Член-корреспондент АН СССР Л. И. КРАСНЫЙ, заведующий сектором Всесоюзного научно- исследовательского геологического института

Академик М. А. САДОВСКИЙ, почетный директор Института физики Земли им. О. Ю. Шмидта АН СССР

Когда-то считалось, что земная кора незыблема. Недаром латинское слово continentis переводится как "постоянный, устойчивый, крепкий".

В XX в. описательная по своей сути наука геология накопила огромное количество фактов. Появились новые методы исследования Земли. В частности, геофизические. Они используют сейсмические и взрывные волны, тепловые, электрические, магнитные и гравитационные поля, способные проникать в самые недра, и позволяют определить, что находится в глубинах, недоступных взгляду геолога.

60-е годы нашего столетия ознаменовались революцией в геологии. Ученые установили: земная кора континентов и океанического дна разная - и по толщине, и по составу. Возникла Новая глобальная тектоника, или Теория движения литосферных плит. Литосферу разбили на шесть относительно жестких плит, ограниченных сейсмическими поясами. Большинство плит охватывает целые континенты и прилегающие к ним части океанов до срединно-океанических поднятий, где происходят растяжения и разрыв литосферы с формированием "новой океанической коры". Так были выделены Северо-Американская и Южно-Американская плиты со смежными частями Атлантики, Африканская - с соседними областями Индийского и Атлантического океанов и другие.

Приверженцы этих взглядов уверовали в их всестороннюю обоснованность и утвердились во мнении, что новая теория позволяет полностью описать эволюцию Земли. Кроме того, объясняет все основные закономерности развития планеты с единых позиций. Однако попытки Новой глобальной тектоники выявить некоторые особенности размещения полезных ископаемых могут быть со значительно большим успехом объяснены, как будет показано дальше, с позиций геоблоковой концепции.

Не будем отрицать очевидные факты - наличие океанических и континентальных неоднородностей. Действительно, для материков особенно характерны: толстая кора (до 70 км), обширные поля и цепи гранитоидов, а для океанического дна: тонкая литосфера и грандиозные покровы базальтов - некогда разлившегося, а затем застывшего вещества планеты, тесно связанного с мантией. Между ними находится широкая полоса сочленения коры двух типов, так называемые транзитали. В них преобладают вулканические породы промежуточного состава - андезиты и андезито-базальты. Конечно, происходит и смещение плит. Но так ли, как описывает Новая глобальная тектоника? Ведь совершенно ясно, что на Земле существуют более мелкие, чем плиты, структуры, причем распространены они повсеместно, делая поверхность планеты похожей на сложную мозаику.

Решение проблемы обозначилось сначала для Востока СССР, где долгое время вел исследования один из авторов статьи. В 1967 г. в этом регионе впервые были выделены геоблоки - самостоятельные структуры земной коры. Таким образом, с полной определенностью удалось доказать мозаичное строение литосферы. Затем аналогичная работа была проделана для Тихоокеанского подвижного пояса и дна Тихого океана. Но закономерности распределения геоблоков стали наиболее полно видны при анализе геологического строения всей верхней оболочки Земли.

Что же такое геоблоки? Не перечеркивает ли новая теория прежних достижений геологии? "Работает" ли она на практике?

На первый взгляд ответ очень прост. Геоблоки - это природные геологические образования с естественными граничными системами. Их площадь на континентах и в транзиталях - от 1 до 5 млн. км ² , в океанах-до 16 млн. км ² . Краевые границы геоблоков доступны исследованию обычными геолого-геофизическими методами, включающими различное картирование (геологическое, аномального магнитного и гравитационного полей и др.). Все граничные системы можно разбить натри группы.

Во-первых, геоблоки разделяются линейно вытянутыми прогибами земной коры и зонами протяженных глубинных разломов. В процессе эволюции Земли они превратились в складчато-надвиговые горные системы. Особенно рельефно они выступают на сочленении древних платформ и подвижных поясов в Канадских Скалистых горах, горах Загрос на юго- западе Иранского нагорья, хребте Сетте-Дабан на юго-востоке Сибири.

Во-вторых, геоблоки ограничиваются так называемыми геосинклиналями - подвижными и неустойчивыми участками литосферы, где часто встречаются горные породы,

стр. 55

связанные с подводными вулканическими извержениями. К близким по типу граничным системам можно отнести островные дуги с глубоководными желобами около них. Из внутриконтинентальных систем назовем Уральскую, Дамара- Катангскую в Южной Африке, Эльбрус в Западной Азии, Наньшань-Циньлинь в Восточной Азии. Гирлянды островных дуг четко трассируются от Аляски (Алеутская дуга) до Новой Зеландии.

И в-третьих, границы между геоблоками четко обозначают океанические и континентальные рифтовые зоны или зоны глубинных разломов земной коры, которые достигают верхней мантии. Здесь, как утверждает Новая глобальная тектоника, происходит образование "новой" земной коры. Рифтовые зоны изобилуют сложными телами застывшей магмы и иногда сильно измененными горными породами. В океанах границы геоблоков четко отмечаются цепями островов - надводных и подводных. К ним принадлежат Императорские горы, Гавайские острова и др.

