Рифтовая зона. Байкальская рифтовая зона

Реферат на тему: Байкал как рифтовая зона

• Введение
• Физико-географическая характеристика региона
• Озеро Байкал
• Рифты (Байкальский рифт)
• Заключение
• Библиография

Введение

В пределах данной работы рассматривается озеро Байкал, основные черты Байкальской рифтовой зоны, показан уровень ее познания и намечены важнейшие вопросы ее дальнейшего изучения. В истории изучения как Байкальской горной системы, так и самого озера Байкал было много исследователей и ученых, которые придерживались различных позиций в своих взглядах. Вопрос о происхождении впадины озера Байкала (да и всего региона) был сутью многолетнего горячего спора, начатого еще в прошлом столетии. Например, П. А. Кропоткин (1875) считал, что образование впадины связано с расколами земной коры. И. Д. Черский, в свою очередь, считал генезис Байкала как прогиб земной коры (в силуре). В настоящее время получило широкое распространение теория (гипотеза) “рифта” . По этой гипотезе, в результате сжатия земной коры образуется огромное сводовое поднятие, а растяжение, сменяющее впоследствии сжатие, вызывает проседание верхней части свода по оси.

Гипотеза о сбросовом происхождении впадин подтверждается наличием в регионе разломов, зон милонитозации, термальных источников, и т.д.

В данной работе рассматривается основная принятая гипотеза происхождения и генезиса собственно озера Байкал – его впадины.

Байкальская впадина относится к определенному региону, называемому Байкальским. В рамках данной работы название “Байкальский регион” синонимично более точному термину (хоть и более специализированному) “Байкальская горная система”.

Байкальская горная система. В географическом отношении это достаточно определенный и самостоятельный регион. Ограничен: с севера и запада – Средне-Сибирским плоскогорьем, с востока – Алданским нагорьем и Становым хребтом, с юго-востока – горами Джидинской страны, Западного и Восточного Забайкалья. Площадь Байкальской горной системы составляет 575 тыс. км 2 . Для наглядности: площадь Байкальской горной системы больше территории самого крупного западно-европейского государства Франции, площадь которой составляет 551 тыс. км 2 , и в 14 раз больше территории Швейцарии (площадь 41,3 тыс. км 2). Термин Байкальская горная система введен в литературу Е. В. Павловским (1948), отдавшего много сил и труда изучению Восточной Сибири. В настоящем времени этот термин используется очень широко (и в данной работе тоже). В состав Байкальской горной системы входят следующие географические районы: Западное, Восточное, Южное Прибайкалья, Северо-Байкальское нагорье, Патомское нагорье, Витимское плоскогорье, Олекмо-Витимская горная страна. В аспекте данной работы будут рассматриваться в основном районы, прилежащие непосредственно к озерной ванне Байкала. В пределах данной системы также выделяют следующие основные геоморфологические районы (самые крупные) – Байкальский горный пояс, Витимское плоскогорье, Чайско-Патомская горная страна. Также в данной работе будут представлены характерные геологические термины, как например “байкалиды” - специальный термин, обозначающий магматические геотела, образованные в процессе эволюции Байкальской горной системы, или Байкальская рифтовая зона.

Физико-географическая характеристика региона

Как уже было оговорено выше, границы региона определяются Байкальской горной системой. Территория региона характеризуется значительной приподнятостью над уровнем моря и преимущественно горным рельефом. В плане разреза (через весь регион) будет наблюдаться общее понижение с востока на запад. Самой низкой отметкой является уровень озера Байкал (456 м), самой высокой - вершина г. Мунку-Сардык (3491 м) . Практически на всей территории преобладают сильно расчлененные средневысотные горы (сопки) . Большинство хребтов региона имеет сравнительно мягкие очертания и плоские, выровненные процессами длительной денудации вершины. Равнинные поверхности встречаются лишь в тектонических впадинах и долинах больших рек.

На геологическое строение (особенно в районе Байкальского рифта) большое влияние оказали разрывные нарушения земной коры, имеющие преимущественно северо-восточное направление. Обращает на себя внимание большая современная тектоническая активность Байкальской горной системы с точки зрения общепланетарной активности. Вообще, Байкальская горная система относится к молодым сейсмически активным областям. Тектоническая активность проявляется в виде медленных опусканий и поднятий берегов Байкала (по данным В. В. Ламакина, местами такого рода смещения достигают 30 мм в год), а также интенсивных землетрясений, достигающих 8-10 баллов, например, самое крупное землетрясение (Саганское) от 11-12 января 1862 года, когда под воду ушла часть придельтового участка р. Селенга площадью около 260 км 2 c несколькими селами.

В районе Байкальской горной системы довольно широко развита многолетняя мерзлота горных пород, с которой связаны многие мерзлотные процессы и явления: термокарст, бугры пучения, солифлюкция, наледи, трещинно-полигональные формы рельефа и т.д.

Климат по типу резко континентальный (малоснежные безветренные морозные зимы, жаркое короткое лето), т.е. имеются очень большие годовые и суточные колебания температур воздуха и неравномерное распределение атмосферных осадков по сезонам года. Зимой регион находится в мощном северо-восточном отроге Сибирского антициклона, летом здесь преобладает полярная воздушная масса. Поэтому в течение года наблюдается большое количество солнечных дней (более 310) .

Соответственно типу климата развит и животный, растительный мир региона. Большое разнообразие и особый характер распределения почвенно-растительного покрова, животного мира обуславливается положением региона на стыке двух различных природных зон – Восточно-Сибирской горно-таёжной и Центрально-Азиатской степной зон. Также имеется множество уникальнейших эндемичных видов, приуроченных в основном непосредственно озеру Байкал, флора и фауна которого на три четверти состоит из эндемиков, таких как байкальский тюлень, рачки-бокоплавы, бычки, живородящая рыба голомянка.

В гидрологическом аспекте территория региона представляет собой один из крупнейших в Евразии водораздельных узлов – здесь проходит часть мирового водораздела между бассейнами Северного Ледовитого и Тихого океанов. Причем 84% стока с площади относятся к Северному Ледовитому океану, 0,3% – к бессточным областям (например, Улдза-Торейская равнина), и остальные 15,7%, соответственно, к Тихому океану. Здесь сосредоточены верховья многих крупных рек Сибири – Лены, Ангары, Нижней и Подкаменной Тунгуски, Амура etc. Крупными транзитными реками являются только Селенга (верховья в Монголии) и Аргунь (верховья в Китае). Вообще, Байкальский регион является значительно менее водоносным чем, например, соседняя Средняя Сибирь. Хотя здесь возможна оговорка – при пересчете на душу населения регион относительно обеспечен водными ресурсами в отношении хозяйственной деятельности из-за низкой плотности населения (3 человека на км 2). Средняя годовая сумма осадков по Бурятии составляет 400 мм по измеренным и 525 по исправленным данным. Наименьшее количество осадков приходится на низменные участки. Характер распределения осадков по рассматриваемой территории определяется условиями атмосферной циркуляции и строением поверхности бассейна, т.е. по мере повышения уровня рельефа увеличиваются водные и уменьшаются тепловые ресурсы. Байкальский регион выделяется как один из богатейших различными по химизму и термике минеральными водами районов. Число только учтенных источников и скважин более 600. Это обуславливается многочисленными разломами земной коры во время кайнозоя.

В регионе наблюдается большое количество озер, которые в большинстве своем приурочены к отрицательным формам рельефа – к впадинам. Вообще, различают несколько видов впадин. Основные два типа– это внутригорные (байкальский тип) и межгорные (забакальский тип) (по Флоренсову, 1960) . Они отличаются ассиметрией бортов, расположением, количеством накопленных отложений. В аспекте данной работы нас интересуют озера впадин только байкалького типа, самые крупные из которых – озеро Байкал и озеро Хубсугул в Монголии (Хувсуугул-Нуур), которые относятся к этому типу. Контуры впадин байкальского типа на карте просматриваются как угловатые, с множеством прямолинейных участков– коротких, прямых разломов. Котловины бакальского типа заполнены рыхлыми или слабо сцементированными отложениями преимущественно четвертичного возраста, накопления которых происходили в условиях непрерывного прогибания днищ впадин (по одной из наиболее принятых теорий) . По этой же теории считается, что озерная ванна Байкала состоит из двух самостоятельных впадин, объединенных водным зеркалом, т.е. подразумевается сложное ее строение. Южная впадина Байкала выполнена среднеюрскими-нижнемеловыми отложениями, а от мезозойских депрессий (более древних) унаследованы юрские и меловые толщи. Имеется также небольшое количество отложений третичного (неогенового) возраста. Четвертичные отложения во всей Байкальской котловине представлены озерными, флювиогляциальными, ледниковыми, аллювиальными, пролювиальными, эоловыми образованиями. Самая большая мощность отложений наблюдается в дельте реки Селенги (около 500 м), а вместе с третичными отложениями более 600 м.

Озеро Байкал

Байкал – глубочайшее проточное озеро с уникальным биорежимом. Для сравнения: объем Байкала превышает объем Балтийского моря. Площадь территории водостока для Байкала составляет более 588 тыс. км 2 . Некоторые географические данные по Байкалу (морфометрические показатели) : объем воды составляет 23 тыс км 3 , площадь поверхности (зеркала) – 31 500 тыс км 2 , средняя глубина порядка 730 м, максимальная глубина равна 1620 м, наибольшая ширина – 95 км, наибольшая длина – 650 км.

Байкал имеет малую водообменность. Полная смена водного объема исчисляется сотнями лет (точнее 332 года). Это говорит о большой консервативности свойств. Байкал занимает первое место среди пресноводных озер умеренного термического типа.

Выделяют глубинную и поверхностную области вод Байкала. В глубинной области процессы циркуляции практически не задействованы, т.е. можно утверждать, что воды глубинной области Байкала не участвуют в сезонных циркуляциях. Мощность глубинной области Байкала составляет около 1400 м. В ней наблюдается господство неизменно устойчивой прямой и обратной температурной стратификации с очень малым общим падением температуры (от 3,6 0 С до 3,2 0 С), что опять же говорит о большой консервативности. Но по последним данным все-таки наблюдается некоторая зависимость вод глубинной области – имеют место различные переносы водных масс, которые имеют как постоянный (например, система циклонических течений Южного Байкала) и временный (например, ветровые и стоковые течения и массы) характер. Также обнаружено движение вод на разных глубинах. Эти очень замедленные циркуляции охватывают воды глубинной области вплоть до 1250 м. Течения наблюдаются и подо льдом. Природа всех этих течения и явлений еще не изучена до конца и не выяснена.

Верхняя область. Ее мощность составляет 200-250 м. В годовом цикле теплообмена и осенне-весенних циркуляциях участвуют по большей части воды верхней области. Эти же слоем ограничена сезонная смена прямой и обратной температурной стратификации, а также сезонные изменения химического состава и биологических факторов. Здесь же сосредоточена основная биомасса Байкала.

Динамика и структура водной массы Байкала определяется не только размерами, но и формой котловины, тектонической в своей основе (см. выше). Наиболее характерной чертой байкальской ванны следует считать слабое развитие мелководий, с чем связана большая средняя глубина озера и резкие борты. Характерен также неровный рельеф дна, который однако, еще далеко не полностью изучен. До глубины 100-200 м преобладают скальный грунты, камни, валуны, галька, пески (причем область песков с глубиной расширяется). Затем до наибольших глубин дно выстлано илом, в составе которого много створок диатомовых водорослей.

Байкал – мощный регулятор стока и гигантское естественное водохранилище. Тем не менее изменения соотношений элементов баланса вызывают колебания уровня озера. Внутригодовые отклонения составляют в среднем за многолетний период около 82 см, многолетние (за последние 60 лет, когда стались вести наблюдения) – амплитуда около 194 см. В этом плане в последнее время важен учет антропогенного фактора, как например, строительство Иркутской ГЭС. Ее строительство вызвало повышение уровня на 1,2 м, что, естественно, повлекло за собой удручающие последствия.

По-видимому, главную роль в возникновении впадин байкальского типа играют изгибовые деформации земной коры, сопровождающиеся разломами, причем перемещение блоков по разломам приобретает основное рельефообразующее значение. Наличие ступенчатых террас по бортам ванны Байкала отчасти подтверждает это.

Как уже было сказано выше, основной теорией на данный момент считается теория “рифта”.

Рифты (Байкальский рифт)

Рифты как глобальный геотектонические элементы – это характерная структура растяжения земной коры (по Артемьеву, Артюшкову, 1968; Ушакову и др., 1972) . Под понятие рифтов подходят также узкие формы рельефа– борозды (“грабены”) , еще не скомпенсированные осадками и отложениями; крупные и широкие впадины с достаточно взаимоудаленными бортами; куполовидные, или протянувшиеся в виде хребтов, системы поднятий, осложненные осевым грабеном (например, рифты в центральных частях океанов и в Восточной Африке). Считается, что все это есть лишь различные временные стадии формирования рифтовых структур, которые обнаружены в настоящее время в океанах и на континентах. Возраст определяется по отложениям и осадкам.

Первое место среди планетарных рифтовых систем занимает образовавшаяся в течение кайнозоя и развивающаяся по настоящее время Мировая система рифтов (МСР), обнаруженная в 1957 году, которая протягивается на длину свыше 60 тыс. км под водами Мирового океана, и заходящая рядом своих ответвлений также на континент. МСР представляют собой широкие (до тысячи километров и более) поднятия, возвышающиеся над дном на 3,5 - 4 километра и протягивающиеся на тысячи километров. К осевым частям хребтов приурочены активные рифтовые зоны, состоящие из системы узких грабенов (рифтовых ущелий типа Байкала), обрамленных рифтовыми горными грядами типа Байкальского, Баргузинского и других хребтов, окружающих Байкал.

К другим рифтовым (планетарного масштаба) относятся рифты, приуроченные к континентам (кроме оговоренных выше) – например, Рейнский грабен (длина около 600 км) или рассматриваемый в работе регион – Байкальская рифтовая зона (длина более 2,5 тыс км). Современные рифтовые зоны континентов имеют много общего с рифтами срединноокеанических хребтов, принадлежащих МСР. Их возникновение также связано с процессами подъема глубинного вещества, сводового поднятия, горизонтального растяжения земной коры под его напором, утонением коры и подъемом поверхности Мохоровича. Континентальные рифтовые системы (КСР) также образуют ветвящиеся в плане протяженные системы (подобно МСР), но гораздо менее выраженные в рельефе, поэтому некоторые их звенья кажутся изолированными.

На первый взгляд трудно назвать аналогом Байкала рифтовое ущелье, погребенное под толщей воды в 3 - 3,5 километра. Но происхождение Байкальской и океанических рифтовых зон одинаково по своей сути.

Родным «братом» Байкала называют расположенное в Монголии озеро Хубсугул, вытянутое в виде серпа на 130 километров. Максимальная его глубина достигает 238 метров. Хубсугульская и Байкальская впадины входят в Байкальскую рифтовую зону. В Хубсугул, как и в Байкал, впадает много (около 70) рек, а вытекает тоже единственная – Эгингол.

Кстати, Хубсугул через реки Эгингол и Селенгу связан с Байкалом. Хубсугул в 12 раз по площади, почти в 5 раз по длине и в 7 раз по глубине меньше Байкала.

Еще один явный аналог находится в Восточной Африке, а точнее в Восточно-Африканской рифтовой зоне, в пределах которой расположены озера Ньяса, Танганьика, Киву, Мобуту-Сесе-Секо (бывшее озеро Альберт), Иди-Амин-Дада (бывшее озеро Эдуард) и другие, более мелкие.

Первые два озера справедливо называют «сестрами» Байкала. Параметры их удивительно схожи. Лишь несколько более теплый климат и тропическая флора отличают их от Байкала.

Озеро Танганьика расположено в Заире, Танзании, Замбии и Бурунди на высоте 773 метра (почти на 320 метров выше Байкала). Длина его 650 километров. Площадь почти 34 тысячи квадратных километра, против 31,5 тысячи км у Байкала. Лишь по глубине Байкал на 150 метров превосходит озеро Танганьика (1620 и 1470 м).

Мало чем уступает Байкалу озеро Ньяса, расположенное в Малави, Мозамбике и Танзании. Площадь его 30,8 тысячи квадратных километра, а глубина – до 706 метров.

Благодаря тому, что эти озера находятся в тропиках, температура воды не опускается ниже 20-22 градусов. Фауна озер Танганьика и Ньяса почти на 70 процентов эндемична. Причем, как и в Байкале, многие виды похожи на обитателей морских глубин.

Обычно ширина континентальных рифтов составляет около 45-50 км, при вертикальной амплитуде погружения фундамента рифта (грабена) от 1 до 7 км. Обычно опускание дна рифтовых прогибов в значительной степени компенсировано процессами осадконакопления, однако значительная их часть представлена депрессиями, занятыми водами морей, озер и долинами рек.

Большинство КСР имеют кайнозойский возраст образования. Байкальский рифт образовался в конце палеогена.

В поперечном сечении рифтовая зона представляет собой систему ступенчато погружающихся к осевой части скошенных под различными углами блоков. Поверхности раздела обычно являются крутопадающими сбросами.

Земная кора континентальных рифтов характеризуется заметным утонением до 20-30км, подъемом поверхности Мохоровича и увеличением мощности осадочного слоя, поэтому в разрезе земная кора имеет форму двояковыгнутой линзы.

Методами глубинного сейсмического зондирования было установлено наличие под Рейнским, Байкальским и Кенийским рифтами разуплотненных пород мантии.

Континентальные рифты также выделяет наличие повышенного теплового потока и отрицательных аномалий магнитного поля.

Характер смещений в очагах землетрясений свидетельствует о горизонтальном растяжении земной коры. Для Рейнского грабена это составляет около 5 км, для Байкальского же – на порядок выше.

Наиболее существенным различием между современными океанскими зонами рифтов (ОЗР) и континентальными зонами рифтов (КЗР) при наличии многих черт сходства между ними является то, что относительно более толстая и прочная континентальная кора, хотя и утоняется при растяжке (и кое-где разрывается), давая выход базальтовому вулканизму, все же сохраняет свою целостность. В отличие от разверзающихся недр ОСР, из которых на поверхность твердой коры поступают породы верхних слоев мантии, или, по крайней мере, расплавленная смесь этих пород с породами разрушений и ассимилирований старой коры, в КЗР не происходит новообразований земной коры. Быть может, это означает, что современные КЗР есть лишь первая стадия образования МСР и что в эпоху рождения, например, Атлантического океана дело также начиналось с образования в теле Лавразии звеньев КЗР, подобных на более ранней стадии Байкальской зоне, а затем (на последующей временной стадии) Восточно-Африканскому рифту. Таким образом, с некоторой оговоркой Байкал можно называть зародышем будущего океана. По теории рифта на земном шаре существовали и более молодые аналоги Байкала. Считается, что один из них расположен на месте нынешнего Красного моря, вдоль которого проходит Красноморская рифтовая зона. В геологическом масштабе времени относительно недавно на месте Красного моря существовал обширный пресноводный глубоководный бассейн, сопоставимый по площади, а то и в несколько раз превосходящий Байкал. В этом случае сработал как бы противоположный вариант.

Две соседние литосферные плиты Африканская и Индийская, сопряженные по зоне Красноморского рифта, начали медленно, со скоростью один-два сантиметра в год, удаляться друг от друга. Из-за этого расширения и площадь озерного бассейна увеличивалась, так как все новые участки суши уходили под воду. И вот однажды на месте нынешнего Баб-эль-Мандебского пролива последний участок суши, отделяющий палеоозеро от Индийского океана, ушел под воду. Океан через Аденский залив хлынул в палеоозеро.

Было это около девяти миллионов лет назад. Произошло смешение океанических и озерных вод и довольно быстрое осолонение последних. Это вызвало массовую гибель пресноводной озерной фауны и замену ее морской. Ныне Красное море имеет площадь 450 тысяч квадратных километров, а глубина его немногим превышает три километра. На земном шаре это одно из самых соленых морей (20-40 процентов). В пределах Байкальской рифтовой зоны, кроме самого Байкала, существует ряд крупных сухопутных впадин, выполненных четвертичными озерно-речными отложениями. В их числе Тункинская, Баргузинская, Нижнеи Верхне-Ангарские, Муйская, Чарская…

Одна из этих впадин - Муйская, или Муйско-Куандинская, - расположена на территории Бурятии и Читинской области. Вдоль ее бортов на высоте 850-860 метров над уровнем моря (на 300-350 метров выше поймы рек Муя и Витим) , участками прослеживается четкая линия. На этой высоте к склонам гор иногда прислонены террасовидные уступы, сложенные хорошо окатанными озерными гравийно-галечными и песчаными отложениями. Уровень озера испытывал периодические колебания. Иногда вода поднималась до высоты 1000-1100 метров над уровнем моря и, возможно, еще выше. В этом случае озеро вытягивалось на 260-265 километров при ширине до 50-55 километров. Глубина озера достигала, а, возможно, и превышала 500-1000 метров.

