Мобилизм и зона спрединга

Догадки об ином, отличном от современного взаимном расположении континентов высказывались, неоднократно начиная с эпохи великих географических открытий. Сходство очертаний противоположных берегов Атлантического океана казалось разительным и наталкивало на мысль, что некогда Южная Америка и Африка примыкали друг к другу, образуя единый массив суши.

Гипотезу о горизонтальных перемещениях, или дрейфе, материков впервые наиболее полно обосновал немецкий геофизик А. Вегенер в своей книге "Происхождение материков и океанов", опубликованной в 1915 г. Этот ученый стал родоначальником так называемого мобилизма (от французского mobile -- подвижный) -- направления в геологии и геофизике, отстаивающего возможность крупных горизонтальных перемещений континентов. Вегенер отметил также, что 350--200 млн. лет назад и в геологическом строении атлантических берегов Африки и Южной Америки, Европы и Северной Америки имелись сходные черты.

Немецкий ученый попробовал восстановить прежнее расположение континентов. Получилось, что в конце палеозоя (300 млн. лет назад) не было не только Атлантического, но и Индийского океанов, зато "великий" Тихий океан был еще больше. А все континенты составляли тогда единый гигантский массив суши, названный Вегенером "Пангея" (от греческого "пан" -- все; "гея" -- земля). С начала мезозоя (225 млн. лет) Пангея стала распадаться, а ее осколки -- современные материки -- "отлетели" в разные стороны.

Вегенер предположил, что легкие континенты как бы плавают в подстилающем их более плотном и пластичном субстрате (в океанах он выходит почти к поверхности дна) наподобие дрейфующих льдов. Коллеги Вегенера -- геофизики, изучив характер прохождения сейсмических волн при землетрясениях, вскоре подтвердили, что действительно дно океанов подстилается более плотными вулканическими "базальтовыми" породами, уходящими под гранитные континенты. Но стало известно также, что вещество Земли остается твердым (а не пластичным) вплоть до ядра Земли -- до глубины 2900 км. И геофизики наложили решительное "вето" даже на мысль о возможном дрейфе материков. По их мнению, в природе нет сил, способных перемещать твердые континенты по твердому субстрату, в который континенты, как и любое плавающее тело, должны быть глубоко погружены. [3, c. 497-500]

Несмотря на "запрет" геофизиков, для многих геологов мобилизм постоянно оставался главной рабочей гипотезой. И это не удивительно. За прошедшие полвека аргументы Вегенера о сходстве геологического строения и истории развития южных материков не только не утратили своего значения, но значительно усилились.

В Антарктиде, например, позднепалеозойские ледниковые отложения были найдены там, где их распространение предсказывалось в мобилистских реконструкциях. Там же обнаружили скелеты ископаемых земноводных -- лабиринтодонтов, живших в каменноугольное время и на других материках южного полушария. Выяснилось, что мезозойская флора Индии не имеет ничего общего с соседними сибирскими или китайскими растительными сообществами, но во многом совпадает с растительностью гораздо более удаленных от нее материков южного полушария. (Приложение А)

Приходится допускать, и это делают почти все исследователи, что в конце палеозоя -- начале мезозоя современные континенты южного полушария и Индия входили в состав единого обширнейшего материка.

Правда, большинство ученых не соглашаются с мобилистскими перемещениями континентов, а принимая местоположение континентов на Земле неизменным, фиксированным, полагают, что в прошлом на месте нынешних впадин Атлантического и Индийского океанов располагались обширные участки суши. Они-то, по их мнению, и служили сухопутными мостами для миграций фауны и флоры. Однако в структуре дна этих океанов не обнаружено остатков "мостов", а бесследно исчезнуть они не могли. Вот почему многие геологи и палеонтологи склоняются к идеям мобилизма.

Объяснения мобилистов территориального распространения позднепалеозойских ледниковых отложений также выглядят более изящными и логичными.

В последние годы мобилистские построения вновь стали "входить в моду". Главными виновниками этого стали не геологи с их многочисленными, но не решающими доводами, а сами геофизики (парадоксально, если вспомнить их "вето"), точнее, магнитологи. Оказалось, что фактические данные по намагниченности горных пород получают более стройное и логичное объяснение, если вводить поправку на перемещения континентов. Так, в четвертичном периоде (последние 1--2 млн. лет) положение магнитных полюсов было близким к современному и одинаковым для всех континентов. Но чем древнее породы, изучаемые магнитологами, тем дальше оказывалось положение былого магнитного полюса от современного, причем у каждого континента расхождение получается индивидуальным. Значит, если предполагать неподвижность материков, выходит, что древнее магнитное поле Земли в отличие от современного дипольного (двухполюсного) было мультипольным (многополюсным), т. е. на Земле было множество северных и такое же количество южных магнитных полюсов.

