Покушение на геосинклиналь

С термином геосинклиналь знаком любой геолог, географ, геофизик. Каждый из них, хотя бы в студенческие годы, исходил с рюкзаком за плечами и с геологическим молотком в руках какую-либо из горных областей. А горные страны, как полагала наука, и появились на месте так называемых геосинклиналей. Так что же такое геосинклиналь? Это понятие возникло из противопоставления устойчивых областей земной коры - платформ и относительно подвижных частей земной поверхности. В то время как платформы стабильны, устойчивы, геосинклинали, считалось, постоянно изменяются, проходят в своем развитии сначала стадию опускания, накопления осадков, затем стадию горообразования, воздымания накопившихся осадков в горные хребты и цепи и затем, наконец, стадию разрушения гор, постепенного превращения горной области в платформенную. Причины всех этих превращений всегда оставались в тени. Да, раньше на месте складчатых поясов были глубокие морские прогибы - вот откуда многокилометровые толщи осадков. Да, впоследствии огромная линза осадков сминается в складки, превращается в горную страну. Но почему происходят все эти изменения? Почему на расположенной рядом платформе земные слои лежат спокойно, а геосинклинали, как показывают палеогеологические исследования, проходят в своем развитии целый цикл превращений? Наука не давала ответа на этот вопрос. Она как бы говорила: геосинклиналь живет своей жизнью, и наша цель - познать этапы этой жизни и формы перехода от одной стадии к другой. И геосинклинали тщательно изучались. За столетие, прошедшее со времени появления этого термина, возникло целое учение о геосинклиналях. Ведь эти области накопления мощных толщ осадков, подвергающихся затем сильным изменениям - метаморфизму, связаны и с очень активной вулканической деятельностью, и с внедрением магматических пород. Вот почему геосинклинали всегда - кладовые полезных ископаемых, вот почему к ним привлечено пристальное внимание геологов. Новая тектоническая теория отвечает на вопрос о происхождении на земной поверхности складчатых поясов, тех областей земной коры, которые в классической геологии именовались геосинклиналями.

Возвращение на Урал
Предыдущие десятилетия принесли много крупных геологических открытий и находок, но не на суше, а на океаническом дне. Получив морские научно-исследовательские суда и аппаратуру, способную «глядеть» сквозь километровые толщи воды, геологи буквально ринулись на штурм загадок, скрытых под водой океана. Многое было разгадано, понято в строении океанического дна и морского шельфа. Работы в океане дали мощный толчок разработке новых взглядов на геологическую структуру поверхности всей планеты, они позволили сформулировать новую геотектоническую теорию.
Но вот морские геологи вновь возвращаются к работе на суше. Чем вызван такой поворот дела? Что ищут на Урале те, кто спускался в обитаемых аппаратах на дно Красного моря, исследовал подводные вулканы, искал Атлантиду?
Урал - классический складчатый пояс, поэтому и был он выбран в качестве объекта исследования. Такое же строение, как Урал, имеют и Аппалачи в Северной Америке, и Альпы, и Каледонские горы в, Шотландии, и другие складчатые пояса. Понять их происхождение, разгадать историю возникновения этих гигантских вздыбленных масс - необычайно важная задача. Зная сегодня во многих тонкостях строение океанического дна, мы должны понять и генезис форм рельефа суши, чтобы объять единой геотектонической теорией строение всего земного шара. Поэтому мы взялись за Урал. Он исхожен нашими геологами вдоль и поперек. Но мы решили взглянуть на него другими глазами.
Если любой складчатый пояс рассечь поперек, от края прилегающей к нему стабильной области, где слои почти не деформированы, до его сердцевины, то в любом горном сооружении мы встретим одну и ту же структуру, примерно такую, как мы видим в этих горах на границе Европы и Азии.
На Урале, в районе Уфы, мы встречаем породы, почти не смятые в складки. Двигаясь на восток, попадаем в слабовсхолмленную область. По обнажениям на берегах рек и по многочисленным пробуренным здесь скважинам видно, что этот всхолмленный край сложен обломками, образовавшимися за счет размыва Уральских гор. Районы здесь нефтеносные, относятся к нашему «второму Баку», поэтому изучены они очень хорошо. Это так называемый Уральский краевой прогиб.
