Владимир Судариков - Геология и минеральные ресурсы Мирового Океана

Судариков В.Н.

Геология и минеральные ресурсы Мирового Океана. Учебное пособие

От автора

К настоящему времени накоплен обширный материал по геологии океанов, на основе которого большинство геологов планеты придерживаются «мобилистских» взглядов. Таким образом, с конца 20 века доминирует концепция литосферных плит, дополненная конвекционной теорией. Суть этой концепции и огромный фактический материал изложены в многочисленных монографиях и статьях советских и зарубежных авторов. Актуальность изучения результатов исследования Мирового океана заключается, помимо научной новизны, в расширении базы полезных ископаемых, в том числе и месторождений углеводородов.

Осложняющим моментом при составлении учебного пособия по геологии Мирового океана была необходимость вместить обширный материал во временные рамки одного семестра.

Автор, при составлении данного пособия, опирался в основном на обобщающие монографии серии «Океанология» (ответственные редакторы П.Л. Безруков, А.С. Монин, А.П. Лисицин и др.), на книгу К. Оллиера. Отдельные фрагменты были взяты из статей авторов, в том числе и не включенных в отчетный список, – это Е. Цветков, Б. Розен, В. Маркин, А. Городницкий, С. Ушаков, О. Сорохтин и др.

Введение

В конце 18 века французский гидрограф Кларэ де Флорие назвал совокупность океанов и морей Мировым океаном. Его воды покрывают 361 млн. км2 поверхности земли, т.е. более 70 %. Масса воды Мирового океана при средней глубине 3,8 км оценена Вернадским В.И. в 1370 млн. км3.

Океаны не только огромные впадины, заполненные водой. Они характеризуются «океаническим» типом земной коры, отличающейся по составу, структуре и мощности от коры «материкового» типа. Геологические процессы в океанах специфичны и резко отличаются от таковых на материках. Специфична и методика геологических исследований океанов. Наконец, это почти нетронутая в отношении минеральных ресурсов часть планеты, освоение которой только начинается. При этом ключи к решению многих геологических проблем следует искать на дне океана. Неудивительно, что «океанология» выделена в настоящее время в самостоятельную науку.

В 19 веке и в первой половине 20 века в науках об океане преобладал описательный подход, в связи, с чем существовало такое объединительное название «океанография». Этот этап завершен к середине 20 века. Располагая накопленными знаниями, специалисты перешли к анализу процессов в этой области.

Современная океанология – это наука о физических, химических, геологических и биологических процессах, происходящих в Мировом океане.

Примерно до 60 годов представления о геологии Земли целиком базировались на данных изучения континентов. Океаны рассматривались в данный период как постоянно существовавшие пустые пространства, провалы между меняющимися в своих очертаниях развивающимися континентами.

В современных взглядах на историю океанов существуют весьма различные 4 концепции.

1. Все современные океаны – реликты древнего, более крупного океана, охватывавшего когда-то всю поверхность Земли. Развитие литосферы идет в направлении океан-геосинклиналь-континент (Васильковский Н.П., Леонтьев О.К. и др.)

2. Океаны делятся на две группы: древние (первичные) и молодые (вторичные). Были убеждены, что Тихий океан – самый древний среди океанов Земли. Даже считали, что он существовал еще в докембрии. Полагали, что воды океанов скрывают части древних платформ. При этом аргументом древности океана служили результаты изучения флоры и фауны их населяющей. Но историю океанской воды и ее животного мира нужно рассматривать отдельно от истории отдельных океанов как бассейнов. Воды вместе с организмами могли перетекать, перемещаться. Воды древнее бассейнов.

О возрасте бассейнов свидетельствуют данные геофизических исследований, полученные за последние с 1970 по 1980 годы. Они показали, что строение коры океанического типа сходно во всех океанах. Возраст самых древних пород на дне океана определен как позднеюрский. Более древних пород не выявлено. Сторонники этой концепции о древности океанов – Архангельский А.Д., Страхов Н.М., Вегенер и др.

3. Океаны, напротив, очень молоды, образовались в начале мезозоя на месте первичной континентальной коры (Белоусов В.В.). Все океаны новообразованы, с разным возрастом ложа и пород. В пределах Тихого океана развита докембрийская кора.

Но это не соответствует принципам изостазии и физико-химическим условиям превращения силикатов.

