Файл: Нефтегазоносность морей и океанов..pdf

с относительными смещениями гребня хребта многочисленными зонами разломов. Центральное поднятие подстилается слоем мощностью 2—5 км со скоростями продольных волн 4,5-—5,5 км/с.

Изучение химического состава и физических свойств образцов корен­ ных пород, поднятых из рифтовых ущелий средннноокеанических хребтов показало, что этот слой в основном состоит из ультраосновных пород, под­ вергшихся метаморфизму. В серпентинизированных перидотитах, с ростом степени серпентинизации скорость сейсмических волн увеличивается от 3

1970). В обе стороны от гребня хребта наблюдается утонение этого слоя. Глубже в центральных частях средннноокеанических хребтов залегает в виде линзы мощный слои со скоростями 7,3—7,7 км/с, представленный скорее всего несколько разуплотненными породами мантии или продуктами ее начальной дифференциации. Этот слой в пределах Срединноатлантического хребта по результатам совместной интерпретации сейсмических и гравиметрических данных распространяется на 30—40 км в глубину и имеет ширину до 2 тыс. км. Возможно под рифтовой зоной мощность этого слоя гораздо больше. Четко выраженной поверхности Мохоровичича здесь не наблюдается. По-видимому, этот слой нельзя относить к коре, мощность которой в центральных частях хребтов значительно сократится. На некоторых участках рифтовых зон на глубине 20—25 км обнаружен слой со скоростью 9,0 км/с (Непрочнов, 1970).

Под склонами срединных хребтов строение земной коры приобретает типично океанический характер, появляется базальтовый слой со скоро­ стями 6,4—7 км/с, четко ограниченный снизу поверхностью раздела с ман­ тией. Приведенный тип строения коры свойственсрединным хребтам Атлан­ тического и в значительной степени Индийского океанов. Восточно-Тихо­ океанское поднятие отличается от описанных тем, что в пределах его цен­ тральной части базальтовый слой со скоростями 6,8 км/с не выклинивается и не замещается какими-либо другими слоями.

Обобщение сейсмических данных по океанам и континентам позво­ ляет сделать некоторые выводы о строении континентов и океанов. Наибольшая изменчивость глубинной структуры отмечается в молодых орогенических зонах, наименьшая — в океанических котловинах и под континентальными щитами. Толщина земной коры, определяющаяся глубиной до кровли пород со скоростями 7,8—8,5 км/с, резко возрастает в направлении от океанических котловин (4—8 км) к кайнозойско-мезозой- ским орогеническим поясам (20—70 км). Природа слоя со скоростями 4,5—6,5 км/с (или 4,0—6,0 км/с по данным других исследователей), надбазальтового или второго океанического слоя под океанами, вероятно, различна в различных областях океанов. В большинстве областей (напри­ мер, под срединноокеаническими хребтами) этот слой представлен, повидимому, пористыми базальтами или чередованием базальтов с осадочными отложениями, а в некоторых районах — уплотненными осадочными отло­ жениями (например, осадочные отложения верхнеюрского возраста у Ат­ лантического континентального подножья Северной Америки).

Природа третьего базальтового слоя под океанами со скоростями

продольных волн 6,5—7,2 км/с не ясна. Имеется несколько гипотез о строе­ нии этого слоя. Одна из наиболее обоснованных гипотез предполагает, что он представлен серпентинизированными перидотитами (Hess, 1962; Удинцев, 1966). Если верхние части мантии сложены перидотитами, то при до­ статочном притоке воды и температурах около 500 °С перидотиты серпентинизируются. При этом уменьшаются плотность пород и скорость распро­ странения сейсмических волн. Если в чистом перидотите на глубине 15 км плотность равна 3,32 г/см3 , а скорость 7,7 км/с, то в чистом серпен­ тините при тех же условиях плотность уменьшается до 2,6 г/см3 , а ско­ рость — до 5,7 км/с. Отсюда следует, что характерная для третьего слоя скорость 6,7 км/с и плотность 2,9 г/см3 может отвечать ультраосновной породе, серпентинизированной на 70% . Серпентинизированные перидо­ титы были подняты драгой со склонов рифтовых ущелий Срединноатлантического и Срединноиндийского хребтов и из разломных зон экваториаль­ ной Атлантики (Удинцев и др., 1971). При этом обычно перидотиты подни­ мают с нижних склонов ущелий, а базальты с верхних склонов. С промежу­ точных уровней часто поднимают габбро.

Однако против этой гипотезы есть и возражения. Температура подошвы океанической коры с учетом нормального океанического теплового потока и теплопроводности пород не превышает 100—150° С, а температура 500° С достигается только на глубине 20 км. Поэтому серпентинизация может происходить не повсеместно, а лишь вдоль оси срединноокеанических хребтов, где тепловой поток повышен и температура пород у подошвы земной коры на глубинах 10—15 км составляет около 500° С. Но тогда не объясним факт систематического увеличения мощности третьего слоя по мере удаления от оси рифтовых зон срединноокеанических хребтов. Так как второй слой во многих областях океанов представлен базальтами, третий слой состоит из метаморфизованного до амфиболитовой фации ба­ зальта второго слоя (Сапп, 1968; Oxburgh, Turcotte, 1968). Предполагается, что подобное превращение происходит при температуре около + 4 0 0 ° С.

