Металлогения мирового океана

С наибольшей полнотой в настоящее время изучены  рудные образования на поверхности  дна. Это обусловлено и возможностями  используемых технических средств, и соображениями о доступности  выявленных полезных ископаемых для последующего их извлечения. Поэтому при изложении основ металлогенического анализа Мирового океана основное внимание мы уделяли этим образованиям.  

Металлогенические объекты, локализованные в недрах фундамента дна, не изучены. Их можно предполагать, прогнозировать, но практической значимости в обозримом будущем они не имеют. 

Глава II. ГЕОЛОГИЯ И ТЕКТОНИКА МИРОВОГО ОКЕАНА

1. Происхождение  и возраст океана 

В настоящее  время единого мнения о природе  Мирового океана и времени его  формирования не существует. Многие исследователи отстаивают точку зрения о древнем возрасте океанов, другие считают их сравнительно молодыми образованиями. Общепризнанно, что океан возник из недр Земли вследствие дегазации ее глубин. Количественные оценки эндогенного поступление воды в различные эпохи развития Земли также неоднозначны. Имеется ряд данных, согласно которым основная часть мантии была дегазирована на раннем этапе истории Земли в интервале 4,6-2,5 млрд лет назад, то есть почти вся океанская вода образовалась в течение архея. В дальнейшем земная кора и океаны лишь медленно и циклично перерабатывались (Шопф, 1982).  

Концепцию древнего возраста океанов развивает В.Е. Хаин (1994, 2001). Ссылаясь на палеомагнитные данные и постулируя сходство (если не полное тождество) офиолитов континента с корой современных океанов, он утверждает существование океанов в палеозое и докембрии. По его мнению, уже архейские глубоководные бассейны обладали корой, сходной с современной океанской, но более мощной и несколько отличной по составу. Предполагается, что уже в раннем протерозое работал механизм тектоники литосферных плит, столь характерный для позднего докембрия и фанерозоя. В.Е. Хаин (2001) считает вероятным, что Тихий океан зародился в позднем протерозое или самом начале кембрия, а затем с теми или иными изменениями продолжал существовать в палеозое и раннем мезозое. При этом отмечается, что документальная история Тихого океана поддается восстановлению с ранней юры (190 млн лет) и более уверенно со средней юры (160 млн лет). Начало развития современного Атлантического океана относится к началу юрского периода (около 200 млн лет назад), а Индийского к концу средней юры (160 млн лет назад).  

По расчетам О.Г. Сорохтина и С.А. Ушакова, глубины  океанов в позднем архее составляли 350-700 м, в начале раннего протерозоя - 870 м, а в среднем протерозое (1,2 млрд лет назад) - уже 2900 м. Палеозойские морские бассейны рассматриваются как аналоги современных океанов не только в физико-географическом, но и в геолого-геофизическом смысле.  

Итак, первичный  океан, по данным цитированных исследователей, возник в конце стадии аккреции. В конце архея - начале протерозоя произошло слияние всех континентальных  массивов в единый суперконтинент - Пангею-О, а в противоположном  полушарии возник единый океан - Панталасса. К концу протерозоя объем воды в Мировом океане и его уровень приблизились к современным. Соленость и химический состав океанской воды также достигли почти современных значений (Хаин, 1994; Сорохтин, Ушаков, 2002).  

С иных позиций  выступал В.В. Белоусов (1989), считавший, что все океаны, в том числе и Тихий, являются молодыми, мезозойскими. Анализируя распределение осадков и последовательность их накопления он показал, что до начала, а в некоторых случаях и до конца мезозоя, на месте современных океанов находились мелкие эпиконтинентальные моря с глубинами в несколько сот метров. Углубление дна океана последовательно происходило с юры до настоящего времени. Океанические котловины образовались в процессе океанизации - происходило оседание земной коры, некомпенсированное осадками и ведущее к образованию глубоководных бассейнов с тонкой <базальтовой> корой. При этом срединно-океанические хребты, и в особенности, осложняющие их рифтовые долины - еще более молодые - они не древнее конца палеогена, а вероятнее всего неогеновые и четвертичные.  