Странная картина с многочисленными полюсами сменяется привычной двухполюсной и для геологического прошлого, если только "вернуть" материки на те места, которые они должны были занимать когда-то в соответствии с мобилистскими концепциями.

Современные данные палеомагнетизма позволили мобилистам приобрести новых приверженцев, хотя убежденных противников по-прежнему оставалось больше. И те и другие предпринимают неоднократные попытки, чтобы проверить, насколько согласуется новейший фактический материал с построениями Вегенера. (Приложение Б)

Сходимость противоположных берегов Атлантического океана пытались оценить даже с помощью электронно-вычислительной машины. Совмещали не современные береговые линии (которые могут претерпевать быстрое изменение), а края континентов по контуру материкового склона, который проходит в океане на глубине около 1 км. Совпадение получилось более чем удовлетворительное. [7, c. 21-22]

Противники мобилизма полагают, что упомянутые многочисленные совпадения случайны. Например, советский геофизик Е. Н. Люстих считает, что контуры самых разных материков имеют сходные очертания. По его мнению, достаточно хорошо совпадают тихоокеанское и атлантическое побережья одного и того же материка -- Южной Америки. Они никак и никогда не могли примыкать друг к другу. Такого рода возражения предвидел еще Вегенер. Он подчеркивал, что многочисленные обрывки газеты можно совместить друг с другом по-разному, но правильной будет только одна реконструкция: когда строки текста на краях смежных обрывков продолжают друг друга, т. е. когда совмещенные строки можно прочитать.

Мерилом истинности реконструкций мобилистов как раз и служат многочисленные совпадения "строчек" геологической летописи, обрывающиеся на краях материков. Все же и в старых и в новых аргументах мобилистов их противники находили слабые стороны. Кроме того, в запасе всегда оставался уже упоминавшийся "козырной" довод: в природе не известны силы, способные передвигать материки. Но в самое последнее время положение резко изменилось: новые факты, полученные при геофизических исследованиях и глубоководном бурении в океанах способствовали тому, что мобилизм из полуфантастической гипотезы стал гипотезой рабочей, конструктивной.

1.2 Основные положения концепции тектоники литосферных плит

С самого начала становления научной геологии, с середины XVIII в., ее главной задачей было объяснение причин движений земной коры, изменений ее структуры и явлений магматизма. С этой целью последовательно выдвигались различные гипотезы: поднятия, контракции, пульсационная, ротационная, расширения Земли, глубинной дифференциации и, наконец, дрейфа материков. Каждая из этих гипотез опиралась на какую-то реально наблюдаемую сторону тектонических процессов и, в конечном счете, терпела неудачу, так как не учитывала их действительного многообразия и (или) не могла предложить удовлетворительного их механизма. Ближе всего к истине, как потом оказалось, подошла гипотеза дрейфа материков А. Вегенера, но она не смогла предложить убедительный механизм этого дрейфа. [5, c. 33-50]

В конце 50-х -- начале 60-х годов началось интенсивное геолого-геофизическое исследование океанов и был сделан ряд принципиально важных геофизических открытий. Было установлено существование астеносферы и тем самым слоя, по поверхности которого возможно относительное перемещение литосферы. Было подтверждено отличие мощности и состава океанской коры от континентальной. Было обнаружено существование грандиозной системы срединно-океанских хребтов и рифтов. В океане были открыты линейные знакопеременные магнитные аномалии, параллельные и симметричные относительно осей срединных хребтов. Было открыто также явление периодических инверсий магнитного поля Земли.

Горные породы оказались обладающими остаточной намагниченностью, позволяющей восстановить их положение в древнем магнитном поле. На этой основе возникло новое научное направление--палеомагнетизм, первые же результаты которого показали, что материки испытали значительные перемещения, прежде чем занять свое современное положение.

Все эти и некоторые другие новые открытия не укладывались ни в одну тектоническую гипотезу фиксистского направления и заставили вспомнить о гипотезе Вегенера, которая к тому времени насчитывала лишь очень немногочисленных сторонников. В 1961--1968 гг. усилиями американских, английских, канадских и французских геофизиков и геологов были разработаны основы новой мобилистской теории, первоначально больше известной как новая глобальная тектоника, а затем тектоника плит(точнее, тектоника литосферных плит). Зародышем ее явилась идея об образовании океанов в результате раздвижения континентов и разрастания пространства молодой океанской коры начиная от осей срединно-океанских хребтов. Этот процесс был впервые описан американскими геологом Г. Хессом и геофизиком Р. Дитцем и получил от последнего название спрединга океанского дна (спрединг буквально означает распространение, разрастание).

Были октрыты также трансформные разломы, а также нарисована общая картина смещений литосферных плит. [4, c. 11-19]

Новой концепции повезло -- она вскоре начала получать фактическое подтверждение. В том же 1968 г. началось глубоководное бурение с американского судна "Гломар Челленджер", и уже первый профиль буровых скважин в Южной Атлантике обнаружил совпадение возраста океанской коры, вскрытой скважинами, с возрастом, предсказанным по магнитным аномалиям, а также закономерное увеличение этого возраста по мере удаления от оси срединного хребта.

Рассмотрим основные положения тектоники литосферных плит.

1. Первой предпосылкой тектоники плит является разделение верхней части твердой Земли на две оболочки, существенно отличающиеся по реологическим свойствам (вязкости), -- жесткую и хрупкую литосферу и более пластичную и подвижную астеносферу. Как уже говорилось, выделение этих двух оболочек производится по сейсмологическим или магнитотеллурическим данным.

2. Второе положение тектоники плит, которому она и обязана своим названием, состоит в том, что литосфера естественно подразделена на ограниченное число плит--в настоящее время семь крупных и столько же малых. Основанием для их выделения и проведения границ между ними служит размещение очагов землетрясений.

3. Третье положение тектоники плит касается характера их взаимных перемещении. Различают три рода таких перемещений и соответственно границ между плитами: 1)дивергентные границы, вдоль которых происходит раздвижение плит, -- спрединг; 2) конвергентные границы, на которых идет сближение плит, обычно выражающееся поддвигом одной плиты под другую; если океанская плита пододвигается под континентальную, этот процесс называется субдукцией, если океанская плита надвигается на континентальную -- обдукцией; если сталкиваются две континентальные плиты, тоже обычно с поддвигом одной под другую, -- коллизией; 3) трансформные границы, вдоль которых происходит горизонтальное скольжение одной плиты относительно другой по плоскости вертикального трансформного разлома.

В природе преобладают границы первых двух типов.

На дивергентных границах, в зонах спрединга, происходит непрерывное рождение новой океанской коры; поэтому эти границы называют еще конструктивными. Кора эта перемещается астеносферным течением в сторону зон субдукции, где она поглощается на глубине; это дает основание называть такие границы деструктивными.

4. Четвертое положение тектоники плит заключается в том, что при своих перемещениях плиты подчиняются законам сферической геометрии, а точнее теореме Эйлера,согласно которой любое перемещение двух сопряженных точек по сфере совершается вдоль окружности, проведенной относительно оси, проходящей через центр Земли.

5. Пятое положение тектоники плит гласит, что объем поглощаемой в зонах субдукции океанской коры равен объему коры, нарождающейся в зонах спрединга.

6. Шестое положение тектоники плит усматривает основную причину движения плит в мантийной конвекции. Эта конвекция в классической модели 1968 г. является чисто тепловой и общемантийной, а способ ее воздействия на литосферные плиты состоит в том, что эти плиты, находящиеся в вязком сцеплении с астеносферой, увлекаются течением последней и движутся на манер ленты конвейера от осей спрединга к зонам субдукции. В целом схема мантийной конвекции, приводящей к плитнотектонической модели движений литосферы, состоит в том, что под срединно-океанскими хребтами располагаются восходящие ветви конвективных ячей, под зонами субдукции--нисходящие, а в промежутке между хребтами и желобами, под абиссальными равнинами и континентами -- горизонтальные отрезки этих ячей. [15, c.72-90]

1.3 Гипотеза современного мобилизма

Мобилизм (от лат. "Подвижный") - научное направление, или система взглядов, в основу которых положено представление о значительные перемещения в горизонтальном направлении больших участков земной коры. Такие идеи появлялись в течение нескольких последних столетий, но достаточно обоснованные положения предложил лишь А. Вегенер (1912), который предполагал перемещения материков базальтовым слоем Земли.

Полной поддержки эти представления в то время не получили, но и не были забыты. В 60-х гг. появились первые положения о перемещении литосферных плит астеносферой (неомобилизм), которые сейчас стали господствующими, на них основываются принципы новой глобальной тектоники (НГТ).

Значительные горизонтальные перемещения больших участков земной коры доведены геологическими, геофизическими и геодезическими методами и не могут оспариваться, несмотря на отдельные недостатки схем их движения и гипотез.

Современный вариант мобилизма получил название новой глобальной тектоники литосферных плит.

Близ срединно-океанических хребтов литосферные плиты наращиваются за счет вещества, поднимающегося из недр, и расходятся в стороны (спрединг); в глубоководных желобах одна плита поддвигается под другую и поглощается (субдукция) мантией. Там, где плиты сталкиваются между собой, возникают складчатые сооружения. "Новая глобальная тектоника" - современный вариант гипотезы мобилизма.

Возрождение этой концепции, основывающейся на результатах изучения рельефа дна, магнитных полей океанов и на данных палеомагматизма, связано с именем американского геолога Г. Хесса.

Её основные положения в настоящее время разделяются подавляющим большинством учёных и специалистов в области наук о Земле.

Однако, причины и механизм передвижения блоков земной коры не находили объяснения. В развитие этой концепции, по мере накопления новой научной информации, было сформулировано представление о новообразовании океанов в процессе их расширения (спрединга), начиная от осей срединных хребтов, и заполнения базальтовой магмой, изливающейся в рифтовых щелях.

Позднее представление о спрединге, рождающем новую океанскую кору, было дополнено представлением о её субдукции поглощении в глубоководных желобах, окаймляющих вулканические островные дуги, происходящем вдоль наклонных сейсмоактивных зон, уходящих глубоко в мантию. Согласно новой глобальной тектонике, литосфера, включая верхнюю мантию, разломана на литосферные плиты глыбы материковой коры с припаянными к ним оширными участками океанической коры, крупнейшими из которых являются: Евроазиатская, Североамериканская, Южноамериканская, Африканская, Индо-Австралийская, Антарктическая, Тихоокеанская. Эти плиты, кроме Тихоокеанской, несут на себе континенты. Кроме того, существуют плиты меньшей размерности: Наска, Кокос, Карибская, Аравийская, Филиппинская и др. Причина перемещения литосферных плит заключена в обмене веществом между верхней и нижней мантией в результате конвекционных (от лат. convectio принесение, доставка) течений, образующих замкнутые ячейки, имеющие горизонтальные размеры в несколько тысяч километров. Плиты расходятся от срединно-океанических хребтов к молодым складчатым поясам Альпийско-Гималайскому и Циркумтихоокеанскому. Причина этого расхождения заключена в том, что именно под срединно-океаническими хребтами происходит подъём разогретого вещества мантии, который раздвигает по обе стороны от оси хребта ранее вынесенную породу, образуя щель рифт. Аналогичные рифты образуются и под материками, стремясь расколоть его на отдельные глыбы, например в восточной Африке. [19, c. 32-53]

Теория новой глобальной тектоники вызвала прогресс в развитии геотектоники и связанных с ней наук о Земле. Она по-новому подходит к решению ряда геологических проблем, включая проблему выяснения условий формирования и региональных закономерностей размещения месторождений полезных ископаемых.

Мобилистская концепция новой глобальной тектоники, или тектоники литосферных плит, являющаяся в настоящее время единой и цельной основополагающей геотектонической концепцией о строении, развитии и эволюции оболочек Земли, обусловила, как считают многие исследователи, коренной переворот в науках о Земле. Многие её положения имеют важное значение для развития учения о полезных ископаемых.

Раздел II. Зоны спрединга и их роль в развитии Земли

2.1 Рифтогенез и определение зон спрединга

Рифтогенезом называют процесс горизонтального растяжения земной коры, приводящий к возникновению в ней или её верхней части весьма протяжённых, удлинённых, морфологически чётко выраженных впадин, ограниченных (по крайней мере с одной стороны) и осложнённых глубокими продольными разломами. Английский геолог Грегори, описавший подобные структуры в конце прошлого века в Восточной Африке, назвал их рифтами (от англ. rift -- разрыв, трещина, щель), а цепочки из нескольких рифтов обычно именуют рифтовыми зонами.