Сами Уральские горы возникли примерно 250 миллионов лет назад. Обломочные породы Уральского краевого прогиба лежат на еще более древних отложениях, очень мощных, до четырех километров толщиной. Их возраст - от 270 до 480 миллионов лет. Здесь главное место занимают известняки. Но что такое известняки? Это в основном остатки скелетов самых разных морских организмов, главным образом обитателей мелководий. Под известняками расположены еще более древние кристаллические породы фундамента Восточно-Европейского континента.
Следовательно, на окраине этого континента за время от 480 до 270 миллионов лет назад шло накопление толщи мелководных осадков. Но точно такая же толща мелководных морских осадков располагается на восточной окраине Северной Америки, отличие лишь в том, что эта толща накопилась с юрского периода, за последние 180 миллионов лет. Ее отложение было непосредственно связано с существованием по соседству впадины Атлантического океана. Эта аналогия заставляет нас предположить, что рядом с Предуральем в палеозое располагался океан, соизмеримый с Атлантическим.
Породы предгорий Урала такие же, как те, что расположены рядом, на платформе. Но с существенной разницей! На платформе они не смяты в складки. Это всегда смущало геологов: вокруг все переменилось, рельеф совсем другой, горный пейзаж разительно отличается от того, что рядом, на равнине. А породы одни и те же. Казалось бы, там - платформа, стабильная устойчивая область, здесь - горы, иной рельеф, иная растительность, все иное, естественно ожидать и других пород, но этого нет. Но если идти дальше в горы, то породы, действительно, сменятся, появятся совсем другие, не осадочные, а магматические породы. Они слагают крупные пластины, часто лежат горизонтально, перекрывая осадочные толщи. Породы эти не расплавлены (если предположить, что в расплавленном состоянии они поднялись и излились из недр), а вздыблены, перенесены сюда какой-то механической силой.
А вот в центральной части Уральских гор уже встречаются расплавленные базальтовые лавы. Полоса их шириной в несколько десятков километров протягивается по всей длине гор, от Полярного Урала до Мугоджар. Узкая полоса лав, сопровождающаяся подушками застывших на поверхности излияний.
Геосинклинальная теория, которой пользовались до сих пор геологи, объясняя строение гор, не может сказать, какая сила вознесла тяжелые магматические породы, расположив их выше пористых, легких известняков.
И здесь нам придется сделать отступление и посмотреть, как складывались взгляды геологов на строение горных цепей, каким было развитие этих взглядов.

Кто «сделал» эти горы?
Вопрос этот не новый. Перед человеческим разумом он стоял с самых давних времен: какие силы заставили вздыбиться огромные массы земли, вознесли их высоко в небо над лежащими рядом низинами? Почему земная поверхность так неровна? Что придает Земле ее многообразный, неповторимый лик? Самую большую загадку люди встречали, поднявшись высоко в горы, где они видели белые толщи известняков, а в них - раковины организмов, очень сильно напоминавших тех, что обитали рядом, на берегу моря. Как попали эти морские организмы в толщи горных пород?
В числе первых мыслителей, которые искали ответы на эти вопросы, был Леонардо да Винчи. В далекие годы эпохи Возрождения он пришел к совершенно правильному выводу: современные горы были некогда морем. После того, как море ушло и воды здесь не стало, дно морское попало на высочайшие вершины Альп.
Долгое время мысли великого ученого не находили никакого развития. Лишь в середине XIX века предшественник и по существу учитель Дарвина Чарлз Лайель открыл, что геологические процессы, происходящие на Земле, действовали и в прежние геологические эпохи, так же, как существовали и подобные формы рельефа. Метод сравнения геологического прошлого с. тем, что мы видим сегодня, получил название «принцип актуализма». Лайелю удалось с помощью этого метода объяснить происхождение крупных валунов, в огромном количестве принесенных откуда-то масс песка и глин, которые залегали поверх различных слоистых толщ перед Альпами. Сейчас мы хорошо знаем, что эти отложения принес ледник, покрывавший десятки тысяч лет назад всю территорию северного полушария. Тогда же ученые терялись в догадках. Лайель сопоставил эти отложения с отложениями современных ледников на вершинах Альп, в Скандинавии. Бесформенные груды камней, песка и глин были именно там, где только что стаял ледник. Так были установлены границы прежнего оледенения. И так был утвержден принцип актуализма.
