ГлавнаяРоль специалистов в области горных пород и геологии вещества, слагающего земную кору, при этом чрезвычайно велика.
В последнее время геофизики приходят к мысли о неоднородности верхней мантии на основании различных геофизических характеристик разрезов земной коры даже близко расположенных районов. Ho чем вызвана такая неоднородность в горизонтальном направлении, остается неясным.
В качестве примеров, где упущено значение петрографического подхода к интерпретации геофизических данных, целесообразно рассмотреть некоторые последние работы зарубежных и отечественных авторов.
Еще в работе 1960 г. мной были проанализированы некоторые конкретные разрезы дна океанов и морей по данным М. Юинга и других, относящиеся к Атлантике, Тихому океану, Средиземному и Каспийскому морям, и показан пятнистый характер распределения участков дна океанов, в разрезе которых выявлена граница Moxo со скоростями Vр = 8 км/сек.
Рассмотрение такого материала позволило подметить корреляционную зависимость между глубиной бассейна, появлением раздела Moxo с Vр > 8 км/сек и мощностью коры так называемого океанического типа.
Еще 10 лет назад М. Юинг и Пресс отмечали, что «во всех без исключения случаях установлено, что на больших площадях, занятых водным слоем тоньше 1000 фатомов (1820 м), кора обладает типично континентальным характером, а при мощности водного слоя свыше 2000 фатомов (3640 м) она имеет типично океанический характер».
В последних работах появилась тенденция интерпретировать как выходы хотя и аномальной, но верхней мантии (может быть, измененной вторичными процессами) участки океанического дна или срединных океанических хребтов, характеризуемых скоростями продольных волн (Vр) порядка 7,3 и даже 7,2 км/сек, в строении которой участвуют серпентиниты.
Исследователи, делающие такие выводы, забывают, что многие метаморфические горные породы (амфиболиты, кристаллические сланцы и др.) показывают даже более высокие скорости Vр при экспериментальных исследованиях. В частности, к таким выводам приходит Г.Б. Удинцев. В работе Пишона, Хоуца и др., изучавших строение земной коры в области Срединно-Атлантического хребта, приводятся данные, свидетельствующие, по их мнению, о том, что по мере уменьшения глубины (воды) океанического участка постепенно уменьшается глубина залегания мантии и во многих случаях намечается утонение земной коры. К этому выводу необходимы комментарии, так как авторы не привлекают геолого-петрографические факты.
Г.Б. Удинцев принял за мантию выходы серпентинитов в пределах подводного хребта Карлсберг в Индийском океане.
Мэттьюз и другие опубликовали в 1965 г. статьи о геологии того же Карлсбергского хребта; ими петрографически обработан каменный материал, добытый драгированием на трех станциях. Интересно, что наряду со свежими базальтами (вариолитовыми и стекловатыми) в этом районе обнаружены и такие породы:
а) спилиты, некоторые брекчированные, другие в виде угловатых обломков, состоящие из авгита, хлорита, альбита, эпидота и сфена; секутся кварц-эпидот-хлоритовыми жилками;
б) тальково-хлоритовые породы;
в) метаморфизованные полосчатые габброиды и брекчии; замещаемые кварцем спилиты также рассматриваются указанными авторами как метаморфизованные, а не первично-спилитовые породы.
То есть в районе подводного Карлсбергского хребта под водой обнажена серия эффузивов, интрузивов (спилиты, полосчатые габброиды, серпентиниты), типичная для древних и молодых складчатых систем всех континентов. Считать эти серии специфической особенностью Карлсбергского хребта — проявлением на поверхности океанического дна вещества верхней мантии — нет никаких оснований. С таким же успехом за подобные образования можно принимать все разновозрастные серпентинитовые массивы Кавказа, Урала и других горно-складчатых областей. Конечно, такая постановка вопроса тоже не исключена, но тогда строение земной коры и верхней мантии как в области океанов, так и в области континентов будет отвечать единой модели.
Примерно та же ассоциация из зеленокаменных пород и ультрабазитов выходит и в пределах Срединно-Атлантического хребта в Северной Атлантике.
