Геосинклинали

Термин геосинклиналь был впервые применен Дэна для характеристики зоны прогибания, из которой позднее развились Аппалачские горы. Затем значение термина расширилось, включив в себя много различных типов прогибающихся бассейнов. Мы согласны с Обуэном в том, что в столь расширенном понимании термин утратил свое значение и что его следует либо упразднить, либо уточнить его значение. В соответствии с этим мы используем данный термин для обозначения тех мобильных зон (противопоставляя их стабильным кратонам или платформам), которые обладают характерными чертами осадконакопления, тектоники и магматизма. В данном случае мы делаем основной упор на характер осадков, хотя он не может быть полностью оторван от тектонических или магматических проявлений.

Поэтому мы исключаем все прогнутые или опущенные по сбросам бассейны внутри кратонов, а также выполненные мощными осадками окраинные части континентов типа террас, часть которых в литературе рассматривается как геосинклинали (например, «геосинклиналь» Мексиканского залива). Они не являются мобильными поясами.

Однако, как мы увидим ниже, в вопросе о природе геосинклиналей и мобильных зон все еще существуют противоречия. Главную трудность представляет идентификация геосинклинали в современном мире, т, е. нахождение актуалистической модели.

По Обуэну, геосинклинали характеризуются 1) положением на границе с кратоном или между двумя кратонами; 2) мобильностью, выраженной в виде интенсивной складчатости и надвигообразования, 3) начальной симатической фазой магматизма, знаменующейся офиолитовыми внедрениями во внутренних (противоположных от кратона) зонах и 4) синорогенной и посторогенной магматической активностью во внутренних зонах.

Что можно сказать об осадках, установленных в геосинклинальном поясе? По мере продвижения от кратона в геосинклиналь мощность осадочного чехла возрастает на порядок, т, е. с 1 или 2 тыс. до 10—20 тыс. м. В том же направлении наблюдается переход от недеформированной толщи осадков к резко складчатой и нарушенной надвигами зоне. Таким образом, по мере перехода от кратона к мобильной зоне мы наблюдаем изменение характера осадков. Разрез кратона, как мы уже отмечали, характеризуется мелководными карбонатами и маломощными покровами зрелых песков. Это и есть известняковые, или «ракушняковые», фации Джонса. В геосинклинали он замещаются мощными глинистыми фациями. Представлены как мелководные, так и глубоководные осадки. Выделяются флишевая и дофлишевая фации. Флиш представляет собой мощную турбидитовую последовательность ритмического чередования тонких слоистых пропластков грауваккоподобных песчаников с глинистыми сланцами местного происхождения. Дофлишевая фация это — изменчивая ассоциация радиоляриевых кремнистых сланцев и черных глинистых сланцев, обычно характерная для отмирающего бассейна. Более того, результаты анализа палеотечений и фациальные соотношения во флишевых отложениях указывают на то, что основным источником сноса был не кратон, а участки суши, расположенные во внутренней части мобильной зоны. На раннегеосинклинальной стадии часть осадков (редкие прослои известковистых турбидитов и маломощные линзы ортокварцитовых песков) поступала и со стороны кратона. В течение более поздних, главных стадий развития обильный кластический материал поступал уже с другой стороны геосинклинали. Таким образом, геосинклиналь характеризуется ассиметричностью и, как полагают, обладает полярностью. Асимметричность проявляется не только в характере распределения палеотечений и в фациальных соотношениях, но и в характере тектонической и магматической деятельности. Складки опрокинуты в направлении кратона, а сместители надвигов погружаются в противоположном направлении. Внутренние подзоны мобильного пояса обычно подвержены метаморфизму и внедрениям магмы; внешние части неметаморфизованы.

Детальное изучение стратиграфии и палеотечений выявляет дополнительные сложности для интерпретации. Во многих геосинклинальных зонах существовали, по-видимому, внутренние источники сноса, связанные со срединными хребтами или геоантиклиналями (рис. 16-2). Осадки, залегающие между таким хребтом и кратоном, несколько отличаются от тех, которые залегают между срединным хребтом и источником сноса, связанным с тектонической сушей. Первые не содержат вулканических пород (амагматические или миогеосинклинальные осадки); вторые содержат туфогенный материал, а также прослои офиолитовых лав и силлов (эвгеосинклинальные осадки). Эти наблюдения побудили Обуэна к созданию модели идеальной геосинклинали и введению терминов, характеризующих ее отдельные части (рис. 16-3).

В соответствии с этой моделью геосинклиналь представляет собой линейно вытянутую депрессию или трог, разделенный на две части продольным срединным антиклинальным хребтом и заполненный кластическими осадками, снесенными с кратона, срединного хребта и в особенности с тектонической суши. Как Обуэном, так и более ранними исследователями отмечалось, что и накопление геосинклинальных осадков, и их конечная деформация подчинялись определенной закономерности. Обычно выделяются дофлишевая стадия с медленным накоплением радиоляритов и черных глинистых сланцев, флишевая стадия с быстрым турбидитовым осадконакоплением и более поздняя молассовая стадия, во время которой накапливаются очень грубые осадки, включая мощные конгломераты. Как правило, последние отлагаются в погружающемся молассовом троге, расположенном между геосинклинальной зоной и кратоном. Предполагается, что моласса — продукт эрозии раннего флиша, к этому времени смятого в складки и приподнятого в виде горного сооружения. Какую бы интерпретацию геосицклинали, ее происхождения и развития мы не давали, тот факт, что флишевая и молассовая фации повторяются в геологической истории, что они тесно связаны друг с другом и с мобильной зоной, остается незыблемым.

Эти наблюдения и интерпретация природы геосинклинальных зон породили множество проблем, удовлетворительное решение которых пока не найдено.

Одной из таких проблем является положение и природа области сноса осадочного выполнения. Как отмечалось, фациальные изменения в пределах геосинклинали позволяют предположить несколько источников сноса, не связанных с кратоном. Такой источник или такие источники должны поставлять огромное количество незрелых кластических осадков. Шухерт в качестве такого источника сноса предполагал некую субконтинентальную массу, для которой он предложил термин бордерленд. Бордерленд, который, как полагают, поставлял осадки в Аппалачский трог, получил название Аппалачия; затем он испытал погружение и исчез. Вопреки принципам изостазии, некоторые исследователи считают, что аналогичное проседание источников сноса такого рода было и в других районах. Другие подвергают сомнению концепцию бордерленда и связывают происхождение осадков с цепью вулканических островов, однако острова поставляют обычно немного осадков; к тому же во многих геосинклиналях осадки заведомо имеют невулканогенное происхождение. Существует также мнение, что осадки первоначально образовались в пределах кратона, затем были снесены и отложены в пределах континентального подножия или террасы, а после того, как эта терраса испытала восходящие движения и образовала крупное поднятие, были снесены с этого поднятия в молассовый трог между поднятием и кратоном. В случае с Аппалачами, однако, кратон на ранней стадии был перекрыт броней известняков и не мог служить источником сноса кластического материала. Сторонники гипотезы континентального дрифта считают, что источником сноса служил континентальный блок, расчлененный в процессе рифтообразования и спрединга морского дна. Очевидно, согласно этой точке зрения, палеозойское заполнение Аппалачской геосинклинали имело источником сноса Африканский континентальный блок.

Другая проблема касается характера границ геосинклинальной зоны. Очевидно, что одна из ее границ — граница с кратоном. Предполагается, что переход от кратона к геосинклинали был постепенным. Характер другого края геосинклинальной зоны неясен. Внутренняя зона — зона метаморфических и магматических пород. Во многих случаях, в том числе и в Аппалачах, не ясно, слагают ли эти породы фундамент, на котором залегают геосинклинальные осадки, или же они представляют собой высокотемпературные метаморфические фации осадочного выполнения. Таким образом, эта граница геосинклинали теряется в магматическо-метаморфическом «тумане». Геологи, относящие осадки Мексиканского залива к геосинклинальным, считают, что никакой другой границы не существует и что геосинклиналь была «открытой», имея с одной стороны континент, а с другой — океанический бассейн. Эти исследователи предпочитают не употреблять термина геосинклиналь для таких комплексов, а называют их геомиоклиналями (если они амагматические).

