Ускорить внедрение прогрессивных методов поисков и разведки полезных ископаемых.
Основные направления экономического и социального развития СССР на 1986—1990 годы и на период до 2000 года
С доктором геолого- минералогических наук Л. Зоненшайном беседует наш специальный корреспондент Г. Шевелева
Корреспондент:— Лев Павлович, сейчас в науке идет перестройка; время требует, чтобы научные изыскания не были оторваны от практики, давали конкретную пользу. В какой мере это требование сегодняшнего дня отражается в геологии?
Л. Зоненшайн:— Геология, пожалуй, оказалась в более выгодном положении по сравнению со многими другими науками. Это, думаю, объясняется тем, что в геологии сравнительно недавно сделаны открытия, результаты которых можно успешно поставить на службу обществу.
Я имею в виду тектонику литосферных плит, о которой много пишут в последнее время и научные, и популярные издания. Много писал и ваш журнал. Не стоит повторяться, но важно вот что: большое значение концепции понято теперь не только учеными, но и практиками, организаторами народного хозяйства. Министр геологии Е. А. Козловский сейчас во всех своих выступлениях подчеркивает, что именно тектоника литосферных плит должна стать основой всех исследований в геологии, в частности поисков полезных ископаемых на территории Советского Союза.
Корреспондент:— Что же дает новая теория для понимания строения недр нашей страны, для понимания того, как они сформировались? Ведь только расшифровав историю развития недр, мы можем не наугад, а со знанием дела искать те или иные полезные ископаемые?
Л. Зоненшайн: — Наша страна настолько разнообразна по своему геологическому строению, что как нельзя лучше может служить полигоном для проверки новых концепций. Лучшей природной экспериментальной мастерской не найти! Огромные низменности и равнины, крупнейшие горноскладчатые пояса, плоскогорья, островные дуги и глубоководные желоба... Наша территория соприкасается с акваторией трех океанов — Тихого, Атлантического и Северного Ледовитого. Практически все глобальные структурные элементы Земли можно найти на территории Советского Союза Еще больше следов древних движений и взаимодействий литосферных плит, происходивших в геологическом прошлом. Обнаружение их, реконструкция, исследования ведутся сейчас очень интенсивно.
Группа ученых из разных учреждений — Института океанологии, Института геохимии, Сибирского отделения Академии наук, из организаций Министерства геологии — задалась целью установить, каким образом сформировалась территория нашей страны, если исходить из теории литосферных плит? И какое это может иметь значение для прогноза и поиска полезных ископаемых? Работа еще не закончена, но многие выводы уже сделаны, и я их использую в своем рассказе. Это материалы очень свежие, буквально из-под пера исследователей.
Оказывается, история геологии нашей страны — это история исчезнувших океанов и столкнувшихся континентов. Вся эта обширнейшая область, как и вся Евразия,— составной континент, который возник за счет постепенного сближения, столкновения и спаивания между собой отдельных континентальных блоков.
Корреспондент:— Каковы доказательства этой точки зрения? Не мне вам говорить, что у тектоники плит есть сейчас много сторонников, но, пожалуй, и не меньше противников (особенно геологов старой школы), отрицающих новую теорию. Так что доказательства должны быть весомыми...
Л. Зоненшайн:— Итак, доказательства. Посмотрим, какие главные элементы определяют строение территории Советского Союза. Сразу видно, что это две огромные платформы — Восточно-Европейская и Сибирская. Стабильные устойчивые области, на протяжении последних полутора миллиардов лет не подвергавшиеся каким-либо сильным деформациям. Каждая из них имеет древний фундамент и лежащий на нем чехол осадочных накоплений. Так вот, древние платформы — не что иное, как остатки древних континентов. Но откуда тогда чехол осадочных пород, который на них лежит? Ведь мощные пласты осадков — явный признак того, что здесь было море. Исследования показали, что осадки на этих платформах отложились в мелководных шельфо- вых морях, на малых глубинах. В ка: кие-то моменты эти моря распространялись в глубь континентов.
