- •Литология и геохимия океанической коры
- •1) Геохимическая информация исключает конвекцию мантии (последняя под континентами и под океанами оставалась неподвижной в течение миллиардов лет);
- •2) Обогащение базальтов литофильными элементами свидетельствует, что под базальтовым покровом в океанах находится гранито-гнейсовая кора.
- •Мелководные отложения в глубоководном океане
- •Существует ли спрединг?
- •Существует ли субдукция?
- •Почему невозможна конвекция в мантии Земли
- •О перенесении плитотектонических построений с океанов на континенты
- •Можно ли, найдя офиолиты, утверждать, что здесь был океан?
- •Заключение
- •Заключение
Существует ли субдукция?
Субдукция - обязательный элемент плитотектоники. Если океаническая кора постоянно образуется под срединными хребтами поднимающимся разогретым веществом мантии, то она должна обратно увлекаться в мантию. Сторонники плейттектоники полагают что если в мантии существуют конвективные ячейки с подъемом и опусканием вещества, то распространение участков поднимающегося и опускающегося мантийного вещества должно быть примерно равным, а расположение их симметричным. Однако ни того ни другого на поверхности земного шара не наблюдается: срединные хребты (где предполагается подъем вещества мантии) имеются во всех океанах, а вот зоны субдукции (где вещество мантии опускается) расположены лишь по обрамлению Тихого океана (и не везде) и частично на восточной окраине Индийского океана, а на западе этого океана отсутствуют. Нет субдукции в Северном океане. Не обнаруживается она и в Атлантическом океане (правда, некоторые плейттектоники указывают на возможность субдукции в Карибском море, но это микроисключение лишь подтверждает макроправило). Почему в Атлантическом океане спрединг обходится без субдукции, плейттектонисты не объясняют, но находят субдукцию в Средиземном море (Эгейская дуга). Три четверти берегов современных глубоководных акваторий лишены зон субдукции, а в тех мифических «океанах», какие рисуют приверженцы плейттектоники на современных континентах, зоны субдукции находят повсеместно путем обнаружения андезитов.
Обратимся к Тихому океану, где внешние признаки субдукции как будто бы налицо. Согласно канонам тектоники плит поглощение океанической коры в зонах субдукции там происходило с юрского периода по современный. Однако историко-геологические данные такую гипотезу не подтверждают. Б.И. Васильев, обобщивший геологический материал по дну Тихого океана, заключает: «...все глубоководные желоба как морфоструктуры сформировались в одно и то же время - в позднем кайнозое. Об этом свидетельствуют следующие факты.
1. Мелководные отложения в основании островных склонов глубоководных желобов по палеонтологическим данным имеют возраст лишь до раннего плиоцена включительно. Плейстоценовый возраст имеют также турбидиты, залегающие в днищах желобов и в депрессиях - ловушках на их склонах.
2. Мощность, структура и состав осадочной толщи до плиоцена включительно одинаковы как на океанических склонах, так и прилегающих к ним участках океанических котловин, что свидетельствует об одинаковых условиях осадконакоплеиия.
3. На склоне желоба Пуэрто-Рико на глубине 3860 м обнаружен плейстоценовый коралловый риф, Мелководные карбонатные отложения плиоцена с бентосными форами-ниферами обнаружены в основании островного склона Идзу-Бонинского желоба на глубине 5200 - 5000 м, а крупные колонии отмерших губок - на склоне Курило-Камчатского желоба на глубине до 6500 м.
4. Сбросы на склонах желобов, формирующие их ступенчатый профиль, секут осадочные отложения до плиоцена включительно, поэтому возраст их не древнее плейстоцена.
5. Толщина железо-марганцевых пленок «подводного загара» на скальных породах, обнажающихся в тектонических уступах на склонах желобов, не превышает 0,5 - 1,0 мм, что при скорости их нарастания 1 - 4 мм/млн лет дает возраст менее 1 млн лет.
6. В желобах наблюдаются подводные долины, переходящие с островных склонов на океанические и прослеживающиеся на расстояние до 300 - 500 км от осевых зон желобов. Они заполнены плиоцен-плейстоценовыми отложениями, несогласно перекрывающими разновозрастные образования, вплоть до акустического фундамента. Образование долин произошло, когда глубоководные желоба еще не существовали.
7. К югу от Алеутского желоба в пределах Алеутской абиссальной равнины располагается огромный конус выноса Зодиак, шириной 450 - 550 км, поверхность которого понижается с севера на юг от 4600 до 4800 м, вблизи желоба до 5000 м. Поверхность конуса прорезана многочисленными подводными долинами, расположенными веерообразно. Вершина «веера», из которой расходятся эти долины, находится к северу от желоба на континентальном склоне в районе прол. Шелихова. Это свидетельствует, что желоб образовался после образования конуса выноса, т.е. в плейстоцене. Плиоцен-плейстоценовый возраст Японского, Марианского и Центрально-Американского желобов подтверждаются данными бурения» [11, с.184, 186]. Васильев заключает: «Можно со всей ответственностью утверждать, что до настоящего времени, несмотря на огромные усилия сторонников тектоники плит, нет ни одного фактического доказательства этого процесса. Наоборот, все имеющиеся факты свидетельствуют о том, что субдукции вообще не существует.