Хотя линейно вытянутые молодые впадины, ныне относимые к категории рифтов, были обнаружены на разных континентах ещё в конце XVIII века (Байкальский рифт) и XIX веке (Верхнерейнский рифт, рифты Мёртвого и Красного морей, Восточной Африки), они долгое время не привлекали к себе должного внимания геологов и считались второстепенными структурными формами, несравнимыми по своей распространённости и значимости в тектоническом развитии земной коры со структурами, образовавшимися в процессе её горизонтального сжатия: складками, надвигами, тектоническими покровами, которые слагают складчатые пояса континентов и присутствуют в древнем фундаменте их относительно стабильных платформенных областей. [23, c. 388-390]

В прошлом веке резкое преобладание в тектоническом строении Земли структур сжатия складчатых зон и поясов, по отношению к структурам растяжения (рифтовым зонам) находило естественное объяснение, ибо считалось, что наша планета почти полностью утратила внутренние источники энергии, постепенно охлаждается, уменьшает свой объём и в результате общего сжатия, неравномерно проявляющегося на её поверхности и во времени, её кора подвергается короблению, смятию и в ней периодически возникают складчатые структуры и образуются крупные неровности рельефа. Подобные идеи высказывали и обосновывали, в частности, знаменитый английский физик лорд Кельвин, авторитет которого среди естествоиспытателей второй половины XIX века был исключительно высок, и его современник -- великий австрийский геолог Э. Зюсс. Последний считал даже, что ограниченные разломами впадины (грабены) Восточной Африки, послужившие для Грегори образцом (тектонотипом) рифтовых структур, образовались не в ходе растяжения земной коры, а при общем сжатии Земли. Однако открытие на рубеже веков явления радиоактивного распада элементов показало, что в недрах Земли заключены мощные источники термической энергии, и господствовавшая до этого концепция о постепенном сжатии Земли в ходе её развития -- так называемая контракционная гипотеза была большинством геологов поставлена под сомнение или вовсе отвергнута.

Развернувшееся с середины XX века систематическое геолого-геофизическое изучение ложа океанов, занимающих около 2/3 поверхности Земли, привело к открытию на их дне грандиозных, линейно вытянутых зон поднятий, рассечённых множеством продольных и поперечных разломов -- срединно-океанических или, точнее, внутриокеанических хребтов общей протяжённостью более 80 тыс. км (Приложение В).

Обнаружилось, что они пространственно связаны с некоторыми рифтовыми зонами на континентах, обладают сходными с ними или близкими чертами рельефа, структуры, магматизма и геофизических особенностей и, несомненно, представляют собой родственные им, хотя и гораздо более крупные тектонические образования.

В пределах внутриокеанических хребтов устанавливаются явные признаки поперечного или близкого к поперечному их простиранию горизонтального расширения земной коры, при этом во много раз превосходящего по своей скорости и общему масштабу её расширение в рифтовых зонах континентов.

В отличие от последних оно проявляется не только в раздроблении, растяжении и утоньшении ранее существовавшей коры, но и в полном её разрыве, расхождении обособившихся блоков в разные стороны и последовательном заполнении образовавшихся между ними зияний поднимающимся из мантии Земли горячим глубинным магматическим материалом. Проявления сжатия коры в пределах ложа океанов в отличие от континентов оказались незначительными или локальными.

Открытие грандиозного явления раздвижения ложа океанов, получившего название "спрединг" и приведшего на протяжении последних 150-170 млн. лет к возникновению и расширению до современных размеров огромных впадин Атлантического, Индийского и Арктического океанов и обновлению более древней впадины Тихого океана, радикально изменило представления о тектоническом строении Земли и геодинамических процессах, происходящих в её верхних оболочках, и, в частности, показало, что процессы горизонтального растяжения и расширения в её коре в масштабе всей планеты играют не меньшую роль, чем процессы её сокращения и сжатия, а по мнению некоторых исследователей даже превосходят их по своему глобальному эффекту.

В последние десятилетия резко возрос интерес геологов к изучению рифтогенеза (включая его наиболее крупномасштабную форму -- спрединг) как одного из важнейших тектонических процессов, которые оказывают огромное влияние на многие другие процессы, происходящие в земной коре и на её поверхности: формирование рельефа, осадконакопление, магматизм, образование месторождений рудных, нерудных и горючих полезных ископаемых, а также развитие жизни на нашей планете. [25, c.353-370]

В изучении современного и новейшего рифтогенеза и выяснении роли рифтогенеза и его эволюции в истории Земли в последние годы были достигнуты значительные успехи.

