тонга-Кермадек, движется независимо от Австралийской и Тихоокеанской плит и подразделяется на несколько небольших плит: плиты Тонга, Кермадек и Ниуафоу. Плита Тонга обращена к Тонга-Траншее. Система Тонга-Траншеи и дуги является сходящимся маржем, характеризующимся преобладающим растяжением и отсутствием аккреции. Тихоокеанская плита субдуцирует на запад в Тонга-Траншею. Скорость схождения оценивалась в… , но GPS-измерения в северной части траншеи указывают на скорость схождения там. Это самая высокая скорость движения плит на Земле, что делает эту область наиболее активной зоной мантийной сейсмичности. Скорость субдукции уменьшается к югу вдоль Тонга-Кермадекской дуги, с … на севере до … на юге, и также становится более косой к югу. Высокая скорость в Тонга-Траншее во многом обусловлена уменьшением растяжения в бассейне Лау. Растяжение коры в миоценовом хребте Лау-Колвилл началось 6 миллионов лет назад, что привело к открытию бассейна Лау и Гаврского желоба. С тех пор это растяжение распространилось на юг и развилось в срединно-океанический хребет в бассейне Лау, расположенный перед Тонга-Траншеей. Таким образом, новая кора формируется перед Тонга-Кермадекскими траншеями, а старая кора поглощается за ними в Тонга-Траншее.

Лавина в Тихом океане

В то время как большинство крупных землетрясений происходит в зоне контакта между обеими тектоническими плитами, связанной с трением во время субдукции, другие возникают в Тихоокеанской плите из-за ее изгиба. Тихоокеанская кора, опускающаяся в траншею, старая, 100–140 млн лет, и относительно холодная, поэтому способна накапливать большое количество упругой энергии. Достигая больших глубин в мантии, более чем на [укажите корректную глубину, если она известна, иначе опустите], и встречая препятствия, она деформируется, что приводит к глубокомантийным землетрясениям. Приблизительно под бассейном Северного Фиджи отколовшийся сегмент субдуцированной Австралийской плиты столкнулся с субдуцированной Тихоокеанской плитой, вызывая многочисленные крупномасштабные землетрясения. При столкновении также деформируется подведенная Тихоокеанская плита, поскольку обе плиты опускаются до 660-километрового разрыва. Вероятно, это столкновение произошло 5–4 млн лет назад, когда бассейн Лау начал открываться. Океанские траншеи являются важными зонами формирования будущей континентальной коры и рециркуляции вещества в мантию. Вдоль Тонганской траншеи магматические расплавы поступают в системы островных дуг, а также накапливаются абиссальные океанические отложения и фрагменты океанической коры. Непосредственно к северу от MTJ расположен Северо-Восточный центр расхождения Лау (NELSC), пересекающий северный конец Тонганской траншеи и являющийся одним из трех основных центров расхождения в северном бассейне Лау (наряду с центром расхождения Футуна и Северо-Западным центром расхождения Лау). Максимальная скорость расхождения в NELSC составляет [укажите значение], но скорость уменьшается до нуля на обоих концах центра расхождения. Общая скорость расхождения между Тонганской и Австралийской плитами, однако, составляет [укажите значение], следовательно, должны существовать дополнительные микроплиты и/или зоны деформации. NELSC, вероятно, получает магматический приток от горячей точки Самоа. Морфология NELSC аналогична морфологии медленно расходящихся хребтов с множеством близко расположенных хребтов и впадин. В месте соприкосновения с траншеей развивается трансформная граница между хребтом Тонга, Тихоокеанской плитой и Австралийской плитой. Самый старый и западный из подводных гор Луисвилла, гора Осборн, расположен на краю траншеи, и его бывшая плоская вершина в настоящее время наклоняется в сторону траншеи. К западу от горы Осборн широкая зона с блочными разломами делает траншею более мелкой на [укажите значение], в то время как прилегающая передняя дуга поднимается на [укажите значение] и покрыта каньонами. Зона столкновения Луисвилла коррелирует с зоной сейсмического затишья вдоль Тонга-Кермадекской траншеи, известной как "Пробел Луисвилла". Этот разрыв в сейсмичности указывает на то, что субдуцирующиеся подводные горы подавляют или даже предотвращают сейсмичность в зонах субдукции, возможно, увеличивая интервалы между землетрясениями, однако механизм этого процесса изучен недостаточно. Геохимические данные свидетельствуют о том, что цепь Луисвилла субдуцируется под Тонга-Кермадекской дугой с 4 млн лет назад. Сейсмические исследования выявили южный, вдоль дуги, поток мантии, указывающий на то, что мантия Тихого океана заменяется Индо-Австралийской мантией к западу от Тонганской траншеи.

