Растущая Земля: из планет в звёзды (стр. 48 )

= = =

Глава 8

Геосинклинальный процесс и рифтогенез

§ 8.1. Об основах учения о геосинклиналях

Учение о геосинклиналях вызвала к жизни необходимость создания цельного представления о становлении и развитии земной коры во времени. Основой для этого учения, как и для всякой теории, отражающей природные процессы, стали данные наблюдений в регионах горообразования и интенсивных дислокаций земной коры, где обнажения пород давали представление о внутренней структуре и вещественном составе верхних массивов коры на обширных площадях. Это позволило реконструировать последовательность геологических процессов.

Начало учения о геосинклиналях относят к 1857-1859 гг. и связывают с именем американского геолога Дж. Холла. Изучая Аппалачи, Дж. Холл установил генетическую связь между областями прогибания земной коры, мощным осадконакоплением и последующим горообразованием.

Термин ”геосинклиналь” был введен Дж. Дэна в 1873 г. В даль-нейшем учение о геосинклиналях развивали французские ученые (Э. Ог и М. Бертран), немецкие (Г. Штилле и Э. Краус) и швейцарские (Э. Арган, П. Арбенц, Р. Штауб). Начиная с 30-х годов ХХ в., значительный вклад в развитие геосинклинальной теории сделали , , [126]. Классическая форма учения о геосинклиналях изложена в работах [358] и Ж. Обуэна [239]. Последний выполнил детальный анализ развития геосинклинальных областей на примере Альп.

По определению [358, с.171] ”Геосинклинали (геосинклинальные пояса) - это зоны высокой подвижности, значительной расчлененности и повышенной проницаемости литосферы, характеризующиеся на ранних этапах своего развития преобладанием интенсивных погружений, а на заключительных - интенсивных поднятий, сопровождаемых значительными складчато-надвиговыми деформациями”. По признакам протекания геосинклинального процесса и по преобладающим тектоническим движениям (вверх - вниз) классическое учение о геосинклиналях относится к фиксизму. И когда со второй половины ХХ в. популярность приобрел мобилизм и неомобилизм, были предприняты попытки (Дж. Дьюи, Дж. Берд, и др.) переосмыслить геосинклинальную теорию, применить ее к мобилистским построениям плейттектоники. Тектоника плит в целом не отражает реальной картины развития Земли, поэтому отмеченные попытки модификации геосинклинальной теории едва ли можно оправдать [105].

Вместе с тем, сами по себе попытки модификации говорят о важности для геологии учения о геосинклиналях, которые нельзя просто отбросить и заменить какой-то другой теорией. Основанное на эмпирических сведениях это учение отражает (хотя и не совсем адекватно) реальные

184 Глава 8. Геосинклинальный процесс и рифтогенез .

геологические процессы и достаточно полно вписывается в концепцию роста земного шара. Вносимые в учение поправки на рост Земли [23] не меняют существа учения, а развивают его вширь и вглубь.

Изучение геосинклиналей показывает, что эти зоны земной коры с их складчатыми горными сооружениями, предгорными и межгорными прогибами. проявлениями магматизма и вулканизма являются исключительно сложными образованиями, значительно различающимися в разных регионах. Проблема геосинклиналей настолько осложнена многочисленными особенностями, явлениями, процессами, фактами, что ее приходится рассматривать в упрощенном виде и сводить огромный эмпирический материал к небольшому числу основных закономерностей, укладывающихся в упрощенную схему, включающую три этапа развития геосинклиналей во времени: 1 - образование прогиба и накопление осадков в условиях растяжения земной коры; 2 - инверсия вертикальных движений в обстановке сжатия и возникновение горных сооружений; 3 - разрушение гор, исчезновение их корней, образование платформы. Геосинклинали возникают, развиваются, отмирают. Совокупность этапов развития геосинклинали от зарождения до отмирания составляет цикл. Продолжительность циклов мезозойских геосинклиналей оценивается в 180-200 млн. лет.

Разбивка полного цикла развития геосинклинали на этапы в значи-тельной мере условна, поэтому существуют и другие членения геосинклинального цикла. [358], например, выделил пять стадий, отличающихся друг от друга характером осадконакопления, магматизма и тектоническими движениями земной коры. После завер-шения цикла, геосинклинали возникают на новом месте (часто смежном участке поверхности). По классической теории новые прогибы, как пра-вило, возникали на первичной коре океанического типа, которая в ходе геосинклинального процесса перерабатывалась в кору континентального типа, участки которой постепенно присоединялись к ранее консолиди-рованной коре. Несмотря на то, что представления о стадийности развития геосинклиналей возникли на основе обширного эмпирического материала, до недавнего времени не существовало приемлемого физического обоснования развития геосинклиналей и неизвестны были причинные связи с ходом эволюции земного шара. Неизвестно было, например, почему геосинклинали возникли не сразу на всей поверхности Земли, а закладывались постепенно на протяжении сотен миллионов лет.

Учение о геосинклиналях долгое время отвечало лишь на вопрос, как происходит развитие геосинклиналей. Состояние этого учения своеобразно описал [272, с.35]: ”Смысл их учения таков: есть геосинклиналь - будут горы, и никаких складкообразовательных сил для этого не нужно; нет геосинклинали - не будет гор, и никакие силы не могут их создать”.