Сегодня Муйская впадина отделена невысокими перемычками от Чарской и Верхне-Токкской впадин. Временами вода, по-видимому, покрывала эти перемычки, и тогда возникал обширный водный бассейн, вытянутый в длину более чем на 500 километров. Со временем река Витим проложила себе новое русло через Южно- и Северо-Муйский хребты и палеоозеро было осушено. На его месте остались песчаные, а близ склонов гор – гравийно-галечные и валунно-галечные отложения, ныне перемываемые водами рек Муя, Витим и их притоками.

Таким образом, значительный отрезок Байкало-Амурской магистрали проложен по дну бывших крупных озер – древних аналогов Байкала. А существовали эти озера относительно недавно – несколько десятков тысяч лет назад.

В изучении рифтовых структур многое еще не выяснено и не изучено. Является ли рифтообразование процессом, присущим только мезокайнозойским эрам? Возник ли этот процесс лишь в последующие 100-150 млн. лет жизни Земли, или на его долю следует отнести преобразование ее лика и в более ранние эпохи? На эти вопросы еще не даны ясные ответы.

Вообще, даже такие геообъекты, как Днепровско-Донецкая впадина, центральная часть Московской синеклизы считаются древними рифтовыми зонами (Гордасников, Троцкий, 1966).

Процессы рифтообразования следует рассматривать как одну из характерных черт развития земной коры, имевшей место в течение всей истории ее жизни. Они обусловлены горизонтальным растяжением земной коры, приводящей к вертикальному опусканию. Блоков земной коры и поднятию на дневную поверхность вещества мантии.

В развитии рифтовых зон имеет место определенная стадийность. На первой стадии вследствие подтекания разуплотенного вещества мантии в земной коре образуется куполообразное или линейно-протяженное поднятие, затем за счет растяжения идет формирование грабеновых прогибов в наиболее приподнятых их частях. На последующих стадиях рифтовые зоны могут служить осевыми частями более крупных опусканий, или, в случае смены растяжения сжатием, перерождаются в складчатые приподнятые сооружения геосинклинального типа.

Распространение рифтовых зон не имеет строго линейного характера. Отдельные их части (элементы) взаимно смещаются в поперечном направлении по трансформным разломам.

Изучение современных и древних рифтовых зон в океане и на континентах позволит получить ясное представление о строении и геологической истории этих крупных геологических планетарных структур, а также о нефтегазоносности многокилометровых осадочных пород, заполняющих многие рифтовые впадины. Озеро Байкал как относительно молодая рифтовая зона при ее дальнейшем изучении способна предоставить еще более обширный материал для более глубокого понимания сущности геологических, магматических процессов в области рифтовых зон.

Заключение

Итак, о рифтовом облике всей Байкальской зоны, в морфологическом и динамическом понимании этого термина, свидетельствуют: густая сеть продольных (главным образом) разломов, рассекающих докембрийский кристаллический субстрат; новейшая активность этих разломов, совпадающая во времени с периодом активности разломов в других рифтовых системах земного шара; крутые (по геологическим и сейсмологическим данным) наклоны сместителей разрывов; наиболее правильная оценка последних как нормальных сбросов; непосредсгвенно документированные, очень юные, голоценовые и современные, вертикальные разрывные смещения, свидетельствующие о продолжающемся направленном развитии зоны; типичное для мировых рифтовых зон расщепление единой системы разломов и впадин на ветви; морфология впадин; неравномерные проявления трахибазальтового вулканизма; сводовый характер общей поверхности, охватывающей всю совокупность хребтов и опусканий; высокий уровень сейсмичности при нормальной глубине очагов землетрясений; наконец, обилие выходов термальных глубинных вод, связанных, по-видимому, с высоким положением слоя высоких температур.

Региональный фон, на который наложена Байкальская рифтовая зона, благодаря систематическому геологическому картированию в общем изучен гораздо лучше, чем сама зона, и это обстоятельство определяет направление будущих исследований. Поскольку сама рифтовая зона - образование неоген-четвертичное, вопросы новейшей и современной тектоники, новейшего вулканизма, сейсмотектоники и структурной геоморфологии должны занять подобающее им место наряду с геофизическими исследованиями всех видов и специальными геодезическими работами (особенно в наиболее сейсмоактивных районах рифтовой зоны). Вместе с тем уже сейчас в пределах названных общих направлений могут быть намечены некоторые специальные вопросы, без ответа на которые комплексное изучение Байкальской рифтовой зоны не может быть существенно расширено. Такой первый принципиальный вопрос - это история накопления вулканогенно-осадочных формаций в пределах рифтовой зоны. Если все неоген-четвертичные формации здесь должны быть причислены к орогенным (Херасков, 1963), то среди них уже сейчас можно выделить формации предорогенные или раннеорогенные, относящиеся к интервалу: верхний олигоцен - ранний плиоцен, и синорогенные, которые, имея в виду другой общепринятый специфический смысл, вкладываемый в этот термин, следовало бы назвать рифтогенными. Образование последних началось в среднем плиоцене и продолжается поныне. Они теснейшим образом связаны с рифтовыми структурами, будучи их «наполнителями» и формируясь в прямой пространственной и генетической связи с рифтообразующими конседиментационными разломами.

Все эти формации, имеющие сложное строение, бедные органическими остатками и доступные по всему разрезу только бурению, еще едва затронуты изучением как с точки зрения стратиграфии, биостратиграфии, литологии и геохимии, так и с точки зрения распределения их в полостях рифтов, а также по разным стадиям развития последних. Они почти не исследованы в смысле соотношений с подстилающим субстратом и друг с другом в различных звеньях рифтовой цепи; не ясен характер наследования рифтовыми впадинами бассейнов накопления раннеорогенных формаций, неизвестны причины неравномерного распределения и сочетания вулканических образований с осадочными отложениями; наконец, эти формации очень мало изучены с точки зрения общих палеогеографических и палеогеоморфологических реконструкций для неогена и антропогена. Особый интерес представит формационный анализ неогеновых отложений, выполняющих наряду с собственно рифтовыми впадинами мульды Витимского плоскогорья и Предбайкалья, оставшиеся незатронутыми рифтовым процессом. Если возможность выделения особого типа рифтогенных континентальных и морских формаций сама по себе достаточно ясна, то их диагностические признаки и развитие во времени, а также наличие их аналогов в дотретичной истории Земли составляют особую проблему.

Второй чрезвычайно важный вопрос - установление действительных дистальных и латеральных границ Байкальской рифтовой зоны. Если края зоны вкрест ее простирания более или менее, хотя и не совсем точно, определены (имеются признаки их расширения в современную эпоху), то области затухания западного и восточного концов зоны установлены недостаточно четко. Возможно, что западный фланг зоны упирается в древний Сангиленский массив (юго-восточная Тува и смежное Западное Прикосоголье) и что последним форпостом рифта здесь служит Дархатская межгорная впадина. Это вероятно еще и потому, что западнее и непосредственно южнее Сангиленского массива лежит область впадин центрально-азиатского типа, резко отличного от собственно рифтового (Байкальского), исключительно сейсмоактивная и с другим, нежели байкальский, механизмом новейшего горообразования, однако же с полями напряжений в земной коре, сходными с таковыми в западном фланге Байкальской зоны.

Библиография

1. АН СССР. Институт географии Сибири и Дальнего Востока. Природные условия и естественные ресурсы СССР. Предбайкалье и Забайкалье. - М.: “Наука” , 1965.
2. АН СССР. Сибирское отделение. Научный совет по тектонике Сибири. Тектоника Сибири. Том VII. Тектоника Забайкалья и некоторые общие вопросы геологических структур. — М.: “Наука”, 1976.
3. Салоп Л. И. Геология Байкальской горной системы. Том I. Стратиграфия. — М.: “Недра” , 1964.
4. Салоп Л. И. Геология Байкальской горной системы. Том II. Магматизм, тектоника, история геологического развития. — М.: “Недра” , 1967.
5. Шагжиев К. Ш., Ральдин Б. Л. и др. Бурятия: природные ресурсы. - Улан-Удэ: Изд-во Бурятского государственного университета, 1997.
6. Флоренсов Н. А. Байкальская рифтовая зона и некоторые задачи ее изучения — В сб.: Байкальский рифт. М., «Наука», 1968.

Как относиться к приведенным словам поэта? Неужели природа так проста, что на самом деле в ней все ясно и наука о природе - чистое заблуждение, искусственное создание загадок, на решение которых человечество тратило столько напрасных усилий? Было бы ошибочно думать, что Федор Иванович Тютчев не понимал, что такое наука и что раскрытие секретов природы небесполезно. Все дело в том, что сама в себе, независимо от человеческого сознания, природа не содержит, не может содержать ничего загадочного. Субъективное понятие загадочности возникает как следствие несовершенства отражения человеческим сознанием явлений природы. Преодоление этого несовершенства, стремление к нему составляют путь развития науки.

Загадки, секреты, тайны природы для пытливого человеческого сознания - мир, полный романтики и несравненной привлекательности. И в этом смысле природа не обидела Восточную Сибирь. Она создала Байкал как загадку для нас, как закономерно-необходимое явление в развитии земных недр.

Громадность и суровый нрав Байкала были загадочны для вышедших к его берегам первых землепроходцев. Эта загадочность разрешилась в их сознании убеждением, что Байкал - это море. Новые и новые открытия заставили отказаться от признания Байкала настоящим морем. Так возникла новая загадка: что же это такое, непохожее ни на море, ни на самые большие известные тогда науке озера? Следовали новые открытия. И сразу же являлись новые загадки. Уже в послевоенное время в языке ученых появился новый термин, мало что говорящий массовому читателю, - Байкальский рифт и Байкальская рифтовая зона.

Байкал в XVII-XVIII вв. прославился как пресное море. В следующем веке он стал известен всему миру как глубочайшее на Земле совершенно пресное озеро. В первой половине нашего века к нему пришла слава замкнутого очага биологического видообразования, в котором возникли и развились только ему одному свойственные организмы (эндемики). Во второй половине нашего века Байкал прославился как единственная в Азии, причем возникшая в самой глубине материка рифтовая структура. Такова своеобразная научная «карьера» Байкала. И что особенно замечательно - в своей последней роли, в раскрытии не-существовавшего у природы, но не дававшего покоя науке «секрета» Байкала, нашли свое естественное место и землетрясения, и вулканические постройки, и само расположение гор на юге Восточной Сибири.

