CC BY
52
УДК 551.24
О РИФТАХ И РИФТОГЕНАХ В АСПЕКТЕ ТИПИЗАЦИИ КОРОВЫХ СТРУКТУР
А.А. Предовский1'2, И.В. Чикирёв1'2, Д.А. Некипелов2
Геологический институт КНЦ РАН;
2Апатитский филиал Мурманского государственного технического университета
Аннотация
На основе морфоструктурного подхода и понятия о мантийно-коровом взаимодействии
характеризуются рифтогенные системы континентального и океанического типа. Ключевые слова:
рифтогены, мантийно-коровое взаимодействие, типизация коровых структур.
В настоящее время серьезное значение приобретает выявление закономерных связей и взаимодействия различных по характеру геосистем, что выражается (или должно выражаться) в исследовании общей временной цепочки объектов и событий:
1) геотектонические (геодинамические) режимы;
2) типы региональных и более крупных структурных ансамблей;
3) системы эндогенного и экзогенного породообразования;
4) формационные породные ассоциации и генотипы пород.
В силу ретроспективного характера геологических наук, наиболее часто решаемые задачи носят обратную направленность и сводятся к выявлению количественно выраженного перехода от 4-й из указанных позиций ко 2-й и 1-й. Представляется необходимым четкое понимание ситуации по каждой из позиций. Однако на деле нередко используется упрощенный подход с применением трафаретных схем, базирующихся на гипотетических построениях.
Примером этого являются популярные методы распознавания былых геодинамических режимов по диаграммам состава тех или иных групп магматических образований в сравнении с эталонными полями, характерными для областей проявления современных или недавних эндогенных режимов, выделенных на основе тех или иных умозрительных концепций.
Рассматриваемая ситуация весьма трудна, особенно в связи с тем, что геология находится на историческом переходе от классического состояния к постклассическому, когда открывается действительная сложность взаимосвязей объектов, процессов и систем. Поэтому наиболее важна не взаимная острая критика сторонников разных направлений, а углубленное изучение фактической основы явлений. Авторам представляется, что наиболее актуальным сейчас является детальное и глубокое понимание позиций 2 и 3 приведенной выше цепочки. Это, во-первых, проблема выделения основных типов региональных и более крупных структур и структурных ансамблей, а во-вторых, проблема познания связанных с ними систем эндогенного и экзогенного породообразования.
Первая из названных проблем, в связи с существующими геотектоническими разногласиями, наиболее нуждается в объективной ревизии и совершенствовании номенклатуры. В этом аспекте данное сообщение - второе из задуманных авторами. Первое было опубликовано в 2012 году и содержало обоснование предлагаемого пути исследования: формирование коровых структур Земли может быть эффективно проанализировано в плане морфоструктурного подхода как результат мантийно-корового взаимодействия [1].
Необходимо напомнить здесь некоторые важные моменты данного подхода:
• в силу подтвержденной временем концепции Ю.А. Мещерякова, И.П. Герасимова и их последователей (например, В.Д. Дибнера) о тесной связи крупных элементов рельефа с
глубинными мантийно-коровыми тектоническими процессами и структурами, неизбежен учет этой связи при общей типизации крупных коровых структур и структурных ансамблей Земли;
• при анализе мантийно-корового взаимодействия важными обстоятельствами являются: роль долгоживущих глубинных линеаментных зон (ДЛЗ) как каналов подачи глубинных и сверхглубинных теплоносителей и сопровождающих веществ [2, 3], в свою очередь вызывающих развитие участков «аномальной» мантии, частично подплавленных и насыщенных флюидами. Эти участки, становящиеся более легкими по сравнению с исходной мантией и обретающие тенденцию к всплыванию, и являются главной непосредственной причиной тектонического мантийно-корового взаимодействия, которое можно считать «термогравитационным»;
• появление значительных по объему масс «аномальной» мантии может приводить и к мантийному диапиризму, а при нарастающей активности ДЛЗ и связанных с ними глубинных теплоносителей - к возникновению очагов более полного плавления и развитию собственно магматических явлений.