Вместе с тем возникли дискуссии относительно понимания общих закономерностей и тенденций в развитии Земли и места рифтогенеза, спрединга и сопряжённых с ними процессов в её эволюции.

Наиболее крупномасштабную и зрелую форму горизонтального раздвижения земной коры -- рифтогенеза в широком смысле -- представляет спрединг.

2.2 Новейшие рифтовые структуры и активизация спрединговых зон ложа океана

Все активно развивающиеся или лишь недавно приостановившие своё развитие континентальные рифтовые зоны были заложены не ранее 40-50 млн. лет тому назад (то есть середины палеогенового периода), а многие из них -- даже в последние 5-10 млн. лет, то есть во второй половине неогенового периода, когда произошла резкая глобальная активизация рифтогенеза и спрединга. (Приложение Г)

Созданные в процессе спрединга тектонические зоны, выраженные в рельефе грандиозными подводными внутриокеаническими рифтовыми хребтами, занимают большую часть площади дна океанов или около половины поверхности Земли. В совокупности они образуют мировую систему спрединговых структур. Её главными элементами являются почти непрерывное кольцо субширотных спрединговых зон, окаймляющих Антарктиду, и четыре отходящих от него к северу примерно на равном угловом расстоянии друг от друга в целом субмеридиональных спрединговых пояса: Атлантический, Индоокеанский, Западно- и Восточно-Тихоокеанский. Близ экватора эти пояса резко коленообразно отклоняются к западу, а затем продолжают следовать в северном направлении, постепенно сужаются, вырождаются, подставляясь по простиранию современными межконтинентальными рифовымизонами (Аденская, Красноморская, Калифорнийская) и далее внутриконтинетальными рифовыми зонами и спрединговыми хребтами, и, наконец, затухают.

В отличие от остальных океанских спрединговых поясов недавно выявленный Западно-Тихоокеанский пояс в основном протягивается через возникшие в ходе спрединга глубоководные впадины морей на западной окраине этого океана. [10, c. 76-94]

Основными элементами внутриокеанских спрединговых хребтов в поперечном разрезе являются узкая гребневая зона, на большей части своего протяжения осложнённая осевой рифтовой долиной, и широкие (от нескольких сот до первых тысяч километров) фланговые зоны, в целом полого снижающиеся к подножиям этих хребтов. В осевой зоне ныне происходит процесс раздвижения литосферных плит с полускоростью от 1 до 10 см в годи формирования новой океанской коры за счёт поднимающегося из верхней мантии и заполняющего образующуюся полость расплавленного, но постепенно остывающего магматического материала. Верхние части разреза этой зоны слагают лавы подводных базальтовых излияний с их вулканическими центрами и магмоподводящими каналами (дайками), нижнюю -- магматическая камера, в процессе охлаждения и застывания постепенно превращающаяся в сложно расслоённое интрузивное тело из основных и ультраосновных пород (Приложение Д).

Широкие фланговые зоны в относительно приподнятых приосевых частях спрединговых хребтов осложнены продольными грядами, сложенными базальтовыми лавами, и межгрядовыми понижениями, образовавшимися на более ранних стадиях длительного процесса раздвижения и новообразования океанского дна. По мере удаления от гребневой зоны первичная вулканическая поверхность фланговых зон постепенно скрывается под океанскими осадками, толща которых становится всё более мощной, начинается со всё более древних слоёв и соответственно подстилается всё более древними базальтовыми покровами.

Понижение поверхности внутриокеанских хребтов к их периферии объясняется постепенным охлаждением и соответственно увеличением плотности и уменьшением объёма разновозрастных магматических комплексов, формировавшихся на разных стадиях процесса спрединга по мере их отдаления от активной гребневой зоны.

Характерной особенностью структуры спрединговых океанских хребтов, отличающей их от рифовых зон континентов, является наличие рассекающих их гребневые, а также фланговые зоны или по крайней мере внутренние приосевые части последних многочисленных взаимнопараллельных зон разломов, поперечных или диагональных по отношению к простиранию гребневой зоны или хребта в целом, получивших от выделившего этот класс тектонических структур канадского геофизика Т. Вилсона название трансформных разломов.

Морфологически они могут быть выражены в виде узких желобов, уступов или узких гребней, а в плане наблюдается скачкообразное смещение по этим разломам осевой зоны и одновозрастных элементов фланговых зон в смежных сегментах спрединговых хребтов, создающее иллюзию их последующего относительного перемещения по сдвигу.