Представления об устойчивости платформ оказались очень зыбкими. О ней можно говорить только по отношению к деформированности этих территорий, которая, действительно, очень мала. Но сами эти крупные блоки размером в несколько тысяч километров в поперечнике испытали, оказывается, на протяжении последних шестисот миллионов лет перемещения до десяти тысяч километров по земной сфере н продолжают двигаться и сейчас со скоростью несколько сантиметров в год.
Подтверждения этому мы находим в разных, не зависящих друг от друга источниках. Геофизики уже давно научились измерять остаточную намагниченность горных пород — ту намагниченность, которую магма приобретает в момент застывания. И несмотря на то, что потом эта порода попадает в другие магнитные условия, палеонамагниченность остается запечатленной в ней. Палеомагнитологи научились хорошо распознавать эту первичную намагниченность, а значит, узнавать, какова была ориентировка магнитного вектора в то время, когда порода застывала. Оказалось, что в раннем палеозое, 450—500 миллионов лет назад, оба составных континента — Восточно-Европейский и Сибирский — находились вовсе не в умеренных и высоких широтах Северного полушария, как сейчас, а где-то либо у экватора, либо в тропическом поясе Южного полушария. За время, прошедшее от палеозоя до сегодняшнего дня, они проделали этот большой путь.
Конечно, одних палеомагнитных данных мало. И многие подвергали их сомнению. Доказательства предоставили географы. Палеогеографические карты, составленные уже сорок лет назад Н. М. Страховым, показывают, что экватор в каменноугольное время проходил в районе Донбасса, косо пересекал Европу и уходил в сторону Рурского бассейна. Об этом ярко свидетельствуют многие индикаторы, в частности рифовые известняки, образующиеся в экваториальной зоне.
Есть, конечно, н другие доказательства. Например, бокситы, формирующиеся в условиях выветривания в экваториальной зоне, или залежи каменной соли, образующиеся в аридном климате. Найденные в Восточной Европе или в Предуралье, они говорят о том, что эти зоны находились в прошлом на иных широтах. Важно, что палеоклиматические данные очень хорошо совпадают с палеомагнитными.
В последнее время появилось еще одно безусловное подтверждение дрейфа континентов. Оно связано с внутри- плитовым вулканизмом, о котором уже писалось в «Знание — сила» (№ 2 за 1985 год) Выявлены следы прохождения Сибири над «горячими точками», и они тоже показывают, что Сибирь перемещалась на тысячи километров. Использование всех этих методов позволило построить реконструкции абсолютного движения континентов, в частности Сибирского и Восточно-Европейского. Так что континенты, кажущиеся сейчас стабильными и неподвижными, на самом деле проделали за свою историю огромный путь. При анализе их геологической истории это, конечно, следует учитывать.
Корреспондент:— Наверное, не только история нам здесь важна. Ведь если мы в состоянии проследить путь, который прошел тот или иной континент, прежде чем он сложился в его сегодняшнем виде, то мы можем и что-то разгадать в его строении, в его, если можно так сказать, внутреннем устройстве?
Л. Зоненшайн:— Безусловно. Когда мы начинаем исследовать платформы, особенно их фундаменты, то выясняется (это было известно и раньше, но другой была интерпретация), что сам фундамент платформ состоит из равновеликих блоков - - от сотен до тысяч километров в поперечнике. Например, в Балтийском щите насчитывается несколько таких блоков, по крайней мере пять. И вот что интересно: сами эти блоки сложены породами с возрастом два с половиной три миллиарда лет, а разделены они узкими зонами шириной в несколько десятков километров, где породы гораздо моложе - от тысячи пятисот до двух миллионов лет.
В пределах Украинского щита ученые также выявили отдельные блоки. И оказалось: знаменитые криворожские железистые кварциты -- одна из главных кладовых черных металлов нашей страны как раз и приурочены к этим пограничным зонам, к этим своеобразным «швам».