После приведенного необходимого вступления обратимся к заявленной в заголовке теме -о рифтах и рифтогенах. Но перед этим подчеркнем, что авторы не ставят себе задачи систематического обзора источников или анализа позиций многочисленных авторов. Наша задача - достаточно четкая формулировка наших позиций относительно рифтов и рифтогенов в духе высказанных ниже предложений.
Понятие о рифтах является географическим и геоморфологическим. Оно без больших вариаций воспроизводится в различных геологических и географических словарях. Однако сегодня совершенно недостаточно (как географам, так и геологам, и геофизикам) считать, что рифт есть линейная впадина, даже если объяснять его образование некими движениями блоков коры. Разные задачи, в том числе упоминавшиеся в начале данного сообщения, требуют рассмотрения понятия о рифтах на уровне полноценного морфоструктурного анализа. Попробуем это сделать.
Начнем с того, что понятие о рифтах влечет за собой понятие о рифтогенах. Рифтоген - это вся морфоструктурная система от форм рельефа земной поверхности до вызывающих их образование объектов и процессов в переходной зоне кора-мантия. Вопрос о переходной зоне был рассмотрен нами ранее, при обсуждении проблемы геоисторического деления земной коры [3, 4].
В составе рифтогена могут быть выделены: ДЛЗ как каналы вертикального транспорта глубинных и сверхглубинных теплоносителей; возбужденная или «аномальная» верхняя часть верхней мантии, как правило, более широкая в плане, чем контролирующая ее ДЛЗ и обнаруживающая признаки «всплывания»; поднимающаяся в виде свода или вала кора, лежащая на всплывающей «аномальной» мантии; собственно рифтовые образования, возникающие в пределах свода или вала под влиянием их гравитационного расползания. В общем случае породные массы «аномальной» мантии не поднимаются в кору, проникая в нее и взаимодействуя с ней, а просто приподнимают ее. Возможно, это важный классификационный признак рифтогенов. В ходе длительного развития рифтогена в его пределах или обрамлении могут проявиться и процессы магматизма (вулканического и субвулканического типа). Их масштаб обычно ограничен по сравнению со структурами авлакогенных или синклинорных прогибов и тем более по сравнению с геосинклинальными системами.
В общем плане рифтогены - это обычно длительно или даже весьма длительно развивающиеся системы, управляемые глубинными и сверхглубинными областями активизации. Активизация характеризуется перерывами во времени, иногда значительными, что будет видно из приводимых ниже примеров.
В крупных рифтогенах, связанных с областями сопряжения и пересечения ДЛЗ, могут возникать явления интрузивного и вулкано-плутонического магматизма, в том числе достаточно масштабные, что по существу не противоречит всему сказанному выше.
Можно говорить о внутриконтинентальных и океанических рифтогенах. Первые представлены овальными сводами с рифтами на поверхности и обширными полями «аномальной» мантии на глубине. Представительным примером является Байкальский рифтоген с одноименным сводом, главным рифтом оз. Байкал (рис. 1), огромным полем «аномальной» мантии и серией второстепенных рифтов, в том числе контролирующих неоген-четвертичный субщелочной базальтовый вулканизм [5, 6].
На рис. 1 отчетливо видно, что область преимущественного проявления базальтовых покровов и потоков (обозначение 4) занимает секущее, субмеридиональное положение по отношению к главному северо-восточному направлению байкальских структур. Вместе с другими фактическими данными это свидетельствует о возможно имеющем здесь место взаимном пересечении крупных долгоживущих глубинных линеаментных зон.
