Главная
Новости
Строительство
Ремонт
Дизайн и интерьер
Строительная теплофизика
Прочность сплавов
Основания и фундаменты
Осадочные породы
Прочность дорог
Минералогия глин
Краны башенные
Справочник токаря
Цементный бетон




13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017





Яндекс.Метрика
         » » Основные тектонические проблемы геологии океана

Основные тектонические проблемы геологии океана

15.10.2017

В последнее десятилетие возникло много волнующих нерешенных вопросов в отношении тектоники океана. Здесь столкнулись два массива информации. Во-первых, накопленные веками и выкристаллизовавшиеся в геологических картах и теории геосинклиналей результаты исследования континентов. Во-вторых, новые уже довольно обширные данные по тектонике океанического дна. Как это всегда и бывает, увлеченность новым вошла в конфронтацию с приверженностью к уже сложившимся представлениям. Возник, так сказать, критический момент в развитии тектоники. Тектонисты-континенталисты стали искать на континентах признаки того нового, что было установлено в океанах, а также подтверждений или опровержений тех гипотез, которые были высказаны тектонистами-океанистами. Одни континенталисты стали искать на континентах реликты океанического дна, которые по традиции считаются самым древним наблюдаемым образованием на планете (во всяком случае самым древним в конкретной точке поверхности Земли и приуроченном к ней разрезе), а также признаки огромных горизонтальных перемещений в прошлом, другие — отстаивают позиции незыблемости и фиксированного положения основных структурных элементов и самих континентов на лике Земли. Здесь мы также видим коллизии увлеченности новым и приверженности к установившимся представлениям, которые так же, как и коллизия между океанистами и континенталистами, начинают смягчаться, и мы все более оцениваем важность как новых идей, так и глубокого уважения к колоссальным трудам многих поколений геологов и их очень разнообразным и богатым светлыми мыслями представлениям. Тектонисты-океанисты сначала так увлеклись новыми данными, полученными в океанах, и поспешными гипотезами, что предоставили континентам способность плавать на океаническом субстрате наподобие пассивных ледяных полей и глыб (только не оттаивающих) с неизменными контурами. Континентам только представлялось право раскалываться или сталкиваться. Вся динамика и истоки тектонической активности Земли оставлялись за океанами, причем геологическое развитие континентов, а также вероятность изменчивости их размеров и форм не привлекали достойного внимания. Сейчас и эта экстремистская тенденция слабеет. Наблюдавшиеся в океанах и казавшиеся поначалу простыми явления оказались сложными, а потенциал гипотез, которые в период увлеченности рассматривались как незыблемые теории, новая эра и революция в геологической науке, определенно снижается. Континенты все больше начинают интересовать тектонистов-океанистов, и дело идет неукоснительно к постепенному изживанию ненужных коллизий и к консолидации науки.
Можно наметить тектонические проблемы геологии океана, которые представляются наиболее важными, допускают множество решений и, следовательно, способствуют активизации усилий к достижению правильных результатов, необходимых практике и проверяемых ею. Эти проблемы таковы: 1) соотношения океана и континента, 2) главные структурные подразделения в океанах, 3) геологическая история и глубинное строение, 4) постоянство и эволюция, 5) пространственный униформизм и эмпирический подход.
А.Д. Архангельский писал, что широкая и протяженная система складок Тетиса (Альпийско-Гималайского пояса) прослеживается под водами Тихого океана в виде систем островов и подводных поднятий. В пользу этого, по его мнению, свидетельствуют выдержанное направление системы океанид, их длина и ширина, примерно соответствующие размерам Альпийско-Гималайского пояса. А.Д. Архангельский при этом ясно отдавал себе отчет, что гравиметрические, сейсмические и петрографические данные могут свидетельствовать о том, что «в противоположность материкам земная кора в Тихоокеанской области в основном состоит из тяжелых магматических пород базальтового типа. Такой вывод, вполне отвечающий геологическим и геофизическим данным, отнюдь не обозначает, что здесь не может быть ни геосинклинальных областей, ни складчатых процессов. Только свойства тех и других в соответствии с иным характером преобладающих пород, несомненно, должны существенно отличаться от свойств и процессов аналогичных структурных элементов в области материков.