В зонах «швов» слои сильно смяты, деформированы, в них образованы не только складки, но и надвиги, в которых на многие десятки километров одни породы надвинуты на другие. «Шовные» зоны свидетельствуют о том, что блоки сдвигались, спаивались, поглощая пространство, разделяющее их. Миллиарды лет назад плиты, составившие теперешнюю платформу, столкнулись, срослись между собой. В швах мы и находим следы магматизма и связанные с ним полезные ископаемые — кварциты, никелевые, полиметаллические оруденения.
На Сибирской платформе палеомагнитные данные показывают, что два крупные блока Алданский щит и вся остальная территория Сибири — в позднем докембрии (примерно шестьсот миллионов лет назад) перемещались независимо друг от друга. Соединились, спаялись они значительно позднее.
Платформы, как я уже говорил, покрыты осадочным чехлом, который представляет собой вместилище многих полезных ископаемых: фосфоритов, бокситов, каменных солей и, самое главное, нефти и газа. Необходимо знать, как формировался этот осадочный чехол, какие закономерности влияют на расположение в нем залежей. Осадочные бассейны приурочены чаще всего к окраинам прежнего континента. У нас огромные толщи таких осадков находятся на западе Белоруссии, рядом с Уралом, в Прикаспийской впадине. Это былые пассивные окраины континентов. На них когда-то происходили те же процессы, какие мы сегодня можем наблюдать по окраине Атлантического океана. Прежние океаны поглощены сомкнувшимися плитами, а осадки остались, и именно в их мощных толщах обнаруживают геологи скопления нефти и газа.
Знаменитые трапповые поля в Сибири, огромные залитые базальтом пространства площадью в десятки тысяч километров,— свидетели внутриплитового вулканизма. Мы видим их в районе Тунгуски, на Западно-Сибирской низменности. Проявления внутриплитового вулканизма обнаружены и на Восточно- Европейской платформе — в Днепро- во-Донецком районе, в Белоруссии, хорошо известны массивы щелочных пород на Кольском полуострове, базальты Притиманья.
Для нас же важно, что внутриплитовая вулканическая деятельность связана с ценными полезными ископаемыми. Это и апатиты Кольского полуострова, и алмазы Якутии, и медно- никелевые руды Норильска; сейчас такие руды ищут и на Восточно-Европейской равнине.
Так новый взгляд на старые платформы позволяет совсем по-иному, чем прежде, представить себе их историю и местонахождение на них разного рода минерального сырья.
Корреспондент:— Ну а складчатые пояса? Здесь, где породы смяты в складки, надвинуты друг на друга, пронизаны многочисленными инъекциями магмы, наверное, не так просто восстановить историю их формирования, связать с ней происхождение различных (а их, мы знаем, в горах много) месторождений?
Л. Зоненшайн:— Да, когда геологи обращают свой взор к складчатым поясам, их ожидают еще более удивительные вещи. Казалось бы, мы уже очень хорошо изучили горноскладчатые пояса, да и схема их образования была разработана досконально — это всем известная, геосинклинальная теория. Но при новом взгляде на складчатые зоны мы увидели их совсем по-иному.
Территория Советского Союза тем отличается от других частей света, что здесь складчатые пояса находятся внутри континента. В Америке, скажем, они расположены на границе между платформами и океанами, на краю континента. Такую же картину мы видим в Австралии, Антарктиде, Юго-Восточной Азии. В нашей стране складчатые пояса расположились внутри континента: Уральский пояс, Альпийско-Ги- малайская складчатая система. Издавна считалось, что эти складчатые пояса, поскольку они занимают внутриконтинентальное положение, чем-то отличаются от окраинных, что они имеют какую-то другую природу и к океанам не имеют отношения. На самом деле, как показали исследования, каждый из этих крупных складчатых поясов появился на месте океанического бассейна.