Рис. 1. Размещение и некоторые особенности строения внутриконтинентального Байкальского рифтогена в пределах геоантиклинального поднятия южной окраины Сибирской платформы по [8]: 1 - граница распространения на глубине «аномальной» мантии; 2 - осевые линии главных возвышенностей и хребтов; 3 - положение
основных рифтовых впадин, в том числе контролирующих распространение неоген-четвертичных субщелочных оливиновых базальтов; 4 - область преимущественного проявления базальтовых покровов и потоков;
5 рифт оз. Байкал; 6 - города
е>2
05
Рис. 2. Схема размещения дизъюнктивных зон внутри континентального Кольского (или Карело-Кольского) рифтогена - долгоживущей области глубинной активизации по [9]: 1 - щелочные граниты; 2 - кислые и средние субщелочные и щелочные вулканиты и метавулканиты; 3 - щелочные и субщелочные базиты (плутониты и вулканиты); 4 - щелочные
гипербазиты и базит-гипербазиты; 5 - нефелиновые сиениты; 6 - приближенные границы дизъюнктивных зон рифтогена. Цифрами на схеме обозначены проявления щелочного магматизма
В одной из важных работ по сейсмическому моделированию основных геоструктур литосферы территории СССР [7], мощность «аномальной» мантии верхов подкорового слоя Байкальского региона оценивается в 17 км при глубине его верхней и нижней границ соответственно в 38 и 55 км. Причиной развития «аномальной» мантии авторы этой работы (1980 г.) считают подъем разогретого и частично расплавленного вещества из астеносферного слоя. Представляется, что на уровне современных фактических и теоретических материалов предпочтительнее выглядит предлагаемое нами решение о существенной роли подъема флюидных теплоносителей по ДЛЗ, о чем уже говорилось выше.
Примером более древней внутриконтинентальной рифтогенной структуры является Карело-Кольский рифтоген, выделенный в 1984 г. А.А. Предовским [9] в развитие идей В.А. Токарева, что было поддержано в региональной литературе. Этот рифтоген (рис. 2) характеризуется весьма большой длительностью формирования. Входящие в него наиболее ранние образования включают щелочные граниты позднеархейской формации щелочных гранитоидов-нефелиновых сиенитов с возрастом 2.70-2.65 млрд лет.
Наиболее четко рифтоген оформился в девонское время, когда контролировал размещение широкого спектра пород вулкано-плутонической формации нефелиновых сиенитов и ультраосновных щелочных магматитов, в том числе в виде весьма крупных комплексов.
Пространственно рифтоген связан с куполовидными поднятиями, входящими в ансамбль сводовой структуры Балтийского шита. Его разломные линии в определенной мере подчинены пересекающимся долгоживущим глубинным зонам северо-восточного и северо-западного направления глобальной системы ДЛЗ (рис. 3) и отражают развитие долгоживущей области глубинной активизации, которая в литературе рядом авторов рассматривается как проявление плюмовых процессов.
Наиболее яркий пример рифтогенов океанических областей - это структуры срединно-океанических хребтов, описанные в большом количестве современных публикаций. Их главными особенностями являются:
■ приуроченность к океаническим областям, оформившимся в эпоху океанизации Земли (т.е. в мезо-кайнозое);
■ принадлежность к единой глобальной системе ДЛЗ, заложенной в архее, но пережившей эволюционные преобразования;
■ обычно значительная протяженность (до тысяч километров);
■ связанное с предыдущим пунктом присутствие поперечных трансформных разломных зон;
■ пространственно-временные неоднородности состава и характера связанных с ними магматитов.
s
н
л
ft «
\1
II
й
и
Л
I1, 11
О 1G0 2И)шл
Рис. 3. Схема расположения основных дизъюнктивных зон Карело-Кольского
рифтогена, их продолжения и некоторых площадей, продуктивных на полезные ископаемые по [9]:
1 - дизъюнктивные зоны рифтогена;
2 - уже известные месторождения энергоносителей (цифры на схеме
1 - газоконденсатное Штокмановское, 2-4 соответственно Северо-Кильдинское, Северо-Мурманское
и Мурманское газовые, 5-6 соответственно Русановское и Ленинградское и газоконденсатные; 7 - нефтяное Приразломное); 3 - алмазоносные кимберлиты и лампроиты Зимнего берега (№8 на схеме)
Наиболее общие модельные черты мантийно-коровых рифтогенных систем континентов и океанов (в поперечном сечении) отражены на рис. 4.
