Общественно-политическая газета Иркутской области
Выходит по понедельникам

Миллиарды лет, миллиарды тонн…

17 апреля, 2018

Геологическое время и человеческие знания

Автором очередной лекции проекта «Научные Weekend`ы» Иркутского госуниверситета стал доктор геолого-минералогических наук, профессор кафедры динамической геологии ИГУ Алексей Корольков. Тема его выступления накануне Дня геолога, отмечаемого в нашей стране 1 апреля, звучала так: «Геодинамика и полезные ископаемые».

Услышать эхо древних процессов

Россия исключительно богата полезными ископаемыми, исследования ее недр будут продолжаться еще очень долго, а вот методы будут обновляться и изменяться с некоторой периодичностью.

– Геологи – особые люди, у них даже время особенное: они могут взять время в руки и ощутить его физически, потому что для них течение времени связано с осадочными породами. Те породы, которые лежат ниже на шкале, – древнее, выше – новее. Органические останки в самых нижних слоях наиболее простые, затем идет усложнение. Докембрийский период построен в основном на данных распада природных изотопов. Есть тектоническая карта мира, описывающая структуры континентов и общие структуры, объединяющие континенты и океаны. Главные два типа структур – платформы и горно-складчатые пояса. Специалист по карте может проследить шесть основных этапов формирования Земли. Складчатость говорит о сближении плит. Все знают континент Африка, а в Атлантическом океане лежит плита Африка, – начал свой рассказ Алексей Корольков.

Из школьного курса каждый должен помнить основные структуры литосферы (твердой оболочки земли), но для геологов самый важный из ее фрагментов – астеносфера, то есть слой, в котором распространяются волны любых колебаний, будь то взрывы или сейсмические события. В астеносфере начинается плавление всех составляющих, и благодаря этому ученые могут установить ее различные компоненты по скорости прохождения волн через различные участки.

За последние 50 лет геология в нашей стране пережила значительный пересмотр основных представлений: когда-то господствовала теория геосинклиналей, теория литосферных плит считалась буржуазной. Постепенно была создана карта рельефа океанского дна, зон сейсмической активности, карты магнитных полей земли в океанах.

История Земли – история океанов

– Выяснилось, что магнитные поля имеют полосовидную структуру и они привязаны к срединным океаническим хребтам, – отметил Алексей Корольков. – Эти хребты сформированы самыми молодыми породами. На карте литосферных плит мы видим три типа границ: рифтовые зоны – плиты раздвигаются, Красное море – это молодой океан, Аравийский полуостров отодвигается от Африки; есть границы сближения; границы трансформные – сближение со сдвигом, как в Калифорнии. Знаменитый разлом Сан-Андреас, где часто происходят землетрясения и другие катастрофы, – это как раз трансформный разлом. Все границы активные – происходят землетрясения, извергается магма, формируется магматическая кора. На периферии Тихого океана часто извергаются вулканы – в Перу, Индонезии, там, где плиты сближаются.

1.jpg

Вся история развития Земли сейчас трактуется как история океанов: заложение, расширение и постепенное закрытие. Красное море – это сейчас молодой океан. Его возраст такой же как у Байкала – 25-30 млн лет. Вторая стадия – это Атлантический океан, ему 180 млн лет. Он развивается с мезозоя, времен динозавров, но Карибская плита уже погружается под континент. То же самое с Индийским океаном – там, где Пхукет, его плита погружается под острова Индонезии, известные землетрясения в этом районе происходили как раз из-за этого. Тихий океан погружается под Анды – из-за этого горы растут. Это очень опасно для людей, – предупредил Алексей Корольков.

Иркутская область находится на границе Амурской и Евразийской литосферной плит, а вот Якутия и Чукотка относятся к Северо-Американской плите. Не так давно была защищена очередная диссертация, посвященная скорости раздвижения плит на Байкале –на этот раз при помощи данных GPS. Считается, что скорость эта очень небольшая, всего несколько миллиметров в год. Для сравнения можно сказать, что Атлантический океан раздвигается со скоростью 4 см, а Тихий – 18 см в год. Геологическое время несопоставимо с человеческим, ученые могут восстановить прошлое лишь по каким-то следам, но как именно и что именно происходило, люди уже знают.

– Континентальная плита толще, но легче океанической, поэтому при сближении двух типов плит и происходит так, что океаническая плита оказывается под континентальной. И там в астеносфере океаническая плита переплавляется, – объяснил Алексей Корольков.

Изучение океанической коры привело ученых к проблеме изучения разрезов срединно-океанических хребтов. Вдоль разломов в океанах есть так называемые щели (глубиной до 7 км), которые стали «окнами» в океаническую кору. Погружение на глубоководных аппаратах (в которых участвовал иркутский академик Михаил Кузьмин) подтвердило теоретические расчеты: кора состоит из небольшого слоя осадков, подушечной лавы и магматических плит (дайковых комплексов), слоя габброидов (этот слой особенно богат различными рудами) и слоя ультраосновных пород, строение которых Алексей Корольков сравнил со всем нам известным нефритом.

Откуда берутся нефть и газ?

– Различные минералы кристаллизуются из лавы при разных температурах. Самые тугоплавкие застывают раньше, менее тугоплавкие – позже, поэтому формируются такие полосчатые структуры габбры. У нас их можно найти в Саянских горах, – пояснил Алексей Корольков.