Многие границы геоблоков отличаются многократностью и длительностью геологических процессов - растяжением и сжатием земной коры, непостоянством теплового потока, идущего из недр, частыми землетрясениями. Именно на этих участках создаются условия для движения рудных растворов и расплавов, образуются разного рода ловушки и формируются многие виды месторождений полезных ископаемых.

Если краевые границы геоблоков определить более или менее легко, то их "дно" - понятие пока гипотетическое. Информацию о нижних границах можно получить с помощью глубинного сейсмического зондирования. Изучаются и различные физические поля: магнитные, электрические, тепловые, гравитационные.

Вероятно, снизу некоторые геоблоки ограничиваются поверхностью Мохоровичича, отделяющей кору от верхней мантии, а большинство - астеносферой - вязким мантийным слоем, "подстилающим" литосферу.

В сущности, понятия, вкладываемые в термины "геоблок" и "литосферный блок", близки. Но вместе с тем первый несет определенный логический смысл: он подозревает уникальность, неповторимость каждой структуры и по форме, и по содержанию.

Геоблоки, хотя и группируются в крупные структуры земной коры (океаническую, континентальную и транзитали), живут самостоятельной жизнью, периодически смещаясь относительно друг друга без существенного нарушения целостности. Вероятная причина передвижений - в индивидуальности физических свойств геоблоков. Толщина слоев у них разная, состав пород варьирует, очень сильно различаются плотность, магнитные, электрические и гравитационные поля. А так как в природе всегда существует стремление к равновесию и ликвидации неустойчивости, блоки перемещаются.

Ученые-металлогенисты, занятые выяснением законов, по которым распределяются месторождения полезных ископаемых, в первую очередь должны обратить внимание на геоблоковую делимость литосферы. Так как геоблоки по составу отличаются друг от друга, рамки минералогенических провинций не выходят за их пределы. Кроме того, вид сырья должен определяться составом геоблока. Анализ размещения руд на континентах подтверждает такое предположение.

Следует отметить, что в ряде случаев геоблоки можно разделить на структуры второго порядка - так называемые мегаблоки. Последние, в свою очередь, дробятся на участки, удобные для исследований на предмет возможной рудоносности. Существование мегаблоков легко доказать еще одним геофизическим методом - гелиевой съемкой, основанной на регистрации струй инертного газа гелия, которые поднимаются по трещинам, достигающим верхней мантии планеты. Гелиевые поля ограничивают мегаблоки.

Блоки земной коры составляют сложную мозаику с неодинаковыми по величине частями. Фактический материал заставил нас задуматься о существовании некой, пока непознанной закономерности в распределении вещества на планете, в частности в литосфере. Судите сами.

Континентальные геоблоки по геологическим свойствам разделяются на три группы. Первая - кратонные (их 39). Они представляют собой крупные, массивные части земной коры площадью от 1 до 3 млн. км ² . Древние (3,8 - 1,6 млрд. лет) кристаллические породы кратонных геоблоков состоят из сильно измененных лав и туфов и некоторых специфических полевошпатовых пород (анортозитов). Кратонные геоблоки распространены на значительных площадях в Канаде, Африке, Бразилии, Индостане, Швеции и Финляндии, Восточной Сибири. Их отличие - сложная своеобразная складчатость, включая овальные и куполовидные формы, а также неоднократное возобновление активных геологических процессов. Эти геоблоки богаты месторождениями железа, золота, никеля, хрома и других металлов.

Вторая группа геоблоков (15) в целом занимает меньшие площади (от 0,6 до 2 млн. км ² , редко больше). Это подвижные мозаично-складчатые сооружения, формировавшиеся существенно в фанерозое (600 млн. лет и позднее). Их классическими представителями являются: в Западной

стр. 56

Европе - Иберийский геоблок, в Южной Азии - Ирано- Белуджистанский и в Восточной Азии - Амурский.

Геоблоки третьей группы - это молодые платформы и прилегающие шельфовые области. Их насчитывается 19 площадью от 0,6 - 1,0 до 2,0 - 2,6 млн. км ² . Поскольку они покрыты мощными чехлами осадочных пород, почти всегда содержащими углеводороды, в них часто находят нефть и газ. К ним принадлежат геоблоки Западно-Сибирский, Сахарский и др.

В транзиталях выделено 15 геоблоков, особенно четко проявляющих свои особенности в Азиатско-Тихоокеанской и Австрало-Тихоокеанской зонах - от 1,6 до 3,8 млн. км ² . Наиболее крупные - Фиджийский и Филиппинский - занимают 3,8 и 4,8 млн. км ² . Геоблокам транзиталей принадлежит существенная роль в мировой минерально- сырьевой базе меди, никеля, хрома, полиметаллических руд и серебра. В этих геоблоках известны и крупные нефтегазоносные бассейны, как вовлеченные в промышленное освоение (индонезийские), так и обладающие значительными перспективами.