Вспомним теперь еще раз об основных чертах структуры земной коры в Прибайкалье. Здесь стыкуются древняя Сибирская платформа и область столь же древней складчатости, составляющая как бы раму платформы, или, как часто говорят, ее южное складчатое обрамление. Граница между этими областями имеет довольно простой контур, с двумя «заливами» к югу - Иркутским и Алданским. Сибирская платформа обладает плоским или слабо волнистым рельефом поверхности водоразделов, но речные долины ее глубокие, с крутыми склонами. Отсюда другое, географическое, название платформы - Средне-Сибирское плато. Его южный край всюду выражен довольно резким уступом - переходом в горную область Саян, Прибайкальских гор и Станового нагорья. Общая черта всех этих гор - преобладание массивных форм над резкими, острыми, затем - параллельность главных более-менее обособленных возвышенностей (хребтов, цепей) краю Сибирской платформы и умеренные высоты, не превосходящие, как правило, 3000 м над уровнем моря. Чем дальше к югу от северного края гор, тем менее влияние этого края на направление отдельных крупных возвышенностей, но все же пологий изгиб - переход северо-западных «саянских» простираний на северо-восточные «байкальские» сохраняется в общем плане и в пределах Монголии. Поблизости от линии стыка плато-горы, местами удаляясь от него в глубь гор, а местами подходя к нему вплотную, видны отдельные пониженные участки - внутригорные (межгорные) впадины, кажущиеся на первый взгляд просто сильно расширенными отрезками речных долин. Удобные ровные места в днищах этих впадин, понятно, в первую очередь привлекали к ним первых поселенцев, в них останавливались первые путешественники, окружающая их природа, прежде всего, привлекала к себе внимание. Поэтому межгорные впадины этого гористого края исторически оказались первоочередными объектами геологической науки. Одним из них, конечно, самым первым, стала впадина озера Байкал.

Первые путешественники, среди них светила тогдашней науки (их имена начертаны на карнизе Иркутского краеведческого музея), судили об этих просторных низинах среди горных высот по-разному, но уже в конце XVIII века некоторые ученые видели в них катастрофические провалы, вызванные глубинными силами, именно теми, что заявляют о себе частными местными землетрясениями. Высказывались мнения, что громадные опускания среди гор - следствие вулканических процессов. Очень многие считали, что это просто остатки огромных древних речных долин, а И. Черский полагал, что котловина Байкала - медленно углубляющаяся и сжимающаяся вогнутая складка земной коры.

В XIX в. сходные крупные межгорные понижения были хорошо изучены в Европе. В то время натуралисты разных стран о многом стали судить по европейским образцам. Было установлено, что типичная структура крупных межгорных понижений - грабен, то есть опускание продольного участка земной коры между двумя параллельными разломами-сбросами. Подобные грабены стали затем находить почти во всех горных странах, а их образцом, прототипом, оставался Рейнский грабен - опускание по сбросам между горными массивами Шварцвальд и Вогезы. С ним стали сравнивать и впадину Байкала. Этому в огромной степени содействовал авторитет крупнейшего исследователя Сибири В. А. Обручева, считавшего, что «древнее темя» Азии на всем своем пространстве разбито ка отдельные блоки, частью опущенные, частью приподнятые, и на таком «структурном фоне» впадина Байкала являлась лишь крупнейшей и наиболее молодой.

Дальнейшие исследования показали, что межгорные впадины Прибайкалья и Северной Монголии образуют некоторую как бы связанную протяженными разломами земной коры единую систему, составляя своими звеньями, т. е. отдельными впадинами, подобие цепи, протянувшейся более чем на 2000 км от оз. Хубсугул в Монголии до Южной Якутии. Ранее, еще в начале XIX в., отмеченное внешнее сходство впадин подсказывало мысль о геологическом родстве всех звеньев такой цепи, о близком времени и сходном способе их образования. В начале нашего века английский геолог Дж. Грегори описал сходную, по размерам еще более грандиозную систему подобных же впадин в Восточной Африке, назвав их рифтовыми долинами. Другой английский геолог Б. Уиллис, исследуя впадину Мертвого моря в Палестине, нашел, что образующие ее краевые параллельные разломы суть не сбросы, а взбросы, или крутые надвиги, которыми стенки-грабены как бы сжимают центральную опущенную полосу. Такую структуру, в отличие от рифта, он назвал рам-пом. Вскоре после этого и к впадине Байкала применили модель рампа. Ранее, в самом начале нашего века, геолог Львов указал на сходство впадины Байкала с впадиной другого глубочайшего озера - Танганьики в Африке. Наконец, геолог Павловский, также отмечавший сходство впадин Байкала и Восточной Африки, предложил для всех звеньев Прибайкальской системы межгсркых опусканий удачное общее название «впадины байкальского типа».

Очень резкий подъем геологических исследований в межгсрных впадинах Прибайкалья произошел в 50-е годы в связи с поисками нефти и газа. Было пробурено несколько довольно глубоких скважин. Институт земной коры, тогда просто Институт геологии Академии наук СССР в Иркутске, вплотную занялся геологией всей этой области. Были получены важные результаты по впадине Байкала и ее ближайшим соседкам. Однако самое важное заключалось в том, что именно в это время на новой научно-технической базе были проведены обширные межнациональные исследования дна Мирового океана и была открыта Мировая рифтовая система. Это открытие явилось настоящей сенсацией и стало важнейшей вехой в развитии наук о Земле. Основу Мировой рифтовой системы составляют срединно-океанические хребты, связанные друг с другом в единую сетку, как бы опутывающую весь земной шар. Срединно-океанические хребты тяготеют к срединным (медианным) частям океанов, но такое срединное положение занимают не все они: лучше всего оно видно в Атлантическом подводном хребте, особенно в северной его части. Сами по себе эти возвышения океанического дна мало напоминают настоящие хребты, какие мы видим на суше. Это поднятия с шириной основания в сотни до полутора тысяч километров и относительной высотой до 3 км. Общая длина системы таких хребтов превышает 70 000 км, а площадь равняется площади всех материков. Резкие формы рельефа обнаружены только в вершинных, гребневых частях хребтов. Они созданы, во-первых, ступенчатостью склонов, во-вторых, наличием глубоких и узких осевых впадин сбросового происхождения - рифтовых «долин». Будучи поднятиями тонкой (7-10 км) океанической коры, подводные хребты отличаются высокими значениями теплового потока (до 3-10 мккал·см 2 с), сильным вулканизмом с излияниями базальтовых лав, сильной сейсмичностью, присутствием обломков ультраосновных пород, свидетельствующих о близком залегании к поверхности дна мантийного вещества. Открытке и дальнейшее изучение Мировой рифтовой системы послужило толчком к созданию гипотезы спрединга (расширения, разрастания океанического дна симметрично в обе стороны от срединных хребтов), а также гипотезы громадных - на тысячи километров в течение геологической истории - горизонтальных перемещений литосферных плит.

Одной из своих ветвей Мировая рифтовая система выходит из Индийского океана на сушу, где и продолжается в виде, во-первых, громадной рифтовой структуры Красного моря, во-вторых, в виде Восточно-Афрнканской зоны континентальных рифтовых впадин. Что касается Рейнского грабена и грабенов Байкальской зоны, то они по ряду признаков оказались очень близкими к океаническим рифтовым ущельям, хотя прямой пространственной связи с Мировой рифтовой системой не имеют. Понятно, что при своей «сухопутности», доступности для всесторонних исследований, возможности непосредственного, визуального знакомства и уже довольно высокой геологической изученности Рейнская, Байкальская и давно состоявшая кандидатом в аналогичные структуры земной коры Провинция Хребтов и Бассейнов на Западе США стали предметом специального изучения по Международной программе.

В 1966 г. в Иркутске, в стенах Института земной коры, состоялась выездная сессия Научного совета по изучению земной коры и верхней мантии АН СССР под председательством В. В. Белоусова. Были подведены итоги сделанного по впадине Байкала и соседним сходным с ней структурам. Составлена программа дальнейших исследований. Организована Байкальская секция названного Научного совета. Изучение Байкала как явления природы, обусловленного глубинными процессами, вступило в новую стадию.

Если теперь впадины байкальского типа превратились в «рифтовые долины» или просто в рифтовые впадины, то встал вопрос об их отношении к Мировой рифтовой системе. Байкальская рифтовая зона казалась совершенно изолированной, как бы «заброшенной» в глубь материка Азии, да еще и разместилась она на территории, сложенной древними и отчасти Древнейшими толщами горных пород. Пора было перейти к изучению возможными средствами и приемами глубоких недр под всей рифтовой зоной. В эту Работу включился Институт геологии и геофизики Сибирского отделения Академии наук в Новосибирске, другие институты Иркутского научного центра, многие сибирские производственные организации. На первый план выдвигались, естественно, геофизические работы. О них мы подробнее скажем ниже.

На рис. 7 изображена общая схема Байкальской рифтовой зоны. На ней показаны контуры рифтовых впадин, поля распространения неоген-четвертичных вулканических пород и основные, выраженные в рельефе разломы земной коры, а также контур Саяно-Байкальского сводового поднятия (нагорья) в пределах изогипсы (линии равных высот) 1500 м над уровнем моря. Все это главные характеристики рифтовой зоны. На схеме видно, что рифтовая зона в южной части вплотную прилегает к северной границе Монголо-Сибирских гор и тем самым к южной границе Сибирской платформы, а на северо-востоке отступает от этой границы к югу. Вулканические поля тяготеют к флангам рифтовой зоны, но Витимское лавовое плато смещено к востоку от нее. Байкал - главное центральное звено рифтовой зоны - связан с особенно мощными разломами земной коры. Очень многие разломы на всем пространстве зоны - результат растрескивания земной коры, происходившего в неогене и четвертичном периоде, вплоть до наших дней. Почти все е падины и Байкал, конечно, тоже более или менее асимметричны, северные и северо-западные борта у них короче и круче южных и юго-восточных.

Все рифтовые впадины выполнены до той или иной глубины толщами осадков речного и озерно-болотного.нисхождения. Подобные осадки продолжают накапливаться в них и теперь. Лучше всего осадочные толщи изучены по южному краю котловины Байкала и в соседней с ней к западу Тункинской впадине, что связано с поисками нефти и глубоким бурением в этих районах. Выяснено, что накопление наземных и водных осадков (а следовательно, и зарождение рифтовых впадин) началось еще в верхнем, может быть, и среднем палеогене и продолжалось в течение всего неогена и четвертичного периода, т. е. более 25 млн. лет. Как это обычно бывает в материковых (а не морских) условиях, накопление осадков происходило неравномерно, по мере «роста», то есть углубления и расширения рифтовых впадин. На западном фланге рифтовой зоны накопление осадков сопровождалось неоднократными излияниями базальтовых лав и выбросами пирокластов, то есть обломочных вулканических материалов. О составе и строении таких мощных линз осадков можно судить по рис. 5. Местами как по краям, так и в средних частях рифтовых впадин осадки затронуты разломами, смяты в небольшие складки.