Рифт
Поверхность коры
Поверхность Конрада
i Г ---
—-/:— \ Т ---г---Поверхность Мохоровтича
" \ " II- j *
\ О v i
'Аномальная " мантия всплывающая
Радиальный поток глубинных теплоносителей поДЛЗ
Рис. 4. Обобщенная модельная схема рифтогенных мантийно-коровых структурных систем (поперечное сечение)
Необходимы некоторые пояснения:
1) на рисунке граница Конрада традиционно показана внутри коры, в ее
нижней части, хотя по нашим предложениям и мнению ряда предшественников, поверхность Конрада должна считаться нижней границей земной коры;
2) рисунок 4 показывает момент активизации вещества верхов верхней мантии и связанный с этим «размыв»
поверхности М и всплывание «аномальной» мантии под корой;
3) более совершенный вариант данного модельного рисунка должен содержать указания на присутствие и границы переходной зоны мантия-кора, являющейся ареной активных тектонических событий.
Приведенный модельный рис. 4 подчеркивает наиболее важные классификационные черты рифтогенов:
• присутствие в основании системы ДЛЗ, как глубинного канала радиального транспорта теплоносителей;
• прерывание отчетливого проявления поверхности М в зоне «аномальной» мантии;
• сводовый характер как верхней границы зоны «аномальной» мантии, так и параллельной ей выпуклости земной коры;
• отсутствие признаков проникновения аномальной мантии в кору;
• осевое положение рифта в зоне гравитационного расползания земной коры.
ЛИТЕРАТУРА
1. Предовский А.А.Существенные особенности мантийно-корового взаимодействия как важного фактора морфоструктурного процесса / А.А. Предовский, И.В. Чикирёв// Вестник Кольского научного центра РАН. 2012. № 1 (8). С. 159-166. 2. Предовский А.А. Об одной проблеме геологического сознания: насколько же важна разломная тектоника? // Тиетта. 2009. №2 (8). С. 15-19. 3. Предовский А.А. Формационный анализ супракрустальных толщ (введение в проблему стратисферы Земли). Мурманск: Изд-во МГТУ, 2011. 190 с.
4. Предовский А.А. Вариант геоисторического деления земной коры и возможности его согласования с традиционным геофизическим / А.А. Предовский, А.О. Полушкина // Тиетта. 2010. №2 (12). С. 12-16.
5. Бородин Л.С. Главнейшие провинции и формации щелочных пород. М.: Наука, 1974. 376 с. 6. Милановский Е.Е. Геология России и ближнего зарубежья. М.: МГУ, 1996. 446 с. 7. Сейсмические модели литосферы основных геоструктур территории СССР. М.: Наука, 1980. 184 с. 8. Киселев А.И. Вулканизм Байкальской рифтовой зоны и проблемы глубинного магмообразования / А.И. Киселев, М.Е. Медведев, Г.А. Головко. Новосибирск: Наука. Сиб. отделение, 1979. 197 с. 9. Новые аспекты прогнозирования крупных нефтегазоносных областей / Ф.П. Митрофанов, А.А. Предовский, В.В. Любцов и др. Апатиты: Изд. КНЦ РАН, 1998. 58 с.
Сведения об авторах
Предовский Александр Александрович - д.г.-м.н., профессор, ведущий научный сотрудник; e-mail: kafgeol@afmgtu.apatity.ru
Чикирёв Игорь Владимирович - к.г.-м.н., доцент, заместитель директора МГТУ; e-mail: kafgeol@afmgtu.apatity.ru
Некипелов Дмитрий Александрович - студент; e-mail: kafgeol@afmgtu.apatity.ru