И наконец, океаны. Здесь тоже есть геоблоки (их 38). Зачастую они различаются по площади очень существенно. Если Северо-Восточный (в Тихом океане) и Западно-Ин- доокеанский (в Индийском) занимают 16 и 10 млн. км ² , то структуры Северного Ледовитого океана - "всего лишь" 2,5 - 3,0 млн. км ² . Любопытно, что и в других океанах встречаются блоки "небольших" размеров. Они, как правило, похожи на континентальные - толщина коры в них в отличие от типично океанических достигает 42 км! Это так называемые оленды. Но вместе с тем в них нет типичных для материков горных пород. "Богатая" олендами западная часть Тихоокеанского суперрегиона некогда, возможно, составляла часть гигантского безгранитного поднятия - Западной Пацифиды, своеобразной Атлантиды Тихого океана. Разделенные рифтовыми зонами оленды перемещаются, никогда не "исчезая" под континентами, что еще раз доказывает: чаша крупнейшей акватории нашей планеты существовала с очень древних позднепротерозойских времен.

Имеются в океанах и микроматерики с континентальной корой. Так, в Индийском океане на Сейшельских островах известны позднедокембрийские граниты (600 млн. лет). Другой пример - Новозеландское плато и острова Чатам с мезозойскими гранитами (188 млн. лет).

Читатель, конечно, обратил внимание на увеличение геоблоков в направлении континент-транзиталь-океан. Такая ситуация, скорее всего, сложилась из-за того, что более жесткие породы (гранитно-метаморфического слоя) континентальной коры легче поддаются дроблению при разломах разного рода, тогда как тонкая и пластичная океаническая кора, состоящая из базальтов, сохраняется лучше.

Чтобы понять, как произошли геоблоки, обратимся к далекому прошлому планеты - к моменту образования Земли и планет земной группы. Наверняка вещество солнечной туманности было неоднородным по химическому составу и величине частиц. Частицы концентрировались в космические поля: крупные и тяжелые дали начало протопланетам, а мелкие и легкие падали на их поверхность, принося новое вещество и увеличивая массу От частых и сильных ударов сплошного метеоритного потока поверхность зарождающейся Земли разогревалась и плавилась.

Вещество разделялось по химическим и физическим свойствам. Тугоплавкие силикаты отделялись от легкоплавких металлических соединений. Постепенно возникла тонкая твердая корка - прообраз литосферы. "Космические странники" - метеориты - разбивали хрупкую оболочку. Так на Земле появилась сложная сеть разломных борозд, которые впоследствии оконтурили первичные геоблоки.

Холодная твердая кора была более плотной, чем разжиженная мантия. Возникла гравитационная неустойчивость. Некоторые, наиболее тяжелые геоблоки с повышенным содержанием металлов погружались к основанию мантии. Так появился слой обогащенного железом вещества. Поскольку земное ядро состоит из металлов, металлические составляющие из этого слоя стремились раствориться в ядре. Другими словами, слой был динамически и химически неустойчивым. И как только его химический состав менялся и плотность становилась меньше, начиналось движение в обратную сторону - к поверхности планеты. Так 4,6 - 3,9 млрд. лет назад была заложена основа геоблоковой делимости литосферы, в основе которой - сложная сеть разломов и периодическое изменение химического состава земной оболочки.

О происхождении, развитии и строении Вселенной существует немало гипотез. Астрономы, изучающие пространственное распределение звезд и границы районов, "населенных" сверхгигантами, пришли к выводу: скопления мелких и крупных звезд обычно обособлены. Не правда ли, общая картина напоминает все ту же земную мозаику: мелкие блоки на континентах и крупные - в океанических частях планеты?

Дискретность свойственна материи не только в космическом и планетарном масштабах. Например, при дроблении горной породы взрывом куски вокруг эпицентра "укладываются" строго определенным образом. Они разделяются по величине. Причем независимо от мощности ударов. Тот же результат дало изучение трещин в обнажениях горных пород: отдельности, возникающие после землетрясений, обособляются по размерам.

Любопытно, что в любом из указанных случаев отношение линейных размеров крупных и мелких кусков практически постоянно и всегда выдерживается в пределах 2 : 5. Вероятно, это общая закономерность, действующая для любых образований неживой природы - от сверхгигантских ячеек Вселенной до микрочастиц, составляющих земную кору

Помимо фундаментальных, теоретических, возникает множество вопросов, важных для практической геологии. Например, если горизонтальные линейные размеры геологических образований относятся, как 2 : 5, то сохраняется ли это отношение по вертикали? Где искать "корни" геоблоков? Кроме того, давно известно: чем структуры крупнее, тем дольше они живут. Как показывает изотопный анализ, геоблоки могут существовать в достаточно широких временных рамках. Срок жизни одних - 3 - 4 млрд. лет, других - "лишь" 100 млн. лет. Возможно, подобное отношение распространяется не только на линейные размеры геоблоков, но и на объемы, и на время их существования.

Наука в СССР N 6, 1988

Постоянный адрес данной публикации: