Плосковершинные подводные горы – гайоты представляют собой потухшие вулканы, вершины которых срезаны абразией. Плоские вершины гайотов располагаются на глубине до 2500 м. В тропической зоне гайоты нередко увенчаны коралловыми рифами. Больше всего гайотов встречается в Тихом и Индийском океанах.
Гайоты были так названы в честь американского географа Арнольда Гюйо (Arnold Henry Guyot) (1807-1884). Термин был введен в 1965 году по предложению профессора Гарри Хэммонда Хесса – американского геолога, внесшего большой вклад в изучение геологии океана и в разработку теории тектоники литосферных плит. Хесс объясняет происхождение гайотов погружением древних вулканических островов, вершины которых были срезаны абразией у поверхности океана (Hess, 1946). Однако еще раньше Чарльзом Дарвиным после исследования коралловых атоллов в Тихом океане была предложена гипотеза их образования, которая практически предопределила существование на морском дне гайотов (Darwin, 1842). И хотя Дарвин известен, прежде всего, как эволюционист, его геологическая гипотеза, предсказавшая образование гайотов, за 150 лет практически не была опровергнута.
В работе Ч. Дарвина «Строение и распределение коралловых рифов», опубликованной в 1842 году, сформулирована первая фундаментальная «теория погружения». Согласно гипотезе Дарвина, рост рифообразующих кораллов происходит по периферии вулканического острова одновременно с тектоническим погружением его основания: «…существование… рифов и низких островов в таком числе и в столь отдаленных друг от друга пунктах необъяснимо иначе, как той теорией, по которой их скалистые основания медленно и последовательно опускались под уровнем моря, в то время, как кораллы продолжали расти кверху» (Дарвин, 1936, стр. 361).
«Скалистые основания» вулканических гор ложа океана бывают сложены толеитовыми базальтами, в случае их образования в осевых частях срединно-океанических хребтов, к которым добавляются базальтоиды субщелочного и щелочного рядов, если образование вулканов приурочено к трансформным разломам и «горячим точкам» («Вулканы и тектоника литосферных плит», 1996).
Гайоты представляют собой вулканотектонические структуры, основание которых сложено толеитовыми и щелочными базальтами второго слоя океанической земной коры. Перекрыты они осадочными образованиями первого слоя, среди которых особенно развиты рифогенные известняки. Для гайотов Тихого океана характерно развитие таких полезных ископаемых, как железомарганцевые корки и фосфориты. Формирование гайотов в результате эволюции рельефа вулканических островов определяется их постепенным погружением.
В ходе погружения вулканического острова его берега, которые на начальном этапе представляют собой относительно ровные склоны щитового вулкана центрального типа, уходящие на глубину без всякого перегиба профиля, на уровне уреза начинают подвергаться процессам абразии. Непрерывный относительный подъем уровня моря сопровождается постоянной активизацией процесса абразии и формированием бенча с клифом. В ходе постепенного погружения вулканического основания на подводных склонах образуются абразионно-аккумулятивные террасы.
Воздействие экзогенных факторов на рельеф вулканического острова кроме волновой абразии включает в себя поверхностное выветривание, проседание карбонатных построек под воздействием карстовых явлений, гравитационно-оползневые процессы на надводных и подводных склонах. На ранних этапах существенное разрушение вулкана производят вторичные эксплозивные извержения. Увеличение степени эрозионно-тектонического и абразионного разрушения первичного вулканического массива проявляется в постепенном формировании эрозионно-тектонических депрессий, увеличении чехла вулканогенно-осадочных пород и, в целом, приводит к «срезанию» и выравниванию вершины вулканического острова.
В экваториально-тропическом поясе развития рифостроителей происходит формирование рифогенных сооружений, которое вписывается в классическую теорию Чарльза Дарвина о формировании коралловых рифов на основе погружающегося вулканического острова. Дарвин обратил внимание на связь между основными типами коралловых построек. Он писал: «…Близкое сходство в форме, размерах, строении и относительном положении, наблюдаемое между береговыми и кольцевыми барьерными рифами, а также между этими последними и атоллами, есть неизбежный результат превращения рифов одного класса в рифы другого класса во время опускания» (Дарвин, 1936, стр. 364). Так как наиболее интенсивный рост кораллов приурочен к внешнему краю рифа, то вначале возникает окаймляющий (береговой) риф. По мере погружения основания он переходит в барьерный. А после окончательного погружения острова на месте его срезанной вершины остается лагуна, окруженная кольцевым рифом, то есть возникает атолл (рис. 1)
Рифообразующими являются организмы, способные извлекать карбонат кальция из морской воды и строить известковый скелет, а также способные создавать колонии, т.е. жить на скелетах отмерших особей. Мир рифостроителей очень богат. Помимо рифообразующих кораллов (Acropora, Porites, Favia и др.) в создании рифа принимают участие известковые водоросли (Lithothamniun, Lithophylum и др.), толстостенные моллюски (Tridacna и др.), фораминиферы, ежи и другие группы, имеющие известковый скелет.
Рис. 1. Схема образования атолла по теории Чарльза Дарвина
(по Зейболд, Бергер, 1984)
Для нормального развития рифостроителей и формирования коралловых рифов необходимы определенные условия: 1) высокая температура морской воды (не ниже 20°); 2) небольшие глубины (в среднем до 40-50 м); 3) нормальная соленость (около 35‰) и чистота морской воды (прозрачность, насыщенность кислородом); 4) скалистое дно. Поэтому образование атоллов происходит преимущественно в экваториально-тропическом поясе.
Сначала остров, представляющий собой щитовой вулкан, преобразуется процессами эрозии и абразии. С течением времени, в результате поселения и развития рифостроителей на мелководной площадке, окружающей вулканический остров, происходит формирование окаймляющего рифа, непосредственно примыкающего к суше. В ходе дальнейшего погружения размеры островов сокращаются, а сами они превращаются в разрушенную кальдеру или эродированное вулканическое ядро, окруженное лагуной и кольцом барьерного рифа. Продолжающееся погружение вулканического основания, с превращением его в подводную структуру, приводит к формированию атоллов, которые представл