С этим вопросом связан и характер фундамента, на котором залегает осадочное заполнение. В краевой части кратона нормальные кратонные породы (в основном гранито-гнейсы) континентального или сиалического характера уходят под геосинклинальные серии. Поскольку о другом крае геосинклинали мало что известно, то и вопрос о поверхности фундамента неясен. Некоторые полагают, что она является поверхностью скорее океанической, чем континентальной коры. Основание для этой точки зрения — большое количество офиолитового материала, перемежающегося с осадками некоторых геосинклинальных разрезов. С другой стороны, характер самих осадков, в частности содержание в них кварца, свидетельствует в пользу сиалического источника сноса; это наблюдение не согласуется с предположением о вулканическом или океаническом характере тектонической суши.

Наибольшая проблема связана с поисками современных аналогов геосинклиналей и с многочисленными предположениями на эту тему. Грабау полагал, что «в настоящее геологическое время не существует нормальных затопленных морем геосинклиналей». Большинство геологов придерживается теперь другого мнения, однако до достижения единого мнения еще далеко.

Дитц в поисках актуалистической модели геосинклинали пришел к выводу, что такой модели соответствует континентальное подножие. Эта зона, в которой и в самом деле накапливается мощная толща осадков, в относительно стабильных районах характеризуется значительной шириной и огромной протяженностью. В качестве подходящего примера можно назвать «геосинклиналь» Мексиканского залива. Однако осадки в эту «геосинклиналь» привнесены с континента. Таким образом, они обладают «полярностью», обратной той, которую мы наблюдаем в древних геосинклинальных зонах.

Другие геологи в качестве современных геосинклиналей рассматривают океанические троги, т. е. длинные, линейные, глубокие борозды, обрамляющие многие островные дуги, а также некоторые континенты. Однако, как указывают Шоль и Марло, при отсутствии оледенения типичным выполнением современного Тихоокеанского глубоководного трога в интервале времени от мезозоя до наших дней является весьма маломощный (около 500 м) слой осадков. В то же время многие эвгеосинклинали характеризуются огромной мощностью осадков, отложившихся за значительно более короткий отрезок времени.

Некоторые считают, что «геосинклиналью» является весь океанический бассейн; накопленные в нем осадки из-за спрединга морского дна и связанного с ним перемещением плит транспортируются к мобильным зонам, где они благодаря субдукции поглощаются краевой частью континента. Эта модель имеет свои трудности, поскольку она не в состоянии объяснить отсутствие пелагических карбонатов в эвгеосинклинальных разрезах. Если бы современные океаны были представительной моделью, то такие карбонаты должны были составлять значительную часть общей мощности разреза, а это далеко не так.

Более поздние попытки решить этот вопрос с точки зрения тектоники плит привели к другим моделям. В дополнение к глубоководным океаническим трогам предполагаются две другие зоны возможного осадконакопления. Одной из них является зона между океанической впадиной и связанной с ней островной дугой; вторая расположена по другую сторону островной дуги, между ней и континентом (рис 16-4). Эти зоны могут насчитывать от 75 до 275 км в ширину и несколько сот километров в длину Мезозойская толща Грейт Вэлли, сложенная турбидитами огромной мощности, по мнению Диккинсона, накапливалась в бассейне, заключенном между океаническим трогом и островной дугой. Согласно этой модели, осадочное заполнение поступает либо с островной дуги (цепь вулканов), либо со срединного хребта в часть бассейна, расположенную между трогом и островной дугой. Co стороны же океана осадки поступать не могли. Кластические серии значительной мощности могли также накапливаться по другую сторону островной дуги, в ее тыловой части, т. е. в бассейне форланда. В качестве такого рода тыловой (по отношению к островной дуге) геосинклинали рассматривается обширный позднемезозойский бассейн центральной части Северо-Американского континента, располагавшийся между складчатым поясом Кордильер и западным краем палеозойской платформы и докембрийского щита.

В свете вышеизложенного современная геосинклиналь представляется весьма проблематичной структурой.

Интересующихся мы отсылаем к материалам недавнего симпозиума по данной проблеме.