Прав был А.Д. Архангельский или неправ, рисуя продолжение континентальных структур в океане в столь внушительных размерах, однако несомненно, что в меньших масштабах (шельфы, срезание материковых структур береговыми линиями, например, вдоль северного побережья России) оно, конечно, имеет место и широко распространено.
Точка зрения А.Д. Архангельского, как и альтернативная ей точка зрения о том, что строение гипергенной оболочки в океанах совершенно иное, чем на континентах, не опровергнута и не доказана. He исключено, что в одних участках океанов имеет место продолжение континентальных структур в океан, в других — нет. Исследования этого вопроса требуют широких региональных исследований в океане.
Вопрос соотношения океана и континента имеет другой аспект, включающий не только их взаимные современные структурные связи, но также кинематику и развитие. Согласно гипотезе литосферных плит, земная кора формируется в спрединговых зонах, постоянно находится в движении и поддвигается под континент (субдукция) на западном побережье Тихого океана. Согласно взглядам, поддерживаемым В.В. Белоусовым, земная кора в океанах не находится в состоянии непрерывного горизонтального движения и не погружается под континенты, которые сохраняют свое в общем фиксированное положение. Сейчас сторонники этих двух точек зрения взаимно опровергают представления, противоположные их собственным. Можно надеяться, что современная конфронтация изживет себя и большинство геологов сосредоточатся на решении коренных вопросов строения Земли. Сейчас постепенно растворяется в противоречивых фактах гипотеза Вайна и Метьюза о спрединговом процессе. Новейшие геофизические данные, фиксирующие современное положение геологических тел, свидетельствуют о том, что субдукция возможна, но не доказана. Определение же скорости субдукции по предполагаемой скорости спредингового расплывания литосферных плит имеет чисто гипотетическую основу и в лучшем случае является настолько далекой экстраполяцией, что вообще не может быть принято всерьез. Существует представление, что Тихоокеанский и Евразиатский блоки просто давят друг на друга и между ними возникают зоны сильных скалывающих напряжений, выражающиеся на поверхности землетрясениями и вулканизмом и прослеживающиеся на глубину по гипоцентрам землетрясений. Такое представление рисует более стабильное, но неспокойное соотношение океана и континента; оно подкрепляется фактом существования в некоторых районах сопряженных зон максимального скалывания, т. е. наклоненных как к континенту, так и к океану («зоны Тараканова»).
Существует также точка зрения, согласно которой отношения океана и континента определяются разрастанием континента за счет океана. Корни этого представления связаны, во-первых, с теорией геосинклиналей, согласно которой по многим очевидным геологическим фактам, наблюдаемым на континентах, геосинклинальный процесс ведет, как правило, к прогрессивному наращиванию щитов и платформ, вплоть до «склероза» Земли, во-вторых — с истолкованием окраинных дуг как современных геосинклиналей. Эту концепцию разделяли и разделяют многие исследователи. В частности, она хорошо выражена в работах М.С. Маркова и других, согласно которым «океаническая кора» постепенно заволакивается все более молодыми толщами, в частности, геосинклинального типа. К близким выводам приходил и В.А. Магницкий. Ссылаясь на свои работы, а также работы Е.В. Павловского и др., он пишет, что кора океанического типа считается первородной, постепенно происходит переработка этой коры в кору континентального типа за счет поступления вещества из недр Земли. Эти представления хорошо согласуются и со средним темпом поступления вещества из недр Земли 2,5 км3 в год, что дает за 3*10в9 лет всю массу коры. Однако В.А. Магницкий к этой гипотезе относится самокритично, указывая, что наша позиция до сих пор была поневоле континентоцентрическая, так как о том, что находится под океаном, мы ничего не знали. С этим надо согласиться, по крайней мере, в отношении Тихого океана, во-первых, потому что восточно-азиатские складчатые системы и складчатая система Кордильер развиваются унаследованно, так сказать, не «сдвигаясь с места» в течение всего фанерозоя (другой вопрос — было ли само это место подвижным или нет), во-вторых, потому что берегами окраинных морей и самого Тихого океана срезаются такие древние массивы, как Охотский, Алданский, Корейский и Южно-Китайский. Существует весьма противоречивое представление о континентальной аккреции. Согласно гипотезе литосферных плит, океаническая кора рождается постоянно в спрединговых зонах и, считаясь с наличием континентов, излишки ее некуда девать, если бы не идеи субдукции и представления о ее вероятных механизмах. В этих условиях постоянное наращивание океанической «коры» по существу исключает наращивание континентов. В Толковом словаре английских геологических терминов 1977 г. так и сказано: «Континентальная аккреция — разрастание континентов.» Теория, изложенная в XIX в. Дж. Дэна, согласно которой континенты растут за счет океанических бассейнов путем постепенного нарастания нового континентального материала вокруг первичного ядра... Ей прямо противоположны другие важные концепции, например концепция океанизации, концепция движения континентов.
