Главная
Новости
Строительство
Ремонт
Дизайн и интерьер




18.10.2017





Яндекс.Метрика
         » » Магматизм и геофизика

Магматизм и геофизика

14.11.2017

В настоящем обзоре, конечно, имеется в виду только та часть современной геофизики, которая имеет прямое отношение к геологической оболочке нашей Земли, где на разных уровнях генерируются магмы.
К сожалению, достаточно точных определений глубины образования разнотипных магм пока не имеется. Kyнo считает, например, что магма щелочных оливиновых базальтов поступает с глубин порядка 400 км. Гранитные магмы эвтектоидного состава (наиболее легкоплавкие) могут, видимо, возникать на значительно меньших глубинах, предположительно порядка 20—30 км, если справедливы наши представления о значениях температурного градиента для разных структурных элементов земной коры. Однако верхняя часть геологической оболочки до глубин порядка 70—80 км, как правило, при геофизических исследованиях ведет себя скорее как твердая среда. Переход в пластическое и частично в жидкое состояние более уверенно предполагается для астеносферы, т. е. для глубины не меньше 100 км. Некоторые предположения о температурах глубин можно, видимо, сделать на основе выявления глубины нижней кромки магнитовозмущающих масс.
До сих пор еще широко распространенное представление о разделении верхней (геологической) оболочки Земли на различные по составу кору и мантию с границей их по поверхности Мохоровичича требует пересмотра, как это было мной показано в ряде работ. Еще сильнее назрела необходимость критически пересмотреть разделение земной коры на два типа — «континентальный» и «океанический». Выделение двух главных типов коры — «континентального» и «океанического» требует пересмотра, как вытекающее из неправильной интерпретации сейсмических и гравитационных данных, без учета напряжений, вызываемых давлением столба океанической воды до 5—6 км высотой.
Большой объем исследований ГСЗ (глубинное сейсмическое зондирование), проведенных в разных регионах — в молодых складчатых системах и на древних платформах, показывает субпараллельное дневной поверхности положение геофизических границ, выделяемых по значениям скоростей упругих волн в верхней части коры до границы Moxo включительно. Причем мощность «коры» в геофизическом понимании колеблется от 40 до 60 км. Последняя цифра характерна для молодых горных систем типа Кавказа.
Субпараллельность геофизических границ в «коре» сама по себе свидетельствует о том, что геофизическая стратификация вызвана не изменениями состава «слоев», а изменением физических свойств гетерогенной среды под влиянием возрастающей с глубиной нагрузки вышележащих толщ. Поверхность раздела Конрада, отделяющая «гранитный» слой от «базальтового», по новейшим результатам ГСЗ, в ряде регионов не может выделяться как вполне достоверная граница раздела.
Накопленный материал по изучению физических свойств горных пород позволяет считать, что вследствие сжимаемости горных пород под давлением нагрузки скорость прохождения в них упругих волн, как правило, возрастает на 10—30% по сравнению со скоростями, измеренными в той же породе, но при давлении в одну атмосферу и при комнатной температуре.
Все эти факты были подробно разобраны в работах автора настоящей статьи. Однако и по сей день некоторые геологи и даже петрографы критически не рассмотрели геофизическую стратификацию земной коры, допуская, видимо, что последняя состоит из многих слоев, основность которых увеличивается с глубиной. Это допущение позволяет отрицать дифференциацию магм глубинных магматических очагов и решать вопрос гораздо проще. Близкие по времени магматические образования диорит-андезитового характера и липарито-гранитные относятся этими исследователями к очагам разной глубинности, образовавшимся в «слоях» земной коры соответственного состава.
Однако это весьма простое решение проблемы генезиса изверженных пород при детальном рассмотрении геологических и петрографических фактов всегда оказывается несостоятельным.
Представляется интересным получить достоверные факты о верхней возрастной границе гранитных интрузий в пределах древних платформ. Для окраины Русской платформы магматизм в отрезке 1100—600 млн. лет преимущественно базальтоидный. В прогибах палеозойского возраста (Припять и др.) существенно развиты базальтоидный и щелочной магматизм.
Роль петрографов в геолого-петрографической интерпретации геофизических данных должна возрасти с учетом мозаичности состава верхней части земной коры, о чем мы можем судить по совокупности геологических разрезов древних и молодых складчатых систем и древних платформ.
В 1960 г. автору этих строк представлялось допустимым связывать генерацию габброидно-плагиогранитной ассоциации с глубинным «базальтовым» слоем, а генерацию магм гранитоидно-диоритового состава относить к гранитному слою земной коры.