Очень трудно изменить устоявшиеся представления. Многие геологи, воспитанные на старой школе, до сих пор не могут принять новых геологических схем развития земной коры. Хотя фактов, противоречащих старым представлениям, много. Ну, например, на Урале очень четко просматриваются прежние структуры, развитие которых тесно связано с океаном. Это, прежде всего, остатки самой океанической коры в виде базальтов, имеющих такое же строение, как в современных океанах, та же форма лав, построек из них, те же следы прежних деформаций. Удалось даже установить глубину, на которой изливались эти лавы, она оказалась равной примерно километру. Удалось восстановить и «ископаемый» спрединг — раздвижение океанического дна, такое же, как мы видим в сегодняшних океанах. И даже скорость этого раз- движения была определена до пяти сантиметров в год в девонское время. Это, конечно, единичное наблюдение, «засечь» скорость удалось в одном лишь месте, поэтому распространить это измерение на весь Урал нельзя, а уж тем более — на другие складчатые пояса. Но даже одно наблюдение говорит о том, что процесс образования океанического ложа был одинаков — как сейчас, так и в то давнее геологическое время.
Но есть и другие доказательства. На Урале, в Альпийско-Гималайском поясе, на Тянь-Шане, в Казахстане широко распространены вулканические породы, в которых, наряду с базальтами, много включений, богатых кремнеземом, они часто насыщены водой. Эти породы ничем не отличаются от тех, что слагают современные островные дуги, ну, например, от обрамляющих сегодня Тихий океан. Для сторонника плитотектонической теории присутствие такого комплекса вулканитов — однозначное, неопровержимое свидетельство: когда-то рядом существовали океанические пространства. Остатки океанических дуг говорят о том, что здесь шел и другой хорошо нам теперь известный процесс,— под них, под эти дуги, подныривала, уходила океаническая плита. Там, внизу, она переплавлялась, возбуждала вулканизм, следы которого мы находим "наверху.
И в районе Тянь-Шаня обнаружен древний океанический бассейн. Он прекратил свое существование, или, как мы говорим, закрылся, во времена карбона. В это время к краю Туркестанского микроконтинента подошли блоки Каракумского и Каракумотаримского микроконтинентов и возникла сложная структура Тянь-Шаня.
По Алтае-Саянскому району тоже появляются сейчас работы, которые показывают, что и здесь, как в других горных системах, горы возникли на месте прежних океанических бассейнов и островных дуг. Океаническое ложе плохо сохраняется, так как оно уходит в зону субдукции, перерабатывается и исчезает бесследно. Но «свидетели» этой субдукции остаются.
При реконструкции океана на месте Средиземноморского горного пояса был использован еще один совершенно независимый источник сведений — кинематический. Уже хорошо известно, что Европа и Африка отодвигаются от Северной Америки, так расширяется Атлантический океан. История этого движения запечатлена в рисунке магнитных аномалий и трансформных разломов. Отходя от Северной Америки, Европа и Африка сближаются с той же скоростью, с какой они отодвигаются от континента по ту сторону Атлантики. Реконструкции показывают, что в юрское время, 150 миллионов лет назад, в районе Кавказа ширина прежнего океана была около двух с половиной тысяч километров. Это исчезнувший океан Тетис.
Корреспондент:— Многие геологи, не признающие тектонику плит, говорят примерно так: «Что же, для того чтобы знать, что происходит на Кавказе, надо интересоваться событиями на Азорских островах?»
Л. Зоненшайн:— Да! Это единственно возможный, и правильный путь, так как движения литосферных плит взаимосвязаны, взаимообусловлены, и понять, что происходило в давние эпохи, можно только охвату взором все относящиеся сюда события.
В пределах Средиземноморского пояса проходили работы по совместному советско-французскому проекту «Тетис», и история этого складчатого пояса восстановлена достаточно детально. Работы проходили в Альпах, на Кавказе, а привлекались геологические материалы от Гибралтара до Памира. В результате были созданы десять палеогеодинамических карт океана Тетис, в которых показано расположение суши и континентов, положение границ плит. На эти карты будет нанесено и расположение полезных ископаемых. Такая же работа делается для Урала, часть карт уже опубликована в сборнике «История развития Уральского палеоокеана», выпущенном Институтом океанологии. Готовятся такие карты и для Казахстана, Алтае-Саянской области, других складчатых поясов.