Основные структурные формы в океанах раньше выделялись по геоморфологическим признакам. С развитием океанического бурения этот метод уходит в прошлое, но тем не менее во многих научных трудах и картах он остался, так сказать, запечатленным. Мы встречаемся с ним в работах А.Д. Архангельского, который протягивает Альпийско-Гималайский складчатый пояс в океан по островам и поднятиям рельефа дна, а также в других уже устаревших работах. В них, наряду с экстраполяцией континентальных структурных форм в океан, что в известных размерах представляется вполне приемлемым, допускается трактовка форм рельефа как тектонических элементов или систем по разработанным на обширном материале континентов нормам. Так, районы разновозрастной складчатости порой выделялись по изобатам; с такими же основаниями выделялись платформенные участки, геосинклинальные складчатые системы. С получением обширных данных океанического бурения и хорошо геологически интерпретируемых геофизических материалов (например, МОВ, ОГТ и др.) в последние годы положение существенно изменилось, и тектоника дна океанов может определяться по надежным геолого-геофизическим критериям. Сейчас уже успешно выделяются глубокие периокеанические прогибы, срединноокеанические хребты, которые, несмотря на свое традиционное геоморфологическое наименование, имеют определенную геологическую характеристику, выступы складчатого основания из-под плитных комплексов (например, в Охотском и Японском морях), а также разломы, которые могут трассироваться с широким привлечением геофизических и геоморфологических данных.
Сейчас по геологическим данным в качестве наиболее заметных структурных форм океанического дна выделяются: а) геологические системы срединноокеанических хребтов, б) системы периокеанических прогибов и в) широтно-вытянутые динамопары, обычно именуемые «трансформными разломами», а также системы широтных разломов типа Мендосино и Пионер. При тектоническом районировании и исследовании динамики океанического дна возможны два подхода: или отдать предпочтение одной из этих трех систем, или же рассматривать их как взаимно связанную совокупность структурных форм, позволяющую выяснить динамику океанического дна, а поскольку океаны занимают 70 % поверхности Земли, то и динамику Земли, полностью использовав при этом огромный опыт исследования геологии континентов.
Гипотеза движения литосферных плит очень удачно увязывает многие стороны геологической структуры и геологических процессов, но, к сожалению, базируется не на строго доказанных, а чаще на умозрительных посылках. Еще не удается выделять плиты как обособленные блоки, способные к самостоятельному (конечно, на несущем их субстрате) перемещению.
Границы плит, устанавливаемые по сейсмофокальным признакам, принято разделять на сгущенные, пунктирные и рассеянные. Они часто не замыкаются, и введение понятия об «ископаемых границах» литосферных плит не спасает положения. Симметрия магнитных аномалий, природа которых сама по себе весьма гипотетична, усматривается из очень условных сопоставлений, дающих возможность только предполагать, а не утверждать наличие долговременных однонаправленных спрединговых движений, которые, возможно, имеют пульсирующий характер со сменой сравнительно малых расхождений и сближений «плит», точнее, участков поверхностной оболочки Земли, разделенных срединноокеаническими хребтами или другими сейсмически активными зонами. Все эти, а также многие другие неувязки ортодоксальной концепции тектоники литосферных плит позволяют поставить два вопроса: 1) каково относительное значение трех типов тектонических систем в океанах?, 2) можно ли одной из них дать приоритет над остальными?
