Введение к работе
Объект исследования настоящей работы - влияние планетарных факторов, в частности - ротационного режима Земли, зависящего от неравномерного движения Солнечной системы по галактической орбите, на тектонические, магматические и рудообразующие процессы.
К планетарным факторам отнесены следующие:
осевое вращение Земли;
переменная скорость вращения Земли в зависимости от скорости движения Солнечной системы по галактической орбите;
зависимость степени сплюснутости Земли и других планет от скорости осевого вращения и ее изменения во времени;
трехоспость земного эллипсоида в историческое время;
nqicxo;n>i трехосного земного эллипсоида в двухосный п периоды ускорения осевого вращения и обратно - в периоды замедления осевого вращения;
'— существование линий перехода трехосного земного эллипсоида в двухосный и обратно (критические меридианы и параллели) и липни максимального изгиба земной коры (экстремальные меридианы и параллели) [Каттерфельд, 1962; Стовас, 1962, 1963];
полярное сжатие Земли в периоды ускорения осевого вращения вследствие перетекания мантии к экваториальному поясу и уменьшение полярного сжатия в периоды замедления осевого вращения вследствие перетекания мантии к полярным областям [Каттерфельд, 1962; Цареградский, 1963; Картер, Робертсон, 1987];
растяжение земной коры зон критических меридианов и экватора и сжатие земной коры зон критических параллелей в периоды полярного сжатия и наоборот - в периоды уменьшения полярного сжатия Земли [Каттерфельд, 1962; Цареградский, 1963; Стовас, 1962, 1963].
Геологи обычно игнорируют осевое вращение Земли. Объяснение причин глобальной цикличности регрессий и трансгрессий морей, рифтогенеза и складчато-надвиговых деформаций земной коры, магматизма, кремнещелочного метасоматоза и рудообразования, заложения планетарных разломов, происходивишх в фаперозое, они видят в глубинных эндогенных процессах, которым не свойственна цикличность. Эндогенные процессы развиваются [Тяпкнн, 1987] в направлении снижения энергии системы.
Влияние планетарных факторов на закономерности проявлений перечисленных геологических процессов вытекает, по мнению автора, из известных фактов, свидетельствующих о происходящем в кайнозое
и в историческое время уменьшении полярного сжатия Земли. К ним относятся:
опускание земной коры южных широт Земли и воздымание ее в северных широтах [Личков, 1936; Каттерфельд, 1962;Стовас, 1963];
установленное шестикратное пересечение экватора поверхностью ундулируюгцего геоида [Кропоткин, 1990];
опускание коры Тихого океана и смещение ее по разломам к северу в северном полярном секторе и к югу в южном полярном секторе [Цареградский, 1963; Леонтьев, 1980];
надвигание Северо- и Южно-Американского континента на Восточно-Тихоокеанский рифтовын пояс, а Восточной Азии - на Западно-Тихоокеанский пояс [Милановский, 1990];
надвиги с востока на запад палеозойских образований на мезозойские угленосные отложения, закартированные [Расулев, 1974] в бу-роугольных бассейнах восточного склона Урала;
уменьшение скорости осевого вращения Земли в последние две тысячи лет [Парийский, 1984] и многое другое.
Имеющиеся геологические данные также указывают на то, что в фанерозое периодически происходили полярные растяжение и сжатие Земли, приводившие к циклическим перестройкам в земной коре.
Актуальность исследований обусловлена геологической целесообразностью выяснения влияния на глобальные закономерности проявлений геологических процессов полярного сжатия Земли и его уменьшения, зависящих от ускорения и замедления осевого вращения при Hq>aBHOMq)HOM движении Солнечной системы по орбите.
Цель исследований: обосновать связь глобальной цикличности геотектонических событий фанерозоя с ротационным режимом Земли, выяснить влияние по.тарного сжатия Земли (и его уменьшения) на формирование тектонических структур, вулканизм, кремнещелочной метасоматоз и рудообразование, выявить наиболее общие закономерности геологических процессов, включая формирование полезных ископаемых, и найти применение этих закономерностей при решении практических задач.
Основные задачи:
-
Построить планетарную модель глобальной цикличности геологических процессов, исходя из известных данных о продолжительности галактического года и тектоно-магматических циклов фанерозоя.
-
Обосновать влияние полярного сжатия Земли и его уменьшения на формирование рифтов и складчато-надвиговых сооружений в зонах критических меридианов и параллелей и планетарной сетки глубинных разломов.
-
Рассмотреть историю геологического развития Урала в рамках планетарной модели глобальной цикличности геотектонических процессов.
