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
         » » Подошва гипергенной оболочки и офиолиты

Подошва гипергенной оболочки и офиолиты

15.10.2017

Гипергенная оболочка покрывает поверхность Земли, являясь внешней ее оболочкой, выделяемой по горнопородной специализации. He исключено, конечно, что на каких-либо пока не изученных участках океанического дна или под льдами Антарктиды она имеет «дыры», в которых на поверхность выступает «первичная» Земля, существовавшая до начала формирования гипергенной оболочки. Однако вероятность существования таких «дыр» очень невелика, и поэтому их открытие внесло бы в геологию весьма большой объем новой информации. Мы получили бы возможность судить о положении и геологической природе нижней границы гипергенной оболочки и существенно продвинулись бы в решении проблемы происхождения Земли. Более вероятна возможность открытия нижней границы оболочки путем бурения. Ho эта возможность пока, по-видимому, еще далека до реализации. Кольская скважина при своей рекордной глубине свыше 12 км находится в метаморфизованной толще, пронизанной телами изверженных пород, а невдалеке от скважины обнажаются на поверхности еще более глубокие слои гипергенной оболочки.
Кроме бурения установить нижнюю границу можно еще двумя путями — петрографическим (геохимическим) и геофизическим. Первый состоит в поисках выходов пород мантии, которая, как предполагается, подстилает гипергенную оболочку, или же слоистых толщ, приписываемых к самым низам «коры»; второй — заключается в отождествлении некоторых геофизических границ с нижней границей гипергенной оболочки.
В качестве самых низов «коры» или гипергенной оболочки часто выделяются офиолитовые комплексы.
Связь офиолитовых комплексов с подошвой гипергенной оболочки рисуется следующим образом. Наиболее древние породы офиолитов — гарцбургиты, лерцолиты и дуниты вверх сменяются пироксенитовыми габбро и амфиболитами. Возраст этих интенсивно катаклазированных и неоднократно метаморфизованных гипербазитов неизвестен и может быть раннедокембрийским Это субстрат («первый офиолитовый комплекс», «меланократовый фундамент»), выводимый вследствие раскрытия земной коры на континентах из более глубоких горизонтов литосферы и мантии. В процессе раскрытия образуется «второй офиолитовый комплекс» («кумулятивный комплекс») пироксенитов и полосчатых габбро, возникший одновременно с океанической структурой, т. е. во время заложения эвгеосинклиналей. Без достаточных оснований подошву полосчатого комплекса часто отождествляют с границей М. Выше располагается комплекс подушечных толеитовых базальтов, соответствующих второму слою в океанах. «Меланократовый фундамент» всегда находится в виде прослоев среди осадочных пород гипергенной оболочки с признаками тектонических контактов и дроблений. Эти прослои трактуются как тектонические чешуи коры океанического типа, надвинутые на края континентальных глыб. А.В. Пейве и другие исследователи считают, что офиолитовый комплекс во всех без исключения складчатых зонах континентов является аллохтонным и располагается внутри крупных тектонических покровов, корни которых в большинстве случаев неизвестны или предполагаются лишь путем палинспастических построений. Нигде, однако, не было найдено корней этих чешуй и, следовательно, не установлена их прямая принадлежность к «первичной» Земле. Представление о чешуях, таким образом, является гипотетическим, причем вызывает некоторое смущение тот факт, что меланократовый фундамент находится только в чешуях, процесс образования которых сложный и в какой-то степени случайный и которые поэтому должны представлять собой более редкий тип залегания, чем «коренное», как более обычное.
Отметим еще, что по поводу происхождения офиолитов существует и развивается несколько гипотез: 1) магматическая (интрузия и гравитационная дифференциация внутри магматической камеры), 2) магматическая в вулканическом варианте, 3) мантийная (вынос вверх блоков мантии), 4) мантийно-магматическая (комбинация второй и третьей гипотез, особенно широко применяемая к срединноокеаническим хребтам) и, наконец, 5) тектонического внедрения офиолитовых чешуй, отторгнутых с поверхности мантии, точнее, от зоны M (причем зона M представляется как тектонизированный рестит). Однако приписывание офиолитов к зоне М, а тем более трактовка ее как поверхности тектонического срыва является весьма смелой. Отметим, что все перечисленные гипотезы как подтверждаются, так и опровергаются некоторыми фактами (геологические наблюдения, минералогические и геохимические анализы) и иллюстрируются моделями возможных механизмов, но все эти факты и модели относятся к частным случаям. Суперпозиция (совокупное упорядоченное сопоставление) этих гипотез, вероятно, позволила бы установить в природе разнообразие условий образования офиолитовых комплексов и заставила бы нас решать вопрос об их происхождении для конкретных случаев и районов, не стремясь свести все к одной идее и одному механизму.