При подходе к первому вопросу сталкиваемся с двумя впечатляющими фактами. Во-первых, системы периокеанических прогибов по порядку размеров соответствуют системам срединноокеанических хребтов, а в геологическом смысле — значительно сильнее выражены, поскольку в них наблюдаются значительно большие мощности, а следовательно, величины вертикальных перемещений. Во-вторых, системы широтных океанических разломов, в том числе и трансформных, по протяженности и размерам перемещений не меньше, чем системы срединноокеанических хребтов. Особенно существенной представляется широтная зона гравитационных аномалий, пересекающая Атлантический океан от устья Амазонки до устья Нигера и выраженная значительно сильнее, чем аномалия Срединно-Атлантического хребта. Севернее ее аномалии хребта слабее, а южнее — почти незаметны. А ведь гравитационные аномалии непосредственно связаны с распределением масс в земной «коре» и верхней части мантии, т. е. имеют несомненную и существенную геологическую природу. Короче говоря, системы всех трех типов примерно равноценны, и трудно какой-либо из них отдать предпочтение.
Попробуем поочередно считать приоритетным каждый тип систем. Если этот приоритет отдать системе срединноокеанических хребтов, то приходим к гипотезе литосферных плит, которая детально разработана, хорошо известна и вполне популярна. Если главную роль придать периокеаническим прогибам, то может появиться идея о фиксированном положении континентов, вдоль берегов которых на протяжении сотен миллионов лет накапливались в узких отрогах осадочные породы; при этом окраины Тихого океана специфичны и характеризуются сейсмофокальными системами, связанными с напряженным состоянием мантии вдоль зон максимальных скалывающих напряжений. Срединноокеанические хребты в этом случае могут представлять лишь реакцию «коры» вдоль линий, в общем параллельных контурам континентов. Если допустить, что ведущая роль принадлежит широтным разломам, то невольно напрашивается предположение об определяющем значении динамических ротационных факторов, которые могут связываться с широтными зонами напряжений как с горизонтальными смещениями (разломы Тихого океана), так и с подъемом глубинных тяжелых масс (Атлантическая гравитационная аномалия).
Мы располагаем материалами лишь самой недавней геологической истории океанических пространств. Правда, в периокеанических прогибах, изученных геофизическими методами и бурением, отложения достигают по возрасту раннего палеозоя, зато в других частях океанов на огромных пространствах океанического дна (талассократонов) скважины не заходят дальше юры. Еще ниже залегают основные породы (главным образом базальты), которые местами перекрываются меловыми, палеогеновыми, а также неогеновыми отложениями. Характер распределения этих отложений дает основание для концепции спредингового формирования всего океанического дна и разновозрастности «коры».
Эта концепция порою переносится на континенты, где также рисуется «океаническая кора», т. е. толщи основных пород, сходных с базальтами и другими основными породами, встречающимися на дне океанов. Надо сказать, что если в океанах разновозрастность так называемого меланократового фундамента обосновывается конкретными геологическими данными, то для континентов эти представления являются чисто умозрительными, так как меланократовый фундамент на всей территории континентов не наблюдался, если не считать гипотетически связываемых с ним офиолитовых чешуй. Однако этого явно недостаточно для доказательств. Наличие самого меланократового фундамента под гранито-гнейсовыми толщами континентов пока не представляется возможным проверить бурением.
Гипотеза о первичности меланократового фундамента в океанах нуждается в проверке. И программу такой проверки можно наметить. Главным в ней должно быть бурение на океаническом дне и хорошо интерпретируемые на основе данных бурения геофизические материалы. Отдавая должное представлениям о молодости и «свежести» меланократового фундамента океанов, можно считать, что не исключена возможность обнаружения под базальтами осадочных толщ, сходных с осадочными толщами континентов (кстати, отметим, что случаи нахождения в толще океанических базальтов, правда, только на небольших глубинах, прослоев осадочных пород с мезозойской фауной уже известны). Во-первых не надо исключать, что системы магнитных аномалий, существованием которых доказывается спрединг, могут иметь самую различную природу, и подтверждение ими явлений спрединга и новообразования коры не представляется достаточно сильным. Во-вторых, надо принять во внимание возможность продолжения континентального докембрия Азии под меланократовый фундамент Тихого океана. В-третьих, нельзя не учитывать исследования Б.И. Васильева во входящих углах (со стороны океана) на сочленениях Курило-Камчатского и Японского желобов, а также Курило-Камчатской и Алеутской островных систем, где им обнаружены драгированием брекчии базальтов с остатками диатомей и фораминифер, андезиты, плагиограниты, биотит-амфибол-плагио-клазовые кристаллические сланцы, гальки лейкократовых гранитов и гранит-порфиров и т. д. Им же высказано предположение, что субстратом базальтоидов может быть «зрелая» океаническая кора, а возвышенность Обручева, всегда относившаяся к океаническому блоку, принадлежит Азиатскому материку и отделилась от него в виде блока в связи с образованием глубоководных желобов. Конечно, многое из найденного Б.И. Васильевым можно отнести за счет ледового переноса. Ho ведь можно и не отнести, Тогда выводы этого автора следует рассматривать как основательные, но нуждающиеся в проверке.