В действительности, как показал Вилсон, трансформные разломы представляют собой относительно древние тектонические структуры, разделявшие сегменты этих хребтов, а оси спрединга в последних не продолжались непрерывно в соседние сегменты, но с момента заложения находились в них на расстоянии от нескольких до нескольких сот километров друг от друга.

Результаты глубоководного бурения и геофизических исследований показывают, что на некоторых участках внутриокеанических рифтовых хребтов процесс спрединга начался ещё в позднеюрскую эпоху (около 160-140 млн. лет тому назад), но по большей части в раннемеловую (между 140-100 млн. лет тому назад) или позднемеловую эпоху (100-65 млн. лет тому назад) и продолжался в течение всего кайнозоя.

В отличие от континентального рифтогенеза, проявлявшегося отдельными прерывистыми импульсами, спрединг происходил почти непрерывно, но во времени скорость его неоднократно изменялась. Относительно наиболее высокой средняя скорость спрединга была в позднемеловую эпоху, а в кайнозое она в целом, хотя и с колебаниями постепенно снижалась, но в последние 10 млн. лет вновь заметно возросла.

Со временем положение осей активно развивающихся зон спрединга также несколько изменялось, некоторые из них отмирали (например, зоны спрединга Лабрадорского и Тасманова морей), другие, напротив, постепенно удлинялись, как бы прорастали по простиранию, третьи скачкообразно смещались в сторону параллельно своему первоначальному положению, четвёртые изменяли свою ориентировку.

Особенно резкие перестройки тектонического плана активных зон спрединга наблюдались в Индоокеанской области.

Процесс спрединга может начинаться в регионах, первоначально обладавших как континентальной, так и океанской корой. Так, во второй половине мезозоя существовавший тогда единый гигантский суперконтинент Пангея раскололся на несколько крупных обломков -- нынешних континентов, между которыми в результате длительного спрединга образовались впадины современных Индийского, Атлантического и Северного Ледовитого океанов. При этом спредингу непосредственно предшествовало и частично сопутствовало его начальной стадии широкое развитие континентальных рифовых зон (главным образом юрских и раннемеловых), фрагменты которых сохранились в пределах северо-западной окраины Европы, Африки, Южной Америки, Индостана, Австралии и Антарктиды. В этих регионах в ходе своего развития некоторые внутриконтинентальные рифовые зоны превратились в межконтинентальные эмбриональные спрединговые зоны, а последние в дальнейшем -- в спрединговые пояса океанов.

Однако в пределах Тихого океана, ложе которого, по мнению большинства исследователей, как огромный регион с корой океанского типа существует по крайней мере с палеозоя, то есть более 0,5 млрд лет, а может быть, и 1 млрд лет, а современные спрединговые пояса в котором стали формироваться лишь во второй половине или в конце мезозоя, то есть не раньше 170-150 млн лет тому назад, процессу рифтогенеза, переросшему в крупномасштабный спрединг, по-видимому, подверглась более древняя кора океанского типа.

Спрединговые пояса, несомненно, имеют очень глубокие корни, уходящие в глубь всей верхней мантии (до глубин 600-700 км), а частично и в нижнюю мантию, а их развитие, вероятно, контролировалось процессами, происходящими в верхнем, жидком ядре и на границе ядра и мантии Земли (2900 км). Результаты новейших сейсмотомографических исследований, позволяющих просвечивать недра Земли вплоть до поверхности ядра, показали, что под всеми спрединговыми поясами верхняя мантия, а под некоторыми из них также нижняя мантия или её верхняя часть характеризуются аномально пониженными (для соответствующих глубин) скоростями прохождения сейсмических волн, указывающими на пониженную плотность и повышенные температуры, что позволяет предполагать под этими поясами восходящие потоки тепла и глубинного материала.

Недавно было установлено, что частота инверсий полярности геомагнитного поля, которое генерируется во внешнем, жидком ядре Земли и на его границе с мантией и в основном зависит от происходящих в них процессов, во времени существенно варьировала, и эти изменения, по крайней мере на протяжении последних 180 млн лет, хорошо коррелируются с глобальными изменениями интенсивности спрединга, континентального рифтогенеза, базальтового вулканизма и деформаций сжатия в земной коре, а также с эвстатическими колебаниями уровня Мирового океана, отражающими изменения формы его дна и земной поверхности в целом. Оказалось, что фазам учащения геомагнитных инверсий, длительность которых не превышает1-2 млн. лет, отвечают во времени фазы замедления спрединга, приостановки рифтогенеза, ослабления базальтовых излияний, усиления деформаций сжатия и кратковременные фазы довольно резкого (до 50-100 м) падения уровня Мирового океана.