Много интересных данных по накоплению осадков в современном глубоководном Байкале получено в последние десятилетия. Они подтвердили его «молодость» и показали, что механизм накопления осадков в нем сходен с морским. Кстати, несколько слов о глубинах и рельефе дна Байкала.

Громадная глубина Байкала была известна, конечно, еще первым насельникам Байкала - бурятам, эвенкам, курыканам и, может быть, более древним народам, освоившим здесь рыболовство. Промеры с помощью простого морского лота были проведены в прошлом веке, более точные - экспедицией Дриженко в начале нашего века. Работами Байкальской лимнологической станции Академии наук наибольшая глубина Байкала была показана недалеко к востоку от острова Ольхон. Она равнялась 1740 м. Однако позже, уже в 60-е годы, Лимнологическим институтом были предприняты специальные исследования озера с помощью эхолота и составлена первая карта рельефа дна Байкала. Максимальная, найденная примерно в том же районе глубина Байкала оказалась равной 1620 м. Она и принята в настоящее время как наиболее достоверная. И несмотря, так сказать, на некоторую «потерю очков», Байкал остается среди пресноводных озер чемпионом мира по своей глубине.

Карта донного рельефа озера в целом подтвердила предположения о том, что Байкал состоит из трех ясно обособленных котловин, что самая глубокая на них средняя, что северо-западный подводный склон очень крут и ступенчат, что юго-восточный борт более длинный и пологий, но имеет очень сложный рельеф, что глубочайшие части Байкала представляют собой как бы подводные равнины, что к северо-востоку от северной оконечности острова Ольхон по направлению примерно к Ушканьим островам протягивается подводная возвышенность, названная Академическим хребтом, что, наконец, подводные склоны местами бороздят, как в океане, глубокие каньоны. Тем не менее работы по изучению озерного дна продолжались. Новые и новые промеры по эхолотным профилям позволили В. И. Галкину создать скульптурную гипсовую модель впадины Байкала. Наконец, объединенными силами Лимнологического института и Института океанологии Академии наук были проведены еще более точные исследования котловины Байкала, выполненные путем прецизионного (высокоточного) эхолотирования, подводного фотографирования и даже непосредственных наблюдений с подводных аппаратов «Пайсис». Они полностью подтвердили основные результаты ранних подводных работ, но значительно их детализировали. И что замечательно, в схеме, в идее нынешняя структура впадины Байкала оказалась именно такой, какой геологи в 50-е годы представляли и изображали ее почти интуитивно. Ширина западного склона впадины оказалась всего 3-5 км, с крутыми или отвесными обрывами и очень узкими площадками отдельных ступеней. Напротив, ширина восточного склона много больше (25-30 км), он очень неровен, разбит на многочисленные блоки и продольными, и поперечными разломами. Выяснилось, что озерные осадки, в том числе самые молодые, затронуты разломами, что особенно хорошо было видно у подошвы западного склона, то есть в сфере влияния основного Обручевского разлома. Еще раз подтвердилось, что впадина Байкала - резко несимметричная рифтовая структура, продолжающая свое развитие.

Все, о чем говорилось до сих пор в этой главе, составляет, так сказать, внешнюю геологическую картину Байкальской рифтовой зоны и ее центрального звена - Байкальского рифта. Природа четко показала нам основные их черты. Но мы не можем этим довольствоваться, так как лишь очень поверхностно (и в прямом, и в косвенном смысле) можем судить по приведенным материалам о происхождении, о причинах и механизме образования Байкальской рифтовой зоны. А ведь эта зона - признанный образец, генотип континентальных рифтовых зон вообще. Попробуем, насколько это возможно, «углубиться» в земную кору под рифтовой зоной.

И исторически, и по существу первое слово в познании земной коры в Прибайкалье принадлежит сейсмологии. Еще в XVII веке начал накапливаться материал о здешних землетрясениях, и стало ясно, что Прибайкалье - район высокой сейсмичности. В 30-е годы в связи с поисками нефти на Байкале в Юго-Восточном Прибайкалье стали проводить сейсмическое зондирование, применяя искусственные возбудители упругих колебаний в верхних слоях земной коры (взрывные устройства). Большой размах сейсмическое зондирование для решения общих задач строения коры приобрело в 79-е годы. Оно велось совместно с новосибирскими академическими и иркутскими производственными (разведочными) кадрами ученых. Эти работы с большой достоверностью показали, что земная кора в Прибайкалье подстилается слоем с пониженными плотностью и вязкостью, толщина которого под Байкалом 30-50 км. Этот так называемый астеносферный (слабый) слой в разных районах Земли залегает на разной глубине - до 200-300 км и, таким образом, между ним и подошвой земной коры обычно располагается верхняя часть мантии с нормальными значениями плотности и вязкости, составляющая низы каменной оболочки - литосферы. Работами методом ГСЗ было показано, что в Прибайкалье скорость в аномальном слое продольных сейсмических волн 7,6-7,8 км/с, а в подстилающей его «нормаль-ной» верхней мантии - 8,1-8,2 км/с. Эта разница и есть глазное основание для суждения о пониженной вязкости и плотности астеносферного слоя. Дальше мы увидим, что сравнительно малая глубина «слабого» слоя под Байкалом устанавливается и другими методами.

Для изучения местных землетрясений, эпицентры которых тяготеют к Байкалу и Байкальской рифтовой зоне в целом, Институт земной коры организовал целую сеть (до 20) сейсмических станций. Густая сеть станций позволила очень точно определить местоположение эпицентров местных землетрясений и составить их карту, все время пополняющуюся материалом новых и новых землетрясений. Было выяснено, что очаги, то есть места разрядки накопившейся сейсмической энергии и тем самым источники упругих волн в Прибайкалье, находятся на сравнительно малой глубине - до 15-20 км. Анализ напряжений во многих этих очагах, начиная от южного Байкала и до восточного фланга рифтовой зоны, показал примерно одинаковую картину: близгоризонтальное растяжение, направленное вкрест тектонических и орографических линий и примерно параллельное последним, более ми менее горизонтальное сжатие. В очагах землетрясений к западу от Байкала векторы сжатия и расширения как бы менялись местами. Такая картина, как еще раньше было известно, свойственна очагам землетрясений очень сейсмичней советской Средней Азии и всей Центральной Азии. Эти данные имеют очень большое значение для понимания современной механики земной коры в Прибайкалье. В 60-70-е годы работами Института земной коры были установлены систематические опоздания сейсмических волн, приходящих от удаленных землетрясений, к станциям Прибайкалья. Изучение этих явлений показало, что под всей Монгольско-Сибирской горной системой находится громадная каплеобразная область разуплотненной и, по-видимому, перегретой мантии, верхняя граница которой под Байкалом подходит к самой подошве земной коры. При этом оказалось, что горизонтальная проекция контура «аномальной» мантии весьма близко покрывает территорию новейшего горообразования высокой, а местами - в Западной Монголии - высочайшей сейсмичности (до 11 баллов), Байкальской рифтовой зоны, области распространения выходов горячих вод и следов новейшего вулканизма. Вот насколько сейсмические методы продвинули наши знания о строении недр Прибайкалья и соседних областей, вот насколько уточнилась сказавшаяся уникальной геологическая позиция впадины Байкала, а вместе с ней и самого уникального озера!

Просматривая эти строки, читатели могут подумать, что сейсмические исследования в Институте земной коры ведутся только затем, чтобы разобраться в строении недр окружающей территории и приблизиться к пониманию механизма образования Байкальской рифтовой зоны. Да, они ведутся для этой цели, но лишь попутно с основной работой - изучением сейсмичности Монголо-Сибирской горной системы как одного из важных условий, важных слагаемых природной обстановки, в которой мы живем, работаем, строим. Результаты Мондинского 1950 г., Муйского 3957 г., Среднебайкальского 1959 г. землетрясений вместе с наблюдением выраженных в рельефе следов древних, доисторических землетрясений и данными действующей сейсмической службы по Восточной Сибири и Монголии, а также с историческими сведениями о бывших здесь землетрясениях - это ценнейший материал для составления карты сейсмического районирования, работы государственного значения, выполняемой Институтом земной коры уже много лет. Такие карты, в основе которых лежит сейсмостатистический материал, оценивающие с той или иной вероятностью сейсмическую опасность отдельных территорий, составляются в разных масштабах и имеют, по соответствующем утверждении, нормативное значение. От них во многом зависит планирование размещения новых строек, типы конструкций, виды стройматериалов и размеры ассигнований. Мы видели выше, что район центрального отрезка трассы БАМа в проекте карты сейсмического районирования территории СССР в 50е годы оценивался как вполне безопасный, а на самом деле, как показали работы ИЗК, он лежит в том районе Байкальского рифта, сейсмичность которого сейчас, на основании вполне объективных данных, оценивается в 10 баллов. В последние годы вся трасса БАМа, большая часть которой проходит в рифтовой зоне, получила более точную оценку сейсмической опасности.

Такие научные задачи, как определение глубин очагов местных землетрясений, механизмы очагов, распределение и плотность эпицентров, повторяемость землетрясений во времени - все это служит как научным целям, так и решению вполне конкретных практических задач. Сдвиг наших знаний в том и другом направлении, сделанный в последние годы, очень велик.

К землетрясениям мы еще вернемся, а сейчас скажем коротко об обычных геофизических методах и о их применении на площади Прибайкалья.

Сущность геофизических методов исследований состоит в выявлении аномалий физических полей Земли (магнитного, гравитационного, теплового и др.), то есть отклонений, наблюдаемых с помощью специальных приборов, величин значений того или иного поля от нормальных значений. Геофизические методы служат и практике поисков полезных ископаемых и помогают понять физические процессы в недрах Земли. Начнем с аномалий гравитационного поля в Прибайкалье.

