Главная
Новости
Строительство
Ремонт
Дизайн и интерьер




18.10.2017





Яндекс.Метрика
         » » Некоторые геолого-петрографические гипотезы, построенные по итогам геофизических исследований

Некоторые геолого-петрографические гипотезы, построенные по итогам геофизических исследований

16.11.2017

На основе накопленных геофизических данных в последние годы стали формироваться некоторые геологические гипотезы о петрографическом составе разных оболочек земной коры, общей тенденции развития земной коры и причинах различного строения (исходя из скоростей упругих волн) континентальной и океанической коры.

Гиллули в статье «Геологические различия между континентами и океаническими впадинами» считает, что различие среднего состава континентальных и субокеанических блоков коры столь отчетливо подтверждается косвенными данными, что может быть принято в качестве бесспорного положения. Касаясь петрографических различий, автор указывает, что, несмотря на то что основные и ультраосновные породы широко распространены и на континентах, и в океанических впадинах, многие геологи считают, что настоящие граниты характерны только для континентов.

В целом Гиллули считает, что отчетливо нельзя разграничивать ни континентальные, ни океанические типы пород. Имеются океанические граниты и континентальные океаниты, но это, по его мнению, не должно противоречить тому, что в океанической коре преобладает сима. Автор, в частности, ссылается на четкие геологические указания о наличии в глубоководной области юго-западной части Тихого океана некоторого количества сиаля; об этом свидетельствует тот факт, что площадь сиалических плит островов Фиджи, Новой Каледонии и множества других в районе между островом Фиджи, Новой Зеландией и Австралией была некогда гораздо большей, хотя в настоящее время значительная часть территории лежит в океанических глубинах. Большая часть этого района опущена под уровнем океана на глубины не менее 4 км, и проблема погружений может быть сравнима с проблемой поднятия Тибетского плато. Касаясь изменений в распределении суши и моря, Гиллули отмечает, что геологическая летопись указывает на неоднократные смены суши и моря, но не совсем для него ясно, свойственны ли эти изменения только эпиконтинентальному шельфу и впадинам, или они приводят к превращению океанических участков коры в континентальные, и наоборот.

Тем не менее, принимая данные Аррениуса о скорости накопления пелагических осадков, Гиллули признает, что 900 м глины в глубоководных участках океана могло отложиться за 2 млрд. лет. Такое известное согласие с концепцией постоянства океанов в их теперешних границах приводит автора к некоторым соображениям о подкоровых перемещениях веществ, что позволяет ему делать выводы о роли эрозии, нивелирующей континенты, и превращении континентальных блоков в океанические.

В.А. Магницкий, имея в виду установленные геофизикой различия между континентальной и океанической корой и связывая эти различия с различиями петрографического состава, считает, что континентальная кopa — сиалическая, а океаническая — симатическая; он развивает при этом гипотезу о расширении континентов за счет миграции кремнезема из симатической оболочки в процессе развития геосинклинали: SiO2 высвобождается при переходе в условиях t° = 1000—1500 MgSiO2 в MgSiО4. Энергия, необходимая для этого, получается, по его мнению, при распаде радиоактивных элементов, содержащихся в оболочке. Ho здесь, по мнению В.А. Магницкого, возникает первая серьезная трудность для гипотезы: почему процесс начинается в отдельных пятнах, а не идет по всей Земле? Эту трудность В. А. Магницкий преодолевает путем предположения, что содержание радиоактивных элементов в оболочке несколько меняется в горизонтальном направлении.

Должен сказать, что это не единственная трудность; помимо кремнезема, из симатической оболочки необходимо извлечь большие массы щелочей, глинозема и воды, необходимых для образования сиаля, на что в случае пород типа дунит—перидотит надеяться трудно. Достаточно хорошо известно также, что главная масса радиоактивных элементов приурочена к породам не ультраосновного и основного состава, а к породам гранитной и щелочной формаций. Ho самым главным препятствием остается необъяснимость того, почему под океанами не происходит такая миграция кремнезема из оболочки, хотя равенство тепловых потоков должно свидетельствовать об одинаковом в общем количестве радиоактивных веществ, рассеянных в мантии, а следовательно, и в коре Земли.