Подобные представления  в настоящее время все более  активно развиваются противниками концепции неомобилизма. Опираясь на многочисленные факты, противоречащие положениям плейттектоники, они отрицают явления спрединга, субдукции, обосновывают невозможность конвекции в мантии Земли, которую сторонники плитовой тектоники считают основной движущей силой зарождения спрединга, перемещения плит и возврата океанической коры в мантию в зонах субдукции. В.В. Орленок, И.А. Резанов, Е.М. Рудич и другие исследователи считают, что все океаны сформировались в процессе погружения и океанизации земной коры континентального типа. Подтверждение этому они видят в том, что глубоководным бурением установлен мелководный характер докайнозойских отложений на дне океанов, где при драгировании обнаружены также гранито-гнейсы и другие континентальные породы. Опускание дна океанов на 3-5 км, начавшись в конце юрского периода, продолжилось в меловом и достигло максимальных масштабов в палеогене, что привело к образованию гигантских отрицательных структур, которые одновременно с опусканием заполнялись водой. Поступление воды обеспечивается глубинными процессами дегидратации нижних частей земной коры. Проводниками глубинных вод являются вулканы и многочисленные разломы и трещины земной коры (<Океанизация >,2004).  

Отличную от изложенных концепцию формирования Мирового океана выдвинул коллектив  исследователей под руководством С.И. Андреева и И.С. Грамберга (1997, 1998, 1999). По их данным в начале архея могли существовать лишь локальные водные бассейны. Объем воды на поверхности Земли составлял 15-30% объема современного океана. Океанов и континентов не было. Тонкая (5-7 км) кора имела габбро-анортозитовый состав. Спрединг в этот период отсутствовал. Лишь в конце архея появляются первые сиалические выплавки, а крупные сиалические линзы - будущие континенты начали формироваться в протерозое. В палеозое - начале мезозоя произошла кардинальная перестройка литосферы, в результате которой всплыли сиалические глыбы - континенты. Создались условия для обособления и накопления в астеносфере скоплений жидкой базит-ультрабазитовой магмы. Выступая с позиций критики ряда положений плейттектоники, авторы утверждают, что заложение океана, ознаменовавшее наступление эпохи Великой базальтовой экспансии, произошло в средней юре, когда и включился спрединговый механизм формирования коры. Отмечается, что более древняя кора океанического типа на континентах отсутствует. Офиолиты континентов не являются аналогами океанским магматическим комплексам. Самые древние участки океанского дна имеют возраст порядка 170 млн лет, что соответствует бату (средняя юра). Этапы формирования земной коры, процессы, отражающиеся на ее поверхности образованием водных бассейнов, участков суши, впоследствии континентов и океанов - обусловлены этапами глубинной дифференциации Земли - последовательными обособлениями ядра, нижней и верхней мантии и т.д.  

Возникновение океана - особый планетарный этап развития земной коры в позднемезозойско-кайнозойское время.  

Формирование  Мирового океана (Мировой талассогенной  системы) происходило стадийно. И  хотя спрединговый механизм образования  океанической коры имел определяющее значение, спрединговые стадии развития сменялись неспрединговыми. Выделено две мегастадии: а) неупорядоченного спрединга (средняя юра - ранний мел, апт) и б) линейно-упорядоченного спрединга (поздний мел, кампан - квартер), разделенные неспрединговой переходной зоной (апт - кампан).  

Начальная стадия первой мегастадии - неспрединговая, характеризуется развитием процессов базификации - ареальной проработкой верхних частей палеолитосферы. В отличие от В.В. Белоусова, базификация рассматривается как гомодромный процесс преобразования базит-ультрабазитового субстрата. Вторая стадия собственно неупорядоченного спрединга: наращивание океанической коры происходит от нескольких одновременно действующих разноориентированных центров спрединга, для которых не характерно формирование спрединговых хребтов. В эту стадию были сформированы старые океанические плиты, возраст которых оценивается в 120-170 млн лет.  

Стадия неупорядочного спрединга соответствует времени  формирования разнонаправленных линейных магнитных аномалий Китли.  

Зона перехода к упорядоченному спредингу характеризуется  формированием протяженных вулканических поясов, вдоль которых развиваются вулканы центрального и щитового типов.  

С кампана начинается вторая мегастадия линейно-упорядоченного спрединга, продолжающаяся до настоящего времени. В течение первой стадии возникают молодые океанические плиты, во вторую (с конца олигоцена) образуются срединно-океанические хребты.  

В кайнозойскую эру в связи с формированием  и развитием срединно-океанических хребтов образовались линейные Ламонтские магнитные аномалии, наиболее древняя  из которых датируется возрастом в 70 миллионов лет.  

В процессе формирования молодых океанических плит (26-80 млн  лет) наибольшие скорости спрединга  достигали 50-100 мм/год (Центрально-Индийский  хребет).  

