Перенесемся в первую половину мезозойской эры, то есть приблизительно на 200-225 млн лет назад, - это небольшая часть известной геологической истории, насчитывающей более 4 млрд лет. В то время географическая картина Земли существенно отличалась от современной, все континенты были слиты в единый суперконтинент, охватывавший около 40% ее поверхности (рис. 4). К такому выводу еще в начале XX века пришел известный немецкий естествоиспытатель Альфред Вегенер (1880-1930), который назвал этот суперконтинент Пангеей (Единая земля). В дальнейшем при геологических, палеонтологических и геофизических исследованиях идея Вегенера получила убедительное подтверждение. Реконструкция Пангеи выдержала проверку (и уточнялась) по мере палеомагнитного изучения горных пород, позволяющего определять географическую широту каждого участка континентальной коры в момент образования породы, а также его ориентировку по сторонам света.
Размеры земного шара в начале мезозоя были почти такими же, как в наши дни. Поэтому окружавший Пангею единый океан Панталасса, охватывавший всю остальную поверхность планеты, по своим размерам был близок суммарной площади всех современных нам океанов. Огромный залив вдавался в суперконтинент между Евразией и Австралией, его называют океаном Тетис. В срединных хребтах Панталассы, так же как и в современном Тихом океане, происходило разрастание океанической литосферы от осей спрединга, и эта литосфера со всех сторон пододвигалась под Пангею, субдуцировала и поглощалась на глубине. В целом глобальную систему зон субдукции того времени можно уподобить гигантской воронке диаметром около 18 тыс. км.
По аналогии с геологической активностью наших дней можно полагать, что над зонами субдукции, окружавшими Пангею, развивались вулканы, сходные с современными вулканами Тихоокеанского кольца. Действительно, обнаружены мощные пояса вулканических пород, образовавшиеся в раннем мезозое на периферии суперконтинента. Они хорошо сохранились в виде сегментов, разобщенных при последующем распаде Пангеи и обособлении современных континентов. Такие вулканические пояса прослежены на востоке Австралии и в Новой Зеландии, в Антарктиде, Андах и Кордильерах, вдоль восточных окраин Азии и в Средиземноморско-Гималайском складчатом поясе. По этим сегментам восстановлено вулканическое кольцо Пангеи, которое, подобно обручу, охватывает составленную из отдельных частей реконструкцию суперконтинента (см. рис. 4).
Лучше других сохранился тот сегмент вулканического кольца Пангеи, который находится на андской окраине Южной Америки в Перу и Чили. Это мощные наслоения излившихся лав, пеплов и других продуктов вулканических извержений, происходивших в начале мезозоя на побережье или в мелком море, затопившем окраину суперконтинента. В толщах горных пород различимы отдельные вулканические постройки, а в ущельях рек бывают вскрыты даже магматические очаги, располагавшиеся в фундаменте древних вулканов. Очаги уже давно застыли, раскристаллизовались и превратились в массивы горных пород из семейства гранитов.
Известно, что во второй половине юрского периода Пангея начала распадаться. Ее пересекли разломы и расщелины, так называемые рифты, а разделенные ими части суперконтинента начали расходиться, удаляясь одна от другой. При этом на месте рифтовых расщелин начинался спрединг, шло новообразование океанической литосферы, постепенно заполнявшей пространство между расходящимися континентами. Так один за другим обособлялись знакомые нам современные континенты, все они представляют собой фрагменты Пангеи. Последним (всего лишь 5 млн лет назад) отделился континентальный блок Аравийского полуострова, который до образования расщелины Красного моря принадлежал Африканскому континенту. По мере центробежного перемещения фрагментов Пангеи между ними раскрывались Атлантический и Индийский океаны с их ответвлениями, одно из которых прослеживается в Северном Ледовитом океане. Площадь Панталассы соответственно сокращалась, а то, что осталось, мы и называем Тихим океаном.
При распаде Пангеи обрамлявшее ее кольцо зон субдукции и вулканизма оказалось разорванным. В ходе центробежного движения каждый континент как бы наезжал на свой отрезок субдукционного кольца, отодвигая его. Поэтому на фронтальной стороне расходившихся континентов субдукция продолжалась, не прекращался вулканизм. Так, после распада кольца Пангеи обособились, но продолжали действовать вулканический пояс Кордильер Северной Америки и сходный с ним пояс Анд.
На активной окраине Азии мелового времени таким же образом формировался Охотско-Чукотский вулканический пояс, известный своими рудными месторождениями. Длиной более 3000 км и шириной 100-300 км он протянулся вдоль всего Хабаровского края. По размещению магматических пород пояса и особенностям их состава были определены угол наклона и другие характеристики уходившей под него зоны субдукции. Этот вулканический пояс отмер в палеогене, когда со стороны океана к азиатской континентальной окраине причленились складчатые сооружения Корякского нагорья и Камчатки. Вместо него над зоной субдукции образовалась Курило-Камчатская вулканическая дуга, действующая до наших дней.