Из сказанного следует, что геологическая история Тихого океана не выяснена и к ее исследованию надо идти путем проверки различных гипотез, так сказать, перебора возможностей.
Глубинное геологическое строение дна океана достоверно может изучаться только глубоким бурением, развитию которого следует поэтому уделить особое внимание. Нельзя о глубинном геологическом (горнопородном, геофлюидном) строении судить по глубоким сейсмическим разделам типа Мохо. Многие примеры, в том числе Кольская сверхглубокая скважина, показывают, что эти разделы имеют не горнопородную, а своеобразную природу. Другое дело, если речь идет о глубинном геофизическом строении; оно должно изучаться сейсмическими, гравиметрическими, магнитотеллурическими, геотермическими и другими методами, что позволит высказывать разные суждения о глубинном геологическом строении Земли и будет способствовать прогрессу в этом направлении.
С палеотектонических позиций очень важно выяснить, как долго сохраняли океаны и континенты в общих чертах свою форму или как их форма менялась со временем. Здесь встает вопрос о постоянстве и эволюции. Постоянство формы континентов как бы предполагается в дискуссиях между фиксистами и мобилистами, причем корни этой идеи связаны именно с мобилизмом. Когда речь идет о разламывании единого древнего крупного материка на более мелкие современные континенты, то форма этих континентов предполагается обусловленной таким раскалыванием. Отколовшиеся глыбы — континенты — перемещаются, плавают по субстрату или даже сталкиваются и объединяются. Они не меняют в основном свою форму, что ясно следует из господствующего представления о том, что современные очертания их берегов очень сходны с теми очертаниями, которые определились в момент разделения континентов. Для подтверждения выводов о постоянстве контуров материков, особенно Африки и Южной Америки, а также Африки, Австралии, Индостана уже в течение многих лет ведутся поиски признаков сходства по геологическому строению прибрежных зон, ориентировке тектонических систем, палеонтологическим характеристикам и т. д. Видимо, найденные признаки недостаточны, поэтому поиски их продолжаются.
Надо сказать, что порожденное представление о постоянстве форм континентов в неявном виде признается фиксистами. Вернее, их оно вполне устраивает. В ходе дискуссий с мобилистами фиксисты, отстаивающие постоянство основных структурных форм, их неподвижность, поневоле приходят к мысли о неизменности границ континентов. Получается так, что «завороженные» доказательствами неизменности форм границ материков фиксисты стали настолько ортодоксальными, что ослабили свое внимание к проблемам развития. Остались как бы в тени вопросы эволюции; о гипотезе разрастания континентов сейчас почти не вспоминают. Правда, мнения о постепенном, в течение, по крайней мере, всего фанерозоя, формировании континентального блока на «океанической коре» высказываются, но как тогда быть с примерным постоянством площади, занятой океанической корой, если она формируется спредингом, уравновешиваемым субдукцией?
Приходится признать, что идеи разрастания континентов и океанизации отбрасывать еще рано. Предусматриваемые ими процессы представляют элементы эволюции, которые могут сосуществовать, не являясь в ней главными. Эти идеи, из которых следует, по крайней мере, непостоянство контуров материков и океанов, являются лишь далеко не доминирующими компонентами единой эволюции поверхностной оболочки планеты. Основой для формирования суждений об этой большой эволюции было, является и будет исследование геологических разрезов, на которых и только на которых основываются все представления об эволюции гипергенной оболочки («коры») Земли в рамках исторической геологии. О начальных «доисторических» этапах эволюции Земли можно судить только гипотетически, постепенно приближаясь к наиболее вероятным решениям путем постоянного усовершенствования геофизических и геохимических методов.
