Дрейф материков и глобальная эволюция Земли

Кайнозой от 65 — 70 млн. лет назад и до наших дней. Кайнозойский этап эволюции литосферы в олигоцене, миоцене и плиоцене

На рубеже мела и кайнозоя Гренландия полностью оторвалась от Канады и Скандинавии. В это же время Гренландия откололась. и от плато Роколл. Максимальный возраст океанической коры, определенный по магнитным аномалиям в Лабрадорском море, в Северной Атлантике, близ восточного и западного краев хребта Рейкьянес, а также в Норвежском и Гренландском морях, — около 60 млн. лет.

Геоисторический анализ аномального магнитного поля всего этого региона, а также района хребта Гаккеля и Евразиатской котловины позволяет в настоящее время достаточно обоснованно представить основные черты кайнозойской эволюции литосферы и рельефа дна Атлантики севернее 55° с. ш. В течение палеоцена и большей части эоцена Гренландия смещалась к северу относительно Канады и Скандинавии, которые в свою очередь удалялись друг от друга. Такое относительное смещение Гренландии и Канады происходило по трансформному разлому Вегенера (в результате образовались нынешние сравнительно узкие проливы Смита и Робсона), а смещение Гренландии к северу относительно северо-западного края Европы происходило по Шпицбергенскому трансформному разлому.

Все эти бассейны в то время (в палеоцене и раннем эоцене) были неглубокими, в 2—3 раза мельче, чем сейчас. Наиболее мелководной была океаническая область к востоку от южной оконечности Гренландии, там, где находился фокус нынешнего Исландского восходящего потока. Как свидетельствуют результаты изучения керна, Европа и Гренландия были соединены сухопутным мостом вплоть до позднего олигоцена. Раздвижение Евразиатской и Северо-Американской плит в районе Атлантики при условии постоянства размеров Земли постулирует сближение краев этих плит в районе Аляски и Чукотки.

Около 40 млн. лет назад прекратилось раскрытие Лабрадорского бассейна. Гренландия перестала быть самостоятельной плитой и присоединилась к Северо-Американской. С этого времени разрастание океанического дна Северной Атлантики происходило только между Гренландией и нынешним подводным хребтом Ломоносова, с одной стороны, и краем Евразиат- ского шельфа Северного Ледовитого океана и Скандинавией — с другой.

Сложна кайнозойская история формирования океанической литосферы Северной Атлантики на участке между Исландско-Фарерским поднятием на юге и Ян-Майенской разломной зоной на севере. Анализ батиметрических, геофизических и геологических данных позволяет в настоящее время считать наиболее вероятной следующую модель эволюции литосферы Норвежского и южной части Гренландского морей (Talwani, Eldholm, 197 7).

 В раннем кайнозое, на протяжении палеоцена и большей части эоцена, океаническая литосфера разрасталась относительно оси, которая протягивалась почти параллельно современной Исландско-Ян-Майенской рифтовой зоне, но была расположена в центре Норвежского моря. В то время фокус восходящего потока был расположен под нынешними Фарерскими островами; обильное излияние базальта над этим фокусом и привело к их образованию.

В позднем эоцене — раннем олигоцене (как нам представляется, в результате относительного смещения фокуса восходящего потока) произошел «перескок» оси разрастания, вероятно даже в два приема, и около 15—13 млн. лет назад началось разрастание южной части дна Гренландского моря от современной Исланд- ско-Ян-Майенской рифтовой оси. Именно с этого времени из-за обильного излияния базальтов и аномального подъема поверхности мантии в фокусе восходящего потока Исландия поднимается над уровнем океана. Таким образом, Исландско-Фарерский порог есть результат воздействия восходящего мантийного потока — обильного излияния базальтов в его фокусе.

Характеризуя в целом кайнозойский этап эволюции Северной Атлантики, следует сказать, что наиболее важным событием явилось образование и развитие нового океанического бассейна между Восточной Гренландией и западной частью блока Хаттон-Роколл с формированием соответствующих континентальных окраин, которые являются молодыми окраинами Атлантического океана. Не менее существенно завершение к концу эоцена — началу олигоцена активного роста Лабрадорского океанического бассейна, что свидетельствует об отмирании поперечного, тетисного направления рифтогенеза и новой перестройке системы разрастания в Северной Атлантике от единой рифтовой оси.

В течение последних 40 млн. лет, вплоть до настоящего времени, продолжается дальнейшее раскрытие бассейна Атлантики по единой рифтовой оси, расположенной примерно в середине океана. В результате такого разрастания континентальные области, окружающие Атлантику, постепенно приближаются к современному положению, а глубины дна по периферии бассейна медленно увеличиваются. Несмотря на наличие единой рифтовой оси, разрастание осуществлялось относительно разных полюсов в южной и северной частях бассейна таким образом, что в районе Азорских островов изменялось направление относительного движения вдоль транс- формного разлома.