По мере центробежного перемещения континентов все дальше отодвигались как зоны субдукции, так и фрагменты распавшегося вулканического кольца Пангеи. Со временем, пройдя линию большого круга Земли, они оказались на противоположной стороне земной сферы и, продолжая встречное движение, стали там сближаться (рис. 5). Наступая со всех сторон на пространство, оставшееся от Панталассы, они замкнули его. Так определились контуры современного Тихого океана, а из отдельных вулканических поясов сложилось Тихоокеанское огненное кольцо, впрочем все еще не полностью сомкнувшееся. Таким образом, по своему происхождению Тихоокеанское кольцо представляет собой как бы вывернутое наизнанку вулканическое кольцо Пангеи. В этом можно убедиться, сравнив рис. 4 и 1.
На всем протяжении долгой истории Тихоокеанского вулканического кольца подъем и извержение магматических расплавов сопровождались выносом и концентрацией многих ценных для человека химических элементов. Не случайно именно вокруг Тихого океана - от Чили и Боливии до Индокитая и Чукотки - разместились важнейшие месторождения меди, свинца, цинка, олова, молибдена, вольфрама, серебра, золота. Формирование этих месторождений, начавшееся еще на обрамлении Пангеи, шло затем в самостоятельных вулканических поясах каждого из континентов, а в дальнейшем на обрамлении Тихого океана.
БЛИЖАЙШЕЕ И БОЛЕЕ ОТДАЛЕННОЕ БУДУЩЕЕ ТИХООКЕАНСКОГО ВУЛКАНИЧЕСКОГО КОЛЬЦА
Распад Пангеи и центробежное перемещение ее фрагментов продолжаются в наши дни. Поэтому континенты, окружающие Тихий океан, все еще наступают на него, а тихоокеанское вулканическое кольцо сокращается. Движения происходят из года в год, изо дня в день, их направление и скорость определяются не только геологическими методами, но и непосредственно путем геодезических наблюдений. Постоянную информацию об этих перемещениях континентов дает Глобальная система местоопределения (GPS - от англ. Global Positioning System), хорошо известная не только геодезистам, но и путешественникам. Благодаря ей, используя спутники Земли, можно определить географические координаты любой точки. При специальных многократных определениях для одной и той же точки за несколько лет получают результат достаточно точный для того, чтобы уловить и измерить даже такие перемещения, которые происходят со скоростью всего лишь несколько сантиметров в год.
Оказалось, что и в настоящее время сохраняются приблизительно те же направления и скорости движений, что были установлены геологами для последних трех миллионов лет (см. векторы на рис. 1). Быстрее всего наступают на Тихий океан Северная Америка (около 2,5 см/год) и Южная Америка (около 3,5 см/год). Австралия перемещается даже с большей скоростью (до 7,5 см/год), но под острым углом к границе с океаном. Антарктида тоже наступает, но очень медленно (1 см/год и менее). Только Евразия почти не смещается и даже, вероятно, немного отступает от океана в северо-западном направлении.
Зная эти скорости, нетрудно рассчитать, где окажутся континенты через 10 или 20 млн лет (подобные карты уже не раз публиковались) и какими будут к тому времени очертания Тихого океана. Однако главное условие такого расчета - постоянство направления и скорости движения литосферных плит - противоречит геологическим реальностям. Поэтому подобные построения приблизительны и имеют смысл для некого ограниченного отрезка времени.
Можно полагать, что дальнейшее встречное движение континентов тихоокеанского обрамления, обусловленное распадом Пангеи, уже не будет длительным (в геологическом масштабе времени). Такое суждение основывается на представлениях о развитии Земли, согласно которым образование и распад суперконтинентов происходили уже несколько раз с определенной периодичностью. Полная длительность этапов распада суперконтинентов лучше всего известна для предыдущей Пангеи - около 200 млн лет (поздний рифей - венд). Современный нам незавершившийся этап распада последней Пангеи начался уже 165-170 млн лет назад и, вполне вероятно, близок к своему завершению.
Есть некоторые признаки близости предстоящего перехода от распада Пангеи к новому объединению континентальных единиц. Главный из них - зрелость раскрывающихся межконтинентальных океанов, особенно Атлантического. Нараставшие с возрастом толщина и плотность подстилающей их литосферы местами приближаются к тем критическим значениям, при которых океаническая литосфера потеряет свою плавучесть и начнет погружаться в подстилающую астеносферу. Это будет способствовать прекращению раскрытия межконтинентальных океанов и создаст механизм для их сокращения.
Вполне вероятно, таким образом, что через несколько десятков миллионов лет тихоокеанское вулканическое кольцо, к тому времени более сжатое и полное, будет разорвано на самостоятельные сегменты. Эти сегменты начнут удаляться один от другого вместе со своими континентами, которые будут двигаться к центру объединения новой Пангеи.
***
Михаил Григорьевич Ломизе, доктор геолого-минералогических наук, профессор геологического факультета МГУ. Область научных интересов - строение и происхождение горных сооружений, участие вулканизма в их формировании. Автор около 130 научных работ, в том числе трех монографий.
Источник: Соросовский Образовательный Журнал
06.09.2007
