Байкальский рифт, на пути к океану
В.Д.Мац,
Л.З.Гранина, И.М.Ефимова
Озеро Байкал, занимающее Байкальскую рифтовую впадину в центральной части Байкальской рифтовой зоны (рис.1), с давних пор привлекает внимание путешественников, естествоиспытателей различных направлений и самые широкие слои населения России и зарубежных стран.
Научные исследования здесь начались в XVIII в. С первыми экспедициями Российской императорской академии наук на Байкале связаны имена Д.Г.Мес-сершмидта, И.Г.Гмелина, И.Г.Георги, П.С.Палласа и др. В конце XIX в. политические ссыльные — поляки Б.И.Дыбовский, А.Л.Че-кановский, И.Д.Черский, — а также российские геологи В.А.Обручев и М.М.Тетяев заложили основы современных научных представлений о строении, геологии и биологии Байкала. В начале XX в. была организована Байкальская научная экспедиция, преобразованная затем в Байкальскую лимнологическую станцию Академии наук СССР. Ее основатель и научный руководитель — один из крупнейших лимнологов страны — Г.Ю. Верещагин. На базе этого первого академического учреждения за Уралом позднее, в 1961 г., возник Лимнологический институт Сибирского отделения Российской академии наук. В 1990 г. по инициативе его директора М.А.Грачева создается первый в стране Международный центр научных экологических исследований на Байкале. Хотя и раньше здесь реализовывались крупные междисциплинарные научные проекты, с привлечением научных коллективов из Бельгии, Великобритании, Германии, США, Швейцарии, Японии и других стран исследования перешли на новый уровень и принесли чрезвычайно много научной информации.
Одними из приоритетных научных направлений стали палеоклиматические реконст-
© Мац В.Д., Гранина Л.З., Ефимова И.М., 2014
Виктор Давидович Мац, доктор геолого-минералогических наук, профессор, долгое время работал в Лимнологическом институте СО РАН. Заслуженный деятель науки РФ. Область научных интересов — региональная геология юга Восточной Сибири, рифтогенез.
Либа Залмановна Гранина, доктор геолого-минералогических наук, работала в том же институте. Специалист в области геохимии донных отложений, гидрохимии, лимнологии Байкала.
Ирина Михайловна Ефимова, младший научный сотрудник Института Земной коры СО РАН. Круг научных интересов охватывает вопросы геоморфологии и палеогеографии Байкальской впадины.
Рис.1. Байкальская рифтовая зона. Цифрами на схеме обозначены крупные рифтовые впадины: Дархатская (1), Косогол (2), Тункинская (3), Южнобайкальская (4), Северобайкальская (5), Усть-Баргузинская (б), Баргузинская (7), Верхнеангарская (8), Ципинская (9), Муйская (10), Чарская (11), Токкийская (12).
Рис.2. Буровая платформа на барже, вмороженной в лед. Максимальная глубина пробуренных донных отложений Байкала 600 м. Детальное комплексное изучение полученных кернов позволило разработать уникальный пространственно-временной геохронометр и восстановить этапы развития природы за отрезок времени в 8 млн лет (с позднего миоцена).
Фото В.А.Короткоручко
рукции, установление деталей строения и истории геологического развития Байкальской впадины как типовой структуры континентального рифта. Для решения данных задач очень важно изучение осадочной толщи, заполняющей впадину, методами морской геологии. Это сейсмостра-тиграфическое зондирование и подводные исследования на обитаемых аппаратах «Пайсис» и «Мир». Особенно больших усилий потребовали разработка и реализация глубоководного научного бурения озерных осадков. Проект «Байкал-бурение» (рис.2) был предложен американским профессором Университета Южной Каролины Д.Вильямсом, а выполнялся под руководством академика М.И.Кузьмина [1]. Наряду с новыми подходами продолжалось изучение традиционными геологическими и геофизическими методами [2, 3]. Новейшие и ранее полученные данные позволили достаточно детально и достоверно охарактеризовать геологические и геофизические особенности Байкальской впадины, реконструировать ее геологическую историю и использовать полученные материалы для изучения общих вопросов рифтогенеза, палеоклимата, глобального прогноза климатических изменений, биологической эволюции, биоразнообразия, астрофизических явлений и др. Байкал стал подлинной природной научной лабораторией.
Тектонотип
континентального рифта
Со времен работ Е.В.Павловского [4], показавшего родство байкальских структур со структурами великих восточноафрикан-ских озер, а главным образом после исследований Н.А.Фло-ренсова [5] Байкальская впадина рассматривается как внутри-континентальный рифт (от англ. rift — расселина, трещина, впадина). Этот термин ввел в науку в 1896 г. английский геолог Дж.Грегори. Так он обозначил Кенийский грабен в Восточной Африке.
Рифтовые впадины часто вмещают крупные озера (такова, например, впадина оз.Танганьи-ка). Эти линейные грабеновые структуры ограничены с одной или двух сторон разломами (сбросами и сдвигами) и разделены перемычками, в которых на поверхность выходят древние породы фундамента. Впадина вместе с осложняющими ее структурами и сопровождающими горными поднятиями (плечами) и составляют рифт (рис.3, 4).