Еще в самом начале нашего века во время гидрографического описания и составления для нужд судоходства лоции Байкала было обнаружено, что ширина Байкала при определении астрономическим способом и способом триангуляции получалась разной - в первом случае она была уже. Разгадка такого странного, на первый взгляд, явления была в том, что измерения астрономическими методами не зависят от направления силы тяжести, тогда как геодезические измерения прямо зависят от положения отвеса. На берегах Байкала отвес отклонялся в сторону горных склонов, сложенных плотными - около 2,7 г/см 3 - кристаллическими породами. Оказывал влияние и огромный объем воды в Байкале, плотность которой близка к 1. Тем самым впервые обнаружились аномалии силы тяжести на Байкале, связанные с контрастами плотностей. В 30-е годы гравиметрические работы стали проводиться уже систематически, особенно в послевоенные годы. Все они были связаны с поисками нефти на Байкале. С самого начала здесь ожидалось сложное гравитационное поле. На это как бы намекали сложный горный рельеф, огромная чаша воды Байкала, «неуемность» современных движений земной коры, следующая как из высокой сейсмичности, так и из прямых измерений методом повторного нивелирования по одним и тем же профилям. Так, оказалось, что в настоящее время впадина Байкала продолжает опускаться относительно соседних хребтов со скоростью до 6 мм/год. Картина гравитационных аномалий была обнаружена действительно сложная, причем отрицательные аномалии силы тяжести, по общему мнению, создаются здесь не только водой, но и толщей рыхлых осадков на дне озера, плотность которой меньше средней плотности земной коры. Расчеты позволили оценить толщину кайнозойских осадков во впадине Байкала, а также глубину поверхности кристаллического фундамента, на котором они лежат. Эта глубина - до 6000 м ниже уровня моря!

Учитывая роль воды и осадков в создании отрицательных аномалий Байкала, ученые пришли к выводу, что на большой глубине под ним должны находиться породы повышенной плотности, и на этом основании было высказано предположение, что земная кора под впадиной Байкала несколько тоньше, чем под соседними хребтами, и плотные породы верхней мантии лежат, соответственно, ближе к земной поверхности. Это значит, что «недостаток» массы в верхней части коры как бы компенсируется глубинным избытком, то есть впадина приблизительно изостатически уравновешена. Земная кора как бы плавает на мантии, образуя под Байкалом некоторый пережим или, как говорят металловеды, «шейку». Это предположение было в общем подтверждено последними данными глубинного сейсмического зондирования.

В Байкальской рифтовой зоне сравнительно простым оказалось магнитное поле. На его общем, близком к нормальному фоне выделена серия местных вытянутых аномалий. Источники магнитных аномалий, как показали расчеты, лежат в рифтовой зоне в значительно более тонком слое (18 км), чем под соседней Сибирской платформой (33 км). Как полагают, толщина такого слоя определяется температурой около 450°С (так называемая точка Кюри), выше которой титано-магнетит теряет свои магнитные свойства, выходит, что под рифтовой зоной изотерма 450° лежит на почти вдвое меньшей глубине, чем, скажем, во внутренней части Иркутского амфитеатра.

Очень важные данные принесло магнито-теллурическое зондирование в Прибайкалье - один из методов изучения электропроводности недр. Было показано существование в мантии под Прибайкальем слоя повышенной проводимости, верхняя граница которого под рифтовой зоной находится на глубине 40-50 км, а в соседних районах платформы на глубине около 100-120 км. Как это следует из опытов над силикатными породами (а ими сложена мантия), подобное повышение электропроводности достигается при температуре порядка 1200°С. Отсюда следует, что слой такой температуры также находится значительно выше, под рифтовой зоной. Вспомним теперь о многочисленных следах очень молодого вулканизма в Прибайкалье, описанных выше, а также о многочисленных выходах здесь горячих источников, которые все вместе прямо указывают на повышенный разогрев недр под Байкальской рифтовой зоной.

В начале книги мы уже указывали, что глубинный тепловой поток на Байкале заметно повышен. Специальными измерениями установлено, что линейно вытянутые тепловые аномалии во впадине Байкала охватывают не всю его площадь, а сосредоточены в узких линейных зонах разломов. Величина удельного теплового потока в них в два-три раза выше среднего для континентов и достигает 3 мккал см 2 /с. Итак, зсе говорит о том, что под рифтовой зоной располагается мощный глубинный энергетический источник, обнаруженный в последнее десятилетие сейсмическими методами. Вернемся к нему еще раз.

Явление аномальной мантии на юге Восточной Сибири было обнаружено, а лучше сказать,- было заподозрено из-за систематического запаздывания во времени прихода сейсмических волн, возбуждаемых землетрясениями, к сейсмическим станциям Прибайкалья. Читатели здесь вправе спросить: что значит запаздывание сейсмических волн и разве существует их «расписание»? Да, такое расписание существует для каждого вновь возникающего землетрясения, и его нарушение означает, что на том или ином отрезке пути сейсмических колебаний их, так сказать, нормальная для данных глубин скорость изменилась в ту или иную сторону. В физической сейсмологии существует чрезвычайно важное понятие - годограф, то есть график зависимости времени прихода волн на регистрирующую станцию от расстояния до очага. Огромнее количество наблюдений за скоростями сейсмических волн на различных глубинах Земли при землетрясениях во всем мире и знание средних скоростей в разных оболочках планеты (сами оболочки и их границы были установлены сейсмическими методами) и позволило иметь теоретическое расписание прихода сейсмических волн в ту или иную точку земной поверхности. Сам факт такого запаздывания не может не означать изменений свойств среды, по которой проходит волна, то есть указывает на аномалию среды в некотором ее объеме. Восстанавливая, например, графический ход сейсмических волн, можно таким образом приближенно представить себе форму и размеры аномальной мантии. Предполагается, что снижение скорости сейсмических волн связано с частичным плавлением вещества мантии, через которую волны проходят и, следовательно, с уменьшением его средней плотности. А если это так, то массы с пониженной плотностью должны «всплывать» вверх сквозь мантию с нормальной плотностью. Срабатывает закон Архимеда. Но сравнительно легкое (менее плотное) вещество мантии, поднимаясь вверх, не может не нести в себе большого запаса тепла, захваченного с больших глубин. Принимая все эти допущения, нисколько не противоречащие физическим законам, оказалось возможным дать схему аномальной мантии под рифтовой зоной и ее окрестностями (рис. 8). В таком виде аномальная мантия подпирает под Байкалом самую подошву коры, а на юго-западе погружается на глубину 700 км и более (рис. 9).

Итак, получается, что прохождение рифтовой зоны и ее главного звена - Байкала - связано с существованием в глубочайших недрах этого района Азии мощного источника тепловой энергии. А так как начало образования рифтовой зоны совпадает с концом палеогена или началом неогена, то и начало приближения аномальной мантии к земной коре может быть датировано в этом районе примерно 25 млн. лет.

Пора подытожить приведенные в этом очерке данные и постараться представить себе, каким образом образовалась или могла образоваться Байкальская рифтовая зона, а по ее образцу и другие континентальные рифтовые зоны.

Исходным является положение о том, что в толще планеты, а именно - на границе мантии и земного ядра - происходит некая сепарация вещества по плотности (достигающей на этих глубинах, как помним, 5,9 г/см 3) и начинается медленный подъем менее плотных масс к поверхности планеты. С течением времени, пройдя через всю толщу мантии, то есть почти 3000 км, порции вещества пониженной плотности, состоящего из смеси тугоплавкого перидотита и расплавленного (выплавленного из перидотита) базальта, накапливаются под земной корой и приподнимают ее, вызывая тем самым начало процесса горообразования на земной поверхности. Образуется сводовое поднятие коры, размеры которого будут, очевидно, зависеть от объема скопившегося под ней глубинного вещества. Процесс поднятия и горообразования при продолжающемся подтоке под кору мантийного вещества относительно низкой плотности может продолжаться лишь до тех пор, пока не будет достигнуто изостатическое равновесие, то есть до наступления момента, когда вес сводового поднятия компенсирует выталкивающую силу. Но такое равновесие «по вертикали» еще не будет означать, что наступило полное механическое равновесие во всей системе и процесс закончен. Дело в том, что скопившееся под корой вещество аномальной мантии должно растекаться в стороны, подчиняясь принципу стремления к минимуму гравитационной энергии. Так, например, кусок вара, положенный на горизонтальную плоскость, неизбежно будет растекаться в стороны. Растекание мантийного вещества создает за счет вязкого трения растягивающие силы в земной коре под сводовым поднятием. К растягивающим силам добавляются еще силы, направленные вдоль склонов сводового поднятия - кора, как всякое тело на наклонной плоскости, будет стремиться соскользнуть со склонов выпуклости мантии. С другой стороны, растяжение должно приводить к раскрытию трещин древних разломов в земной коре и к образованию новых разломов, а тем самым возникает возможность внедрения в трещины разломов вещества аномальной мантии, его остывания, кристаллизации и превращения в ультраосновные породы, выполняющие собой трещины. Вместе с тем, отдавая тепло окружающей среде, мантийное вещество будет нагревать кору в ограниченном объеме, прилегающем к разлому. В свою очередь, в разогретом объеме коры уменьшится вязкость вещества и увеличится его способность к растяжению. Если весь этот процесс пойдет Широким фронтом (в коре откроются многочисленные трещины разломов, и в них внедрятся многочисленные мантийные тела), то в целом земная кора будет Растягиваться над выступом мантии, следовательно, и Угоняться. Поверхность Земли над таким выступом представит собой рифтовую впадину со всеми ее атрибутами. Изложенная гипотеза (ее главный автор - профессор Ю. А. Зорин), как видим, представляет собой интерпретацию установленных фактов в рамках общей идеи. В нее вписываются и ее обосновывают и геологические данные (широкое развитие разломов - в первую очередь), и данные о наружном рельефе рифтовой зоны, и данные сейсмичности, особенно вывод о преобладании поперечных к структурам рифтовой зоны сил растяжений в очагах землетрясений, и данные о запаздывании сейсмических волн под земной корой, наблюдения над геофизическими полями, словом, весь современный научный материал по Байкальской рифтовой зоне. На рис. 7 схема строения Байкальского рифта изображена графически. В принципе она пригодна для объяснения происхождения и других континентальных рифтов.

Итак, предполагается, что растягивающие силы действуют во всем сводовом поднятии, но они деформируют земную кору там, где она особенно сильно ослаблена трещинами, разогрета внедрениями вещества мантии. После охлаждения коры ее пластическое, то есть без разломов, растяжение может смениться образованием в тонкой части коры нового разлома, и тогда весь процесс повторится. Длительное (миллионы лет) образование рифтовой впадины, вероятно, и заключается в чередовании фаз возникновения открытых трещин и фаз растяжения без разрывов после внедрения в трещины мантийного расплава. Все это, конечно, протекает непросто и хотя бы потому, что в верхней, менее прогретой и, значит, более хрупкой части коры растяжение должно осложняться образованием новых разломов, не идущих на глубину и затухающих в области более разогретой и пластически деформируемой коры. Значит, такие разломы (в отличие от других - глубинных и сверхглубинных, разделяющих, например, целые литосферные блоки, или плиты) будут «работать» только в верхней части коры. И действительно, очаги землетрясений в Байкальской и других рифтовых зонах, несомненно, связанные с коровыми разломами, лежат преимущественно на небольших глубинах - до 15-20 км.