При объяснении строения земной коры с точки зрения поддерживаемой им гипотезы о расширении континентов В. А. Магницкому приходится примирять также такие данные, как: 1) выявленная геофизическими методами мощность илов в океане, равная 1 км; 2) принятая им скорость отложения илов на океанических глубинах, равная 1 см за 1000 лет; 3) требование гипотезы по крайней мере миллиардного возраста океанов, а не в 10 млн. лет, как это получается из рассматриваемых в первом и втором пунктах величин. Выход из этого затруднения В.А. Магницкий ищет в том, во-первых, что в прежние геологические эпохи скорость накопления осадков была гораздо меньшей, чем современная.

Несомненно, еще мало изучена проблема древнейших пород на Земле. Делать вывод о том, что в древнейшие эпохи доминировали основные и ультраосновные породы, с моей точки зрения, преждевременно. Определения абсолютного возраста пегматитов Родезии (Африка) и Манитобы (Северная Америка) в пределах 2700—3000*10в лет свидетельствуют лишь о том, что гранитоиды этого возраста интрудировали в метаморфизованные породы, что разрыв в миллиард с лишним лет между вычисленным возрастом Земли (Арреис) и пегматитов Родезии и Манитобы нельзя рассматривать как период отсутствия геологических процессов на Земле. Каковы они были, из чего состояла верхняя первичная оболочка нашей планеты, по выявленным фактам пока неизвестно.

В.В. Белоусов считает, что сейчас (видимо, в геологическом смысле. — Г. А.) процесс идет в сторону расширения океанов за счет материков, т. е. он высказывает точку зрения, обратную взглядам В.А. Магницкого.

Принимая выявленные сейсмическими методами различия в строении земной коры материков и океанов, он отмечает противоречие, заключенное в представлении о связи гранитного слоя с материковыми условиями. В частности, на месте Индийского и Атлантического океанов материки существовали до недавнего времени, и в своем строении они едва ли отличались от современных материков. Опустились эти материки, как указывает В.В. Белоусов, приблизительно в конце мезозоя. Поскольку эти материки опустились в конце мезозоя, постольку различия в толщине гранитного слоя между ними и современными материками могут быть вызваны лишь темп процессами, которые протекали после этого срока и привели к указанному возникновению различий в ранее аналогичных участках земной коры.
Отсюда В.В. Белоусов приходит к маловероятному предположению, что гранитный слой континентов хотя бы частично обратим. При погружении, которое испытывают океанические впадины, частично происходило разрушение гранитного слоя, например путем его растворения в нижележащем базальтовом слое.

Пытаясь объяснить еще более разительные противоречия геологических данных о молодом возрасте некоторых глубоководных бассейнов с океаническим типом коры этих недавно опустившихся участков суши, В.В. Тихомиров приходит к еще более гипотетическим предположениям. Он приводит следующие факты. В глубоководной части Берингова моря, по данным гравиметрии, сиалический слой имеет обычную для океанов толщину. Однако в колонках, поднятых с глубины 3638 м, были обнаружены пресноводные бентические диатомеи четвертичного возраста, свидетельствующие, что этот участок морского дна еще недавно находился в прибрежной зоне. Японское море с точки зрения геофизики характеризуется обычной для океанов толщиной земной коры. Ссылаясь на Линдберга, В. В. Тихомиров указывает, что еще в четвертичное время на месте современного Японского моря располагалась суша, по которой протекали реки палео-Суйфун и палео-Амур.