Но как же формируются горы? Человек видел грандиозные масштабы вулканической деятельности, огнедышащие жерла вулканов. Естественно было связать извержения с горообразованием. И крупнейший геолог прошлого века Леопольд фон Бух, путешествуя по вулканическим Канарским островам, обратил внимание на огромные воронки, округлые провалы в центре кратеров, остающиеся после извержения вулкана. Возникла теория обрушения, говорившая, что некогда вулканы были повсюду и там, где остались после извержений воронки (кальдеры), образовались низменности, а то, что окружает низменности, составило горы. Эта гипотеза быстро потерпела крушение, ведь в горах не так уж много вулканических пород, а повсюду встречаются слоистые отложения, которые явно образовались в морской, озерной или речной воде.
Во второй половине прошлого века американские ученые Дэна и Холл, изучая западные склоны Аппа-лачских гор, обратили внимание на то, что слои осадков от равнин к горам меняют свою мощность от нескольких сотен метров до нескольких километров. Кроме того, на равнине они лежат спокойно, а в горах те же слои оказываются смятыми в сложные складки, как если бы какая-то мощная рука сжала и смяла стопку бумаги. Естественно было предположить, что некогда существовали условия, которые способствовали накоплению огромного количества осадков. Но где это могло происходить, где могла существовать такая прогнутая чаша, которая вмещала в себя эти осадки? И ответ был один - морское ложе. Только в море, в его чашу сносятся с берегов осадки, обломки, частицы, в нем отмирают морские организмы, скапливаются речные наносы.
Уже тогда геологи различали складки, обращенные выпуклой стороной кверху, антиклинали (анти -. против, клинос - падаю), и складки, повернутые выпуклостью вниз,- синклинали (син - вместе, то есть слои падают навстречу друг другу, образуя как бы чашу со склонами разной крутизны). Огромные осадочные бассейны, в которых накопились гигантские массы осадков, были названы геосинклиналями. Так появился этот термин, сыгравший огромную роль в геологической науке, его ввели американцы Дэна и Холл.
С самого своего появления понятие геосинклиналь было палеогеографическим, то есть говорило о том, что было когда-то, не рассматривало, что дальше происходит с накопившимися осадками. Хотя, конечно, нельзя было не обратить внимания на те мощные складки, в которые эти осадки смяты.
Введение понятия геосинклиналь оказалось для геологии очень полезным. Геосинклинали противопоставлялись низменным районам, в которых слои не смяты, не деформированы, а мощность их очень мала. Эти низменные равнины получили название платформ, или кратонов. Считалось, что платформы с силой сдавливают геосинклинали, поэтому они и имели второе название - кратоны, или кратогены,- несущие, порождающие силу. Это области спокойные, стабильные, в отличие от подвижных, мобильных геосинклиналей, на месте которых в конце концов возникает складчатый пояс.
Учение о геосинклиналях сыграло очень большую роль в геологии материков, так как позволило классифицировать явления и события, все породы и полезные ископаемые на два крупных класса - платформенные и геосинклинальные.
Дэна и Холл не пытались найти аналога геосинклиналям в современности, то есть принцип актуализма применен не был. А жалко, потому что изучить ископаемое всегда труднее, чем то, что живет сейчас. Лишь позднее известный французский геолог Эмиль Ог пришел к выводу, что Атлантика, например, и есть современная геосинклиналь. Тогда в связи с прокладкой трансатлантического кабеля из Европы в Америку дно Атлантики было изучено, конечно, поверхностно, но все-таки стало известно, что оно состоит из двух больших котловин, разделенных срединно-океаническим хребтом. Этот хребет Or сравнивал со срединой геосинклинали. Другими аналогами геосинклинали Ог считал Карибский регион и Средиземное море.
В дальнейшем, однако, попытки таких сравнений были оставлены. Даже наоборот, считалось, что геосинклинальный период в развитии Земли закончился и сегодня ничего похожего на геосинклинали возникать на Земле не может. Такому подходу есть свое объяснение. Ведь строение океанов и морей тогда было изучено чрезвычайно слабо.