Еще более поразительная, почти детективная история разворачивается перед исследователями развития Северо-Востока СССР — от Берингова до Охотского морей. Здесь широко распространены островодужные вулканиты мезозойского и кайнозойского времени (от 150 до 30 миллионов лет и даже моложе). Там встречаются и остатки океанической коры. Но среди этих пород вкраплены совсем чужеродные блоки, которые никак не связаны с окружающими породами,— какие-то мелководные известняки или какие-то блоки древних кристаллических пород неясной природы. Находят породы с ископаемой тропической фауной, совсем не вяжущиеся с картиной развития этого пояса, переживавшего бурные события своего формирования по геологическим меркам совсем недавно. Встречаются и океанические вулканические комплексы, напоминающие породы современных Гавайских островов,— значит, образовались они где-то в океане, а потом были как-то заброшены на континент.
Аспирант Института океанологии М. Кононов выполнил специальное исследование, задачей которого было понять, каким же образом сформировались восточные окраины Азии. Выяснилось, что на протяжении последних 130 миллионов лет тихоокеанские плиты со скоростью от семи до семнадцати сантиметров в год сближались с окраиной Евразии. Свидетель этого движения — островодужный вулканизм, сопровождающий субдукцию. -Траектории движения плит показали, что некоторые из океанических блоков проделали за 130 миллионов лет путь в десять тысяч километров из центральных частей Тихого океана до сегодняшнего их положения. Причем движение шло из Южного полушария в Северное, и при очень смелых предположениях можно даже представить себе, что некоторые из блоков оторвались от Антарктиды.
Здесь мы видим совсем другой способ образования складчатого пояса, чем в Средиземноморском регионе. Там сдвигались два континента. Здесь все время вместе с плитой движутся осколки, какая-то, образно говоря, пена, которая, достигнув края- континента, выбрасывается на берег Евразии. Поэтому и картина получается очень сложной. Северо-восточная окраина Азии наращивалась постепенно, отдельными порциями. Возможно, в древности и другие континенты складывались так же, из «кубиков», и задача заключается в том, чтобы сквозь прошедшие века увидеть/ восстановить эти процессы. Иначе не понять устройства недр.
Сейчас на востоке Северо-Американская плита со скоростью около полусантиметра в-год отодвигается от Евразии. В это же время Тихоокеанская плита со скоростью семь сантиметров в год, наоборот, пододвигается под восточную окраину Евразиатской плиты. В то же время в районе Байкала происходит раскол, расширение Байкальской рифтовой зоны. На юго-востоке мы видим сложную мозаику плит. Здесь оторвался от Евразии в результате вклинивания в нее Индии крупный блок — Амурская плита. Эта вновь образовавшаяся плита испытывает вращение против часовой стрелки и вызывает раскол в области Байкала и сжатие в районе Станового хребта. Столкновение плит продолжается в районе Кавказа и Копетдага, о чем свидетельствуют происходящие там землетрясения.
Корреспондент:— Итак, картина в целом нарисована. Какую же конкретную пользу мы можем извлечь из расшифровки истории формирования нашей территории?
«П. Зоненшайн: — Безусловно, очень большую. Я уже говорил о том, что Министерство геологии СССР сейчас активно берет на вооружение теорию плитотектоники, ибо, не зная геологической истории региона, нельзя понять, где и какие полезные ископаемые следует в этом регионе ждать. Конечно, внедрение новой теории в умы геологов-поисковиков идет трудно, потому что ломает сложившиеся представления, но и не менять их сегодня нельзя.
Приведу примеры. Мы знаем, что главные проявления магматической активности (так же, как и сейсмичности) приурочены к границам литосферных плит. А с магматическими породами связано огромное количество рудных ископаемых. Примеров рудных месторождений, находящихся на границах плит, очень много. Известно также, что зоны субдукции, глубинные зоны, в которых происходит подныривание одной плиты под другую,— это указатели присутствия рудных месторождений. Медно-порфировые, полиметаллические, редкометалльные руды связаны с этими зонами. Если мы найдем прошлые, ныне погребенные зоны субдукции (а найти их можно по комплексам вулканитов — они маркируют подобные зоны), значит, здесь можно и должно вести поиски минерального сырья.
