УДК 553.4 (470.5)

В. Г. Кориневский
Институт минералогии УрО РАН, г. Миасс
 kor@ilmeny.ac.ru

Значимость палеоокеанологических исследований на Урале:
исторический аспект

Две трети поверхности Земли покрыты морями и океанами, а до последних 40 лет о геологическом строении нашей планеты мы судили преимущественно по данным о строении континентов. Между тем, начиная с послевоенных лет, лавинообразно шло накопление сведений о дне морей и океанов. Сначала они добывались драги-рованием и геофизическими методами, затем бурением дна с суден типа «Гломар Челленджер». Сейчас уже превзойдены глубины бурения дна свыше 1500 м.
Полученные данные установили факт существенного различия в составе и строении земной коры континентов и океанов. Выяснилось резкое преобладание легких сиали-ческих масс в первых и почти полное их отсутствие – во вторых. Классическая теория геосинклиналей уже не могла объяснить всю полноту сведений о строении материко-вых и океанических пространств. По меткому выражению сейсмолога И. В. Шабали-на, геологическая карта Земли стала напоминать шкуру тигра, а не леопарда, как это представлялось с позиций теории геосинклиналей. Наиболее удачное объяснение всей совокупности новых данных дала тектоника литосферных плит (глобальная плитотектоника).
В перемещениях и взаимодействиях плит и видится вся геологическая история Земли. Основная идея теории настолько проста, что сначала отпугнула многих геоло-гов-практиков. Лишь все новое число фактов, удовлетворительно объясняемых с позиций глобальной плитотектоники, привлекли на ее сторону подавляющее число (сейчас!) геологов. Для сравнения, вспомним все многообразие форм жизни на Земле и чрезвычайно простую причину их существования – энергию Солнца.
Возникает естественный вопрос: «А действовал ли механизм тектоники плит в далеком прошлом?». Утвердительный ответ на него дала, в первую очередь, работа советского академика А. В. Пейве. Он показал, что широко распространенные в складчатых поясах на континентах так называемые офиолитовые ассоциации (ультраосновные породы, толщи афировых толеитовых лав, тонкозернистые глубоководные осадки) являются остатками океанической коры геологического прошлого. При-мерами этого являются многие районы Урала (гипербазиты Кемпирсайского массива, зеленокаменные толщи лав и яшмы Мугоджар, Среднего Урала и т. п.). Офиолитовые триады обнаружены практически во всех складчатых поясах мира (Кавказ, Альпы, Пиренеи, Оман, Монголия, Турция, Казахстан, Китай, Аппалачи и т.д.). Одними из первых в мире реликт древней океанической долины на Урале (в Южных Мугоджарах) в 1973 г. описали В. Г. Кориневский и С. Н. Иванов. В эффектных скальных обнажениях по р. Шулдак обнажаются свидетели растяжения земной коры – комплекс параллельных долеритовых даек (рис. 1). Породы, подобные тем, что образуются в современных островных дугах, протянувшихся вдоль линии «огненного кольца» Тихого океана, обнаружены в пределах всех более древних складчатых поясов. Одними из первых они были выявлены на Урале М. Б. Бородаевской, А. И. Кривцовым и Е. П. Шираем, которые еще в 1966–1969 гг. описали реликты трех девонских островных дуг.  После создания под руководством А. В. Пейве и С. Н. Иванова новой тектонической карты Урала представления о важной роли островодужных обстановок стали общепринятыми. Уральские геологи (С. Н. Иванов, Г. Ф. Червяковский, В. А. Коротеев, В. А. Прокин, И. В. Хворова, И. Б. Серавкин, В. А. Маслов, В. Н. Пучков,  В. В. Зайков, В. В. Масленников и многие  другие) сыграли важную роль в установлении аналогии в строении колчеданоносных и туфогенно-терригенных комплексов палеозоя Урала с формациями современных островных дуг.
Урал часто принимается за эталон при рассмотрении строения и развития складчатых областей. Сначала это было в приложении к теории геосинклиналей, теперь – в свете теории тектоники плит. Именно на примере палеозойского Урала плитотектоника получила свое первое реальное воплощение для территории СССР.