Начиная с эоцена, происходило сравнительно медленное вращение Африканской плиты относительно Евразиатской; при этом размеры Западного Тетиса постепенно сокращались. В эоцене зона поддвига протягивалась от южного борта Бискайского залива к востоку через флише- вый прогиб севернее Пиренеев и далее в район южнее островов Корсика и Сардиния, которые в то время составляли с современным югом Франции единое целое. Известная в Пиренеях лютецкая фаза складчатости, вероятно, обусловлена столкновением Иберийского континентального блока с Европой, имевшим место после исчезновения узкого участка океанической литосферы. В течение эоцена на Корсику были надвинуты офиолиты. Сдавливание, начавшееся в эоцене, зафиксировано на юге Франции и в Альпах по флишу и дикому флишу, а также по появлению здесь первых покровов.

Вполне вероятно, что вслед за столкновением Иберийского блока с Европой и надвигом офиолитов на Корсику появилась Алеппинско-Си- цилийская зона поддвига. Вероятно, с ней связана и первая крупная деформация надвигового типа в Бетидах, датированная средним эоценом. Под Родопский массив, Турцию и Иран в эоцене, по-видимому, океаническая литосфера поддвигалась как с севера, так и с юга. Известно, что в то время Родопский массив был областью значительного проявления андезитового, дацитового и липаритового вулканизма. В позднем эоцене на Кипре имел место надвиг к югу. На северной окраине Иранской плиты располагалась островная дуга, о чем свидетельствуют андезиты, дациты, лейцитовые базальты и диориты Малого Кавказа.

В олигоцене, миоцене и плиоцене продолжалось столкновение и сжатие краев отдельных блоков континентальной литосферы, а площадь, занятая океанической литосферой, постепенно сокращалась. В миоцене соединились с Европой Карнийский, Апу- лийский, Родопский и Мизийский блоки, хотя их столкновение (с надвигом офиолитов) началось еще в олигоцене. В Карпатах образование покровов было в олигоцене, и оно продолжается до настоящего времени. О под- двигании в миоцене литосферы под Южные Карпаты свидетельствует ан- дезитовый, риолитовый, дацитовый и липаритовый вулканизм. О том, что северный край Мизийского блока поддвинулся в течение плейстоцена далеко на северо-запад под Карпаты, свидетельствует современная сравнительно глубокая сейсмофокальная зона в районе Вранча.

По мнению Дж. Дьюи и др., в Западном Средиземноморье внутренняя дуга Апеннины — Сицилия — Атлас начиная с конца олигоцена — начала миоцена стала перемещаться от Иберийского блока к востоку. В результате от Европейского континента отделились Корсиканско-Сардинский и Балеарский блоки, и по мере их отодвигания образовались молодая океаническая впадина Балеарского моря и Валенсийский прогиб. Можно предполагать, что такое раздвижение (оно, вероятно, продолжается и в настоящее время) — следствие восходящего мантийного потока. Если такое предположение справедливо, то с термическим воздействием этого потока можно связывать и геоморфологическую природу поднятия Центрального Французского массива. Однако эта проблема требует дальнейшего обсуждения и дополнительных целенаправленных геолого-географических исследований.

Начиная с миоцена несколько океанических проливов в процессе столкновения краев отдельных континентальных блоков превратились в шовные зоны. В плиоцене Аравийская плита столкнулась с южной окраиной Иранского блока. В результате такого столкновения в Загросской континентальной окраине осадки были подвержены существенному смятию. В позднем миоцене — плиоцене в результате столкновения Большого и Малого Кавказа закрылся океанический пролив между Черным и Каспийским морями. На месте этого пролива сейчас продолжается процесс поддви- га литосферы к северу и к югу; в результате развиваются вопреки изостазии Куринская и Колхидская депрессии.

Образование самостоятельной Аравийской плиты, т. е. ее откол от Африканской, началось в конце мела — вероятно, в результате воздействия Эфиопского восходящего мантийного потока. В течение палеоцена и раннего эоцена происходило раздвижение Аденского залива, а на месте Красного моря тогда развивался левосторонний внутриконтинен- тальный трансформный разлом; об этом свидетельствуют многочисленные смещения единых в прошлом раз- ломных зон континентальной литосферы, расположенных ныне по разные стороны Красного моря. В позднем миоцене в процессе разрастания рифтовых трещин Красного моря и Аденского залива, вероятно под влиянием Эфиопского восходящего мантийного потока, от Африканской плиты откололся континентальный блок Данакиль. С этого и до настоящего времени между ним и Африканской плитой развивается тройное соединение дивергентных границ трех литосферных плит: Аравийской, Африканской (Нубийской) и Сомалийской.