Мало этого. Магматические породы не остаются одинаковыми по мере движения от океана к континенту, ведь процессы, сопровождающие субдукцию, неодинаковы в разных местах этой зоны. Значит, и состав руд будет неодинаковым. Хорошо разобравшись в том, как шел некогда процесс взаимодействия плит, можно прогнозировать, и какие руды, где целесообразно искать. Конечно, это схема, ее по ходу времени меняли, в нее вмешивались другие процессы, но как схема, как принцип она, безусловно, верна.
Вдоль восточной окраины Азии на тысячи километров протягивается пояс вулканических пород и гранитов, формировавшийся в меловой период. Этот Восточно-Азиатский пояс возник над прежней зоной субдукции в результате сближения плит Тихого океана с Евразией. С магматическими породами пояса связаны самые разнообразные полезные ископаемые: золото, молибден, полиметаллы, олово, вольфрам, редкие элементы (тантал, ниобий, цирконий и прочие). Установлена замечательная закономерность: распределение рудных компонентов упорядочено, они, если следовать поперек вулканического пояса, располагаются один за другим примерно в том порядке, в котором перечислены, то есть золото и молибден ближе всего к древней зоне субдукции, а редкие элементы дальше всего от этой зоны. Эта закономерность дает в руки геологов прекрасное средство прогнозирования мест нахождения полезных ископаемых.
В Тянь-Шане, Казахстане и Алтае-Саянской области также есть вулканические пояса, подобные Восточно-Азиатскому. Учитывая одинаковые условия их образования, можно уверенно искать здесь те же полезные ископаемые, что и в Восточно-Азиатском поясе (ив той же последовательности рудных залежей) .
Когда геологи вышли в океан, они, можно сказать, увидели «кухню» рудо-образования. Необычайно великой оказалась роль подводной гидротермальной деятельности. Исследователи своими глазами увидели, как происходит отложение руд металлов из «черных курильщиков», обнаруженных в Тихом океане, и из других менее горячих источников. Попадая в зоны субдукции, эти руды перелопачиваются, обогащаются, но, представляя себе весь их путь, можно понять, и где их следует искать на суше.
Поиски осадочных бассейнов, связанных с залежами нефти и газа, также не могут теперь уже производиться без ясного понимания, как эти бассейны могли образоваться, каким воздействиям они потом подвергались. Не случайно сейчас ищут нефть в так называемых поднадвиговых зонах. Ее уже нашли в Месопотамии, на Кубе, на востоке Северной Америки.
В Советском Союзе разведка поднадвиговых зон почти еще не ведется, но она сулит большую отдачу. С этой точки зрения следовало бы обратить внимание на возможность расширения ресурсов «Второго Баку» на западном склоне Урала, где директор Геологического института Башкирского филиала АН СССР М. А. Камалетдинов давно уже доказал наличие крупнейших тектонических покровов, погребающих под собой мощные потенциально газоносные толщи Предуралья.
Сейчас геологам следует переосмысливать результаты старых разведок многих мест Советского Союза, нужно заново картировать территории, отмечая на них иные признаки, иные указатели для поиска полезных ископаемых. Знание геологической истории вооружает сейчас геолога совсем новыми прогностическими данными.
Многое уже делается. Составляется, например, специальная геодинамическая карта Советского Союза, которая затем послужит более детальным исследованиям. Переосмысление и новая интерпретация чрезвычайно богатого нашего геологоразведочного материала должны привести геологов к новым открытиям, которые послужат и для разработки теории, и для укрепления материально-технической базы нашей страны. Конечно, работа немалая- Она должна включать в себя и изменение образования нынешних геологов, которых, к сожалению, еще очень часто учат по старинке, и перемену образа мыслей огромной армии геологов-практиков, геологов-поисковиков.
Беседу вела Г. Шевелева