-
Рассмотреть возможный вариант базальтопдного вулканизма в условиях пологопадагощен рифтовой зоны (на примере Урала).
-
Выяснить соотношения во времени и пространстве разрывной тектоники, вулканизма, кремнещелочного метасоматоза и колчеданного рудообразовання в связи с ротационным режимом Земли.
Фактический материал:
Обоснование зависимости геологических процессов и их глобальной цикличности от планетарных факторов базируется на данных, в первую очередь, ученых Ленинградской школы астрогеологов и планетологов, основоположником которой был Б. Л. Личков, и ряда других исследователей (Б. Л. Личков, Г. Н. Каттерфельд, М. С. Эй-генсон, Л. П. Шубаев, М. В. Стовас, П. С. Воронов, В. И. Драгунов, Я. А. Драновскпй, В. А. Зубаков, А. А. Лавров, Г. Ф. Лунгерсгаузен, Г. П. Тамразян, А. В. Волин, В. Д. Наливкин, В. А. Царсградский, А. В. Хабаков, В. В. Шаронов, А. Т. Асланян, Н. С. Шатский, А. В. Пейве, П. Н. Кропоткин, Ю. М. Пущаровский, В. Е. Хаин, Е. Е. Милановский, А. А. Пронин, Н. Н. Парийский, А. Р. Кинзикеев, К. Ф. Тяпкин, И. И. Чебанеігко, И. В. Галибнна, Л. М. Расцветаев, Е. Н. Пермяков, Г. И. Мартынов, А. В. Долицкий, Ю. А. Заколдаев, А. А. Ефимов, А. А. Шпитальная, С. И. Шерман, Н. А. Шило и др.). При разработке планетарной модели цикличности геологических процессов использованы также данные исторической геологии. Анализ повторяемости геологических процессов в фанерозое проводился путем накладывания на гео хронологическую шкалу пиков важнейших геологических событий (тектогенез, вулканизм, гранитообразование, рудообразованне, регрессии и трансгрессии морей). Затем эти события в хронологическом порядке были нанесены на эллиптическую кривую, отражающую важные для используемой концепции особенности галактической орбиты, что дало наглядную картину закономерной глобальной цикличности геологических процессов в зависимости от движения Солнечной системы по орбите.
Для обоснования роли планетарных факторов в геологическом развитии уральского пояса, кремнещелочном метасоматозе и грани-тообразовании, контроле оруденения субширотными (поперечными) тектоническими нарушениями и узлами их пересечений с другого направления разломами использованы данные коллектива исследователей Урала и других регионов (Г. Д. Афанасьев, А. А. Богомол, М. Б. Бородаевская, И. А. Бушляков, И. С. Вахромеев, М. А. Гаррис, И. И. Горский, А. Г. Жабин, Г. М. Зешсов, С. Н. и К. С. Ивановы,
ґ\
Т. Т. Казанцева, М. А. Камалетдинов, Ю. В. Казанцев, Ю. С. Каре-тин, Н. Ф. Коровин, А. М. Косарев, В. И. Ленных, И. Н. Мамаев, А. А. Макушин, В. А. Маслов, Л. Н. Овчинников, В. П. Показаньев, А. А. Пронин, А. Т. Расулов, А. В. Разваляев, В. А. Романов, Г. И. Самаркин, И. Б. Серавкин, В. М. Сергиевский, И. Д. Соболев, Т. И. Фролова, И. А. Хайретдинов, Г. Ф. Червяковский, Д. С. Штейн-берг, Р. Г. Язева и др.).
Для рассмотрения флюидного режима мантии и земной коры Уральского палеорифта основополагающими являлись данные Ф. А. Летникоьа и его соавторов. Привлечены также результаты исследований А. А. Маракушева, В. А. Жарикова, И. А. Резанова, Н. С. Горбачева, В. Н. Зырянова, А. И. Альмухамедова н др.
Ведущее значение кремнещелочных флюидов в формировании комплексов метасоматических порфировых и полнокристаллических пород и в колчеданном рудообразовании обосновано не только теоретическими построениями в петрологии, но и фактическим материалом автора, собранным при картировании карьеров медноколчедан-ных месторождений им. XIX партсъезда, Учалы, Молодежное, Сибай, Гай; при документации керна скважин перечисленных месторождений, а также месторождений Приорское, Чебачье, Узельгинское, Красногвардейское, Тарньерское, железорудных месторождений Магнитогорское, Гороблагодатскос и III Северное, золоторудного месторождения Муртыкты; составленные автором (по собственным описаниям керна и шлифов и по результатам обработки силикатных химических анализов) геологические разрезы, планы и структурные схемы по названным месторождениям; личные результаты документации керна уральской сверхглубокой скважины СГ-4; геологические карты рудных полей месторождений им. XIX партсъезда, Учалы и Учалинско-Александр инской рудоносной зоны, составленные при (участии автора, а также геологические и гравиметрические карты Магнитогорского погружения и Южного Урала.