Данные о трансгрессиях свидетельствуют об обширных и неоднократных вторжениях водной океанической массы в пределы континентов в прошлом. Следовательно, контуры океанов и континентов изменялись. Существуют, правда, доказательства длительной стабильности некоторых структурных форм и геологических тел, системы которых очерчивают современные берега континентов и океанов. Это относится к унаследованно развивавшимся в фанерозое Тихоокеанскому «Огненному поясу» и к периокеаническим прогибам.
Униформистскому подходу в изучении тектоники океанического дна можно противопоставить региональный эмпирический подход. Первое понятие означает распространение представлений, установленных для отдельных участков, на всю поверхность планеты (континента, океана), второе же — планомерное исследование всей поверхности Земли, установление особенностей тектоники отдельных участков и их различий. В первом случае появляются наиболее стройные представления (гипотезы, которые с течением времени и по мере накопления новых фактов и исследования новых пространств и глубин постепенно «разъедаются» и теряют свои универсальность и прочность). Во втором случае может получиться набор несогласованных региональных представлений, не увязываемых в общую концепцию. Для исследователя естественны поиски общих законов, дающих основание для прогнозов, проверяемых рабочих гипотез, что в конечном счете ведет к получению новых знаний, важных в теоретическом, а также в практическом отношении. Однако здесь приходится идти не прямым, а извилистым путем, осложненным постоянными отступлениями и переоценками представлений.
Оба подхода можно хорошо проследить при изучении длительной и сложной истории континентов, и эти сложности, очевидно, распространяются на пространство океанов. На континентах пространственный униформизм был ярко проявлен в лекциях Вернера и в «канонах орогенических фаз» Штилле, региональный эмпирический подход — в геологической карте, гибкой, изменчивой и многогранной теории геосинклиналей и в получении общих закономерностей посредством построения обобщенных тектонических карт, основанных в конечном счете на геологическом картировании.
То же самое можно сказать об океане. Основывать универсальные представления на ограниченном комплексе данных — это путь соблазнительный, но опасный, даже если речь идет не о Мировом океане в целом, а о такой крупной его части, как Тихий океан. Различные исследователи располагают своими, особенно им «близкими» (или по территории, или по специализации, или по душевному настрою) данными, на использовании которых они могут строить собственные гипотезы и даже возводить их в ранг теорий.
Контракция, движение литосферных плит, расширение Земли и многие другие концепции продолжают не только бытовать в нашей науке, но и претендовать на универсальность, тогда как теория геосинклиналей, основанная на обширных и надежных данных по континентам, весьма мобильна и развивается для различных областей по-разному, отражая региональные закономерности, в которых лишь обнаруживается некоторая общность. Установление общих законов геологического развития континентов является целью геологической науки, но мы находимся на самых начальных стадиях этого пути.
До сих пор о геологии океана еще очень мало известно, особенно о раннем геологическом развитии. Необходимым в познании геологии океанического дна является глубокое бурение, а также геофизические работы. Мировой океан, и Тихий океан в частности, может иметь весьма сложную структуру, и его необходимо исследовать сетью глубоких скважин с помощью геофизики, характеризуя геологию различных районов. Необходимо же оно потому, что разные области океана могут иметь не только различную геологическую историю и развитие, но и различную динамику. Опасно будет делать универсальные выводы по первым глубоким скважинам. Может оказаться, что в одних участках «земная кора» океанического дна расширяется (или расширилась), в других — сжимается (или сжималась); в одних участках и в одни времена континенты или плиты могут двигаться по-мобилистски, а в других случаях и в другие времена могут твердо держаться по-фиксистски на своих пьедесталах. Все это может сосуществовать на Земле и сменяться во времени. Путь выяснения универсальных закономерностей, которые бы проглядывались в мощном пласте разнородных явлений, очень труден и долог. На этом пути важнейшим инструментом развития нашей науки являются и будут являться гипотезы, касающиеся отдельных ареалов или планеты в целом.