4. Бурением доказано широкое распространение современного, четвертичного и миоценового ложа и аналогичных по возрасту осадков во всех океанах.

История океанов по этой концепции связана с генерацией коры в срединных хребтах океанов и раздвижением плит. Современные же океаны сформировались в основном на месте древних материков Гондвана и Лавразия, но образовались они не только на материковой коре, а на новой, возникшей в связи с наращиванием плит в активных срединных хребтах и отодвиганием различных частей этих плит с впаянными в них материками.

Океаны по этой концепции существовали на Земле и раньше, начиная с самых ранних этапов ее развития, с появлением большого количества воды, но они занимали положение иное, чем в настоящее время. В ходе истории непрерывно происходило наращивание океанской коры, движение ложа океанов и его поглощение и переплавка по активным окраинам плит (в зонах Беньофа). Положение активных хребтов на плитах неоднократно менялось, что доказывается в частности для мезозойско-кайнозойской истории, положением линейных (полосовых) магнитных аномалий. Простирания этих реликтовых аномалий резко отличается от направления движения более молодых плит. Немало примеров древнего положения срединных хребтов получено и при изучении континентов (офиолитовые формации). В большинстве горных сооружений мы встречаем офиолитовые покровы (надвинутые на континенты фрагменты океанической коры прошлых геологических эпох). По строению этих покровов и составу перекрывающих их осадочных пород (обычно это яшмы, образующиеся из богатых кремнеземом осадков открытого океана) можно утверждать, что такие осадки образовались за тысячи километров от берега. Следует отсюда вывод, что большие океаны существовали практически всегда в течение всей жизни Земли.

1. Что такое океанология?

2. Четыре концепции истории океанов.

1 История океанов

1.1 Эволюция взглядов на динамику литосферных плит

Еще в 1620 году Френсис Бекон впервые обратил внимание на подобии конфигураций противостоящих континентов – Африка и Южная Америка.

В теоретической геологии сама собой и как «очевидная» точка зрения возникла фиксистская концепция, согласно которой все геологические структуры, начиная от континентов, океанов и их дна и кончая островами, всегда находились на поверхности Земли только в строго фиксированном положении. В рамках такой фиксистской концепции любые сколько-нибудь-значительные горизонтальные перемещения геологических структур полностью исключались.

Фиксистский барьер «очевидности» впервые удалось перешагнуть английскому пастору и талантливому физику О. Фишеру в его незаслуженно забытом труде со вполне современным названием «Физика земной коры», изданным ещё в 1889 г. (Ficher, 1889). Заметим, кстати, что, исходя из идеи об изостатическом равновесии материков, О. Фишер в этой же работе впервые правильно определил среднюю толщину континентальной земной коры в 20 – 25 миль, или около 40 км.

В противоположность господствовавшим тогда представлениям о постепенном охлаждении и сжатии Земли, приводящим к возникновению в земной коре напряжений сжатия, О. Фишер, создавая свою концепцию, исходил из факта одновременного существования на Земле структур растяжения и сжатия. К первым он отнес рифтовые зоны, проходящие через Исландию, Срединно-Атлантическое плато (как тогда называли Срединно-Атлантический хребет), Восточную Африку и другие подобные структуры, а ко вторым – Тихоокеанский подвижный пояс, выделяющийся резко повышенной сейсмичностью. За основу геодинамической модели развития земной коры О. Фишер принял закономерности движения лавовых корок, образующихся при остывании магмы в лавовом озере кратера вулкана Килауэа на Гавайских островах. Эти корки всегда перемещались от открытых трещин, заполняемых огненно-жидкой магмой (из которой при остывании и формировались сами корки), к местам их торошения и погружения в глубины расплавленной магмы лавового озера. В результате О. Фишер пришел к естественным выводам. Океаническая кора образуется за счет излияния базальтов из трещин в зонах ее растяжения, таких, например, как в Исландии и на осевом хребте в Атлантическом и других океанах. По периферии Тихого океана существуют зоны сжатия, в которых океаническое дно опускается под островные дуги и континентальные окраины. Этот-то поддвиг океанической коры под континентальную и приводит к возникновению землетрясений под Тихоокеанским подвижным поясом. Континенты пассивно «дрейфуют» вместе с океанической корой от зон растяжения к зонам сжатия. Движущим механизмом, перемещающим блоки земной коры, служат конвективные течения магмы в подкоровом субстрате.