Статья: Океанское марганценакопление в свете исторической тектоники

В Индии в провинции Орисса Mn-отложения также ассоциируют с Fe-формациями, перекрывая их. Они тоже играли важную экономическую роль, хотя сейчас в значительной мере выработаны.

Авторы заключают, что описанные осадочные Mn- и Fe-рудные отложения образовались, по-видимому, внутри сходных тектонических условий. Попытки графически изобразить раннепротерозойский суперконтинент крайне ограничены. В. Е. Хаин и Н. А. Божко предложили реконструкцию для раннего рифея (рис. 4) [Хаин, Божко, 1988]. В их книге говорится: "Реконструкция Пангеи 1 (имеется в виду раннепротерозойское время) представляет собой трудновыполнимую задачу" (с. 157), но авторы предполагают, что гипотетическая Пангея 1 напоминает более молодую Пангею. Последняя изображается в виде компактного блока, на котором рисуются контуры современных континентов, причем расположение их сравнительно мало отличается от палеореконструкции, предложенной Х. Дженкинсом [Jenkins, 1993] для триаса. Удивительно, что столь разновременные реконструкции представляются довольно сходными по расположению интересующих нас континентов. Мы также предприняли попытку воспроизвести возможное расположение континентальных блоков, несущих единовременные Fe- и Mn-рудные формации на раннепротерозойском суперконтиненте

Рис. 5. Предполагаемое расположение континентальных блоков на протерозойском суперконтиненте

(рис. 5). Что касается Антарктиды, то на нашей схеме она использована для получения замкнутой картины как по форме, так и по существу, хотя из-за слабой изученности этого континента в геологическом отношении, прямых данных для этого пока недостаточно. Однако здесь отмечены корки пустынного загара на выходах коренных пород, аномально обогащенные Mn [Dorn et al., 1992]. Возможно это признак погребенного подо льдами месторождения, что вполне соответствует геохимическим свойствам Mn.

Сколько же времени просуществовал протерозойский суперконтинент? На основании палеомагнитных данных Д. А. Пайпер [Piper, 1982] высказал идею, что он существовал в течение всего протерозоя. Геологические данные, по мнению Д. Шисселя и Ф. Аро [Schissel and Aro, 1992], свидетельствуют о его существовании между 1800 и 1100 млн лет. В то же время модель Дж. Роджерса [Rogers, 1996] вообще показывает, что первый суперконтинент Родиния возник лишь 1000 млн лет назад, т.е. отрицает существование раннепротерозойского суперконтинента. Такие противоречия в области трактовки геологической истории Земли свидетельствуют о недостаточности научного фундамента для достоверных палеореконструкций, особенно для древнейших эпох развития Земли. В этом случае целесообразно шире использовать такие важные признаки, как существование хорошо датируемых и тектонически определенных крупнейших в мире рудных формаций.

Нам представляется, что процесс агрегации протерозойского суперконтинента мог сопровождаться неполным закрытием части океанского бассейна, находящегося между континентальными блоками, по внутренним окраинам которых и могло происходить формирование рудных формаций. В этом случае легче объяснить причины возникновения апвеллинга, трансгрессии океана и геологически относительно непродолжительного времени образования столь крупных месторождений (между 2,3-1,9 млрд лет). Заметим, что при палеореконструкциях не всегда рассматривается возможность сохранения в пределах суперконтинентов фрагментов внутренних бассейнов, возможно и с океанической корой. Но этого исключать нельзя, более того, такие области впоследствии могли стать местом раскола суперконтинента.

Однако есть и другая модель, предложенная Д. Л. Андерсоном [Anderson, 1984] и поддержанная М. Гурнисом [Gurnis, 1988]. По ней мощный суперконтинент с толстой корой должен вызвать сильный мантийный апвеллинг и приобретать куполообразную форму (выступ геоида). Следствием становится раскол суперконтинента и отдельные блоки начинают движение в сторону мантийного даунвеллинга (геоидного понижения). Можно предположить, что выступ геоида в пределах суперконтинента в Южном полушарии совпал с центром раннепротерозойского схождения континентов, который стал также центром последующего раскола. Вопрос о длительности существования раннепротерозойского суперконтинента, строго говоря, остается открытым.

Далее обратимся к мезозойской геокинематике в пределах Южного полушария. Имеющиеся довольно многочисленные палеогеодинамические реконструкции иллюстрируют направления движения южных континентов в ходе образования Атлантики и Индийского океана. Если Африку рассматривать как наиболее устойчивый континент, то при расколе Гондваны наибольший импульс движения получили Южная Америка, Антарктида, Индия и Австралия. Южная Америка, отдаляясь от Африки, раскрывала южную половину современного Атлантического океана; Антарктида, дрейфуя к югу, раскрывала акваторию Южного океана в западной его части; Индия двигалась на север-северо-восток и, постепенно удаляясь от Африки, раскрывала западную часть Индийского океана. Так формировался молодой Индо-Атлантический сектор современного океана, в котором начало процесса железо-марганцевого рудогенеза соответствует возрасту его ложа.