Расположенные на экваторе острова Св. Павла сложены милонитизированными перидотитами. Эти острова исследовал Дарвин, а петрографию их изучали Ренард и Вашингтон. В более поздней работе Тилли приводится относительно детальное описание этих пород, из которого видно, что они значительно метаморфизованы, и в частности милонитизированы и серпентинизированы.
Шенд петрографически описал в 1949 г. коллекцию Атлантической экспедиции Юинга.
Описанные породы разделены на три группы: 1) полиокристаллические габброидные породы, подвергшиеся метаморфизации; 2) базальты оливиновые и безоливиновые — новейшие излияния; 3) серпентиниты.
Район взятия образцов имеет координаты 30°00' сев. широты и 42° 10' зап. долготы, т. е. в сущности тяготеет к району, описанному в работе Пишона и др.
В 1966 г. в журнале «Nature» опубликована статья Мелсона и др. о зеленокаменных породах Срединно-Атлантического хребта. Авторы отмечают сходство исследованных ими образцов с породами из Карлсбергского хребта и приводят для них петрографическую и химическую характеристики. По обогащенности Na2O и H2O, а также по соотношению других окислов изученные ими образцы тождественны диабазам геосинклинальных серий. Они хлоритизированы и альбитизированы.
Сделанный обзор показывает, что от экватора, от выходов на поверхность в виде островов Св. Павла ультраосновных пород — милонитизированных и метаморфизованных перидотитов с приблизительной оценкой возраста в 4,5 млрд. лет, до 50° сев. широты во многих участках вскрыты эффузивные породы типа диабазов, подвергшихся зеленокаменному изменению. Следует сказать, что при драгировании извлекались и граниты, но их описание не дается, так как граниты без достаточных оснований считались принесенными с континента. Однако вполне достоверно, что к северу от экватора в Срединно-Атлантическом хребте развита серия метаморфизованных эффузивов и ультрабазитов наряду с верхнетретичными, петрографическими свежими эффузивными породами базальтового состава.
Одной из важнейших задач является установление возраста зеленокаменных пород. Есть основания (данные K-Ar определений) считать их достаточно древними, может быть, палеозойскими.
В работе Пишона и др. приводятся геофизические данные и делаются выводы о структуре коры в области Срединно-Атлантического хребта, требующие, как говорилось вначале, увязки с геолого-петрологическими фактами.
В более ранней работе Хоуц и Дж. Юинг геофизически изучили участок Северо-Западной Атлантики близ Бермудских островов. Результаты этой работы используются в статье Пишона и др.
На фиг. 1 приведена карта расположения геофизических станций по работе Пишона и др.
В табл. 1 приведены данные из рассматриваемых двух работ для станций, в разрезе которых выявлены скорости, равные 8,0 км/сек.
Из табл. 1 видно, что для северо-западной части океана (Бермуды, порядковые номера станций 1—8) меньшей толщине слоя океанической воды отвечают большая мощность коры и большая глубина положения раздела Мохо.Для Срединно-Атлантического хребта мощность слоя, принимаемого за земную кору, несколько меньше и слой воды тоже тоньше; но особенно уменьшается мощность «коры» н подымается поверхность Moxo на профиле А—180 (станции 42—47—48) в районе островов Св. Павла, т. е. на участке выхода над поверхностью дна океана милонитизированных перидотитов.
Изложенные факты, во-первых, оставляют в силе положение о том, что под океанами на глубинах порядка 5 км и глубже кора имеет типично «океанический» характер.
В ареале островов Св. Павла и более северных частей Срединно-Атлантического хребта происходит как бы поднятие «мантии» п уменьшение мощности коры. Учитывая петрографический состав пород, слагающих здесь Срединно-Атлантический подводный хребет, можно думать, что особенности геофизической характеристики в районе хребта обусловлены развитием в нем зеленокаменных метаморфических пород, ассоциирующихся с ультраосновными и габброидными интрузиями.