Усилия геологов направлялись на изучение саморазвития геосинклиналей, на познание их устройства, строения. И несмотря на то, что прошло уже больше стa лет со времени появления учения о геосинклиналях, первичное понятие в принципе не изменилось. Казалось, существует какая-то фатальная предопределенность событий: первичный прогиб Земли приводит к накоплению в ней осадков, а уж вся дальнейшая жизнь геосинклинали развертывается по испытанному сценарию - осадки сминаются в складки и на месте области глубокого прогиба в земной поверхности возникает высокоподнятый горноскладчатый пояс. О причинах развития событий почему-то никто не задумывался. Завидная судьба была у этого понятия! Геотектонические гипотезы на протяжении столетия сменяли одна другую. Ушла в прошлое гипотеза обрушения, была показана несостоятельность контракционной гипотезы, очень популярной в начале нашего века и связывающей тектонические движения с уменьшением земного радиуса, сверкнули и исчезли яркие мобилистские построения Вегенера, а учение о геосинклиналях продолжало жить само по себе и казалось прочно установившейся научной истиной.
Учение о геосинклиналях было, что называется, основополагающим. Опираясь на него, ученые анализировали распространение в пространстве и времени магматических пород, смену условий образования горных пород, а отсюда - и это самое главное - делали выводы о размещении полезных ископаемых. Все внимание было сконцентрировано на том, чтобы выяснить, в каком направлении развивалась та или иная геосинклиналь, какие этапы и стадии проходила. Считалось, что любой складчатый пояс возник на месте геосинклинали, так как она распадается на отдельные прогибы и поднятия - горные цепи и долины. Самые сильные движения, считалось, земная кора испытывает на ранних стадиях развития геосинклинали. В это же время происходят крупные излияния вулканических пород базальтового состава. Чем дальше, тем больше в геосинклинали появляется отдельных прогибов и поднятий, возникает складчатость, вздымаются горы.
Геолог изучал строение горных пород и пытался привязать картину, которую он наблюдал, к определенным стадиям геосинклинального развития, так как с каждой стадией развития связаны свои, только ей присущие комплексы магматических пород, а следовательно, и набор полезных ископаемых. На начальных этапах развития геосинклинали следовало ждать тяжелых металлов - меди, свинца, цинка, сульфидных руд. Более поздним этапом развития синклинали сопутствовали вольфрам, молибден, олово, редкоземельные элементы - торий, уран и прочие.
Казалось, что стадийное развитие геосинклинали разработано чрезвычайно подробно. Поколения геологов воспитывались на такой схеме, ее считали твердо доказанной истиной.

Ревизия геосинклинали
С появлением иеомобилизма, теории тектоники литосферных плит, стал очевидным порок учения о геосинклиналях - принцип актуализма при подходе к ним применен не был.
Нетрудно видеть, что понятие «геосинклиналь» не предполагает каких-либо крупных горизонтальных перемещений в земной коре. Напротив, считается, что все события, сложившие породы так, как мы их видим, происходили именно в том месте, где сейчас находится геосинклиналь. Следовательно, геосинклиналь есть понятие сугубо фиксистское. (Фиксизм, как мы знаем, предполагает, что движения в земной коре происходят главным образом по вертикали.) И только с появлением плитотектоники начался пересмотр понятия «геосинклиналь».
По теории тектоники литосферных плит самые контрастные формы рельефа, вулканические явления, землетрясения концентрируются в сравнительно узких поясах. Эти пояса разбивают жесткую оболочку Земли - литосферу - на плиты. Внутри плит рельеф сравнительно ровный, нет или очень мало землетрясений или проявлений вулканизма. Активные пояса известны очень давно. Это огненное кольцо вокруг Тихого океана, Альпийско-Гималайский складчатый пояс, в последнее время к ним добавились срединно-океанические хребты.
Там, где плиты расходятся, образуются внутри-континентальные рифты и срединно-океанические хребты. Здесь и происходят магматические процессы, образуется новая океаническая кора. Там же, где плиты сближаются, сталкиваются, одна пододвигается под другую, возникают вулканические пояса (Анды в Южной Америке), образуются вулканические островные дуги (Курильская гряда). Здесь взаимодействуют между собой или только океанические, или океаническая и континентальная плиты.
Когда же сближаются две континентальные плиты, два континента, то их края со всеми Накопленными здесь осадочными породами сминаются в складки. Так формируются складчатые пояса.