Сбросы, ограничивающие впадины и выпола-живающиеся с глубиной, называются листричес-кими, а те, амплитуда которых по простиранию изменяется, — шарнирными. Особенности геометрии сбросов играют важную роль в развитии риф-товых впадин [6].
Рифты формируются в условиях напряжений растяжения, тогда как все структуры континентальной земной коры существуют в условиях сжатия. Вследствие этого блоки, разделенные рифтом, отдаляются друг от друга, что на ранней стадии развития и приводит к образованию континентальных впадин, которые разделяют отодвигающиеся блоки.
Исследования океанов и последовавшая за этим разработка теории «новой глобальной тектоники» показали, что образование океана проходит через рифтогенез. С ним связано раздви-жение и утонение континентальной земной коры, ее разрыв, внедрение во вновь образовавшуюся зону глубинных масс и формирование океанической коры. Этот процесс обозначают термином «спрединг» (раздвиг). Дальнейшее его развитие приводит к удалению друг от друга континентальных бортов первоначального рифта, расширению зоны океанической коры, формированию океана. Одним из наиболее выразительных примеров такого развития служит Атлантический
океан. В его центральной зоне возникают сре-динно-океанический хребет и рифт, в раздвигающуюся зону которого внедряются субвертикальные тела глубинных пород. Последние в каждый данный момент образуют океаническую кору, а более древние участки дна отодвигаются к периферическим частям океана. Таким образом происходит его разрастание. Этот процесс настолько доказательно аргументирован, что вошел в учебную литературу [7].
Идея о принадлежности Байкальского рифта к такому эволюционному ряду геологических
ж
детачмент
Рис.3. Грабеновые структуры рифтовых впадин: а — простой симметричный грабен; б — ступенчатый (телескопи-рованный); в — клавиатура блоков; г — асимметричный грабен; д — полуграбен на наклонном блоке; е — комбинация полуграбенов; ж — система из односторонне наклоненных блоков, относительно смещенных по листрическим сбросам и опирающихся на субгоризонтальную поверхность срыва растяжения (детачмент).
Рис.4. Горные хребты окаймляют рифтовую впадину. Вверху: заснеженные вершины Байкальского хребта — северозападное плечо. Внизу: Баргузинский хребет (на дальнем плане) — восточное плечо; хребет п-ова Святой Нос (справа) и Ушканьи о-ва (ближний план) — вершины подводного Академического хребта, разделяющего Северную и Центральную впадины Байкала. Вид с о.Большой Ушканий.
Фото И.М.Ефимовой
а
б
в
г
д
е
структур, поступательное развитие которых в конечном итоге приводит к образованию океана, далеко не нова. Покажем три стадии развития рифтогенеза — три показательных примера.
Байкальский рифт, в котором сохранилась континентальная кора, но ее мощность на данном этапе существенно сокращена, а борта раздвинуты незначительно — на 15—20 км.
Красноморский рифт, где континентальная кора разорвана и отодвинута на несколько сотен километров, а в зону разрыва активно внедряются глубинные массы.
И наконец, Атлантический океан. Здесь континентальные массы раздвинуты и удалены на тысячи километров, а посредине сформировался океанический хребет, в центральной части которого протягивается рифтовая впадина и реализуется спрединг.
Это, конечно, не означает, что каждый континентальный рифт обязательно преобразуется в океан. Рифтогенез может прерваться на одной из ранних стадий.
В приведенной схеме Байкальский рифт фигурирует в качестве начальной стадии формирования океана, и, казалось бы, наше рассмотрение не отличается новизной. Но это не так, поскольку только сейчас в результате новейших исследований стало возможным подтвердить это общее положение конкретными научными аргументами.
В Байкальской впадине установлен ряд явлений, которые свойственны океанам и неизвестны в других пресноводных озерах. Особенности строения впадины, вещественный состав ее донных отложений и протекающие в них физико-химические процессы свидетельствуют о том, что Байкал находится на пути превращения в океан.
Строение Байкальской впадины
Некоторые особенности морфологии и строения осадочного чехла сближают Байкал с морскими и океаническими бассейнами. Черты сходства отчетливо проявляются в строении западного борта Байкальской впадины и пассивных (восточно-атлантического типа) окраин океана. Это связано с наличием крутого сбросового подводного склона, переходящего в высокий и крутой надводный, а также с высокой сейсмической активностью (рис.5). В рельефе Байкальской впадины, как и в океане, выделяются шельф, склон (как некоторый аналог континентального склона), совпадающий с разломной зоной, и глубоководная аккумулятивная равнина. Шельф на Байкале очень узкий, местами он отсутствует, и подводный разломный склон непосредственно продолжается в надводной части.
Морфология западного борта определяет многие важные черты седиментации. Механизм транспортировки терригенного материала и осадкона-
копления в Байкале существенно отличается от присущего мелководным плоски
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.