Заметим, что при исследовании офиолитовых комплексов не только с петрографической стороны, но и с тектонической, т. е. с учетом истории их формирования и участия в тектонических процессах, подчас допускаются значительные неточности в суждениях, вытекающие из несоблюдения принципа специализации. Так, например, представляет формирование офиолитового комплекса с брекчиями кровли меланократового фундамента А.Л. Книппер. Первый этап — образование дунит-гарцбургитового комплекса с лерцолитами. Второй этап — образование кумулятивного «полосчатого» комплекса (переслаивание дунитов, верлитов, клино-пироксенитов и габбро), что связано с горизонтальными движениями внутри литосферы, в частности вдоль границы М, причем предполагается «утонение земной коры за счет раздвижения» и внедрения основной магмы; при этом за счет «сдирания» верхов литосферы у поверхности M образуется зона брекчии. Третий этап — внедрение диабазовых даек, причем в силу «удаления земной коры» дайки брекчируются, а кровля меланократового фундамента вводится в сферу осадконакопления. Четвертый этап — формирование осадочно-вулканогенной части комплекса — базальтовых лав с увеличением вверх содержания кремнистых осадков. Последовательность слоев здесь изложена правильно, однако в характеристике второго и третьего этапов заключены существенные логические неточности. Действительно, как можно говорить «об утонении коры» и «об удалении коры». Так можно было бы говорить о горнопородном комплексе, но кора — тело, выделяемое по волновым характеристикам, по которым могут лишь перемещаться сейсмические границы, не являющиеся взаимосогласными с горнопородными границами (если не считать верхних неметаморфизованных толщ в пределах, например, некоторых нефтегазоносных областей). Связи же в глубокоизмененных горнопородных комплексах со скоростными телами и разделами совершенно не выяснены. Геологический смысл понятия «кора» недостаточно ясен, поскольку никем и никак не определена нижняя граница этого геологического тела.
Тем более, конечно, нельзя наблюдать границу M в натуре, поскольку она характеризуется лишь скоростями прохождения сейсмических волн, которые непосредственно (визуально) не наблюдаются и которые нельзя, конечно, в геологическом смысле картировать. Геологически наблюдать и картировать можно только поверхности и тела горнопородной или хотя бы геохимической специализации, которые сопоставляются с границами М. Однако таких, даже в самой слабой степени обоснованных сопоставлений мы пока не знаем.
Офиолитовые комплексы местами сопровождаются сложным гетерогенным образованием — меланжем, происхождение которого вызывает обширные дискуссии. По И. Бейли и У. Миклиену (цитируется по А.В. Пейве), это «гигантский по мощности тектонит, состоящий из смеси пестрых по составу и цвету пород: гипербазитов, габброидов, диабазов, спилитов, туфов, розовых и зеленых кремнисто-глинистых сланцев, радиоляритов и экзотических глыб различных известняков и метаморфических сланцев. Все эти породы хаотически перемещены, смяты, раздроблены и развальцованы».
Различаются мономиктовые и полимиктовые разновидности меланжа, а также меланж тектонического, осадочного и сложного генезиса. Тектонический меланж связан с покровной тектоникой; осадочный — с сейсмогравитационными обрушениями. Наиболее распространенным является смешанный меланж.
А.В. Пейве провел параллель между офиолитовым комплексом с меланжами Альпийско-Гималайского пояса и разрезом океанического типа коры современных океанов. Классическая «триада» Г. Штейнмана для офиолитов, соответствующих инициальному магматизму Г. Штилле для энгеосинклиналей, в настоящее время широко сопоставляется с разрезами современного океанического дна. Офиолитовые эвгеосинклинальные прогибы континентов, исходя из этого сравнения, многие связывают со «спредингами» прошлого.
Если те ультрабазитовые породы, образцы которых извлекаются драгированием в основании склонов рифтовых ущелий срединноокеанических хребтов, бортах глубоководных желобов и т. д., действительно принадлежат «мантии» или первичной Земле, то вопрос о подошве гипергенной оболочки близок к разрешению. Ho для такой идентификации нет еще достаточных оснований. Во-первых, драгирование позволяет получить лишь отдельные образцы, не характеризующие достоверно разрез в целом и возможно представляющие лишь прослои в гипергенной оболочке, во-вторых, гипербазиты могут не относиться ни к субстрату гипергенной оболочки, ни к прослоям в ней, а появляться в результате внедрений снизу, тем более что находки их всегда расположены близко к предполагаемым разломам. Таким образом, вопрос о тектонической природе гипербазитов океанического дна требует дальнейшего исследования. С решением этого вопроса органически связаны поиски аналогов «океанической коры» на континентах и идентификация океанических и континентальных офиолитов.