Природа границы Мохоровичича под океанами, по-видимому, раз­ лична в разных областях. Существуют две гипотезы о природе границы Мохоровичича: химическая и фазового перехода. Анализ конкретных кривых фазовых переходов для различных веществ в условиях глубоких частей земной коры показывает, что поверхность Мохоровичича не может быть под океанами фазовой границей (Магницкий, 1965). Наиболее вероят­ ной является химическая природа границы Мохоровичича под океанами. По-видимому, верхняя мантия под океанами имеет перидотитовый или пиролитовый состав, несколько меняющийся с глубиной и по площади распространения (Виноградов и др., 1969). Однако в переходных зонах от материков к океанам в областях развития островных дуг не исключена и фазовая природа границы Мохоровичича.

Г л а в а I I I

О ПРОИСХОЖДЕНИИ ОКЕАНОВ

Одной из важнейших проблем, стоящих перед науками о Земле, является вопрос о происхождении океанов. От правиль­ ного решения его во многом зависят поиски различных полез­ ных ископаемых и в первую очередь нефти и газа. Действи­ тельно, если в строении дна океанов принимают участие погру­ женные континентальные глыбы, то в их пределах возможно существование крупных осадочных бассейнов, содержащих нефтегазовые месторождения. Если же дно океанов сравнительно молодое новообразование, то вряд ли можно говорить о его нефтегазоно сности. Правильное понимание генезиса океанов позво­ ляет более определенно судить о строении и нефтеносности участков сочленения океанов и континентов, где в ряде районов уже известны месторождения этих полезных ископаемых.

Не вдаваясь в детали многочисленных точек зрения о про­ исхождении океанов, рассмотрим лишь основные геотектони­ ческие гипотезы н несколько подробнее остановимся на концеп­ ции, получившей название новой глобальной тектоники, в ос­ нову которой положено расширение дна океана за счет гори­ зонтальных перемещений крупных плит литосферы.

Наиболее древней идеей происхождения океанов является контракционная, которая однако не объясняет особенностей строения земной коры океанов и распределения аномальных естественных полей. Ее механизм не имеет подтверждения и с энергетических позиций (Люстих, 1959, Магницкий, 1965).

Гипотезы происхождения океанов за счет дифференциации глубинного вещества земли можно объединить в две группы: постепенного разрастания океанов, или океанпзации земной коры, и разрастания континентов. В гипотезах океанизации земнойкоры, одним из сторонников которых является В. В. Бело­ усов (1968 г.), предполагается, что в процессе разогревания земного шара внутренними радиоактивными источниками тепла из верхней мантии выплавляются базальты, а при дальнейшей дифференциации обособляются и кислые породы. Формирова­ ние такого типа материковой земной коры тесно связано с раз­ витием геосинклиналей, в которых образуется мощная матери­ ковая кора как за счет привноса материала снизу из мантии,

так и путем регионального метаморфизма и гранитизации осадочных пород; Считается, что уже в архее земной шар был более или менее равномерно покрыт материковой корой, которая в дальнейшем лишь увеличивалась в мощности. До конца палеозоя на материковой коре существовали лишь эпиконтинентальные морские бассейны.

В конце палеозоя — начале мезозоя в процессе дальнейшего радио­ активного разогрева глубоких слоев верхней мантии появились очаги полного расплавления. Ультраосновной и основной материал из разогре­ той мантии внедрялся в материковую кору и изливался на ее поверхности. Застывшие ультраосновные породы вместе с уплотненными, подвергши­ мися эклогитизации глыбами материковой коры под действием гравита­ ционных сил погружались в мантию и растворялись в ней. Таким образом, па месте материковой коры образовалась более тяжелая кора океаниче­ ского типа. Ее формирование было сопряжено с опусканием поверхности земной коры и выделением больших масс воды, заполнявшими образовав­ шиеся депрессии. Этот процесс обновления коры, названный В. В. Белоусовым базификацией и океанизацией, в основном закончился в начале мелового периода.

В области Атлантического и Индийского океанов,.где заложение оке­ ана происходило на мезозойско-кайнозойской платформе, погружение шло от периферии бассейнов, к их осевым частям. Так, в Атлантическом океане восточная и западная окраины были втянуты в опускание и достигли по­ следней стадии базификации раньше, чем осевая зона, занятая Средннноатлантическим хребтом, в пределах которого процесс базификации продол­ жается до сих пор. В Тихом океане прогибание началось в центральных частях, а затем захватило и его краевые части. На перифериях Тихого океана происходит столкновение двух встречных процессов: продолжа­ ющегося геосинклинального, направленного в сторону дифференциации и дальнейшего утолщения континентальной коры, и процесса базификации, направленного к разрушению континентальной коры?

В связи с поглощением под океанами континентальной коры верхней мантией и формированием так называемой океанической более плотной мантии содержание радиоактивных элементов в ее составе предполагается более высоким, чем в материковой мантии. Это объясняет равенство тепло­ вого потока над океанами и материками, а также существование более мощного волновода в океанической мантии.

Концепция океанизации решает ряд геологических вопросов: срезание океаническими берегами под различными углами структур континентов, продолжающихся под водами океанов; привнос обломочного материала со стороны океанов; существование в прошлом связей между континентами; малую мощность осадочного покрова на дне океанов.

Однако есть и серьезные возражения против этой концепции. Она не объясняет механизма погружения в процессе океанизации громадных объемов относительно легкого вещества континентальной коры в более плотное вещество верхней мантии, не решает проблемы происхождения океа­ нической воды, содержания в атмосфере земли Аг 4 0 , происхождения сим­ метричных полосовых магнитных аномалий, установленных в пределах срединноокеанических хребтов, образования трансформных разломов,