Субдукции противоречат многочисленные сейсмические профили, проведенные поперек глубоководных желобов. М.П. Антипов и его коллеги в ряде публикаций уже 20 лет, опираясь на сейсморазведочные данные и результаты глубоководного бурения, показывают, что третий слой океанической коры, протягиваясь со стороны океана в глубоководный желоб, пересекает его и продолжается в континентальную кору. Так, в отношении Японского желоба М.П. Антипов Д.И. Кара и А.Е. Шлезингер писали; «Располагающиеся на океаническом склоне под вторым океаническим слоем более высокоскоростные породы принадлежат третьему слою земной коры океана. Они непосредственно переходят в базальтовый геофизический слой островного склона желоба» [3, с. 407]. Аналогичные выводы получили Б.И. Васильев и Р. Чой [12]. Анализируя геофизическую информацию и геологическую историю глубоководных желобов Тихого океана, они подчеркивают, что так называемые «аккреционные линзы» между желобом и островной грядой образовались не в результате «скучивания» субдуцирующей океанической корой», а вследствие гравитационного сползания неоген-четвертичных отложений с поднимающейся островной дуги. На склоне Японского желоба скв. 438 и 439 установили, что до позднего олигоцена включительно там была суша, начавшая опускаться в конце олигоцена (~ 25 млн лет назад), а глубоководная обстановка достигнута к началу миоцена (-20 млн лет назад). Сбросы на склоне желоба, формирующие их ступенчатый профиль, секут осадочные отложения вплоть до самых молодых. Следов «скучивания» осадков, постулируемых тектоникой плит, не обнаружено.
Специального обсуждения заслуживает вопрос: может ли более легкая (менее плотная) океаническая кора уходить на большую глубину вместе с конвектирующей мантией? Более ста лет назад на основе гравиметрических исследований, позже подтвержденных сейсмическим зондированием, сформулирован принцип изостазии (кора «плавает» на более плотной мантии, подчиняясь закону Архимеда). Опираясь на принцип изостазии, мобилисты возражают против океанизации: «...легкая континентальная кора не может тонуть в более тяжелом симатическом субстрате», - пишет В.Е. Хаин, возражая В.В. Белоусову, защищавшему гипотезу океанизации. Но, бросая такой упрек своим противникам, сторонники тектоники плит пренебрегают принципом изостазии, когда допускают погружение в мантию океанической коры в зонах субдукции или когда пишут о «рециклинге» - погружении в мантию и обратном возвращении корового материала.
У сторонников тектоники плит нет единодушия: что же погружается в мантию в зонах субдукции? Одни считают, что уходит в мантию как подкоровая литосфера, так и нижняя кора (третий серпентинитовый и второй базальтовый слои), а малоплотные осадки сгруживаются на внешнем склоне глубоководного желоба, где формируется аккреционная линза. Другие допускают, что в мантию погружается вся кора, включая и рыхлые илы. Затем в процессе «рециклинга» «коровое вещество» может вновь выплеснуться на поверхность планеты. Третьи полагают, что вода, содержащаяся в серпентинитах третьего слоя коры океанов, также уходит в мантию. Предполагается, что дегидратация океанической коры и серпентинизированного перидотита субдуцируемой литосферы происходит непрерывно на протяжении по крайней мере от первых десятков километров до почти 300 км.
Возможно ли погружение воды в мантию, находящуюся под гигантским давлением и при высокой температуре? Минералы серпентинитов при нагревании до 400~500°С теряют воду. Амфиболы теряют воду при температуре - 800°С. Очевидно, что конституционная вода в мантии существовать не может. Свободная вода при температуре выше ~400°С при любом давлении превращается в пар и, как и другие летучие, устремляется в область меньших давлений. Преобладание воды в газах вулканов, гидротермальная деятельность в континентальной и океанической коре свидетельствуют, что вода (в жидкой и в газообразной фазах) мигрирует вверх. Накапливающаяся в коре и на земной поверхности вода не может возвратиться в мантию! Предположение о субдукции противоречит всему опыту геологических наук: эволюция планеты проявляется в выносе из глубин в кору и на поверхность Земли химических элементов с большими ионными радиусами, а также флюидов (Н2, Н2О, СО, СО2, HCI и др.).
Решающую роль в доказательстве или опровержении субдукции играет реконструкция физических условий в сейсмофокальных зонах Беньоффа, где предполагается погружение литосферы на глубину. Здесь слово за сейсмологами. В 60 - 70-е годы некоторые из них высказались за субдукцию. Так Б. Айзекс и П. Мольнар, интерпретируя данные сейсмологических наблюдений, пришли к следующим выводам. Вдоль вектора движения погружающейся в мантию плиты возникают напряжения сжатия и растяжения. Согласно идее субдукции верхняя граница наклонной фокальной зоны протягивается от глубины -50 км к земной поверхности в виде дуги, которая у оси желоба образует малый (~10 - 15°) угол с горизонтом. Очаги крупных поверхностных землетрясений в островных дугах объясняются пологими (-10°) надвигами.