Остается еще один вопрос. Сводовое поднятие и рифтовая впадина на нем - в известном смысле противоположные явления, действующие как бы навстречу друг другу. А ведь расплывание мантийного вещества в стороны под сводовым поднятием должно вести к его снижению, а затем и к уничтожению. Ка самом же деле рифтовые впадины и на суше, и в океане почти неизменно связаны с обширными сводовыми поднятиями. Таков и Байкальский рифт. Современные геофизические измерения показывают, что хребты вокруг рифта продолжают подниматься, а впадины опускаться. Как это объяснить с точки зрения механизма ркфтообразования в том виде, в каком он изложен нами? Очевидно, все дело здесь в постоянном притоке под земную кору вещества аномальной мантии и восстановлении таким образом высоты сводового поднятия.

Что же, можно ли теперь сказать, что загадка Байкальского рифта, а с ним и загадка образования других рифтовых зон Земли, имеющих столь много общих черт, успешно и до конца решена? Конечно, этого сказать нельзя, что, однако, никоим образом не должно разочаровывать нас. В самом деле, из обобщения геологических и геофизических обширных и разнообразных материалов может следовать нарисованная модель Байкальского рифта. При ее построении были использованы преимущественно физические данные, а процесс образования сводового поднятия и рифтовой впадины на его вершине рисовался только как механические деформации. Но в земной коре и верхней мантии происходят сложные физико-химические процессы, существо и результаты которых не могут считаться полностью изученными. Ведь речь идет о пока недоступных и непрозрачных недрах планеты, и как ни разнообразны и ни изощрены косвенные методы их познания, многие трудности еще далеко не преодолены.

Байкальская рифтовая зона остается еще во многом нерешенной загадкой, и если, по Тютчеву, она на самом деле очень проста, то природа продолжает скрывать эту ее простоту за сложными ограждениями. А искушение, о котором писал Тютчев, это и есть стремление познать самую простоту, хотя бы поневоле сложными и трудными путями.

Рифтогенез (рифтинг) – геотектонические процессы, приводящие к образованию рифтов (rift – расселина, ущелье). Это могут быть: 1 – дифференциальные движения блоков – во время поднятия краевых частей крупных глыб вдоль древних разломов возникают блоки, отстающие в своём движении от этих глыб и создающие зоны рифтов; 2 – зоны растяжения, возникающие при горизонтальном разнонаправленном перемещении глыб; 3 – зоны растяжения и проседания над крупными аркогенными (воздымающимися) структурами; 4 – зоны растяжения, образующиеся на начальных стадиях раскола литосферных плит на континентальной (контролируются сбросами) или океанской коре (контролируются раздвигами) над восходящими плюмами.

Все варианты механизма континентального рифтогенеза предусматривают локальное утонение коры под действием растягивающих напряжений с проявлением: системы нормальных и пологих симметричных и ассиметричных (по отношению к осевой части структуры) сбросов; системы грабенов над вершиной крупного свода (мантийного диапира или аркогена); сопутствующего интенсивного магматизма (рис. 7.18). Океанский рифтогенез с позиций тектоники литосферных плит называется еще спредингом. Основу его составляет раздвиг посредством магматического расклинивания, которое может развиваться как продолжение континентального рифтогенеза. Вместе с тем современные рифтовые зоны Тихого и Индийского океана закладывались на океанской литосфере в связи с перестройкой движения плит и отмирания более ранних рифтовых зон.

Рифтогенная структура (рифт) (от англ. rift – расселина, ущелье) – линейно вытянутая на несколько сот км (нередко >1000км) щелевидная или ровообразная структура глубинного происхождения. Ширина Р.с. от 5 км до 400 км. Выделяются Р.с. – внутриконтинентальные (Восточно-Африканский, Байкальский и др.), межконтинентальные (Красноморский и др.) и внутриокеанские или срединноокеанические (Атлантический, Тихоокеанский и др.). Для них характерны условия растяжения (раздвигания), интенсивный магматизм (интрузивный и эффузивный) и «подавленный» седиментогенез.

Внутриконтинентальные рифты представляют собой систему грабенов, ограниченных нормальными сбросами. Дно грабенов занято озёрами или заполняется грубообломочными осадками. Магматические проявления известны как внутри, так и за пределами грабенов (в бортах). Это щелочные и щелочно-оливиновые базальты (с мантийными метками), платобазальты (похожие на траппы), карбонатиты, вулканиты кислого состава и др. Срединноокеанические рифты приурочены к срединноокеаническим хребтам (СОХ) и образуют единую мировую систему протяженностью около 80 тысяч км. Они обладают сильно расчлененным рельефом с относительным превышением до 2 км. В них образуется незначительное количество глубоководных осадков, подушечные лавы базальтов и рои даек.

В пределах Кольского региона к внутриконтинентальным палеорифтогенным структурам раннепротерозойского возраста отнесена Печенга-Имандра-Варзугская структура. Ряд исследователей считают, что она переживала в людиковии океаническую стадию (т.е. развивалась как срединноокеанический рифт).

В нескольких районах земной поверхности срединно-океанические хребты вплотную подходят к окраинам континентов. В одних местах они на стыке с материковой окраиной затухают, а в других они «взламывают» окраину материка и даже проникают в глубь его. Так, ответвления Восточно-тихоокеанского поднятия – хребты Кокос иКарнеги, Чилийское поднятие – не обнаруживают явного продолжения на континенте.

Хребет Гаккеля – самое северное звено планетарной системы срединно-океаническнх хребтов – теряет геоморфологическую выраженность с приближением к подводной окраине Азии и морфологически не прослеживается на шельфе. Попытки проследить продолжение рифтовых зон срединно-океанических хребтов на пространствах Якутии не привели к убедительным результатам.

Сочленение Восточно-тихоокеанского поднятия и западной окраины Северной Америки. Рифтовая зона Восточно-тихоокеанского поднятия, по данным американских авторов, продолжается в западной части США и Канады. Узкийграбен Калифорнийского залива рассматривается как крупная рифтовая долина или рифтовая зона. От вершины залива к северу система рифтов разветвляется. Одна ветвь – широко известнаясистема разломов Сан-Андреас – определяет тектонику и новейшую геологическую структуру прибрежной Калифорнии.. Собственно зона разломов Сан-Андреас (ее северный отрезок: –разлом Сан-Бенито) близ мыса Мендосино вновь уходит в океан. С ее дальнейшим океанским продолжением связаны крайние звенья системы срединно-океанических хребтов – подводныехребты Горда, Хуан-де-Фука, Эксплорер. Другая ветвь развита целиком в пределах материка. Она охватываетрифты Юта и их дальнейшее продолжение –рифтовую систему Скалистых гор , прослеженную до границы Аляски.

Развитие разломов, связанных с рифтовыми зонами запада Северной Америки, происходило более или менее согласно с основными простираниями мезозойских структур, образующих главную часть горных сооружений этого региона Североамериканского материка. Рифтогенез «обновил» древние структуры, подчеркнул их выраженность в рельефе, но не вызвал сколько-нибудь значительной перестройки общего структурного плана территории.

Сочленение Срединно-Атлантического хребта и Исландии.

Срединно-Атлантический хребет на отрезке между хребтами Кольбейнсей иРейкьянес пересекает Исландию. В свете современных данных Исландия – окраинный континенталь­ный массив, в срединной части существенно преобразованный рифтогенезом. В рельефе острова эта зона выражена в виде крупной тектонической депрессии, осложненной серией рифтовых ущелий и разделяющих их горных гребней, гряд, сложенных застывшими при трещинных излияниях лавами, зияющими тектоническими трещинами и крупными вулканами (более 20 действующих).

По современным данным разрез земной коры в районе Исландии сходен с разрезом континентальной коры, но отличается очень мощным «базальтовым» слоем (сейсмические скорости 6,6 – 7,0 км/с), присутствием слоя повышенной плотности (до 7,5 км/с), глубоким залеганием поверхности Мохоровичича (до 50 км) и сильно редуцированным «гранитным» слоем.

Аденский рифт.

Ниболее изучено сочленение системы срединно-океанических хребтов с Африканско-Аравийской материковой платформой. Аравийско-Индийский хребет после пересечения егозоной разломов Оуэн испытывает сильный сдвиг к северу (примерно на 250 – 300 км). Западнее зоны разломов прослеживаетсяАденский рифт. Морфологически он выраженАденским заливом.

Рельеф дна залива сильно расчленен. Шельф практически отсутствует, если не считать очень узкой прибрежной отмели вдоль главным образом Аравийского побережья. Крутые борта раздвига на глубине 1000 – 2000 м сменяются дном впадины залива. Рельеф его характеризуется чередующимися рифтовыми долинами и хребтами северо-восточного простирания. Самая глубокая впадина расположена при входе в залив. Это впадина Алула-Фартак с глубиной 5360 м. Мощность осадков во впадине невелика, но местами достигает 500 м, на поверхности это преимущественно фораминиферовые илы. Гребни рифтовых хребтов уплощены и нередко не имеют осадков. Здесь обнажаются базальты и диабазы.

Дно залива отличается высокой степенью сейсмичности. Особенно много эпицентров землетрясений приходится на рифтовые долины и их поперечные разломы. Все очаги землетрясений находятся на глубине не более 60 км. Выяснено, что на глубине 3 – 4 км залегает кровля «базальтового слоя», который на глубине 8 – 10 км подстилается поверхностью Мохоровичича. Верхняя часть разреза, как это отчасти показали и последующие данные глубоководного бурения, выражена осадочным и вторым сейсмическим слоями. Отсутствие «гранитного» слоя в разрезе земной коры Аденского залива объясняется раздвиганием континентальных масс Аравийского полуострова и Африки и формированием новой океанической коры при образовании ювенильного и в высшей степени активного срединно-океанического хребта.

Красноморский рифт.

У западного окончания Аденского залива происходит разветвление рифтовой зоны. Здесь расположена обширная вулканическая область Афар, оконтуренная серией разломов, имеющая вид треугольника, заполненного лавовыми полями и толщами молодых эффузивов четвертичного возраста. К югу от Афара простираетсяЭфиопский рифт – самое северное звено обширной и сложно построенной системы Восточно-африканских рифтов. С этой системой связан современный и четвертичный вулканизм Восточной Африки, к ней относятся глубочайшиерифтовые озера Танганьика, Ньяса, Рудольф, Альберт.

На северо-северо-запад от области Афар протягивается Красноморский рифт, выраженный в рельефе впадиной Красного моря. В отличие от Аденского залива Красное море имеет хорошо развитую прибрежную отмель, которая на глубине 100 – 200 м сменяется четко выраженным уступом, морфологически сходным с уступом материкового склона. Благодаря многочисленным коралловым постройкам прибрежная отмель имеет расчлененный рельеф.