Утверждение А.В. Пейве, что геологи, изучавшие офиолиты и «доказавшие» (?) их аллохтонное залегание в земной коре континентов, единодушно признают в этих породах океаническую кору геологического прошлого, потому что разрезы ее по составу, тектонике и стратиграфии весьма сходны с разрезами коры современных океанов, является неубедительным, так как ни «единодушное признание», ни «сходство» (т. е. метод простой аналогии) никак не могут рассматриваться как научные доказательства. Отметим, что распространенная аналогия, на которой основан актуализм, является действительно мощным средством в геологии. Следующее высказывание А.В. Пейве еще сильнее — офиолитовые альпинотипные аллохтоны, которые несомненно относятся к океанической коре, хорошо изучены на островных дугах Тихого и Атлантического океанов и в молодых складчатых сооружениях, обрамляющих эти океаны (Корякское нагорье, Камчатка, Сахалин, Япония, Филиппины, Новая Каледония, Новая Гвинея и ряд других районов)». Если бы слово «несомненно» здесь было бы заменено, например, «может быть» (а ведь может и не быть), было бы значительно лучше.
Существуют утверждения об установлении «полного разреза океанической коры». Это высказано, например, в отношении района Филиппинского моря так: «...впервые в мировой практике в пределах котловины окраинного моря установлен полный разрез океанической коры, в основании которого залегают лерцолиты, выше сменяющиеся габброидами и толеитовыми базальтами»; здесь утверждается, в частности, что на островном склоне Марианского и Япского желобов, а также на о-ве Яп обнаружен полный разрез (гипербазиты, габбро), сходный с разрезом офиолитов на континентах. Если в приведенной цитате речь идет о «коре» как гипергенной оболочке или ее части, то это утверждение далеко не обосновано горнопородными данными. Так, на склоне Марианского желоба интервал драгирования в единственной точке 1403 Д-1 составляет 8400—8100 м, а на склоне Япского желоба также в единственной точке 1431 Д-1 — 7500—7150 м, причем поднятые обломки и брекчии пород офиолитовой ассоциации взяты без последовательного опробования склонов. Кроме того, в Япском троге в точке 1409 В-2 с глубины 4600—4400 м подняты глинисто-алевролитовые осадки с единственным образцом шпинелевого лерцолита, а ниже по склону с глубины 6600—6450 м — глинисто-алевролитовые осадки с редкими обломками габбро и диабазов. Эти четыре отдельные точки (пусть и растянутые драгированием в отрезки) не представляют, конечно, никакого «полного разреза». Если же речь идет о геофизической коре, то никаких данных о ее полном разрезе тоже нет, потому что все точки (или отрезки, вдоль которых протягивались драги в Филиппинском море) располагаются только в пределах всего лишь первого сейсмического слоя. В силу всех этих обстоятельств цитированное высказывание вызывает лишь глубокое недоумение. Аналогичные высказывания о «полном разрезе коры» в Индийском океане и Атлантическом океане основаны также на отдельных наблюдениях, не дающих права на подобные выводы.
А.В. Пейве и другие исследователи справедливо считают, что выяснение временных и генетических соотношений между членами офиолитового сообщества, происхождения и структурной позиции метаморфических пород, ассоциирующихся с офиолитами, и некоторых других вопросов должны дать ответ о месте формирования офиолитовых комплексов и привести к созданию общей геологической теории об истории формирования оболочек земного шара и типов движений внутри «тектоносферы». Выше уже указывалось на важность вскрытия и непосредственного изучения подошвы гипергенной оболочки для совершенствования геологической теории. А ведь если считать, что все офиолитовые комплексы являются тектоническими отторженцами, происходившими примерно на этом уровне, то реконструкция их первоначального положения является радикальным средством решения поставленной задачи. Однако некоторые данные свидетельствуют не об аллохтонной природе офиолитовых пластин, а об их нормальном залегании в стратиграфическом разрезе. Так, в пределах одного и того же региона (Сахалин, Сихотэ-Алинь, Камчатка) устанавливаются сближенные в пространстве офиолитовые ассоциации нескольких стратиграфических уровней. На Сахалине — это верхний палеозой — нижний мезозой, юра — нижний мел, верхний мел; на Сихотэ-Алине— нижний — средний палеозой, верхний палеозой — нижний мезозой, нижний мел. На Камчатке офиолиты известны также на двух стратиграфических уровнях: верхняя юра — нижний мел (Анадырско-Корякская зона), верхний мел (Ветвейско-Камчатская зона). Структура и состав разновозрастных офиолитов в пределах одного региона близки. На Сахалине в пределах Восточно-Сахалинских гор ареалы распространения всех трех ассоциаций перекрывают друг друга. С другой стороны, эти ареалы в указанных регионах совпадают с полями развития геосинклинальных формационных комплексов, в которых большую роль играют глинистокремнистые и глинисто-граувакковые формации. Разновозрастность офиолитов доказывается взаимоотношениями с этими осадочными формациями, различиями в степени метаморфизма и данными радиологической геохронологии. Среди офиолитовых ассоциаций все чаще обнаруживаются ультраосновные эффузивные породы: авгититы, меймечиты, пикриты. Они слагают как шлировые обособления среди спилитов и диабазов, так и самостоятельные дайки и пластовые тела. Во включениях среди офиолитовых габброидов установлены силикатные расплавы.