While most of the large earthquakes occur at the contact zone between both tectonic plates, related to the friction during subduction, others are produced in the Pacific Plate due to its bending. The Pacific crust that descends into the trench is old, 100–140 Ma, and relatively cold and it can therefore store a lot of elastic energy. As it reaches deep into the mantle, more than , and encounters barriers, it is being contorted, which produces deep mantle earthquakes. About beneath the North Fiji Basin, a detached segment of the subducted Australian Plate has collided with the subducted Pacific Plate which produces many large scale earthquakes. The subducted Pacific Plate is also being deformed in the collision as both slabs settle on the 660 km discontinuity. This slab collision probably occurred 5–4 Ma when the Lau Basin started to open. Oceanic trenches are important sites for the formation of what will become continental crust and for recycling of material back into the mantle. Along the Tonga Trench mantle derived melts are transferred to the island arc systems, and abyssal oceanic sediments and fragments of oceanic crust are collected. Just north of the MTJ lies the south–north trending Northeast Lau Spreading Centre (NELSC) which intercepts the northern end of the Tonga Trench and is one of three major spreading centres in the northern Lau Basin (together with the Futuna Spreading Centre and Northwest Lau Spreading Centre). The maximum spreading rate in the NELSC is but spreading decreases to zero at either end of the spreading centre. The total spreading rate between the Tongan and Australian plates, however, is , and additional microplates and/or deformations zones must thus exist. The NELSC probably receives magmatic contributions from the Samoa hotspot. The NELSC has a morphology which is similar to those of slow spreading ridges with many closely packed ridges and troughs reaches. Where it meets the trench, a ridge transform transform boundary is developing between the Tonga Ridge, the Pacific Plate, and the Australian Plate. The oldest and westernmost of the Louisville seamounts, the Osbourn Seamount, is sitting on the edge of the trench and its former flat top is currently tilting towards the trench. West of the Osbourn Seamount a broad zone of faulted blocks shallows the trench by while the adjacent fore arc is elevated by and covered by canyons. The Louisville collision zone correlates with a zone of seismic quiescence along the Tonga Kermadec Trench known as the "Louisville Gap". This gap in seismicity indicates that subducting seamounts inhibit or even prevent seismicity at subduction zones, perhaps by increasing intervals between earthquakes, but the mechanism behind this process is poorly understood. Geochemical evidence suggests that the Louisville chain has been subducting under the Tonga Kermadec Arc since 4 Ma. Seismic studies have identified a southward, along arc mantle flow that indicate that Pacific mantle is being replaced by Indo Australian mantle west of the Tonga Trench.

Озборн-Троу

Озборнский жёлоб, расположенный на 25,5° ю.ш. к северу от зоны соударения хребта Луисвилль, представляет собой давно потухший срединно-океанический хребет, находящийся на полпути между двумя крупными океаническими плато, расположенными к северу и югу от Тонга-Траншеи, а именно Манихики на севере и Хикуранги на юге. Эти плато когда-то были частью крупной магматической провинции Онтонг-Ява – Манихики – Хикуранги (LIP). Расширение между плато прекратилось, когда Хикуранги столкнулся с Чатэм-Райзом к востоку от Новой Зеландии, что произошло, по оценкам, около 86 млн лет назад, хотя возможно, и 79 млн лет назад. Западный конец Озборнского жёлоба ограничен Тонга-Траншеей, а восточный – склоном Уишбоун – Ист-Манихики. Между ними Озборнский жёлоб разделен на три сегмента, разделенных правосторонними сдвигами. Вблизи Тонга-Траншеи батиметрия этих структур испытывает влияние вращения Тихоокеанской плиты.

Козерог Морская гора

Морская гора Козерога — это гиот, расположенный на восточном склоне северной части Тонга́тской впадины (см. карту выше). Это крупный гиот, широкий в основании, с небольшой частью рифового или лагунного пика, выступающей над уровнем моря. Изгиб Тихоокеанской плиты в Тонга́тской впадине в настоящее время рассекает его, словно буханку хлеба: внутри гиота развивается система грабенов и хортов, простирающаяся с севера на юг, параллельно впадине; западный склон гиота достиг впадины и начал её заполнять; вершина гиота наклонена на 1,7° в сторону впадины, а его центр находится всего в от оси впадины. Предполагается, что морская гора Козерога будет полностью поглощена впадиной в течение 500 000 лет.

"Аполлон-13"

Когда миссия "Аполлон-13" была прервана в 1970 году после взрыва в кислородном баке, пришлось вернуть на Землю весь лунный модуль. Поскольку ЛМ (LEM) был сброшен перед входом в атмосферу, его радиоизотопный термоэлектрический генератор разрушился в атмосфере, а источник тепла упал в район Тихого океана, расположенный в Тонгаской впадине или вблизи неё. Однако благодаря защитной оболочке, выбросов 238Pu (период полураспада 87,7 лет), использовавшегося в качестве источника тепла в термоэлектрическом генераторе, обнаружить не удалось при мониторинге атмосферы и океана.