Иное содержание имел дрейф Австралии. Он проходил в восточном и затем в северном направлении, отсекая при этом западный клин древнего Тихого океана, который и составил основу восточной половины Индийского океана с унаследованными от древних времен накоплениями Mn. Разумеется, ЖМО здесь были многократно переотложены, однако благоприятные фациальные условия глубоководных котловин способствовали их регенерации в этой половине океана.

Обсуждение

Приведенные выше сведения по геохимии, металлогении и пространственному распространению океанских марганцевых образований имеют существенное значение для дальнейшего развития теории о структурной асимметрии Земли: разделении ее на Индо-Атлантический и Тихоокеанский тектонические сегменты [Пущаровский, 1972]. Теория зародилась в конце 50-х гг. текущего столетия как одно из важнейших обобщений, полученных в итоге составления Тектонической карты СССР в масштабе 1:5000000. В настоящее время ее суть нужно понимать следующим образом [Моссаковский и др., 1998].

Рис. 6. Схема соотношения тектонических сегментов в современной структуре Земли

Тихоокеанский тектонический сегмент образуют ложе Тихого океана и окаймляющий его Тихоокеанский тектонический пояс. Последний представляет собой целостную глобальную структуру кольцевой формы, образованную сложно построенными горно-складчатыми сооружениями и системами островных дуг и окраинных морей (рис. 6). Вся остальная часть земного шара, резко отличная по строению и геологической истории относится к Индо-Атлантическому сегменту.

Как известно, помимо тектонического своеобразия, Циркум-Тихоокеанский пояс отличается мощнейшим развитием в нем гранитоидного магматизма, спецификой металлогении, приуроченностью к нему самых значительных проявлений на Земле молодого вулканизма и сейсмичности.

В пределах ложа Пацифики фактически нет свидетельств его геологической истории древнее 180 млн лет. Но косвенно о ней можно судить по геологии внешних (континентальных) частей Тихоокеанского тектонического пояса, где встречаются офиолитовые серии с возрастом ~1 млрд лет. В сочетании с данными сейсмической томографии, установившей проникновение тихоокеанской неоднородности, выраженной пониженными скоростями сейсмических волн на всех глубинных уровнях, вплоть до земного ядра, можно полагать, что эта неоднородность скорее всего отражает очень древнюю асимметрию в строении планеты. Отметим, что глобальной структурной асимметрией обладают также другие планеты, такие как Марс, Меркурий, Венера, а равно Луна. Все они находятся на разных стадиях развития. Соответственно можно считать, что структурная асимметрия - это устойчивое свойство упомянутых небесных тел, возникшее вероятно еще в аккреционную стадию. Здесь необходимо упомянуть, что в настоящее время в космохимии уже нет места идее, что Солнечная система образовалась из хорошо перемешанного химически и изотопно однородного горячего газового облака. Базисом для такого суждения главным образом являются данные об изотопном составе метеоритов [Meteorites..., 1988]. Для таких элементов, как O, Mg, Si, Ca, Ba, Sr, Ti, Ag, Nd, Sm, Xe, Ne установлены внеземные изотопы, что и свидетельствует о гетерогенности досолнечной небулы. Она могла состоять из материала звезд, а также межзвездных облаков и в дальнейшем их изотопы были привнесены в Солнечную систему [Шуколюков, 1996]. Тем самым, последняя также гетерогенна, что и привело в ходе аккреции планет к их изначально неоднородному строению. Очень вероятно, что Тихоокеанский и Индо-Атлантический сегменты отражают эту первичную неоднородность.

Путь тектонического развития Индо-Атлантического сегмента, по сравнению с Тихоокеанским, совершенно иной. Именно в его пределах на протяжении нескольких миллиардов лет формировались материковые массы (кратоны). Время от времени такие массы соединялись и тогда образовывались суперконтиненты (Пангеи, Гондвана и др.), которые в дальнейшем раскалывались и части их расходились, открывая пространство для развития новообразованных океанов. Используя актуалистический метод, можно сказать, что ведущим механизмом при этом был рифтинг. В пределах ложа Тихого океана никаких признаков существования когда-либо континентальных масс нет.

Кардинальной проблемой является характер тектонических взаимоотношений сегментов на разных этапах геологической истории. Как выясняется, особенности распространения океанских железо-марганцевых отложений способствуют ее разработке.

Было показано, что океанские ЖМО распадаются на две группы: тихоокеанскую, с ее обширными полями богатых руд, и атлантическую, где площади оруденения ограничены и руды значительно беднее. Тем самым, выявляется новый критерий для противопоставления двух тектонических сегментов.

Индийский океан в его восточной половине характеризуется распространением ЖМО тихоокеанской группы, а в западной - атлантической. Этот факт, наряду со структурными особенностями и палеореконструкциями, позволяет счит?