Защищаемые положения
-
Полярные сжатие н растяжение Земли, зависящие от ускорения и замедления ее осевого вращения при неравномерном движении Солнечной системы по орбите, определяли глобальную цикличность рифтогенеза и складчато-надвиговых деформаций земной коры в зонах критических меридианов и параллелей и попеременное заложение планетарных разломов субмеридиональной, северо-западной и субширотной, северо-восточной ориентировки.
-
Цикличность тектоно-магматических процессов в уральском поясе подчинена ротационному режиму Земли. Смена крупных циклов совпадала с эпохами движения Солнечной системы в апогалак-
л\
тіш, а мелких - с эпохами ее движения в пограничных зонах между четвертями орбиты. При ускорении осеного вращения и полярном сжатии Земли происходили заложение рифтов, внедрение мантийного интрузива и базальтоидный вулканизм. При замедлении осевого вращения и полярном растяжении Земли широтное сжатие Уральского пояса приводило к складчато-надвнговым деформациям и интрузивному магматизму.
-
Пологое посточное падение уральской палеорифтовой зоны обусловило выплавление базалътоидных магм в подошве и кровле мантийного интрузива, вследствие чего вулканизм проявлялся в западном и восточном бортах Тагило-Мапштогорского погружения, смещаясь в каждом этапе к его центру. Выплавка базальтовой и постепенно раскисляющихся магм осуществлялась кремнещелочными флюидами, формировавшимися в контактовых зонах мантийного интрузива при взаимодействии его восстановленных газов и флюидов с субстратом. Вулканизм завершался кремнещелочным метасоматозом базальтоидов и колчеданным рудообразованнем.
-
Субшпротные тектонические нарушения, закладывающиеся вместе с северо-восточными разломами при широтном сжатии Урала, и узлы их пересечения с субмеридионалъными и северо-западными разломами, заложенными при широтном растяжении Урала, служили проводящими каналами для кремнещелочных флюидов с рудной нагрузкой и обеспечивали их проникновение до геохимических барьеров, где происходило отложение медноколчеданных руд. К этим структурным узлам приурочены крупные колчеданные месторождения и вмещающие их центры вулканизма и кремнещелочного метасоматоза.
Новизна работы
основываясь на данных предыдущих исследователей о превращениях трехосного земного эллипсоида в двухосный и обратно при изменениях скорости осевого вращения и сплюснутости Земли, автором обнаружены признаки, свидетельствующие о зависимости образования рифтов и складчато-надвиговых сооружений вдоль критических меридианов 60, 150 , -120, -30 от воздымания и опускания центральных областей Азиатского и Северо-Американ-ского континентов;
исходя из анализа данных о деформациях Земли при ее полярном сжатии и растяжении, а также используя тот факт, что земной шар является эллипсоидом деформаций, установлена кинематика планетарных разломов Азиатского и Северо-Американского континентов;
исходя из разработанной автором схемы кинематики планетарных разломов Сибири и Северной Америки, закладывающихся при по-
лярном сжатии и растяжении Земли, и из учета пологого падения сейсмофокальных зон под континенты, сделан вывод о том, что при воздымании центральных областей Сибирской плиты в периоды полярного сжатия Земли оттягивание ее окраин из зон критических меридианов 60 и 150 к экстремальному меридиану 105 происходит по системе пологих разрывов и в виде дифференцированных сбросовых перемещений блоков, что примерно подтверждается разрезами ГСЗ через Урал, т. е. рифтовые зоны полого падают под континент; при опускании центральных областей Сибири под давлением ее окраин в зонах указанных критических меридианов горные массы надвигаются по пологим сместителям, что выражается в покровном строении Урала;
используя данные исторической и планетарной геологии, абсолютной геохронологии и астрономии, разработана новая планетарная модель глобальной цикличности общегеологнческнх процессов, позволяющая понять закономерности их проявления не только во времени, но и в пространстве;
исходя из модели эволюции флюидов [Летников и др., 1977], на основе фактических данных по вулканизму и кремнещелочному метасоматозу предложена принципиальная схема флюидо- и маг-мообразования в Уральском палеорифте, нетрадиционно объясняющая вулканизм, кремнещелочной метасоматоз и формирование уральского гранитного пояса;
с учетом данных по рудоконтролирующей роли разрывной тектоники и на основе предложенной автором кинематики планетарных разломов сделан вывод о ведущей роли субширотных тектонических нарушений на Урале и узлов их пересечения с другими разломами в контроле колчеданного и золото-сульфидного оруденения.