Совершенно бесспорным является, по В.В. Тихомирову, что Красное море, расположенное в грабене древней платформы и возникшее, скорее всего, в конце мезозоя, должно было иметь под своим дном толщину сиалического слоя, равную его толщине на прилегающих платформах. Однако, по данным гравиметрии, и здесь мощность сиалического слоя близка к обычной океанической. Следовательно, заключает В.В. Тихомиров, если новейшиe геофизические данные верны, то необходимо найти объяснение факту исчезновения сиалического слоя, который, несомненно, прежде находился как в Красном, Средиземном и Черном, так и в Японском, Беринговом и некоторых других морях.

Я позволю себе заметить, что В.В. Тихомиров предложил весьма искусственное объяснение такому исчезновению сиаля за четвертичное или даже третичное время в участках платформ, погрузившихся под воды морей. Основная идея автора: граниты создаются преимущественно путем либо метасоматоза, либо магматического замещения, причем только в зонах воздымания создаются условия, благоприятные для гранитизации. В.В. Тихомиров пишет: «Гранит является одним из характерных элементов строения нашей планеты и возник на определенном этапе ее геологического развития в результате специфических физико-химических условий, присущих поверхностной зоне».

По-видимому, «определенный этап» — это докембрий, когда, по автору, происходило накопление сиаля за счет выветривания первичной симатической коры Земли, «специфические» физико-химические условия — это осадочная дифференциация, поведшая к накоплению сиалического материала. Хотя в результате всего этого продукты разрушения первичной Симы должны были бы накапливаться в погружениях темной поверхности, а не па ее воздыманиях, тем не менее, по В.В. Тихомирову, «в период накопления сиалической коры в зонах преимущественного воздымания возникли метасоматические процессы, обусловленные специфической физико-химической обстановкой (что за специфичность — не объясняется. — Г.А.) участков земной коры. Результатом явился сложный метаморфизм, завершившийся гранитизацией».

С другой стороны, по В.В. Тихомирову, достаточно сиалическому слою мощностью порядка 20 км погрузиться под воды морей глубиной около 4 км, как начинается энергичный процесс базификации сиалических масс, который может в течение короткого отрезка времени (четвертичный период для Японского моря) уничтожить усилия гранитизации предыдущих геологических эпох.
Вместе с тем В.В. Тихомиров ни в коей мере не исключает предположения об увеличении мощности сиалического слоя на участках крупных поднятий в результате поступления материала снизу. Субстрат земной коры в целом, по В. В. Тихомирову, симатического состава, поэтому способность такого субстрата в случае воздымания производить гранитизацию, а в случае погружения — базификацию слагающих пород явно нереальна.

Взгляды П.Н. Кропоткина на дифференцированные и недифференцированные участки земной коры и по вопросам петрогенезиса были рассмотрены в моей статье 1953 г. Основными возражениями против его в общем логической схемы петрогенезиса остается то, что субстрат, из которого он выводит путем поэтапной дифференциации все остальные типы горных пород, должен по составу отличаться от пород типа дунит — перидотит в части содержания радиоактивных элементов и щелочей, в особенности калия.

А.П. Виноградов отмечает спорность причин, вызывающих на разных глубинах земного шара изменения скорости прохождения сейсмических волн. Неясно при этом, действуют ли здесь различия химического состава или изменения состояния вещества при повышении давления и температур. Развиваемое А.П. Виноградовым представление об образовании земной коры за счет мантии при процессе, аналогичном «зонной плавке», очень интересно, но исходя из этой идеи тоже нельзя объяснить различия океанической и континентальной кор, вытекающие из изучения скоростей упругих волн, если отождествлять эти различия с петрографическими особенностями коры.
По Верхугену, поток тепла через континенты представляет сумму трех составляющих: тепла Qс радиоактивных источников в континентальных сиалических массах; тепла Qm, генерируемого радиоактивными источниками в оболочке, которые находятся выше некоторой предельной глубины, зависящей от теплопроводности; остаточного тепла Qi от слоев над той же предельной глубиной. Обращаясь к выявленному равенству теплового потока, Верхуген пишет: «Имеются серьезные геохимические и петрологические доводы против того, что оболочка состоит целиком из оливина. Во-первых, лавы обычного типа пли изверженные породы никогда не могли бы выделиться из дунитовой оболочки. Во-вторых, средний состав Земли в этом случае серьезно бы отличался от состава метеоритов или космического обилия элементов, в особенности в отношении алюминия и щелочных металлов. Дунитовый пли перидотитовый слой мог образоваться при фракционной кристаллизации или фракционном плавлении метеоритного вещества. Однако, поскольку средний химический состав каменных метеоритов соответствует 75% перидотита и 25% базальта или гранита, значительная часть оболочки также должна бы состоять из базальта, а базальт в оболочке, по-видимому, отсутствует».

