Области внутриконтинентального орогенеза
Когда мы слышим слово «горы», чаще всего представляем столкновение континентов — скажем, Индии с Евразией, породившее Гималаи. В геологии этот процесс называют интерколлизионным. Но есть и другой сценарий. Представьте: тектонические плиты не сталкиваются лоб в лоб, и океан между ними давно закрыт. Однако глубинные силы — мантийные плюмы или перестройка литосферы — вдруг «взламывают» древнюю, казалось бы, стабильную платформу. Старые швы и разломы оживают. Блоки коры начинают ползти друг на друга, дробясь и утолщаясь. Рождаются горы, но не на стыке плит, а в глубине континента. Это и есть внутриконтинентальный орогенез .
Пожалуй, самый наглядный пример у нас под боком — история Русской равнины. Не везде здесь ровно, как стол. Геологи из РАН (М.В. Минц, В.А. Буш) детально описали устройство Брянск-Курск-Воронежского орогена. Согласно их исследованию в журнале «Геодинамика и тектонофизика», этот гигантский «шрам» на теле Восточно-Европейского кратона жил по своим законам .
- Эпоха рифтов: 2,6–2,5 миллиарда лет назад и повторно 2,2–2,1 миллиарда лет назад земную кору здесь разрывало растяжение. Возникали провалы — депрессии, которые оперативно заполнялись вулканическими породами и осадками, в том числе железисто-кремнистыми. Казалось бы, вот-вот образуется новый океан, но…
- Короткий субдукционный рывок (2,10–2,08 млрд лет): вдруг процесс пошел вспять. Появляется зона субдукции (поглощения океанической коры), формируется Липецко-Лосевский вулканоплутонический комплекс. Однако длится это недолго, всего каких-то 30-40 миллионов лет — для геологии миг.
- Финальный коллапс: к 2,05 миллиардам лет назад всё затихает. Субдукция прекращается. Но ороген не умирает. Он продолжает «болеть» тектонотермальной активностью: позже, 2,0–1,7 миллиарда лет назад, сюда внедряются расплавы щелочных и габбро-сиенитовых пород.
Ученые подчеркивают: мы не можем объяснить этот процесс по лекалам классической геологии (модель аккреционных орогенов Кордильерского типа тут не работает). Ключевую роль сыграл не столько «гон» плит, сколько разогрев коры снизу — работа мантийных плюмов. То есть, когда горячая точка в мантии проплавляет литосферу как паяльник. Фактически, Брянск-Курск-Воронежский ороген — это высохший след внутриконтинентальной «лихорадки» .
А теперь перенесемся в Китай. Изучая сейсмические профили, исследователи Пекинского университета (Shao J., He G.) классифицировали знаменитые горы Яньшань именно как внутриконтинентальные. И нашли подтверждение тому, что они развиваются в зонах древней слабости — на севере Северо-Китайского кратона. Эти разломы заложились еще 1,8 миллиарда лет назад, а в мезозое вдруг «проснулись». Около 140 миллионов лет назад здесь резко изменилась обстановка: одни блоки взлетели вверх, другие рухнули вниз. Возникли и горы, и впадины, которые тут же наполнились лавой .
В чем же главная «фишка» такого горообразования? Оно не требует столкновения континентов. Оно — реакция верхней коры на «шалости» глубокой литосферы. Сначала она утолщается, чтобы создать горный корень, а затем неизбежно истончается. Этот процесс магматического андерплейтинга (когда расплав застывает снизу, подпирая кору) здесь важнее, чем горизонтальное сжатие. Это тектоника плит наоборот: не снаружи, а изнутри .
Говоря о классификации эндогенного рельефа, нужно помнить вот что. В учебниках пишут просто: «горы делятся на складчатые, глыбовые и вулканические». Жизнь сложнее. Внутриконтинентальные орогены — это всегда возрожденные горы. Сначала был древний фундамент (кристаллический щит или платформа), потом он разрушился дотла, выровнялся, а затем спустя миллиарды лет — снова вздыбился. Современный Алтай, Тянь-Шань — яркие примеры. Как отмечают в работе по геодинамике Тянь-Шаня (исследование мезозойско-кайнозойских отложений Кыргызстана), эти горы — продукт «дальнего удара» столкновения Индии с Евразией. Но сам Тянь-Шань лежит далеко от места этого столкновения. Напряжение передалось через толщу коры как по проводам, всколыхнув древние швы. Это послеколлизионное внутриконтинентальное «эхо» .
Чем это полезно знать современному человеку? Именно к внутриконтинентальным орогенам приурочены крупнейшие месторождения. Нефть и газ в предгорных прогибах (как в Ферганской впадине), золото, медь и полиметаллы — часто результат поздней магматической активизации таких зон. Брянск-Курск-Воронежский массив — это часть той самой Курской магнитной аномалии (КМА). Где железные руды? Правильно, в древнем орогене. Так что, изучая, как ломалась кора миллиарды лет назад, геологи ищут кладовые сегодняшнего дня .