Напротив, фазам, отличающимся более редкими геомагнитными инверсиями или их полным отсутствием (продолжительностью от 1-2 до 10- 20 млн лет), соответствуют глобальные фазы ускорения спрединга, активизации континентального рифтогенеза, базальтового вулканизма, ослабления деформаций сжатия и подъёма уровня Мирового океана.

Таким образом, можно предполагать, что интенсивность спрединга и континентального рифтообразования во времени в конечном счёте контролируется ходом процессов, протекающих в самых глубинных частях Земли. [27, c. 43-60]

Бесспорные свидетельства спрединга океанской коры в масштабе, подобном тому, в каком он проявлялся в последние 150 млн. лет, в более древние эпохи истории Земли отсутствуют, более того, пока достоверно неизвестны даже сравнительно небольшие участки более древней, тектонически не деформированной несомненно океанской коры. Однако это не означает, что спрединг в более ранние эпохи не имел места. Напротив, во внутренних зонах подвижных (геосинклинальных) поясов Земли, по крайней мере в течение последнего миллиарда лет, неоднократно происходили процессы раздвига континентальной коры и новообразования глубоководных бассейнов с корой океанского или близкого к нему типа, однако время их существования, как правило, не превышало десятков или сотни миллионов лет, поскольку спрединг в них быстро прекращался, обрамляющие континентальные блоки вновь начинали сближаться и в конце концов почти смыкались или даже надвигались друг на друга, а заполнявший зону раздвига комплекс ультраосновных, основных, а вверху также глубоководных осадочных пород коры океанского типа (офиолитовая ассоциация) подвергался сильному горизонтальному сжатию, тектоническому разлинзованию, перетиранию и часто также надвигался на один из её бортов.

Вопрос о первоначальной ширине подобных офиолитовых зон в момент их максимального раскрытия вызывает острые дискуссии.

Часть исследователей предполагают, что их ширина не превышала десятков или первых сотен километров (подобно современным зачаточным зонам спрединга в осевой части Красного моря и глубоководных впадин некоторых окраинных морей), другие же допускают, что она могла достигать нескольких тысяч километров и не уступала ширине спрединговых поясов Индийского и Атлантического океанов, и считают, что подобные им бассейны с корой океанского типа могли существовать по крайней мере уже не менее 1 млрд лет тому назад. Однако такое предположение вызывает большие сомнения, поскольку в отличие от недолговечных зон с корой океанского типа, возникавших, а затем закрывавшихся в геосинклинальных поясах, впадины современных Атлантического и Индийского океанов существуют уже более150 млн лет, а спрединг в них не только не прекратился и тем более не сменился сближением их бортов, но даже усилился в последние 10 млн лет. Кроме того, породы офиолитовых зон и коры современных океанов несколько различаются петрохимически.

Более вероятно, что огромные спрединговые пояса современных океанов, хотя и представляют собой тектонические структуры, родственные спрединговым зонам геосинклинальных поясов и континентальным рифовым зонам, вместе с тем отличаются от них по своим размерам, масштабу расширения и раздвижения коры на ранних стадиях развития, геологическому времени появления и длительности развития структур каждого из этих типов (Приложение Е).

Проторифтовые зоны континентов, испытавшие последующее сжатие, возникали уже 2,5-2 млрд. лет назад, первые континентальные рифовые зоны, не подвергшиеся значительному позднейшему сжатию (авлакогены), -- около 1,5-2 млрд лет тому назад, первые офиолитовые спрединговые зоны в геосинклинальных поясах с умеренным масштабом раздвижения континентальных блоков и их последующей коллизией -- около 1 млрд лет тому назад и, наконец, огромные по протяжённости и масштабу продолжающегося и сегодня раздвижения коры спрединговые пояса в большинстве современных океанов -- около 150 млн лет тому назад, а в области Тихого океана, может быть, несколько раньше. Это не исключает того, что спрединг, протекающий в современных океанах, в будущем прекратится и даже может смениться сближением обрамляющих их континентальных блоков.

2.3 Состав магматических пород в зонах спрединга