Слихтер указывает (по работе Верхугена) на весьма высокую величину тепловой инерции Земли, обусловленную ее большими размерами и низкими значениями температуропроводимости. Если тепло передается посредством теплопроводности, то любые внезапные изменения на поверхности Земли отразятся па температуре ее центра не раньше чем через 200 млрд. лет.

Ho Слихтеру, современный тепловой поток через поверхность существенно определяется температурными условиями в немногих сотнях километров (200—300) под поверхностью. В глубоких зонах Земли может находиться значительное количество любым образом распределенных радиоактивных веществ, и это не изменит заметным образом наблюдаемых величин (теплового потока! — Г.А.). Эти факты, как указывает Верхуген, наводят на мысль о близости среднего состава вещества под континентами и океанами (до глубины нескольких сот километров, принимающих участие в генерации современного теплового потока).

В последних работах многие геофизики названия «гранитный», «базальтовый», «перидотитовый», приданные слоям коры с различной скоростью упругих волн, рассматривают как условные.

В частности, Бёрч в статье «Физика земной коры», отделяя на основании геофизических данных кору от подстилающего субстрата на поверхности раздела Мохоровичича, указывает, что «еще неизвестно, в какой мере разрыву физических свойств соответствует также и разрыв химического состава». Он отмечает дальше, что имеется еще очень мало данных по осадочным и метаморфическим породам, хотя кора, вероятно, в значительной мере состоит из них, а скорости, например в доломитах, мало отличаются от скоростей в габбро.
Представляется важным отметить также следующее высказывание Бёрча: «Согласно новой, более реалистической точке зрения земная кора представляет мозаику различного рода интрузий, метаморфизованных осадков, вулканогенных пород и даже местами, до глубины 10 км и более, неметаморфизованных осадков. Все эти породы пронизаны сбросами и разбиты на блоки различной величины и форм. Одной из причин видимой однородности сейсмических скоростей в коре, несмотря па разновидность ее материала, вполне может быть сравнительно узкий диапазон колебаний скоростей в весьма широком интервале в ряду изверженных пород — от сиенитов до диоритов».
Проведенный обзор показывает, что предпринятые попытки объяснений различной геофизической характеристики строения земной коры в разных ее участках особенностями состава и эволюции пород, слагающих кору, противоречивы и не могут объяснить многих геологических и петрологических фактов.

Существуют два ряда фактов: один — это геофизические данные о различии скоростей упругих волн в различных оболочках Земли; второй — геологические факты о молодом (кайнозойском и даже четвертичном) возрасте погружений на дно моря участков континентов, с последующим превращением геофизической характеристики этого участка в характеристику, скорее типичную для современного океанического дна, т. е. как бы с исчезновением сиаля. В то же время нам известно, что многие океанические острова, расположенные в глубоководной части Тихого, Атлантического, Индийского океанов, сложены типичными сиалическими образованиями, включая кристаллические сланцы и граниты.

Выводы, основывающиеся на этих двух рядах фактов, противоречивы, и это, по-видимому, свидетельствует, что или фактов еще недостаточно, или геолого-петрографическая интерпретация геофизических данных в основном неправильна.