К новой парадигме геологии
М.И.Кузьмин
Наконец настало время выполнить наказ моего друга и учителя — крупнейшего геолога 20-го столетия Л.П.Зо-неншайна. Исполнить также и мою мечту последних 20 лет. А именно рассказать о глубинной геодинамике — о возникновении, развитии плюмового магматизма и его роли в формировании поверхностных структур Земли и в металлогении.
Посвящение в тектонику литосферных плит
После окончания Московского университета в 1960 г. мой учитель В.С.Коптев-Дворников направил меня в Иркутск, в Институт геохимии СО АН СССР, чтобы я смог участвовать в становлении и развитии петрологии и геохимии в Сибири.
Я начал работать в Забайкалье, изучал мезозойские граниты, с которыми связаны основные минеральные богатства этого края. В 1966 г. защитил кандидатскую диссертацию, а в 1967 г. Лев Владимирович Таусон — прекрасный ученый, директор нашего института, мой учитель по геохимии и жизни — направил наш небольшой отряд (меня, В.И.Коваленко, А.В.Горегляда и водителя В.И.Мансурова) в Монголию. Там начинала работать Советско-монгольская экспедиция АН СССР и АН МНР.
Нам очень повезло. В экспедиции участвовали выдающиеся геологи России — А.Л.Яншин (научный руководитель), А.П.Лу-
© Кузьмин М.И., 2014
Памяти замечательного российского геолога Льва Павловича Зоненшайна посвящается
Михаил Иванович Кузьмин, академик РАН, директор Института геохимии им.А.П.Виноградова СО РАН с 1988 по 2012 г., в настоящее время советник РАН. Ведущий специалист в области геохимии, геодинамики и петрологии. Один из создателей нового направления в геологии — химической геодинамики. Лауреат Государственной (1997) и Демидовской (2007) премий.
чицкий, М.С.Нагибина, Н.С.Зайцев (начальник экспедиции) и многие другие. Общение с этими замечательными специалистами было для меня подарком судьбы.
В Монголии мы познакомились и с Зоненшайном — «звездой первой величины мировой и уж тем более советской геологии», как писал о нем академик А.С.Монин [1]. Наше общение началось в 1968— 1970 гг., когда мы (геохимики) изучали внутреннее строение массива, а Зоненшайн уточнял его (массива) структурное положение и место среди геологических структур соответствующего возраста. Постепенно наша работа переросла в многолетние творческие контакты, а затем и в дружбу, которая продолжалась почти 25 лет.
В начале 70-х годов под руководством Зоненшайна мы начали анализ магматизма Монголо-Охотского пояса, прослеживая одно-возрастные породы от Тихого океана до центра Азии, т.е. изучали смену вещественного состава магматических пород по латерали. В 1973 г. вышла наша первая совместная статья [2], которая в дальнейшем была опубликована в европейском журнале «Earth Planet Science Letters». Лев Павлович хорошо знал положения тектоники литосферных плит, разработанной на Западе (в Англии, Франции, США) в 1961 — 1968 гг. В нас он нашел хороших учеников, быстро принявших эту гипотезу, а затем и теорию. В работе по магматизму и металлогении Монголо-Охотского пояса всю активность на континенте мы связывали с процессами взаимодействия плит на границе Тихого океана с Азиатским континентом. Вскоре у Льва Павловича появилась идея написать книгу о новой глобальной тектонике и связи тектоники с магматизмом и металлогенией. Он привлек к этой работе меня и В.М.Моралева — специалиста по металлогении и древним докембрийским комплексам. Я отвечал за магматизм — главный показатель различных геодинамических об-становок, связанных с границами плит. «Глобальная тектоника,
Лев Павлович Зоненшайн (1929—1992).
магматизм и металлогения» вышла в 1976 г. [3]. Очень емко о нашей работе в статье, посвященной памяти Льва Павловича, написал Моралев: «Книга получила быстрое и широкое признание в самых обширных кругах геологической общественности нашей страны и, как мне кажется, для очень многих сыграла решающую роль в ознакомлении с новой концепцией и выработке убежденности в ее приемлемости для геологиче-
ского анализа. Мне кажется, что созданием этой книги Лев Павлович внес столь значительный вклад в развитие русской геологической школы и раскрепощение научного мышления геологов нашей страны, как никто другой» [1].
В 1974 г. Зоненшайн перешел на работу в Институт океанологии АН СССР. Он стал активным участником многочисленных океанологических экспедиций, которые (особенно с тех пор, как на вооружение наших научных судов поступили обитаемые подводные аппараты «Пайсис» с максимальной глубиной погружения 2000 м, а затем «Мир» с глубиной погружения до 6000 м) дали Льву Павловичу большой оригинальный материал. Теперь он мог сравнивать данные по современным океанам с породами офиолитовых комплексов, представляющих остатки прежних океанических пространств. Всегда после погружений он подробно рассказывал о том, что видел и как его наблюдения соотносятся с нашими геологическими знаниями о древних океанах.
