Геология океана: загадки, гипотезы, открытия

В геологической науке между тем развернулась борьба идей, продолжающаяся с разной интенсивностью до сих пор.

Споры среди геологов относительно возможности горизонтальных перемещений крупных блоков земной коры вскоре привели к обособлению двух школ, представители которых занимали непримиримые позиции. Одни пытались объяснить особенности строения горно-складчатых поясов, выделяемых на континентах, только горизонтальными тектоническими подвижками, другие — исключительно вертикальными: воздыманием земной коры и ее опусканием. За первым течением вскоре закрепилось название «мобилизм», а за вторым — «фиксизм».

Чтобы понять суть этих споров, нужно обратиться к строению основных структурно-тектонических элементов в пределах континентального сегмента земной коры, так как о структуре океанического сегмента тогда почти ничего не знали. Речь идет о древних и молодых платформах и горно-складчатых поясах, их разделяющих. Платформы характеризуются двучленным строением, спокойным горизонтальным залеганием пластов осадочных пород, а также сглаженным, чаще всего низменным рельефом. Они имеют кристаллическое основание (фундамент), разбитое на крупные и мелкие блоки, и осадочный чехол.

Платформы, или, как их еще называют, кратоны, составляют ядро (или ядра) континентов, которые спаяны между собой горно-складчатыми поясами различного возраста. Последние нередко отделяют кратоны от океана, хотя чаще он непосредственно граничит с платформами континентов. Горно-складчатые пояса представляют собой систему разновысотных хребтов, разделенных долинами и межгорными впадинами. Серии осадочных и вулканических пород здесь собраны в крупные и мелкие складки, в ядрах которых при эрозии горных массивов обнажаются самые древние образования, а на крыльях — самые молодые. Выступающие части складок, будь то на поверхности или в недрах осадочного чехла, получили название антиклиналей, а разделяющие их понижения — синклиналей. Помимо складчатых дислокаций, в пределах горно-складчатых сооружений выявляются и иные зоны нарушений. По ним те или иные группы пластов разобщены (разорваны) и смещены друг относительно друга. Смещения эти могут носить вертикальный или горизонтальный характер. В первом случае разломы, по которым они происходят, называются сбросами или взбросами в зависимости от направления движений вниз или вверх, во втором — сдвигами. И те и другие достаточно четко проявляются и легко картируются при геологической съемке.

Известны, однако, и более сложные разрывные нарушения, получившие название надвигов. Суть их состоит в том, что разорванные по плоскости сместителя горизонты (пласты) пород не только смещаются друг относительно друга по вертикали и горизонтали, но к тому же и накладываются одни на другие. Возникает так называемая покровная структура: пласты одного возраста в разрезе образуют «слоеный пирог». При таком строении осадочного чехла скважина, заложенная на поверхности, вскроет однотипные и близкие по составу и возрасту пластины, разделенные несогласиями, иначе говоря, поверхностями разрыва, по которым перемещались слои. Возникает комплекс чешуйчатого строения.

Нередки случаи, когда в районах с покровной структурой более древние пласты, которые по законам геологической логики должны находиться под более молодыми образованиями, оказываются над ними, т. е. перекрывают их. Тут речь идет о крупных надвигах и связанных с ними значительных по амплитуде и расстоянию перемещениях.

Благодаря надвигам в непосредственном соседстве могут находиться породы и целые комплексы отложений, никак не связанных возрастом или происхождением. Для геолога является нормальной ситуация, когда в районе, где проводятся исследования, он имеет дело с породами определенного возрастного диапазона, т. е., скажем, с возникшими в докембрии, палеозое, мезозое или кайнозое. В редких случаях, да и то лишь в краевых частях древних платформ, присутствуют одновременно все эти образования. Но и здесь их удается вскрыть только очень глубокими скважинами. Как правило, тот или иной участок земной коры активно развивался в конкретный период (периоды) геологической истории.