Теоретическое и практическое значение
Работа в значительной мере является теоретической. Это, в первую очередь, озтюсится к планетарной модели глобальной цикличности геотектонических процессов, анализу флюидного режима мангип и земной коры в пологопадагощих рифтах и, отчасти, рудоконтролирующей роли тектонических нарушений. Но эти разработки имеют важное значение и в практике, так как указывают на первоисточник сил,' определяющих ход циклических геотектонических процессов, раскрывают главные причины тектогенеза, магматизма, рудообразо-вания и других явлений. Знание природы равнопериодической цикличности геотектонических процессов, зависящих от неравномерного движения Солнечной системы по орбите, позволяет четко разграничить этапы и характер проявления геологических процессов во времени и пространстве, определить неодновременность развития одно-
тппных геологических событий її зонах критических меридианов и параллелей, субмерлдпональных - северо-западных н субширотных -северо-восточных планетарных разломов, т. е. па этой основе становятся понятными многие ранее необъяснимые разнотипные тектоно-магматическне процессы, синхронно происходящие в указанных зонах. Также становится возможным прогнозирование перспектив новых площадей и геологических структур на различные виды полезных ископаемых. Например, результаты анализа флюидного режима мантии и земной коры в рифтовых зонах показывают, что при вулканических процессах к дневной поверхности поступает и выбрасывается в атмосферу значительное количество углеводородов. По мнению автора, эти углеводороды имеют неорганическую природу и могут участвовать в формировании залежей нефти и газа вблизи вулканических центров и магмоподаодящих каналов, какими являются планетарные разломы. Поэтому можно предположить наличие залежей нефти под траппами платформ, в зонах радиалъно-копцентрических магмокон-тролиругощих планетарных разломов приполярных и полярных областей, включая всю акваторию' Северного Ледовитого океана, а также в зонах сопряжения глубинных планетарных разломов фундамента с подошвой платформенного чехла, если в его основании имеются коллектора и экранирующие горизонты. Кроме того, на основе планетарной модели глобальной цикличности геотектогенеза возможны уточнение и совершенствование схем стратиграфии, магматизма и рудообразованпя конкретных регионов. Поперечные по отношению к рифтам тектонические зоны, закладывающиеся при тангенциальном сжатии земной коры, и узлы их сопряжения имеют важнейшее рудогенетическое значение, являясь главными проводниками кремнещелочных флюидов, транспортирующих петрогенные и рудные компоненты. Это может быть использовано при поисково-оценочных работах на меда и золото. Применение этой разработки привело к положительному результату, о чем имеется справка о внедрении в практику Миндакского рудника АО "Уралзолото" (от 27.02.95).
Апробация работы
Основные положения диссертации обсуждены на 2-й Международной конференции "Проблемы пространства и времени в естествознании" (С.-Петербург, 1991), на Всесоюзном совещании по прогнозированию скрытого оруденения... (Москва, 1972), 2-м палеовулка-ническом симпозиуме (Москва, 1973), вулканологическом совещании (Петропавловск-Камчатский, 1974), семинаре "Роль подземной гидросферы в истории Земли (Ленинград, 1989), VIII палеовулканологическом симпозиуме (Хабаровск, 1989), конференции "Концептуальные проблемы геологии и геофизики (Киев, 1991), научных сессиях (Уфа,
1988; 1989; 1991; 1992) и на 5 региональных сессиях.
Обоснование структуры диссертации
В данной работе главным является обоснование влияния планетарных факторов на геологические процессы, чему посвящена первая глава диссертации. Остальные главы посвящены детализации и расшифровке следствий геотектонических процессов - вопросам вулканизма, кремнещелочного метасоматоза и гранитизации, рудообразо-вания. В Заключении сформулированы преимущества выполненного исследования и выносятся нерешенные вопросы.
Работа состоит из введения, четырехглав и заключения. Общий объем 251 стр. Из них 193 стр. текста, 33 иллюстраций, 1 таблица.
Список литературы содержит 226 наименований.
За добрые советы и замечания автор благода]існ академику РАН Ф. А. Летникову, члену-корреспонденту РАН В. Д. Наливкииу, профессорам К. Ф. Тяпкину, А. Е. Кулинковичу, а также Б. Д. Мага-дееву, А. А. Шпитальной, Ю. А. Закоддасву и др.