Так что же такое геосинклинали? Если рассмотреть колонку горных пород, то в основании ее мы увидим подводные базальтовые лавы, аналогичные базальтовому ложу современных океанов. Они образовались в оси срединно-океанических хребтов, то есть вдоль границ раздвижения литосферных плит. Лавы андезитов, в обилии встречающиеся в средней части геосинклинального разреза, неотличимы от вулканических пород островных дуг, составляющих огненное кольцо Тихого океана. Они возникали над Зонами поглощения океанической коры, то есть там, где литосферные плиты сближаются. Отсюда вытекает необычайно важный вывод, который рубит под корень все дерево геосинклинального учения. Оказывается, в тех поясах, которые геологи обозначают геосинклиналями и которые они привыкли считать чем-то целостным и неделимым, в действительности совмещены горные породы, первично формировавшиеся в совершенно различной, даже полностью противоположной геодинамической обстановке: одни - в условиях растяжения, другие - в условиях сжатия. И самое главное - в очень сильно удаленных друг от друга структурных зонах Земли: в срединно-океанических хребтах и вулканических островных дугах. Если пытаться дать ответ на вопрос, сформулированный в начале абзаца, то мы должны отнести к геосинклиналям все океаны и все континентальные окраины, практически все активные зоны Земли. Понятие «геосинклиналь» становится всеобъемлющим, и его применение по существу теряет всякий смысл. Выход один - вместо геосинклинальной терминологии использовать аналоги с современными геодинамическими формами, такими, как рифты, островные дуги, активные континентальные окраины, и другими.
Вернемся к классическому складчатому поясу - Уралу. Последние годы экспедиция Института океанологии занималась его изучением как раз с целью понять его происхождение.
Если применить метод актуализма, то очень быстро обнаруживается, что сейчас, в современных условиях, такие вот лавы, что мы видим в центре Уральских гор, слагают океаническое ложе. Именно такие базальтовые лавы добываются со дна океана бурением, обломки их вытаскивают драги, а в последнее время геологи смогли взглянуть на них собственными глазами, спускаясь на дно в обитаемых аппаратах. Чрезвычайно важный вывод: во внутренних частях складчатых поясов мы видим остатки прежнего океанического ложа. А значит, история складчатых поясов есть не что иное, как история океанов - от их образования до исчезновения.
Этот замечательный вывод, правда, не говорит о том, какой была ширина океанов. Они могли быть шириной с современную Атлантику, а может быть, со Средиземное море, в котором тоже есть океаническая кора, а могли быть шириной и с Тихий океан. Но сам по себе вывод не подлежит сомнению и играет колоссальную роль для понимания развития складчатых поясов.
В разрезе любого складчатого пояса можно увидеть и комплекс пород, слагающих современные островные дуги. Я не буду подробно на них останавливаться, а скажу лишь, что разным частям разреза можно найти аналоги в современных тектонических формациях, и все эти аналоги мы находим на границах литосферных плит. Сближаясь, иногда проходя при этом многие тысячи километров, литосферные плиты образуют на линии своего сближения складчатые пояса.
Теория плитотектоники изменила всю психологию мышления геологов. Мы были воспитаны на том, что две залегающие рядом породы рядом и образовались. Оказывается, вывод этот неверен. Плитотектоника научила нас учитывать горизонтальные движения в земной коре, перемещения плит, и это оказалось чрезвычайно важно и плодотворно.
Конечно, перейти от одного образа мышления к совершенно иному очень трудно. Геологам приходится менять восприятие геологических обнажений, совершенно по-другому их рассматривать и описывать. Ведь подушечные лавы, которые мы видим сейчас в центре Уральских гор, излились когда-то в океаническом рифте, на глубоком дне океана. Нужно мысленно проследить весь ход развития - от расширения, роста океана до его исчезновения, чтобы найти в геологической истории время образования этих пород. Складчатый пояс - это шов, прошедший там, где прежде располагался океан. Каким был этот океан, нужно восстановить по этому, оставшемуся на лике Земли рубцу, по этому шву.
Такой и была наша задача на Урале. На основании очень детальных наблюдений мы установили, что лавы, которые мы видим сейчас в районе Мугоджар, изливались на глубине три километра. Рифт рос со скоростью не меньше пяти сантиметров в год. Палеозойский океан, существовавший 400 миллионов лет назад, был таким же, как современные океаны. Его ширина - не меньше 2500 километров. Этот океан соизмерим с современной Атлантикой. А была ли, существовала ли уральская геосинклиналь? Ее не было. Она существовала условно, в нашем воображении, а сейчас образование горных хребтов и кряжей нашло свое место в единой концепции плитотектоники. Имело ли место «покушение» на геосинклиналь? Нет, просто идет естественное развитие геотектонической теории, в ходе которого новые идеи возникают и утверждаются, отжившие уходят.

Л. Зоненшайн, доктор геолого-минералогических наук