Гавайские острова находятся в центре Тихого океана, но извержения в этом районе продолжаются уже 70 млн лет. Ученые предположили, что в этом районе из  глубинных слоев земли поступает вещество и энергия, а океанская плита движется над этим районом. Иркутские ученые Зоненшайн и Кузьмин выделили четыре поля внутриплитового магматизма на Земле – Африканское, Гавайское (Тихоокеанское), Тасманийское и Центрально-Азиатское (вокруг Байкала). Все они сходны, их родство прослеживается по особым типам базальта.  

В литосфере происходит процесс конвекции – то есть движения огромных слоев и масс вещества. Океанические плиты, погружающиеся под литосферу, за миллионы лет доходят до ядра, расплавляются и поднимаются вверх так называемыми плюмами. Поднявшись под континентом, плюм может расколоть континент, а если поднимется под океаном – сформировать острова, подобные Гавайским. Геологи знают, что именно районы поднятия плюмов особенно богаты рудными полезными ископаемыми. А вот нефть и газ находят на пассивных континентальных окраинах – там нет активной вулканической деятельности и сейсмики, нет высокого контрастного рельефа. Зато именно в этих зонах возникают толщи осадочных пород, обогащенных органическими отходами. Особенно толстый слой осадков формируется в тех районах, куда выносят свои воды крупные реки, подобные Амазонке и Меконгу.

– Там слой осадков может достигать 15 км! Требуется еще локальное тепло, и из этих пород формируются нефть и газ. Посмотрите – Северное море, Мексиканский залив, другие прибрежные районы: можно добывать нефть и газ прямо с поверхности моря с буровых установок, – напомнил Алексей Корольков.

Древние окраины исчезнувшего океана в нашей стране – Предуральский краевой прогиб, Татарстан и Башкирия – сегодня стали местами, где добывают нефть и газ. Такие же бывшие окраины океанов есть в Южной Америке и на других континентах, особенно же богат нефтью и газами древний регион Мессопотамия, междуречье Тигра и Евфрата. Он возник из-за поднятия Аравийской плиты, сблизившейся с Евразией, усугубился Персидским заливом и стал самой богатой в мире «ловушкой» для осадочных пород. Ежегодная добыча нефти в этой зоне превышает 1 млрд тонн в год – в России, для сравнения, 480 млн тонн.

Когда-то здесь была саванна

Рудные полезные ископаемые связаны с уже упоминавшимися плюмами и континентальными рифтами. Вблизи современных горячих зон есть месторождения ниобия и тантала, радиоактивных элементов, меди и молибдена, алмазов, нефелинов, олова. Специфика некоторых месторождений – например, алмазных – состоит в том, что кимберлитовые трубки имеют небольшой диаметр (один-полтора километра) и огромную глубину, до 100 км. Город Норильск построен рядом с трапповым месторождением медно-никелевых руд.

Океанические рифты связывают с медно-цинковыми растворами, извергающимися через так называемые черные курильщики; на дне некоторых морей находят металлоносные осадки (медь, цинк и марганец), в ультраосновных породах на большой глубине – хром и платину.

– В середине дна океанов плиты раздвигаются, по трещинам (геологи их называют гьярамами) магма поднимается с большой глубины, и вода, процеживаясь сквозь разреженные породы, превращается в гидротермальный раствор, обогащенный медью, марганцем и всеми прочими элементами, содержащимися в породах. Именно так формируются те самые «черные курильщики». Но над ними поднимается не дым, а растворы сернистых соединений металлов, – объяснил Алексей Корольков. – До середины ХХ века считалось, что жизнь на Земле только кислородная, но кислород проникает только до 200 метров на глубину, дальше, считалось, уже жизнь невозможна. Но на глубине трех-четырех километров обнаружили жизнь. Гигантские черви-вестиментиферы высотой до двух метров, крабы, моллюски, креветки – эти скопления вокруг «черных курильщиков» назвали «оазисами жизни». А основой этой жизни стали бактерии, питающиеся газами поствулканического происхождения, – рассказал Алексей Корольков.

Структуры типа Охотских и Японских островов, Южно-Китайского моря состоят из глубоководных желобов, самих островов и заостровного бассейна океана. Такие структуры создают крупные месторождения колчеданной меди и полиметаллических месторождений с золотом. За дугой островов находится зона прогиба с хромом, никелем и асбестом, а далее уже идет зона с месторождениями золота, меди, цинка, железа. На островах Новая Гвинея ожидается открытие месторождений, более богатых, чем наш знаменитый Сухой Лог. 

Было австралийским, стало сибирским

Геологи занимаются поиском древних геологических активных зон. Метод палеомагнетизма основан на определении древней широты местности по магнитным породам. Метод изучения  древних пустынь вблизи тропиков (именно там высыхали древние мелкие моря и формировались залежи каменной соли) приводит к тому же результату, но другим, независимым способом.

– Мы можем сказать, что 500 млн лет назад район Усолья-Сибирского находился примерно там, где сейчас находится Австралия, – завершил свой рассказ Алексей Корольков.

Записал Борис Самойлов, «Байкальские вести»           

 

 

Поделитесь новостью с друзьями:

Комментарии