Приведенные примеры нисколько не опровергают «аллохтонную» гипотезу; они только противоречат ее всеобщности. Дальнейшее изучение проблемы должно сопровождаться не конфронтацией, а суперпозицией представлений, высказываемых разными геологами.
Совершенно так же обстоит дело с попытками привязать нижнюю границу гипергенной оболочки к каким-либо геофизическим границам, в частности к поверхности М, Конрада и даже к верхней поверхности астеносферы. Подобного рода привязки могут иметь смысл только тогда, когда будет установлена геологическая природа этих границ. Для достижения такой цели возлагаются основные надежды на сверхглубокое бурение. Однако в Кольской скважине при пересечении ею границы Конрада не обнаружено какой-либо определенной ее петрографической выраженности. Скважина продолжает дальше углубляться в пределах гипергенной оболочки.
Из сказанного следует, что для установления нижней границы гипергенной оболочки намечаются три основных перспективных направления: 1) сверхглубокое бурение, 2) усовершенствование методики геофизических исследований глубоких недр Земли и 3) изучение офиолитов. В освоении глубоких недр Земли эти направления исследований нужно рассматривать как передовую линию научного фронта.
По мнению Г. Хесса и Р. Дица большая часть океанического дна представляет собой почти обнаженную поверхность «первичной Земли». Аргументация Г. Хесса такая. «Базальтовый» слой земной коры обнаруживает в океанах удивительное единообразие мощности. Более 80 % сейсмических профилей показывает мощность 4,7±0,7 км. «Просто непостижимо, — пишет Г. Хесс, — чтобы изливающиеся на океаническом дне базальтовые лавы были столь единообразны по мощности, скорее можно было бы ожидать увеличения их мощности близ трещин или кратеров, из которых они извергались, и, напротив, сокращения мощности или полного отсутствия лав на большом удалении от кратеров». Насчет распространения базальтовых лав здесь все звучит убедительно, но «базальтовый» слой или слой «З» является скоростным телом, для которого горнопородная интепретация пока не может быть однозначной. Далее Г. Хесс указывает, что слой однообразной мощности мог сформироваться, если его основание является или являлось изотермой, на которой шла какая-то реакция или преобразование базальтов в эклогит, или гидратация оливина с превращением его в серпентинит при температуре 770 К. В силу отсутствия в океанических базальтах эклогитовых включений Г. Хесс склоняется к другому толкованию. Это, по его мнению, подтверждается драгированием со сбросовых уступов в океанах серпентинизированных перидотитов. Таким образом, по мнению Г. Хесса, «базальтовый» слой океанической коры является своего рода корой выветривания мантии («гидратизированный материал мантии»).
Р. Диц подошву базальтового слоя отождествляет с фазовым переходом эклогит — габбро, «поскольку у него больше сторонников». «Базальтовый» слой (в сейсмическом смысле) Р. Диц называет «экзомантией» и считает его частью мантии. Отсюда вывод, что «поскольку океаническое дно покрыто лишь тонким слоем осадков, оно по существу представляет собой обнаженную мантию».
Если принять концепцию Г. Хесса и Р. Дица, то гипергенная оболочка в океанах очень тонка, а «первичная Земля» почти полностью раскрыта. Это противоречит нашим представлениям, но не обязательно противоречит истине, которая может быть установлена только бурением (широкой и регулярной сетью скважин, поскольку дно океанов, вероятно, построено разнородно). Существеннее здесь методологическое замечание, связанное с принципом специализации. Земная кора, ее «гранитный» и «базальтовый» слои и мантия выделяются только как скоростные тела. Следовательно, если даже «базальтовый» слой океана интерпретируется в горнопородном смысле, как продукт изменения «первичной Земли», и выводится из состава гипергенной оболочки, то он все равно остается в пределах земной коры в соответствии с сейсмологическими определениями, общепринятыми в настоящее время в геологии.
Отметим, что обоим фазовым вариантам истолкования подошвы «базальтового» слоя может быть противопоставлен «независимый» вариант, сводящийся только лишь к уровню напряженного состояния, совершенно не связанного ни с фазовыми, ни с химическими изменениями. Именно такие сейсмические границы, по-видимому, пересечены Кольской скважиной.