Л.М. Балакина в ряде статей, начиная с 1979 года, показывала, что оба эти утверждения не соответствуют действительности. Ее выводы следуют из анализа суммарных определений механизмов очагов тихоокеанских землетрясений, полученных разными сейсмологами. Он подтверждается и результатами проведенного ею детального изучения очагов большого числа поверхностных, промежуточных и глубоких землетрясений Курило-Камчатской островной дуги. Ориентация напряжений и разрывов в очагах землетрясений иная: одна из плоскостей разрыва направлена вдоль простирания дуги и имеет крутой (60 - 70°) угол наклона в сторону желоба; вторая (пологая) не имеет устойчивой ориентации по азимуту простирания и направлению падения. Напряжения сжатия в очагах до глубины 100 км ориентированы вкрест простирания островной дуги с наклоном в сторону желоба 20 - 25°; напряжения растяжения ориентированы круто с наклоном в сторону тылового бассейна, но с большим разбросом по азимуту. Оси растяжения варьируют от субширотных до субмеридиональных и по углу наклона не соответствуют наклону фокальной зоны. Изучение механизмов очагов не позволяет утверждать, что ориентация напряжений сжатия или растяжения в островных склонах глубоководных желобов совпадает с направлением падения фокальных зон. Не обосновано и утверждение, что очаги крупных землетрясений представляют пологие надвиги неглубокого заложения.
Установление Л.М. Балакиной двух особенностей напряженного состояния литосферы в зоне островных дуг - 1) субгоризонтальное напряжение сжатия, направленное перпендикулярно островной дуге, 2) сильнейшие землетрясения, связанные с поднятием блоков островной дуги по субвертикальным разломам, - открывает путь к иному объяснению специфики «зон Беньоффа». Причиной аномалий в области островных дуг, по мнению автора этих строк, является процесс океанизации древней платформы, существовавшей в домезозойское время на месте Тихого океана. Площадной базальтовый магматизм, захвативший в меловое время акваторию Тихого океана, прогрел платформенную кору, что привело к десерпентинизации низов коры, ее утяжелению и изостатическому опусканию. В мантию погрузилось 600 млн км3 былой коры. Чтобы эта гигантская масса нашла место в мантии, последняя должна была опуститься вниз и частично распространиться в стороны. По периферии области опусканий возникли значительные касательные напряжения. Поскольку Тихоокеанская платформа была ограничена от складчатых поясов разломами, последние оказались активизированы и стали границами стабильной и погружающейся областей коры. Вдоль подновленных разломов и возникли сейсмофокальные «зоны Беньоффа». Опускание Тихоокеанской впадины началось в позднемеловое-палеогеновое время, но завершающая фаза общего погружения впадины Тихого океана, как показали В.В. Орленок и Е.М. Рудич, приходится на начало миоцена. В это время произошла мощная фаза оттока материала из-под интенсивно опускающейся Тихоокеанской впадины. В сплошной среде, каковой является наша планета, опускание материала обязательно сопровождается его подъемом по периферии опускающейся зоны. По этой причине в фокальной зоне Беньоффа происходит подъем вещества, который не может быть идеально равномерным: в зоне подъема возникают подвижки, приводящие к землетрясениям и локальной дегазации среды. Отсюда физическая неоднородность фокальной зоны (на фоне повышения в ней скорости сейсмических волн фиксированы ее снижения). Усиленная дегазация в фокальной зоне и стала причиной появления известково-щелочных магм: в очагах плавления накапливалось много воды, а интенсивная дегазация водорода создавала окислительную обстановку.
Зоны Беньоффа - это участки мощнейшего выноса глубинной энергии в процессе подъема мантийного вещества, спровоцированного опусканием Тихоокеанской впадины. Энергия эта реализуется в виде землетрясений, наиболее сильных там, где поднимающийся мантийный материал деформирует земную кору. Другое проявление энергии – мощнейшие поступления флюидов (дегазация). Интенсивный (направленный против сил изостазии) подъем вещества в зоне Беньоффа привел к тому, что поднимающиеся островные дуги характеризуются сильными положительными изостатическими аномалиями. На Камчатке положительная изостатическая аномалия захватывает ее восточное побережье и большую часть внешнего склона глубоководного желоба. Это свидетельствует, что примыкающий к Камчатке склон желоба в настоящее время поднимается! Отсюда и сильнейшие землетрясения на этом склоне желоба, сопровождаемые образованием гигантских разломов. Отсюда и удивительная направленность смещений по этим субвертикальным разломам - поднимается крыло разлома, обращенное к оси глубоководного желоба!
С субдукцией оказалось все «с точностью до наоборот». Сумма геофизических (сейсмология, гравиметрия) и геологических данных свидетельствует, что фокальная зона Беньоффа - это не область погружения литосферной плиты, а зона подъема мантийного вещества и флюидов!