Нельзя сказать, что не было попыток обоснования как отдельных этапов протекания геосинклинального процесса, так и его существования в

§ 8.1. Об основах учения о геосинклиналях 185

целом. Эти попытки не были удачными из-за того, что они основывались на признании кантовских гипотез возникновения Земли. Полнее объяснить причину неудач можно будет, после краткого рассмотрения некоторых сведений об изостазии земной коры.

Как показывают гравиметрические наземные и спутниковые измере-ния силы тяжести, земная кора в целом находится в изостатическом равновесии. Имеющиеся отклонения от изостазии либо невелики, либо наблюдаются на небольших площадях (менее 100 x 100 км). Прогибы на континентах также почти уравновешены, хотя и выполнены мощной толщей (иногда до 25 км) легких, как правило, мелководных осадочных пород. Такими легкими породами сложены даже самые нижние толщи альпийских геосинклиналей. Эти факты свидетельствуют о том, что геосинклинальные континентальные прогибы формировались постепенно и длительное время. Прогиб заполнялся осадками синхронно с погружением его дна; только при таких условиях могли накопиться мощные толщи мелководных осадков. Если же погружение дна шло намного быстрее осадконакопления, в прогибе могли образоваться глубоководные отложения.

Изостазия земной коры существует благодаря вязкости пород лито-сферы и мощным гравитационным силам, которые совместно с центробежными силами придают Земле форму близкую к эллипсоиду вращения, вследствие этого фигура Земли незначительно отличается от гидростатически равновесной. Если ориентироваться на кантовские гипотезы возникновения Земли, то за время существования земного шара (как считают 4,6 млрд. лет) любые отклонения от равновесия должны были бы уравновеситься и для образования прогибов, казалось бы, не было причин. Эта мысль подкрепляется тем, что время. необходимое для восстановления изостатического равновесия в регионах исчезнувших оледенений, невелико. Оно оценивается величиной 104 лет [8]. И все же палеозойские. мезозойские и более поздние прогибы возникли. Почему?

Для ортодоксальной парадигмы геологии решение вопроса осложня-ется тем, что в ее рамках нельзя указать сил более мощных, чем гра-витационные. Но именно эти силы нивелируют поверхность Земли и способствуют повсеместной изостазии. Несмотря на мощный нивели-рующий фактор, прогибы образуются, да еще с отклонением от изостати-ческого равновесия (например, незаполненные осадками глубоководные океанические желоба). Из этого факта следует, что отклонения от изостазии могут создавать лишь силы, эквивалентные гравитационным, или более мощные. Не располагая такими силами в рамках кантовских гипотез. нельзя найти удовлетворительного объяснения образованию прогибов, неизбежно нарушающих изостатическое равновесие.

Предпринимавшиеся попытки объяснить образование прогибов под тяжестью накапливающихся осадков [116], т. е. под действием изостатического фактора, не выдерживают критики. В данном случае причина (образование прогиба) заменена следствием (накопление

186 Глава 8. Геосинклинальный процесс и рифтогенез .

осадков). Против продавливания земной коры тяжестью осадков (как основной причины образования прогибов) выступили [190], Ж. Обуэн [239], [358] и др. Наиболее веское их возражение заключалось в том, что существуют прогибы, не заполненные осадками с отрицательными аномалиями силы тяжести, т. е. они образовались не под влиянием изостазии, а вопреки ей. Этот тип прогибов непосредственно указывает на эндогенные причины их образования. Невозможность вытеснения легкими осадками тяжелых подкоровых масс особенно очевидна в начальный момент образования прогиба: чтобы осуществилось продавливание, необходима возвышенность (гора) осадочных пород, которая в случае изостазии никогда не возникает для того. чтобы затем превратиться в прогиб.

Эндогенными причинами образования прогибов иногда считаются [272] подкоровые течения вещества, направленные вниз. Однако в этом случае, из-за оттока тяжелых подкоровых масс, в прогибах, выполненных осадками большой мощности, которые легче мантийного вещества, наблюдались бы значительные отрицательные аномалии силы тяжести [331]. Поскольку же такие прогибы практически уравновешены, то представление о возникновении прогибов в результате оттока вниз тяжелых масс или их перетекания нельзя считать соответствующим действительности. Фиктивность такого объяснения видна из того, что при оттоке тяжелых подкоровых масс в прогибах должны были возникать совсем не те структуры, которые установлены сейсмическим зондированием.

При оттоке мантийного вещества, следуя за ним. должна прогибаться поверхность Мохо без существенного уменьшения мощности корового слоя. В реальных же прогибах континентов (Причерноморская, Прикаспийская, Ферганская и другие впадины в структуре фундамента) наблюдаются сводовое поднятие мантийного вещества, уменьшение мощности ”гранитного” и ”базальтового” слоев, перемещение вверх границы Мохо [40, 375]. Подобные явления наблюдаются в прогибах континентального шельфа [61] и в прогибах с океанической корой. Это прямое свидетельство того, что прогибы образуются в условиях растяжения литосферы, и океаническая кора обнажается в результате утонения и разрыва ”гранитного” слоя.