Геофизические методы исследований дают возможность установить:

а) подкоровое зарождение рифтовых вулкано-тектонических структур;

б) локальные поднятия границы Мохоровичича (образование вулкано-тектонических сводов и куполов);

в) наличие в нижних горизонтах земной коры поясов интрузий с аномальной гравитационной или магнитной характеристикой;

г) разуплотнение верхней мантии и земной коры в связи с поднятием теплового фронта при конвекционно-гравитационном теп-ло-массопереносе;

д) возникновение в зонах конструктивного структурообразования земной коры переходного типа между континентальной и океанической.

ТИПЫ РИФТОВЫХ СТРУКТУР

A. Рифты континентальных платформ

1. Рифты в континентальной земной коре:

а) вулкано-тектонические, связанные со сводообразованием, вулканизмом, обрушением и образованием рифтов огромной протяженности;

б) тектонические (щелевые), связанные с растяжением, прогибанием и осад-конакоплением (без вулканизма).

2. Рифты (грабены) на вулканических сооружениях — в толщах вулканических

пород.

Б. Рифты геосинклинальных областей

1. В базальтовой океанической коре раннегеосинклинальной стадии.

2. Субкоровые рифты, выявленные на основе изучения землетрясений (стадия островных дуг — раннеорогенная на континентальной земной коре).

3. На консолидированной земной коре — грабен-синклинальный подводный трог, в котором поднимается вулканическая кордильера.

4. Рифты щелевые (без вулканизма) и глубоководные желоба.

5. Грабены в осадочной оболочке островных дуг — продольные и поперечные.

6. Грабены вулкано-тектонических поднятий и вулканов в толщах вулканических

пород.

B. Рифты ранних орогенов

1. Грабен-синклинали.

2. Вулкано-тектонические депрессии (линейные).

Г. Рифты поздних орогенов

1. Прерывистая система грабенов в районах вулканов, образующая высокогорные ландшафты и уничтоженная эрозией на конечных этапах развития орогенеза.

2. Рифты поперечных структур.

212

Заключение

Д. Рифты на океанических платформах

1. Субкоровые рифты (кольцевые структуры) в основании вулканических поднятий.

2. Коровые рифты, сопряженные со сводообразованием и куполообразова-нием на океанической земной коре.

3. Рифтовые зоны вулканов гавайского типа.

Рифтообразование происходит двумя основными путями — вул-кано-тектоническим и тектоническим.

ВУЛКАНО-ТЕКТОНИЧЕСКИЕ РИФТЫ— образуются согласно классической схеме Г. Клооса в результате последовательных процессов: поднятие — раскалывание — вулканизм. Образование рифтов такого типа сопряжено с куполообразованием, формирующим структуры, изменяющиеся от сводов протяженностью нескольких сотен километров до куполообразных пологих поднятий. Рифтовые обрушения в зависимости от формы поднятия имеют структуры продольных и радиальных рифтов. При этом на периклинальных замыканиях сводов на флангах поднятий происходит разветвление рифтовых долин.

Вулканизм проявляется на крыльях сводов и в . рифтах в несколько этапов, на разных стадиях поднятия и рифтообразо-вания.

Рифтовые долины характеризуются повышенным тепловым потоком и отличаются неглубоким погружением днища, чередующимся с поднятиями и возникновением продольных и поперечных вулкано-тектонических валов, иногда служащих основанием для вулканических аппаратов. Осадконакопление перемежается с отложением вулканических продуктов, значительно преобладающих в разрезе.

Рифтообразование вулкано-тектонического типа приурочено к заключительным стадиям образования сводов (иногда сопряженных с куполообразованием), оно захватывает разные уровни земных оболочек в зависимости от геологических условий и масштаба процесса. Под геологическими условиями подразумевается структура субстрата и стадия структурообразования. Различаются процессы, захватывающие океаническую и континентальную платформы. Следует допускать, что в результате ряда циклов сводового развития с площадным базальтовым вулканизмом перед оседанием сводов континентальные платформы опускаются до уровня океанических платформ. При этом значительно уменьшается мощность сиалической оболочки, чему способствует также предшествующая денудация поднятых частей сводов.

На океанических платформах, образующихся в результате этих процессов, субкоровые структуры формируются на срединно-океа-нических поднятиях.

ТЕКТОНИЧЕСКИЕ РИФТЫ (щелевые) — без вулканизма образуются в результате опускания и растяжения земной коры без предшествующего сводообразования и вулканизма. Дно рифта отличается пониженным тепловым потоком и глубоким погружением с накоплением мощных осадочных толщ в основном мелкообломочных отложений, свидетельствующих о невысоком поднятии бортов рамы рифта.

Между этими типами рифтов существуют промежуточные типы, наиболее часто встречающиеся в природе. К их числу, вероятно, относятся и авлакогены континентальных платформ (с малым проявлением вулканизма).

Геологическим итогом развития рифтовых поясов, отличающихся как субстратом, так и типом эволюции и вещества, является горообразование, на последних этапах которого иссякает вулканическая деятельность. По протяженности охвата земного шара системами рифтов платформы, океаны и геосинклинальные области мало уступают друг другу.

Однако если молодые рифтовые долины континентов Африки и Евразии, хорошо выраженные в рельефе, давно привлекают внимание исследователей, то о мировой системе рифтов срединно-океанических хребтов совсем недавно имелось лишь смутное представление.

Ныне нам надо привыкнуть к мысли, что в основании каждой сложной системы островных дуг лежат подводные рифты. Что касается обширной системы подкоровых рифтов, то предстоит большая работа для того, чтобы привести в соответствие с геологическими фактами гипотезы, высказанные на основе геофизических исследований.

Следует подчеркнуть еще раз, что рифтообразование может происходить на разных уровнях земных оболочек, изменяющихся в связи с различиями структур, на которых происходит рифтоге-нез, и этапами последнего. С^Лр^Лктурробразование рифтового типа наблюдается или предполагается по геофизическим данным во всех вулканических областях и прослеживается на всех стадиях развития структур, вплоть до поздних орогенов как геосинклинального, так и платформенного (континентального и океанического) происхождения.

Крупнейшими рифтами на Земле являются океанические впадины с деструктивной рамой—берегами атлантического типа. Эти впадины формируются от периферии внутрь, путем образования системы вложенных друг в друга все более узких грабенов. В заключение образуется срединный узкий грабен, проходящий внутри громадной области последовательно развивающихся обрушений.

В свете вулканической гипотезы рифтогенез в масштабе целого молодого океана представляется как первоначальное обрушение в рамках современных границ океанических впадин с последующим телескопированным уменьшением размеров рифтов.

Так можно представить формирование Атлантического океана, начавшееся в середине мезозоя с образования обширной впадины в пределах современных границ океана. Далее, во все более узких границах происходило образование внутриокеанических поясов вулканизма, связанного с зонами сводообразных поднятий и последовательного трогообразного обрушения на сводах и завершившегося в начале четвертичного времени образованием Сре-динно-Атлантического хребта с грабеном вдоль его свода.

Таким путем происходило омоложение структур по направлению к Срединно-Атлантическому хребту и образовалась современная впадина океана, где более древние осадки у берегов океана, начиная со среднего мезозоя, сменялись все более моло-' дыми в центральной части океана. При этом осадки ложились на дно океана, устланное базальтовыми покровами, возраст которых также омолаживался по направлению к Срединно-Атлантическому хребту.

Другое объяснение механизма рифтообразования — как растяжения, приводящего к раздвиганию континентов, связано с теорией дрейфа континентов. В качестве движущей силы дрейфа сторонники этой гипотезы привлекают гравитационные и конвекционные силы, приводимые в действие космическими и планетарными процессами.

С гипотезой дрейфа континентов путем конвеерного перемещения океанической земной коры трудно согласовать представления о подкоровом питании магмой региональных вулканических поясов с длительным существованием вулканических очагов.

Эта проблема еще не подвергалась всестороннему научному обсуждению. Известны лишь работы Т. Вилсона (1966 г.) и Г. У. Менарда (1969), в которых, рассматривая проблему роста дрейфующих вулканов, авторы предполагают, что вулканы постепенно теряют свою активность во время перемещения вместе с корой океанических бассейнов от гребней срединно-океанических хребтов к окраинам континентов.

Небольшой подводный вулкан, возникший на самой молодой океанической коре у гребня срединно-океанического хребта и действующий в течение не менее 10 млн. лет, образует уже на коре промежуточного возраста вулканический остров, который, продолжая дрейфовать вместе с корой, является активным 20— 30 млн. лет. После этого вулканическая деятельность кончается и вулканический остров уже на древней коре погружается на дно океана, образуя гайоты и атоллы у окраины океана в абиссали, куда погружается океаническая земная кора перед тем, как быть затянутой под континент нисходящим конвекционным потоком.

Здесь следует напомнить парадоксальность основного тезиса современной гипотезы дрейфа: глубоководные желоба, достигая которых, океаническая земная кора, дрейфующая к' окраинам океана, погружается под континент, подобно ленте конвеера, отсутствуют по окраинам Атлантического океана, обладающего однако срединно-океаническим хребтом. Напротив, Тихий океан, обрамленный по периферии глубоководными желобами, лишен срединно-океанического хребта, из рифта которого должна продуцироваться молодая океаническая земная кора.

В природе пока известен лишь один путь миграции вулканов, вернее вулканической деятельности, — это образование рядом с более древним (затухающим) вулканом более молодого (действующего). Примером такой миграции, обычно связанной с глубинными разломами, вдоль которых она происходит, является смещение вулканизма в восточном направлении вдоль Гавайского хребта и в юго-западном направлении — вдоль рифтовой зоны Галапагосских островов.

Помимо такого взаимопротивоположного направления перемещения вулканической деятельности в восточной и центральной частях Тихого океана вышеуказанной схеме дрейфа вулканов не соответствует доминирующее расположение молодых вулканических поясов по окраине Тихого океана.

В телескопированных рифтах вулканических поясов различных типов, и в том числе в срединно-океанических хребтах молодых океанов, вулканическая деятельность становится все более молодой во внутренних рифтах. Это соответствует гипотезе образования молодых океанов путем телескопированного рифтогенеза и, следовательно, делает излишним предположение о дрейфе вулканов на океанической земной коре. При этом следует отметить, что и на восточной окраине Атлантического океана известен ряд молодых вулканов, структурное положение которых отчетливо связано с разломами, стабильными с позднемезозойского времени (Камерунский рифт) и с континентальными глыбами платформенного типа, погруженными на дно океана.

Таким образом во всех известных случаях вулканы связаны со стабильно существующими в данном районе структурами разных типов, обычно принадлежащих к зонам растяжения, связанным с поднятием и куполообразованием, сопровождающимся повышенным тепловым потоком. В условиях дрейфа земной коры, предусматривающего в числе важнейших динамических напряжений сжатие, трудно нарисовать модель, при которой можно теоретически представить дрейф действующих вулканов.

Следует подчеркнуть, что планетарные вулканические лине-аменты, под которыми мы будем понимать глубинные структуры, питающие активные вулканические пояса, прослеживаются вкрест простирания границ крупных тектонических регионов в виде наложенных разломов, в зоне которых проявляется единый тип вулканизма, несмотря на различие фундамента. Помимо этого крупные структуры рифтового типа континентов и океанических платформ вполне сопоставимы друг с другом по размерам и масштабам вулканизма.

Большой грабен, протягивающийся в меридиональном направлении на 70 км через лавовое поле Змеиной реки Северной Америки, рассматривается как рифт, аналогичный пересекающему Исландию рифту Срединно-Атлантического хребта. Однако эта трещинная структура, последние извержения в которой происходили в 1600 г. до нашей эры, отнюдь не расценивается в качестве родо-начальной трещины для образования молодого океана.

Рифтовые моря типа Красного моря или Баффинова залива вряд ли можно рассматривать как первую стадию растяжения, обусловливающую в дальнейшем расширение моря до размеров Атлантического океана.

Долее,4).еадистичны представления о рифтообразовании, связанном с поднятием потока глубинной энергии и куполообразованием, вовлекающим в процесс глубинные породы. При этом развиваются аномально высокий тепловой поток и вулканизм, сопровождающий формирование сводовых поднятий с дифференцированными тектоническими движениями.

Как и на континентах, под базальтовыми покровами, излияния которых происходили периодически, в океанах оказались погребенными древние платформенные структуры, пронизанные густой сетью субвулканических тел — силлов, даек, кольцевых интрузий. Эти структуры можно рассматривать в качестве «второго» сейсмического слоя земной коры.

В соответствии с этой гипотетической схемой процесс наращивания базальтовой оболочки земного шара происходил путем площадных эффузивных излияний, и поверхность Мохоровичича в настоящее время отделяет осадочно-вулканические толщи, накопившиеся в течение геологической истории Земли, от их «доисторического» субстрата.

КОЛЬЦЕВЫЕ СТРУКТУРЫ. Прототипом планетарных кольцевых структур могут служить котловины проседания (кальдера Гленко), обрамленные вулкано-тектоническими поднятиями, увенчанными вулканами. Продукты вулканических извержений заполняют погружающиеся прогибы по периферии котловин. Крупнейшей кольцевой структурой глобального масштаба является Тихий океан с побережьями конструктивного типа и миграцией складчатых структур в сторону океана.

Региональные и локальные кольцевые структуры известны во многих вулканических областях (Тирренское море, Карибское море и др.). Общее значение рифтообразования и формирования кольцевых обрушений состоит в понижении геоморфологического уровня вулканизма и является предпосылкой для активизации вулканизма на более низком структурном уровне, захватывающем горизонты земных оболочек с более высоким тепловым потоком, форсирующим образование магмы.