Однако анализ большого фактического материала заставил автора отказаться от мысли о выделении гранитного и базальтового слоев в разрезе коры до поверхности Мохо, а саму эту поверхность считать не границей двух сред резко различного состава, а границей повышенного градиента изменения скоростей упругих волн в связи с полным закрытием пористости и ультрапористости в горных породах разного состава.
Прямую информацию о составе глубинных частей геологической оболочки мы получаем в результате магматической деятельности нашей планеты. Однако точными данными о глубинах генерации той или иной магмы мы все же не располагаем.
Нам неизвестно также, обязано ли значение средней плотности земного шара, равное 5,5 гм/см3, его стратификации на кору с плотностью 2,5—2,8, мантию и ядро со значительно более высокими плотностями, вызванными разным химическим составом этих оболочек, или же большую роль в этом изменении плотностей играют фазовые превращения вещества Земли в условиях колоссальных температур и давлений. Небезынтересно напомнить факт, отмеченный мной в статье 1966 г., о том, что отношение радиусов Земли и Луны, Земли и Марса равно отношению превышений их средних плотностей над плотностями поверхностной части этих тел, принятой, по аналогии с Землей, равной 2,5 г/см3. Такое соответствие указанных отношений скорее свидетельствует о близком подобии протовещества Земли, Марса, Луны (вероятно, и Венеры) и о том, что различия средней плотности этих небесных тел обусловлены различной степенью давлений, реализующихся в них в зависимости от величины диаметра.
Первые полеты космонавтов на Луну, вероятно, позволят получить достоверные факты для проверки этой гипотезы.
Многие из современного поколения петрографов воспитаны на представлении о том, что Земля если даже и была образована из холодных метеоритных частиц, то все равно прошла стадию разогрева с образованием мощной коры гранитного состава. Co времени образования первичной коры начинается геологическая история Земли. Начало этой истории мы пытаемся уловить в виде конкретных древнейших пород. Абсолютное датирование пока не обнаружило пород древнее 3,5 млрд. лет, да и эти цифры требуют дополнительной проверки.
Возраст Земли как планеты по изотопии свинца оценивается в 4,5—5 млрд. лет. Как развивалась земная кора в течение 3,5 млрд. лет и какие процессы происходили в течение 1—1,5 млрд. лет до начала геологической истории — проблемы, решить которые предстоит петрографам в будущем.
Если вернуться к особенностям геофизических характеристик земной коры, то стоит обратить внимание, что и данные по магнитным аномалиям свидетельствуют скорее о том, что поверхность Moxo не является разделом петрографически разных сред (А.Г. Гайпанов — Тихий океан, Г.В. Краснопевцева — Кавказ).
Интересные результаты применения геофизики к петрологии были получены при гравиметрическом изучении массива анортозитов Адирондака. Здесь на основании данных 2000 гравиметрических станций Симонс делает вывод, что Адирондакский массив анортозитов не образовался на месте своего залегания в результате гравитационной дифференциации, а был ннтрудирован. Мощность массива 3—4,5 км. Ho в его основании выявлены два трубообразных тела, сложенные, по мнению автора, тоже анортозитами. Эти трубообразные залежи имеют диаметр в несколько километров. Продолжаются вниз на 10—15 км.
Гравитационные аномалии вдоль профилей ГСЗ коррелируются с неровностями поверхностей разделов, вызываемых изменениями плотности того или иного участка разреза; последняя, в свою очередь, зависит от глубинной геологии и петрографического состава глубинных образований конкретного района.
Изменения с глубиной физических свойств горных пород, слагающих кору, видимо, могут быть привлечены при рассмотрении эпейрогенических колебаний и изостатического выравнивания крупных блоков суши.
Известно, что 2/3 поверхности Земли занято океанами со средней глубиной 3,8 км. Среднее превышение материковой части Земли над уровнем моря — 0,8 км.
Если принять, что земная кора континентов и под океанами имеет единый состав, то в напряженном состоянии плотность слагающих их пород одинакова. Пусть до глубины 3,8 км она отвечает 2,5 г/см3. Часть земной коры, находящаяся под океаном, испытывает давление около 400 кг/см2. Как показывают эксперименты, в этих условиях закрывается трещиноватость пород и скорости Vр повышаются примерно па 10%. Поскольку такая легко закрываемая пористость может достигать 2% объемного веса породы, мы вправе для этих пород на дне океана принять плотность, равной 2,55 г/см3.
При этих условиях оказывается, что пленка придонной океанической коры мощностью 0,375 км с увеличенной благодаря давлению столба воды плотностью до 2,55 г/см3 изостатически уравнивает нагрузку, обусловленную толщей континентальных пород мощностью 0,8 км, возвышающейся над уровнем океана.
В этом, на наш взгляд, заключается основа изостазии, определяющей вековые колебания уровня моря.