Согласно другому закону, особенно хорошо известному литологам, т. е. специалистам по породам осадочного происхождения, в непосредственном соседстве как в разрезе, так и на площади могут находиться породы близкого генезиса, если они, конечно, не разделены крупными стратиграфическими перерывами или не контактируют по разлому. Иначе говоря, рядом с речными и озерными отложениями обычно оказываются прибрежно-морские и дельтовые, но никак не глубоководные морские или океанические. Соответственно и наоборот: осадки, сформировавшиеся в открытой части шельфа, т. е. в районах действия океанских или морских течений, не могут находиться в непосредственном соседстве с эоловыми наносами пустынь или речными выносами предгорий. Между ними обязательно должно быть связующее звено — отложения волнового генезиса или зоны действия приливов и отливов, иначе говоря, прибрежно-морские и береговые образования. Эта особенность, получившая название закона Вальтера—Головкинского, с конца прошлого века являлась своеобразным мерилом правильности геологических построений для того или иного региона.

Легко поэтому представить, какие ожесточенные споры возникали в тех случаях, когда на составлявшихся геологических картах оказывались рядом образования очень разного возраста и разной фациальной природы. С подобным соседством можно смириться, если предположить наличие разрывных нарушений, по которым были подняты к поверхности (или, наоборот, опущены в недра) слои другой возрастной группы. Однако особо острые дискуссии среди геологов разгорались тогда, когда подобные разновозрастные и разнофациальные контакты выявлялись не на площади, а в разрезе. Впрочем, совершенно чуждые друг другу комплексы пород могут оказаться рядом, если они разделены огромным стратиграфическим перерывом, в течение которого произошла резкая перестройка этого участка земной коры.

Бывают, однако, случаи, когда и подобные предположения не объясняют всей курьезности и даже парадоксальности выявленных геологических границ. И тогда остается одно: признать наличие надвига и связанного с ним покрова, развитие которых привело в непосредственное соприкосновение комплексы пород-антиподов.

Надо сказать, что на платформах подобные казусы практически не встречаются. Здесь в разрезах осадочного чехла древние отложения перекрываются более молодыми, причем залегают они в основном горизонтально я большая часть нарушений этой стратификации связана с простейшими разломами — сбросами. Лишь в краевых частях платформ, обращенных к океану или горно-складчатому поясу, имеются покровные структуры. Их появление обусловлено тектоническими процессами, протекающими в зоне перехода от континента к океану, или особенностями роста и эволюции горно-складчатых систем. В целом для осадочного этажа древних и относительно молодых кратонов (платформ) характерны малоамплитудные пологие складки простого строения, вытянутые в антиклинальные зоны. Тут все было более или менее ясно: тектонику платформенных областей на континентах определяли вертикальные, в основном малоамплитудные, движения.

В отечественной геологии основополагающие проблемы тектоники стали объектом пристального внимания ученых в 40—50-х годах, когда резко расширились региональные исследования, в том числе поисковое и разведочное бурение на нефть и газ. Велось оно, однако, неглубоко (1,5—3 тыс. м) и в районах с. относительно простым строением — в передовых прогибах и прилегающих частях древних и молодых платформ. Результаты бурения, а также геологической съемки на огромных просторах нашей страны не подтверждали наличия крупных покровных структур. Отдельные надвиги и чешуи в различных горно-складчатых системах принципиально не меняли складывавшейся к тому времени общей картины, которую легко можно было объяснить господством в геологическом прошлом вертикальных тектонических движений. Правда, работы зарубежных ученых показали покровно-надвиговое строение многих районов Альпийского складчатого пояса, что нашло отражение в термине «альпинотипная», т. е. покровная, тектоника. Однако Альпы можно было рассматривать как исключение. Отечественные же материалы, интерпретировавшиеся зачастую с учетом позиции ведущих тектонистов того времени, казалось, свидетельствовали о главенствующей роли вертикальных Движений. Фиксистские концепции получили всеобщее признание, а мобилизм, и в частности гипотеза дрейфа материков А. Вегенера, рассматривался как исторический курьез, скорее забавный, чем значимый. Впрочем, доклады мобилистов на всесоюзных тектонических совещаниях уже тогда собирали обширную аудиторию, чувствовавшую подспудно, что именно с этой стороны можно ожидать нового скачка в геологических знаниях. Провозвестниками новой геологической революции в те годы выступали в нашей стране Б. Л. Личков и П. Н. Кропоткин, а за рубежом — Ф. Венинг-Мейнес, Г. Хесс, Р. Дитц, Б. Хизен и др.