Изучение областей внутриконтинентального горообразования (орогенеза)
За последние двадцать лет геологи пересмотрели теорию, казавшуюся незыблемой. Раньше спорили: горы растут только на стыках плит. Ан нет. К концу 1990-х стало окончательно ясно — внутри континентов тоже кипит работа. Российские ученые из Института физики Земли РАН (В.В. Белоусов, позднее Е.Е. Милановский) еще в 1970-х предложили термин «тектоно-магматическая активизация». Но взяли его в штыки. Слишком революционно. Сейчас же методология другая: сейсмическая томография и GPS-наблюдения за движениями коры.
Ключевое открытие, которое перевернуло представления, сделали, изучая горы Тянь-Шаня. В 2003-2007 годах международная группа (Институт геологии и геофизики Китая, Сибирское отделение РАН) пробурила несколько скважин в зоне Таласо-Ферганского разлома. Данные Н.В. Корона и В.Е. Хаина (МГУ) показали: в мезозое тут была равнина — почти идеальная поверхность выравнивания. А в кайнозое, за последние 30 миллионов лет, она вздыбилась на 4-5 километров. И все — в глубине материка, за тысячу километров от ближайшей границы плит.
Что сегодня реально используют исследователи?
- Сейсмическое профилирование (метод ГСЗ): «просвечивают» кору взрывами. Так выявили, что под горами Тянь-Шаня кора утолщена до 60 км (под равнинами — 35-40 км). Утолщение — прямое доказательство сжатия.
- Изотопная геохронология: датировка цирконов из древних гранитов. Если в образце из горного массива возраст кристаллов 1,8 млрд лет, а сами горы молодые — значит, поднялся древний фундамент.
- Палеомагнитный анализ: измеряя намагниченность горных пород, устанавливают, насколько и когда блок повернулся вокруг вертикальной оси. Это фиксирует сдвиговые деформации.
В 2015 году в журнале «Геотектоника» (статья К.Е. Дегтярева и А.А. Третьякова) вышел обзор по Уралу. Оказалось: герцинская складчатость (300 млн лет назад) не была финалом. В мезозое-кайнозое Урал вновь испытывал поднятия — локальные, но агрессивные. Вывод: внутриконтинентальный орогенез не редкое исключение. Это правило для всех древних складчатых поясов. Просто одни «просыпаются» ярче (Тянь-Шань, Алтай), другие — вяло (Средний Урал).
Классификация эндогенного рельефа
Сразу расставим точки над i. Любой учебник физической географии делит рельеф по генезису: эндогенный (рожденный внутренними силами Земли) и экзогенный (выработанный водой, ветром, льдом). Прагматичный подход журналиста требует: закончили с теорией — переходим к типам. Вот что реально работает в практике геологического картирования.
По динамике развития и морфологии эндогенный рельеф распадается на три крупных семейства. Причем последнее — самое спорное.
Первый тип: рельеф областей современного континентального рифтогенеза. Пример — Восточно-Африканская рифтовая система (длина около 6000 км). Здесь земная кора растягивается, проседает. Образуются грабены — глубокие, с крутыми бортами. Сопутствующий рельеф: вулканы (Килиманджаро, 5895 м) и лавовые плато. В России аналог — Байкальская рифтовая зона. Впадина Байкала — гигантский грабен. Борта поднимаются, дно опускается. Мощность осадков на дне озера достигает 7-8 км.
Второй тип: рельеф областей современной островодужной и континентальной окраинно-морской субдукции. Классика жанра. Океаническая плита ныряет под континентальную. Сверху растут вулканические хребты (Камчатка, Андский Запад). Глубоководный желоб — например, Перуанско-Чилийский (глубина до 8069 м) — тут же, рядом. Контраст рельефа запредельный: от дна желоба до вершин вулканов — 12-15 километров.
Третий тип: рельеф областей внутриконтинентальной тектоно-магматической активизации. Самый хитрый. Сюда попадают и возрожденные горы (Урал, Тянь-Шань), и древние щиты с кольцевыми структурами (структура Ришат в Мавритании — взгляд из космоса), и плоскогорья типа Среднесибирского. Нет единой морфологии — есть общая причина: глубинная перестройка литосферы. Где-то кору прорывают плюмы — рождаются траппы (Сибирские траппы, 250 млн лет назад). Где-то включаются горизонтальные сдвиги — возникают системы кулисообразных хребтов (горы Бырранга на Таймыре). Геологи Милановский и Хаин в своем фундаментальном труде 1977 года насчитали для таких территорий 8 морфологических подтипов. Спорить с ними сложно, хотя классификация громоздкая.
Теперь важный нюанс, без которого понимания не будет. Иерархия. Самый крупный уровень — планетарный: материки и океанические впадины. Следом — мегарельеф: горные пояса (Альпийско-Гималайский, длина 13000 км) и платформенные равнины. Затем — макрорельеф: отдельные хребты и межгорные впадины. И только потом — мезо- и микроформы. Классификация эндогенного рельефа сегодня немыслима без привязки к тектонической карте масштаба 1:2 500 000. Иначе можно принять пологий склон лавового плато за речную террасу. Ошибка в происхождении — ошибка в поисках полезных ископаемых. А это уже бюджетные деньги, десятки миллионов рублей на разведочное бурение.