Большая часть дна впадины Красного моря лежит в интервале глубин от 500 до 2000 м. Над волнистой донной равниной возвышаются многочисленные отдельные подводные горы, острова и подводные гряды, местами четко прослеживается серия ступеней, параллельных окраинам моря. Вдоль оси впадины проходит узкая глубокая борозда, которая и рассматривается как срединная рифтовая долина Красного моря. Максимальная глубина ее – 3040 м. В нескольких впадинах в долине открыты мощные выходы ювенильных вод с температурой до 56,5° С и соленостью до 257 ‰. Дно впадин сложено сцементированными осадками с очень высокими концентрациями различных металлов (меди, цинка, олова, серебра, золота, железа, марганца, ртути).

Данные геофизических и геохимических исследований свидетельствуют об отсутствии «гранитного» слоя в пределах осевой борозды Красного моря. Это, как и ступенчатость дна главной впадины Красного моря, связывают с раздвигом рифта и «дрейфом» Аравии и прилегающей части Африканской платформы. На шельфе и на ближних к материку ступенях дна главной впадины обнаружен гранитный слой. Таким образом, раздвиг на месте Красного моря значительно меньше, чем в Аденском заливе.

В северной части Красного моря рифтовая зона вновь разветвляется, образуя короткий (до 300 км) Суэцкий рифт, соответствующий одноименному заливу, ирифт залива Акаба, который продолжается на север в виде грабенаМертвого моря иЛевантийских рифтов.

Рис. 5.1. Глобальная система современных континентальных и океанских рифтов, главные зоны субдукции и коллизии, пассивные (внутриплитные) континентальные окраины.
Рифтовые зоны: Срединно-Атлантическая (СА), Американо-Антарктическая (Ам-А), Африкано-Антарктическая (Аф-А), Юго-Западная Индоокеанская (ЮЗИ), Аравийско-Индийская (А-И), Восточно-Африканская (ВА), Красноморская (Кр), Юго-Восточная Индоокеанская (ЮВИ), Австрало-Антарктическая (Ав-А), Южно-Тихоокеанская (ЮТ), Восточно-Тихоокеанская (ВТ), Западно-Чилийская (34), Галапагосская (Г), Калифорнийская (Кл), Рио-Гранде - Бассейнов и Хребтов (БХ), Горда-Хуан-де-Фука (ХФ), Нансена-Гаккеля (НГ, см. рис. 5.3), Момская (М), Байкальская (Б), Рейнская (Р). Зоны субдукции: 1 - Тонга-Кермадек; 2 - Новогебридская; 3 - Соломон; 4 - Новобританская; 5 - Зондская; 6 - Манильская; 7 - Филиппинская; 8 - Рюкю; 9 - Марианская; 10 - Идзу-Бонинская; 11 - Японская; 12 - Курило-Камчатская; 13 - Алеутская:, 14 - Каскадных гор; 15 - Центральноамериканская; 16 - Малых Антил; 17 - Андская; 18 - Южных Антил (Скотия); 19 - Эоловая (Калабрийская); 20 - Эгейская (Критская); 21 - Мекран.
а - океанские рифты (зоны спрединга) и трансформные разломы; б - континентальные рифты; в - зоны субдукции: островодужные и окраинно-материковые двойная линия); г - зоны коллизии; д - пассивные континентальные окраины; е - трансформные континентальные окраины (в том числе пассивные); ж - векторы относительных движений литосферных плит, по Дж. Минстеру, Т. Джордану (1978) и К. Чейзу (1978), с дополнениями; в зонах спрединга - до 15-18 см/год в каждую сторону, в зонах субдукции - до 12 см/год

Рис. 5.2. Геометрическая правильность размещения глобальной системы современных рифтов относительно оси вращения Земли, по Е.Е. Милановскому, А.М. Никишину (1988):
1 - кайнозойские оси рифтинга, главным образом активные; 2 - океанская литосфера кайнозойского возраста; 3 - то же, мезозойского возраста; 4 - области с континентальной литосферой; 5 - конвергентные границы
Рис. 5.3. Юго-восточное окончание океанской рифтовой зоны Нансена - Гаккеля и продолжающие ее сейсмически активные разломы, разделяющие Евразийскую и Северо-Американскую литосферные плиты. По Л.М. Парфенову и др. (1988). Внизу - фокальные механизмы сейсмических очагов на этой активной границе, по Д. Куку и др. (1986):
1 - зоны спрединга (НГ - зона Нансена-Гаккеля); 2 - глубоководные желоба (зоны субдукции); 3 - трансформные разломы; 4 - взбросы; 5 - сбросы и сдвиги; 6 - зоны рассеянного рифтинга; 7 - движение литосферных плит и микроплит; 8 - фокальные механизмы сейсмических очагов; 9 - суша в пределах Евразийской (а) и Северо-Американской (б) плит. Литосферные плиты и микроплиты: ЕА - Евразийская; СА - Северо-Американская; Т - Тихоокеанская; ЗБ - Забайкальская; Ам - Амурская; Ох - Охотоморская

Современная тектоническая активность распределена крайне неравномерно и сосредоточена главным образом на границах литосферных плит. Двум главным видам этих границ (см. гл. 3.1 соответствуют и главные геодинамические обстановки. На дивергентных границах развивается рифтогенез, которому посвящена настоящая глава, здесь же мы рассмотрим активность трансформных границ, поскольку они связаны в первую очередь с рифтовыми зонами океанов. Конвергентное взаимодействие литосферных плит выражается субдукцией, обдукцией и коллизией (см. гл. 6). Сведения о сравнительно слабых, но важных по своим геологическим последствиям внутриплитных тектонических процессах будут даны в главе 7.

Термином рифтовая долина (англ., rift - расщелина) Дж. Грегори в конце прошлого века обозначил ограниченные сбросами грабены Восточной Африки, образующиеся в условиях растяжения. Впоследствии Б. Уиллис противопоставил их рампам - грабенам, зажатым между встречными взбросами. Понятие, имевшее вначале главным образом структурное содержание, в дальнейшем, особенно в последние десятилетия, обогащалось представлениями о геологических условиях и вероятных глубинных механизмах формирования этих линейных зон растяжения, о характерных магматических и осадочных образованиях и, таким образом, наполнялось генетическим содержанием. Складывалось современное понимание рифтогенеза, которое четверть века назад вошло в концепцию тектоники плит как один из важнейших ее элементов. При этом оказалось, что большинство рифтовых зон (в новом, широком их понимании) находится в океанах, однако там рифты как структуры, контролируемые сбросами, имеют подчиненное значение, а главным способом реализации растягивающих напряжений служит раздвиг.

5.1. Глобальная система рифтовых зон

Большинство современных рифтовых зон связаны между собой, образуя глобальную систему, протянувшуюся через континенты и океаны (рис. 5.1). Осознание единства этой системы, охватившей весь земной шар, побудило исследователей искать планетарные по своему масштабу механизмы тектогенеза и способствовало рождению «новой глобальной тектоники», как в конце 60-х годов называли концепцию тектоники литосферных плит.

В системе рифтовых зон Земли большая ее часть (около 60 тыс. км) находится в океанах, где выражена срединно-океанскими хребтами (см. рис. 5.1), их перечень дается в гл. 10. Эти хребты продолжают один другой, а в нескольких местах связаны между собой «тройными сочленениями»: на соединениях Западно-Чилийского и Галапагосского хребтов с Восточно-Тихоокеанским, на юге Атлантического океана и в центральной части Индийского. Пересекая границу с пассивными континентальными окраинами, океанские рифты продолжаются континентальными. Такой переход прослежен к югу от тройного сочленения Аденского и Красноморского океанских рифтов с рифтом долины Афар: вдоль нее с севера на юг океанская кора выклинивается и начинается континентальная Восточно-Африканская зона. В Арктическом бассейне океанский хребет Гаккеля продолжается континентальными рифтами на шельфе моря Лаптевых, а затем сложной неотектонической зоной, включающей Момский рифт (см. рис. 5.3).

Там, где срединно-океанские хребты подходят к активной континентальной окраине, они могут поглощаться в зоне субдукции. Так, у Андской окраины заканчиваются Галапагосский и Западно-Чилийский хребты. Другие соотношения демонстрирует Восточно-Тихоокеанское поднятие, над продолжением которого на надвинутой Северо-Американской плите образовался континентальный рифт Рио-Гранде. Подобным образом океанские структуры Калифорнийского залива (представляющие собой, по-видимому, ответвление главной рифтовой зоны) продолжаются континентальной системой Бассейнов и Хребтов.

Отмирание рифтовых зон по простиранию носит характер постепенного затухания или бывает приурочено к трансформному разлому, как, например, на окончании хребтов Хуан-де-Фука и Американо-Антарктического. Для Красноморского рифта окончанием служит Левантийский сдвиг.

Охватывая почти всю планету, система рифтовых зон кайнозоя обнаруживает геометрическую правильность и определенным образом ориентирована относительно оси вращения геоида (рис. 5.2). Рифтовые зоны образуют почти полное кольцо вокруг Южного полюса на широтах 40-60° и отходят от этого кольца меридионально с интервалом около 90° тремя затухающими к северу поясами: Восточно-Тихоокеанским, Атлантическим и Индоокеанским. Как показали Е.Е. Милановский и А.М. Никишин (1988), может быть, с некоторой условностью намечен на соответствующем месте и четвертый, Западно-Тихоокеанский пояс, который прослеживается как совокупность задуговых проявлений рифтогенеза. Нормальное развитие рифтового пояса здесь было подавлено интенсивным западным смещением и субдукцией Тихоокеанской плиты.

Под всеми четырьмя поясами до глубин в первые сотни километров томография обнаруживает отрицательные аномалии скоростей и повышенное затухание сейсмических волн, что объясняют восходящим током разогретого вещества мантии (см. рис. 2.1). Правильность в размещении рифтовых зон сочетается с глобальной асимметрией как между полярными областями, так и относительно Тихоокеанского полушария.

Закономерна и ориентировка векторов растяжения в рифтовых зонах, преобладают близмеридиональные и близширотные. Последние максимальны в приэкваториальных областях, убывая вдоль хребтов как в северном, так и в южном направлении.

Вне глобальной системы находятся лишь немногие из крупных рифтов. Это система Западной Европы (включающая Рейнский грабен), а также системы Байкальская (рис. 5.3) и Фэнвей (Шаньси), приуроченные к разломам северо-восточного простирания, активность которых, как полагают, поддерживается коллизией континентальных плит Евразии и Индостана.