Соответственно с этими процессами и структурой субстрата изменяются и масштабы вулканизма. Сопряженность этих процессов выражается в том, что поднятие глубинного вещества и теплового потока сочетается с локальным понижением геоморфологического уровня вулканизма на фоне общего поднятия всего свода.

Связь вулканизма с поднятием глубинного вещества структурно выражается в образовании сводов и куполов, сопряженных с прогибами.

К геофизической характеристике вулканических рифтов и кольцевых структур относится повышенный тепловой поток, резкие магнитные и гравитационные ступени, сопровождающие развитие этих структур. Иную природу имеет процесс образования опускающихся щелевых рифтов (деструктивных, типа глубоководных желобов). Для днища таких рифтов характерен низкий тепловой поток и накопление мощного осадочного чехла.

Структуры рифтов и разломов кольцевого типа встречаются повсеместно, и между ними наблюдаются переходы, причем сочетание этих структур зависит от типов тектонических поднятий, с которыми они связаны. В идеальном случае рифты формируются на продольных сводах, а кольцевые структуры на изометрических.

Принятая нами схема структурообразования позволила построить логически достоверную картину развития вулканических поясов в трех основных геологических позициях.

1. Вулканизм на границе континентов и океанов в геосинкли-нально-орогенных поясах приводит к образованию складчатого обрамления платформы.

2. Вулканизм в зонах континентального орогенеза сопровождает структурообразование от этапов рифтообразования до поднятия глыбовых гор.

3. Вулканизм на талассократонах в условиях телескопирован-ного рифтогенеза начинается от формирования обширных сводовых поднятий и приводит к образованию срединно-океанических хребтов с рифтовыми долинами.

Первичные вулканические очаги, связанные с земной поверхностью, возникают на разных глубинах земных оболочек в связи с тепло-массопереносом. В процессе орогенеза глубина образования очагов перемещается в верхние оболочки земной коры, достигая уровня периферических очагов, лежащих на глубине нескольких километров.

Понижение геоморфологического уровня вулканической деятельности путем деструктивных обрушений рассматривается как переломный этап вулканизма при изменении его структурных условий.

Наиболее низким структурным геоморфологическим уровнем отличаются в геосинклинальных условиях базальтовые излияния в подводных трогах, а на платформах — излияния долеритовых базальтов. Повышение геоморфологического уровня вулканической деятельности сопровождает орогенез и при этом в лавах увеличивается количество кремнекислоты.

,хПоскольку четвертичный вулканизм повсюду проявлялся в рамках неогеновых вулканических поясов, проблема связи вулканизма с тектоникой рассматривалась в пределах неотектоники. При оценке динамических условий современных вулканических поясов они отнесены к зонам расширения, характеризующимся повышенным тепловым потоком, сопровождающим тешто-массопе-ренос. Во всех орогенических поясах с вулканическими поясами сопряжены зоны высокой сейсмичности, в которых вулканизм отсутствует, а тепловой поток аномально низок. В этих зонах формируются надвиговые структуры, направленные в сторону от вулканического пояса.

С точки зрения анализа структурных условий, при которых происходит локальное накопление тепла, способного образовать вулканический очаг, обеспечивающий деятельность вулкана, в структуре вулкана и его фундамента рассматриваются три зоны:

1) интраструктура, лежащая ниже вулканического очага и обеспечивающая его тепловым питанием;

2) субструктура, лежащая выше вулканического очага в фундаменте вулкана и являющаяся проводником магмы к жерлу вулкана;

3) суперструктура — аккумулятивная постройка вулкана.

О интраструктуре мы имеем очень слабое представление, предполагая только, что в ней происходит накопление энергии, питающей вулканический очаг.

Субструктура вулкана является полем формирования субвулканических тел интрузивного и гипабиссального облика, связанных с различными структурными разломами (в том числе с кольцевыми).

Субструктура и суперструктура вулкана — основные объекты изучения структурной вулканологии.

Изучение структуры и продуктов аккумулятивных вулканических построек позволило разработать генетическую последовательность образования вулканических сооружений. Ее общая форма, характерная для гомодромного типа эволюции магмы, следующая: вулканическое плато-»-щитовые вулканы-^А кальдеры обрушения -> конусовидные вулканы -+• кальдеры взрыва -*- сомма-вулканы ->- экструзии и побочные лавовые потоки.

Неравномерность развития структур, существующая даже в пределах вулканических поясов, обусловливает формирование бок о бок вулканических построек, находящихся на разных стадиях эволюции. Для разных геотектонических условий существуют индивидуальные черты эволюции вулканов, при этом перерывы в вулканизме останавливают формирование вулканических структур на разных этапах геологической эволюции.