По экспериментальным данным, скорость Vр (продольных волн) в габброидах и зеленокаменных метаморфических породах при давлении уже 1000 кг/см2 превышает 7,0 км/сек.
Однако участки дна, в разрезе которых сейсмическими методами выявлен на небольшой (10—15 км) глубине слой с Vр > 8 км/сек, встречаются в Атлантическом океане изолированными пятнами. Структура Срединно-Атлантического хребта, по Триггвасону, характеризуется также поверхностным слоем (вулканические выбросы); ниже идет мощный слой со скоростями около 7,4 км/сек и нижней границей на глубине около 140 км, где происходит скачок и скорость достигает 8,2 км/сек.
Это еще отчетливее свидетельствует о том, что субстрат дна Атлантического океана сложен скорее метаморфическими породами, прорванными по определенным структурным направлениям интрузиями габброидов и ультрабазитов, часто серпентинизированных. Иначе говоря, конкретная геологическая обстановка, учитываемая при интерпретации геофизических данных, вносит поправки в модели строения земной коры, создаваемые без участия геологов.
Представляют также интерес новые геофизические данные по впадине Красного моря.
В статье 1960 г. мной излагались существовавшие представления о структуре дна Красного, Японского и Берингова морей, сводившиеся к гипотезе об исчезновении сиалического слоя за короткое геологическое время.
На основании гравиметрических данных считалось, что мощность сианического слоя во впадине Красного моря, образовавшегося в грабене древней платформы, близка к океанической.
В статье Дрейка и Гирдлера приведены результаты комплексного геофизического изучения Красного моря.
Остановлюсь лишь на результатах сейсмического изучения.
Нa фиг. 2 показана схема размещения сейсмических профилей (из работы Дрейка), а на фиг. 3 — сейсмические разрезы по этим профилям.
В разрезах центрального трога (фиг. 3) нижние горизонты показаны как интрузии основных пород. Однако Vр при этом достигают 7,3 км/сек лишь в двух разрезах, в остальных случаях горизонты, интерпретируемые как основные интрузии, имеют Vр = 6,93; 6,76 и 6,97 км/сек. Эти скорости вполне могут отвечать и сериям метаморфических пород. Поэтому говорить сейчас, в свете новых геофизических данных, об исчезновении сиалического слоя во впадине Красного моря за время, протекшее с конца мезозоя, уже не приходится. В какой-то мере разрез дна впадины сходен с разрезом Срединно-Атлантического хребта по данным Триггвасона.Кратко упомяну об обнаружении некоторых пород, появление которых входит в противоречие с существующей концепцией о выделении особого океанического типа земной коры.
Серия верхнетретичных пород Исландии — продолжение Срединно-Атлантического хребта — сопровождается интрузиями и эффузиями кислой магмы.
Сейшельские острова — типично океанические, расположенные в глубоководной части Индийского океана,— сложены гранито-гнейсами рифея с возрастом 650 млн. лет. Выявлены андезиты на о-ве Гуам, граниты на о-ве Баунти, в Тасмании и островах Фиджи.
Метаморфизованные диабазовые и кератофировые эффузивы Карлсбергского и Срединно-Атлантического хребтов и другие уже давно известные факты свидетельствуют о распространении наряду с основными и щелочными также основных и кислых пород разного возраста среди океанических просторов.
С другой стороны, щелочные базальтоиды плиоценового или еще более молодого возраста известны в нашем Приморье (описаны Г.М. Гапеевой). Выявлены плиоценовые субщелочные базальты оз. Балатон в Венгрии и на Северном Кавказе в России. Все это свидетельствует о том, что нет специально океанических или специально континентальных типов горных пород.
Однако существуют совершенно разные условия для исследования. Океанические горные области и равнины закрыты от глаз и молотка геолога мощной толщей воды, и изучаются там главным образом вулканические вершины подводных хребтов. Поэтому о геологии океанических районов получается информация лишь по вершинам подводных хребтов и отдельных гор, образующих острова, или по материалам, полученным путем драгирования. Этого, конечно, совершенно недостаточно даже для приближенных суждений о геологии океанических участков земной поверхности.