Исследования проводились совместно коллективами геологов Москвы под руководством академика А. В. Пейве и Урала – под руководством член-корр. С. Н. Иванова. Итогом работы стало создание тектонической карты Урала, где с новых позиций в самых общих чертах были намечены вехи его геологической жизни. Таким образом, в середине 70-х годов XX века стало ясно, что Урал пережил океаническую историю, неясным оставались время существования и отдельные фазы жизни этого бассейна, его границы, глубина, скорость разрастания, изменение очертаний в пространстве и т.д. За решение этой задачи взялся новый коллектив – Объединенная палеоокеаноло-гическая экспедиция Института океанологии АН СССР, Ильменского заповедника УНЦ АН СССР и Института физики Земли. Ее идейным вдохновителем и основным исполнителем стал выдающийся ученый Л. П. Зоненшайн (рис. 2). Нелегкое бремя организаторской работы, координации полевых исследований взвалил на свои плечи будущий академик В. А. Коротеев. Это была первая в мировой науке попытка изучения ископаемой океанической коры комплексом геологических методов.
Принципиальную основу всех работ составлял актуалистический метод: срав-нение состава и строения геологических тел, известных на дне современных океанических бассейнов, и подобных геологических объектов на Урале. Помимо стандарт-ных способов геологических наблюдений, новым явилось широкое использование результатов палеомагнитных исследований пород, позволивших оценить напряжен-ность древнего (среднедевонского) магнитного поля Земли и широты, на которых тогда располагались породы океанического ложа будущего Урала.
В качестве моделей восстановления палеоокеанической истории отдельных частей Урала использовались геологически хорошо изученные районы Мугоджар, Сакмарской зоны и западного борта Магнитогорского прогиба. На их примерах вос-становлены некоторые особенности древнего океана. Итоги этих исследований сум-мированы в коллективной монографии «История развития Уральского палеоокеана» 1984 г. В частности, выяснено, что глубина карбонатной компенсации в палеозое Урала составляла около 3 км, а не 4.5 км – как сейчас. Океаническое корообразование в Сакмарском палеобассейне в позднем арениге-карадоке длилось 32 млн лет, а в лландовери – 10 млн лет. В Мугоджарском бассейне оно происходило в позднеэй-фельскую эпоху, т.е. в течение 5 млн лет. При условленных скоростях спрединга (до 5–8 см/год) ширина Сакмарского моря в ордовике могла достичь 300 км, а в силу-ре увеличиться еще на 400 км. Мугоджарский же бассейн раскрылся до ширины 250–400 км. Приведенные оценки размеров палеозойских палеобассейнов Южного Урала говорят о сопоставимости их с размерами современных окраинных и внутренних мо-рей западной части Тихого океана (Охотское, Филиппинское, Тасманово, Сикоку Норвежско-Гренландское и др.). Окраинно-океаническое положение Сакмарского и междуговое – Мугоджарского бассейнов подтвердилось и оценкой скоростей осадконакопления в них, которые существенно превыщали скорости океанической седиментации.
Можно услышать вопрос: «Что нового внесли палеоокеанологические исследования в геологию Урала?». В тезисной форме можно ответить, что эти исследования:
1. Показали принципиальную верность актуалистического метода в расшифровке истории древних складчатых поясов. Выяснилось, что ложе палеозойских бассейнов по составу и строению подобны дну современных океанов, хотя местами отмечены существенные различия.
2. Позволили нарисовать стройную картину смены одной геодинамической обстановки другой, которая вписывается в историю прилегающих огромных литосферных плит, которая устанавливает конкретные причины появления той или иной обстановки, а не «описывает» умозрительные поднятия и опускания в пределах ме-стных геосинклиналей, в каждой из которых история событий была своя. Подтверди-лась главная тенденция в палеозойской истории Земли – сближение континентов, закрытие разделявших их океанов, стягивание всех континентов в единый суперкон-тинент Пангею.