В самом начале кайнозоя прекратилось разрастание океанической литосферы в Тасмановом море; это произошло около 60 млн. лет назад. Затем началось разделение Австралии и Антарктиды. Оно, как нам представляется, во многом было обусловлено взаимным расположением (конечно, в то время) восходящих мантийных потоков (Амстердамского, Баллени, а также, возможно, еще одного или двух — непосредственно между Австралией и Антарктидой). Самая близкая к Австралийскому материку магнитная аномалия возникла в рифтовой оси около 55 млн. лет назад. Близ Австралии и Восточной Антарктиды опознана вполне уверенно только магнитная аномалия, возраст которой — около 45 млн. лет. С этого времени в пределах Индийского океана главным направлением разрастания океанической литосферы становится то, которое определяет сегодня медианное положение Срединно-Ин- дийского хребта на большей части площади этого бассейна. Хотя на протяжении еще почти 15 млн. лет продолжала функционировать рифтовая система, уходившая в сторону Тихого океана, дальнейшую историю эволюции литосферы в пределах Индийской и Антарктической плит определяла дивергентная граница, образовавшаяся в результате разделения этих материков. Таким образом, на кайнозойском этапе эволюции Индийского океана тетисное направление разрастания, т. е. унаследованное от Тетиса, стало превалировать над тихоокеанским.

В конце мела — начале кайнозоя близкие по обильности излияния восходящие мантийные потоки привели в пределах дна Индийского океана к образованию двух крупных вулканических провинций. Первая — это Кергеленская и Западно-Австралийская (Брокен). В начале кайнозоя она представляла собой единую вулканическую область, питавшуюся от восходящего мантийного потока, который ныне маркируется островами Амстердам и Сен-Поль (37—38° ю. ш., 77—78° в. д.). Вторая, также, вероятно, единая в раннекайнозойское время подводная вулканическая провинция — это Маскаренская — Ча- гос. Быстрое разрастание океанической литосферы от Австрало-Антарктической рифтовой оси привело в конце эоцена — начале олигоцена к разделению каждой из этих вулканических провинций на две части, после чего эти части начали быстро удаляться в сторону от породившего их г л у б ин н о го м а н т и йн о го и сто ч н ик а. Как следствие такого удаления уменьшается, а затем и прекращается вулканическая деятельность в пределах каждой из разломанных половинок. Кроме того, прекращается связанная с одной из них вулканическая активность вдоль трансформного разлома, хотя след ее в виде Восточно-Индий- ского хребта сохранился и поныне.

В конце эоцена — начале олигоцена произошло столкновение Индостана и Тибета с Азиатским континентом. С этого времени началось под- двигание и надвигание континентальных и субконтинентальных краев плит: их коробление, обламывание, подобно торошению льда, и как следствие — образование Гималаев, Ган- дисышаня (Трансгималаев), Памира, Тянь-Шаня. Во второй половине кайнозоя в результате сдавливания континентальных краев плит все четче вырисовываются два участка, вероятно впервые выявленные еще И. В. Мушкетовым, два «тектонических узла» — Кавказский и Памиро- Гиндукушский. На южный край Ев- разиатской плиты в первом случае давит северо-восточный угол Аравийской, во втором — северный край более крупной и перемещающейся к северу с вдвое большей скоростью Индийской литосферной плиты. Между двумя планетарными поясами сдавливания литосферы — Циркум- тихоокеанским и Альпийско-Г има- лайским — начала развиваться система сдвиговых трещин, образующая три внутриконтинентальные (т. е. не соединенные между- собой и со всей мировой рифтовой системой) рифтовые зоны: Байкальскую, Шаньси и расположенную между ними, находящуюся на самом начальном этапе развития Монгольскую (Ушаков, Галушкин, 1978).

Отделение Австралии от Антарктиды и ее быстрое удаление в сторону экватора, естественно, связаны с перестройкой системы границ плит и в пределах Тихого океана. В олигоцене прекратила активное развитие дивергентная граница между предполагаемой древней плитой Кула и собственно Тихоокеанской. Эту риф- товую ось некоторые исследователи называют еще Японской, ибо, перед тем как прекратить свое активное развитие, она, как предполагается, достигла Японской островной дуги, в результате чего и возникло Японское краевое море, подобно тому как в настоящее время провинция Бассейнов и Хребтов на западе США образовалась в тылу недавно отмершей зоны поддвига. По мере приближения Австралии к Юго-Восточной Азии прекратила свое активное развитие рифтовая система между Индийским и Тихим океанами. Насколько можно судить по линейным магнитным аномалиям и результатам глубоководного бурения, это событие произошло в олигоцене. Вероятно, последним действующим участком этой системы была субширотная рифтовая ось в пределах Филиппинской плиты.