Глобальная система  срединно-океанических хребтов (сводовая часть 0-10 млн лет, фланги - 10-26 млн лет) разделяется на два главнейших звена: Индо-Атлантическое и Индо-Тихоокеанское. Первое характеризуется низкими скоростями спрединга < 30 мм/год. Индо-Тихоокеанское звено - высокоскоростное (> 30 мм/год), причем в различных его сегментах скорости существенно различаются. В пределах Индо-Красноморского сегмента скорости средние - 20-30 мм/год. На Восточно-Тихоокеанском поднятии меняются от 60 до 160 мм/год, на отдельных участках Южно-Тихоокеанского поднятия скорости спрединга в период 10-80 млн лет составляли всего 20-35 мм/год, а на Австрало-Антарктическом поднятии 25-30 мм/год (в период 26-80 млн лет). Отмечается нарастание скорости спрединга в сторону экватора. Так, в Индо-Тихоокеанском секторе в западном крыле скорость спрединга на севере 35 мм/год, на экваторе 81 мм/год; на восточном крыле подобная картина: на севере - 22 мм/год, на юге - 24мм/год, в районе экватора - 94 мм/год (Андреев и др., 1999). Характерной особенностью строения срединно-океанических хребтов являются трансформные разломы разного масштаба и протяженности, ориентированные вкрест простирания хребтов и разделяющие их на отдельные сегменты, смещенные в плане относительно друг друга на различные, иногда весьма существенные расстояния до нескольких сотен и более километров. Кинетика спрединга, обусловившая морфологию, структуру и сегментацию хребтов, как будет показано в дальнейшем, влияет на состав и масштабы гидротермального сульфидного оруденения, во всяком случае, определенная корреляция между этими явлениями наблюдается.  

Существенная  роль в структуре океанского дна  принадлежит крупным разломам, разграничивающим разновозрастные участки Мирового океана. Между линией Императорский  хребет - Гавайи - Лайн - Туамоту на востоке  и Восточно-Индийским хребтом (или параллельным ему хребтом Инвестигейтор) на западе расположен древний участок океана с мезозойским базальтовым основанием, юрскими и меловыми осадочными образованиями. За пределами этого сегмента возраст основания не древнее палеоценового. Основная часть осадочного чехла сформирована в эоценовое время и позже.  

На это обращал  внимание В.В. Белоусов, подчеркивая, что  Тихий океан отчетливо разделяется  на две части - западную и восточную. На западе кора толще (до 10 км) и более  сложного строения, на востоке кора тоньше (до 8 км) и однородней.  

Весьма своеобразным элементом структуры океана являются <горячие> точки, характеризующиеся  специфическими магматизмом и металлогенией. По мнению большинства исследователей, <горячие> точки являются поверхностным проявлением конвекционных струй в нижней мантии. Горячие мантийные струи занимают фиксированное положение. Поэтому проявления магматизма на поверхности перемещающихся литосферных плит образуют постепенно омолаживающие цепочки вулканических центров. В качестве примеров рассматриваются: Гавайский хребет, Императорские горы, хребет Луисвилл в Тихом океане, Восточно-Индийский подводный хребет в Индийском океане и др. Для Гавайского архипелага установлено постепенное омоложение вулканических построек от о. Мидуэй (на северо-западе) до о. Гавайи (на юго-востоке) в течение последних 30 млн лет. Направления миграции вулканических центров в общем коррелируют с направлением движения литосферных плит над <горячими> точками в результате спрединга.  

Магма вулканов, связанных с <горячими> точками, относится к щелочно-базальтовой формации, которая рассматривается как производная недеплетированной мантии.  

В Мировом океане насчитывается 56 <горячих> точек. К  вулканическим постройкам <горячих> точек и перекрывающих их осадков приурочены разнообразные проявления рудной минерализации. В зависимости от характера магматической дифференциации они имеют различную геохимическую специализацию: Cu-Zn, Cu-Pb, Cr-Ni-Os и т.д. В некоторых случаях допускается возможность связи с ними карбонатитов с редкоземельной специализацией, проявлений алмазоносных кимберлитов и др. (Андреев и др., 1999).  

Выяснение истории  формирования океана, установление основных этапов и свойственной им геодинамики  определяют ведущие механизмы образования  коры океанического типа. Эти положения находят отражение в строении основных типов океанических структур, особенностях проявления магматизма, эволюции процессов магмообразования и специфике состава и потенциальной рудоносности магматических комплексов.