Тектоника плит долгое время оставалась непризнанной среди геологов нашей страны. Мо-нин (в то время директор Института океанологии) вспоминал разговор с известным геохимиком (директором Института геохимии и аналитической химии им.В.И.Вернадского) В.И.Барсуковым: «Он заявлял, что признает спрединг (разрастание океанического дна), но отрицает субдук-цию (погружение литосферных плит в мантию), а на мое замечание, что тогда придется признать очень быстрое расширение Земли, не допускаемое никакими уравнениями состояния ее вещества, отвечал, что тем хуже для этих уравнений» [1].
Но в 90-х годах положение с тектоникой плит изменилось к лучшему — во многом благодаря активной позиции Зонен-шайна. В начале 80-х годов вместе с уральскими геологами, с участием океанологов, геофизиков и геохимиков была проведена большая экспедиция по изучению Палеоуральского океана, а в конце 80-х годов — по океану Тетис. Лев Павлович часто выезжал в разные «геологические центры» Советского Союза, где выступал с лекциями, проводил семинары или рабочие совещания по проблемам тектоники плит. Большое значение для укрепления этой теории имело ежегодное Тектоническое совещание в Звенигороде, которое собирало большое количество наших геологов, а также до 100 специалистов из западных стран. Все это привело
В экспедиции по 80-х годов.
к тому, что в России в 90-х годах большинство геологов признавали тектонику плит и старались применять ее положения при своих исследованиях. А в 1990 г. в России и в том же году в Америке вышла «Тектоника плит территории СССР» [4]. В этой работе рассматривается геология и история становления структур территории Советского Союза (а вернее, северной и восточной Азии) с применением тектоники плит. Это была первая (и пока единственная) книга, в которой представлены все геологические материалы огромной территории с позиций новой теории. Именно поэтому она привлекла внимание многих специалистов мира. Эта работа показала, что русские геологи понимают тектонику плит и используют ее для расшифровки геологии своей страны. Этот труд, несомненно, — главный итог в работе Льва Павловича над применением теории тектоники литосферных плит в геологии. Мы доказали, что в интерпретации геологических данных по огромной территории можем идти «впереди планеты всей».
Исследование горячих точек
Еще в 1963 г., когда только создавались основы тектоники плит, Т.Уилсон (Т^Пэоп) обратил внимание на действующие вулканы, которые располагаются внутри океанических плит и образуют цепи, ориентированные противоположно по отношению к вектору перемещения океанической плиты. Было сделано предположение, что вулканические цепи связаны с горячими точками мантии, прожигающими литосферу по мере ее прохождения над ними. Принципиальное отличие горячих точек от литосферных плит в том, что последние перемещаются по астеносфере, и потому они занимают на поверхности Земли в разное время разные географические позиции. Горячие же точки долгое время сохраняют свое положение относительно абсолютной системы географических координат.
Породы горячих точек представляют собой продукты внутриплитового магматизма. Они резко отличаются от вулканитов, связанных с границами литосферных плит. Состав тех или других пород определяется типом геодинамических об-становок. Для внутриплитовых магматических образований типичны ассоциации пород повышен-
изучению Палеоуральского океана. Урал, Мугаджары. Начало
ной щелочности, которые включают в первую очередь базальты, обогащенные литофильными химическими элементами, более свойственные земной коре и нехарактерные для верхней мантии.
В океанах внутриплитовый магматизм представлен главным образом базальтами океанических плато и островов, которые выделяются в особый геохимический тип — OIB (Ocean Island Basalt). К их составу близки базальты трапповых провинций, яркий пример которых — траппы Сибирской платформы.
На семинарах в Иркутске с участием Льва Павловича мы детально рассматривали и сравнивали геохимические особенности базальтов горячих точек и срединно-океанических хребтов (СОХ). Базальты СОХ представляют собой продукт выплавления из вещества астеносферы, т.е. верхней мантии. Мы же убеждались, что в составе базальтов океанических островов принимает участие вещество нижней мантии.
К началу 70-х годов гипотезу горячих точек приняли многие исследователи, считавшие их геохимическими аномалиями. В основном сторонники этой концепции полагали, что магматические породы, сформированные горячими точками, связаны с «пятнами» разогретой астеносферы, которые подпитываются мантийными струями, или плюмами, поднимающимися из глубин нижней мантии (возможно, от границы ядро—мантия). Узкие (150 км в поперечнике) струи пронизывают всю толщу мантии, оставаясь неподвижными на протяжении десятков миллионов лет.
Схема расположения горячих полей мантии Земли. Буквами обозначены поля: Т — Тихоокеанское, А — Африкано-Атлантическое, ЦА — Центрально-Азиатское, Тас — Тасманское.
Наиболее хорошо эта гипотеза объясняла цепь вулканов Гавайско-Императорского хребта. Но в то время представление о горячих точках никак не увязывалось с глубинным строением нашей планеты.
Осенью 1982 г. (на следующий день после защиты мной докторской диссерта
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.