3. Заставили пересмотреть или иначе переосмыслить многие известные до того геологические факты. Показателен пример с комплексом параллельных даек, которые ранее описывались как свиты покровных диабазов, смятых в изоклинальные складки. Для геологической практики очень важным было установление трубообразной формы потоков подушечных лав – наиболее распространенной формы тел океанических базальтов. Появилась возможность восстанавливать по ним расположение и форму вулканических построек.
4. Установили аналогию многих колчеданных месторождений в древних тол-щах с современными проявлениями в гидротермальных полях в рифтовых долинах СОХ (черные и белые «курильщики»), показали возможность поисков древних металлоносных осадков и т.д.
5. Дали иную интерпретацию условий накопления многих вулканических комплексов, их соотношений друг с другом. В частности, показали, что рудоносный карамалыташский комплекс сформировался не в океанической, а в островодужной обстановке, что ритмично-слоистые (флишевые) толщи отлагались не в мелководных бассейнах, по неясным причинам периодически поднимавшихся и опускавшихся, а в глубоких впадинах подводного рельефа, куда они перемещались на многие десятки и сотни километров в виде мутьевых потоков. Это же замечание касается и «мелководности» условий отложений грубых конгломератов и скоплений «дикого флиша» в молассовой формации. Выяснена широкая распространенность олистостромо-вых комплексов в разрезах складчатых поясов, которые служат показателем неспо-койной сейсмической обстановки в период их формирования. Показана ошибочность представлений о существенной роли продуктов наземного вулканизма в строении вулканических толщ прошлого.
6. Впервые произведена количественная оценка условий осадконакопления в древних палеобассейнах (скорость седиментации, ширина и глубина бассейнов, температура их вод, уровень карбонатной компенсации).
7. Принесли ряд новых геологических фактов, существенно изменивших наши представления о геологической истории регионов (доказательства среднедевонского, а не силурийского возраста вулканических толщ Мугоджар, определение напряженности магнитного поля в девонский период, палеоширот бассейнов, выявление аналогов металлоносных осадков в Мугоджарах). 
8. Показали значительную роль горизонтальных движений в формировании современного лика Урала. Выявили две их главнейшие эпохи – ранний девон и средний карбон, установили эшелонированное расположение тектонических пластин, омоложение их к востоку, отсутствие крупных перебросов одних структурных зон через другие.
9. Указали на необходимость учета роли так называемой «горизонтальной стратиграфии», когда литологически одинаковые толщи, находящиеся на одном гипсометрическом уровне оказываются разновозрастными, так как при их образовании действовал конвейер спрединга: чем дальше от оси расширения бассейна, тем древнее породы ложа. Это касается, в первую очередь, наиболее распространенных толщ подушечных лав.
10. Выяснили геологическую скоротечность образования литологически совершенно разных мощных вулканических и вулканогенно-осадочных толщ.
Так, разнообразные толщи силура и среднего девона Сакмарской зоны и Мугоджар, пройдя океаническую и островодужную стадии, накопились всего за 10–15 млн лет. Еще более скоротечным было образование мощных островодужных комплексов Магнитогорской палеодуги – в пределах подъяруса или яруса.
В свою очередь, уральские палеоокеанологические исследования позволили расширить и углубить познание дна современных океанов. Последнее пока изучено в отдельных точках путем бурения или драгирования, или же наблюдениями на ограниченных площадках с помощью подводных аппаратов. На Урале же представилась возможность изучать эти образования на больших площадях, видеть их латеральные изменения и распределение в разрезе. Это даст возможность прогнозировать те или иные явления на современном дне. Уральский материал позволил подтвердить пред-положение, что проявления древней намагниченности, вызывающей полосовые магнитные аномалии на дне океанов, обусловлены преимущественно комплексом параллельных даек долеритов. Много нового в составе сульфидных холмов и рудных по-строек вокруг «курильщиков» в рифтовых долинах СОХ удалось увидеть после детальных исследований В. В. Масленниковым и В. В. Зайковым подобных образований на ряде колчеданных месторождений Урала.