В конце эоцена переместилась конвергентная граница на северном обрамлении Тихого океана; именно в это время, как свидетельствует раннеоли- го це н ов ы й в о з р аст вулк аничсских продуктов, и возникла Алеутская дуга. Между началом поддвига и пер- в ы м и в у л к а н ич е с к и м и из в е р ж е н ия ми в пределах дуги проходит время порядка нескольких миллионов лет.

На границе эоцена и олигоцена произошли также изменения направления « абсолютного » перемещения ихоокеанской плиты и, насколько можно судить по направлению трещин в Гавайско-Императорской цени, вну- триплитовых напряжений в ее пределах (Ушаков, Галушкин, 1978).

О смещении всей Тихоокеанской плиты к северо-западу начиная от оли- гоцена и до наших дней свидетельствуют направления простирания нескольких цепочек подводных гор на дне Тихого океана (Гавайской, Туамоту, Рос- сиянской, Тубуаи, Гилберта).

Где-то на рубеже олигоцена и миоцена близ того места, где сейчас расположен архипелаг Колон (Галапа- гос), начал развиваться восходящий мантийный поток, который вскоре привел к образованию вытянутой с запада на восток (т. е. по направлению смещения в то время плиты Фараллон) вулканической провинции. Дальнейшее воздействие этого потока привело к разделению в позднем миоцене — плиоцене плиты Фараллон на две — Кокос и Наска. Как следствие раздвижения от новой рифтовой оси была разделена на две части и вулканическая надстройка. Куски этой миоценовой вулканической провинции и образуют валы Кокос и Галапагосский.

Важным событием во всей геологической и биологической истории эволюции Южного океана было разрушение континентальной перемычки между Южной Америкой и Западной Антарктидой, которое (насколько позволяют судить палеонтологические данные, полученные в результате глубоководного бурения) произошло на рубеже эоцена и олигоцена. Только после этого образовалось холодное Циркумантарктическое течение. Климат шестого материка стал значительно более суровым, и здесь начало развиваться покровное (материковое) оледенение. Заметим, что в течение всего кайнозоя большая часть Антарктиды находилась южнее полярного круга, и все-таки бурение дна Южного океана не дает пока следов покровного оледенения шестого материка раньше эоцена.

Покровное оледенение Антарктиды возникло лишь после того, как появилась возможность (после открытия пролива Дрейка) развиться Циркуман- тарктическим холодным течениям. Пока менее ясен по своей природе, но весьма интересен сам факт, установленный благодаря глубоководному бурению: во многих скважинах Северной Атлантики обнаружены ледниковые осадки. Это позволяет заключить, что покровное оледенение в Гренландии и Скандинавии появилось всего 3 млн. лет назад.

Бурение дна северной части Тихого океана близ Алеутских островов также дает возможность наметить следы общего похолодания (вплоть до появления ледниковых осадков), которое началось в позднем миоцене и достигло максимума около 3 млн. лет назад.

Более общий вывод, какой можно наметить на основании анализа дрейфа материков и тектоники плит в фанерозое, сводится к следующему: все главные рубежи геологической истории (и, как следствие, разделения геохронологической шкалы на эры, периоды и эпохи) в значительной степени обусловлены такими событиями, как столкновения и расколы материков в процессе глобального перемещения ансамбля литосферных плит.

Заметим, что в конце палеозоя все (или почти все) материки были собраны в Пангею, а начало мезозоя — это начало его раскола. В частности, в триасе начался, но так и не состоялся раскол Европы и Азии в районе нынешней Западно-Сибирской низменности, а также начался откол Северной Америки от Африки и Европы, что привело в начале юры к образованию молодой океанической впадины Северной Атлантики. В начале мела откололась Африка от Южной Америки и Антарктиды, которые также разделились между собой. Начало мелового периода — откол Индостана (и Тибета?) от Антарктиды и Австралии. В конце мела — начале кайнозоя откалываются современное Новозеландское плато и подводный хребет Лорд-Хау от объединенного материка Антарктиды и Австралии, затем эти материки раскалываются, и Австралия удаляется в сторону экватора. В этот же период (на рубеже мела и кайнозоя) в северном полушарии разделяются Северная Америка, Гренландия и Европа, в результате в кайнозое образуется Полярная Атлантика. Кроме того, в самом начале кайнозоя Аравийская плита откололась от Африканской и началось образование Красного моря и Аденского залива.

Наконец, середина кайнозоя — начало столкновения Индостанской плиты с Азией и формирование крупнейшего в настоящее время горного пояса. Разумеется, все эти события влияли на палеотечения, палеоклимат и на всю эволюцию экологической системы нашей планеты в геологическом прошлом, что и нашло объективное отражение при составлении геохронологической шкалы и ее делении на эры, периоды и эпохи.