ПАЛЕОВУЛКАНОЛОГИЯ

ПАЛЕОВУЛКАНОЛОГИЯ

ВВЕДЕНИЕ

После выхода в свет первого обобщающего труда по палеовулканологии [119] прошло более десяти лет. За это время в нашей стране широко развернулось палеовулканологическое картирование территорий в целях обоснования перспектив поисков полезных ископаемых, прямо или косвенно связанных с вулканической деятельностью.

На основе приложения методов палеовулканологических реконструкций были детально изучены структуры рудных полей ряда месторождений полезных ископаемых вулканического происхождения, что позволило выявить типичные черты морфологии древних вулканических построек, сопровождаемых различными рудами. Составлены первые обзорные палеовулканологические карты различных территорий Советского Союза, представляющие картину общей эволюции фанерозойского вулканизма и определяющие закономерности размещения в пределах страны древних вулканических областей, а также особенности их металлогении. Начаты исследования палеовулканологии докембрия преимущественно по зеленокаменным и другим родственным им древнейшим системам.

Предпринимаются усилия, направленные на количественную оценку масштабов вулканической активности геологического прошлого как одного из важнейших факторов внутренней энергетики земного шара. Принципиальное значение приобрели работы по выявлению роли вулканизма в экзогенных процессах.

В целом многоплановое изучение проблем палеовулканологии послужило стимулом к развертыванию разнообразных исследований, имеющих непосредственное практическое значение для расширения минерально-сырьевой базы в нашей стране, а также для дальней!, эй разработки фундаментальных положений геологии, имеющих прямое отношение к внутренней энергетике земного шара и к определению общего влияния вулканизма на геологические процессы, протекающие на поверхности Земли.

Развитию палеовулканологических исследований способствовал ряд организационных мероприятий, среди которых следует прежде всего назвать создание Палеовулканологической комиссии при Петрографическом комитете АН СССР. По инициативе этой комиссии регулярно проводятся Всесоюзные палеовулканологические симпозиумы. Это одна из главных форм объединения усилий всех исследователей, систематически занимающихся разработкой общетеоретических и практических задач палеовулканологии. Первый симпозиум, проведенный в 1973 г., был посвящен вопросам эволюции вулканизма в истории Земли, изучение которых составляет главную задачу палеовулканологии как науки. В дальнейшем были обсуждены общие проблемы палеовулканологических реконструкций и вулканизма докембрия (1975 г.), рассмотрены методы составления палеовулканологических карт и глобальные палеовулканологические реконструкции (1977 г.), отношение глобальных палеовулканологических построений к тектонике и вулканические палеоструктуры (1979 г.), наконец, эталоны и макеты обзорных палеовулканологических карт СССР, вулканизм ранних стадий развития Земли, палеовулканологические аспекты металлогении и региональные палеовулканологические реконструкции (1981 г.).

Таким образом, за десять лет с момента публикации книги "Основы палеовулканологии" обширный круг геологов нашей страны, представителей различных научных и производственных учреждений внимательно и достаточно обстоятельно обсудил важнейшие вопросы палеовулканологии и определил перспективы дальнейшего ее развития. Обсуждение актуальных проблем палеовулканологии на симпозиумах продолжается и сейчас. В 1983 г. очередной симпозиум был созван на Урале, в Миассе, где был отмечен десятилетний юбилей активной деятельности Палеовулканологической комиссии Петрографического комитета АН СССР. Особое внимание на симпозиуме было уделено обзорным палеовулканологическим картам СССР и проблемам вулканогенной металлогении, а также истории развития вулканической деятельности на Урале.

Наряду с палеовулканологическими симпозиумами организационному укреплению палеовулканологии способствовало создание структурных подразделений и групп в ряде учреждений союзной и республиканских Академий наук, высших учебных заведений, а также в научно-исследовательских и производственных учреждениях Министерства геологии СССР. Важным элементом в организации палеовулканологических исследований явилось, в частности, создание по инициативе А.В. Сидоренко отдела палеовулканологии в Институте литосферы АН СССР. Особую роль в объединении различных исследователей в целях решения общих задач палеовулканологии сыграла совместная работа ряда коллективов Академии наук СССР и Министерства геологии СССР над составлением обзорных карт древних вулканических областей СССР и их металлогении.

Теоретические разработки, приобретающие все более ясно выраженное непосредственное практическое значение, а также организационные мероприятия, способствующие развертыванию коллективных и индивидуальных исследований, определяют в настоящее время облик палеовулканологии, преодолевающей сомнения и недоверие тех сейчас уже немногих лиц, которые без видимых причин иногда занимаются выяснением того, насколько самостоятельна эта наука.

Палеовулканология, как четко обособленная область знаний в системе наук о Земле, первоначально была разработана на основе исследований, широко развернувшихся в нашей стране, но постепенно завоевывала признание также и в международном плане. Еще в 1951 г. Гланжо [357] сообщил об организации Международной палеовулканологической комиссии при Международной вулканологической ассоциации и отметил, что создать ее было решено на конгрессе в Осло в 1948 г. На 12-й ассамблее Международной вулканологической ассоциации в г. Хельсинки в 1960 г. была создана даже специальная секция палеовулканологии и плутонизма. Впрочем, деятельность Международной палеовулканологической комиссии не была достаточно эффективной, что можно объяснить своеобразным положением вулканологической ассоциации в системе международных научных учреждений. Дело в том, что она входит в состав Международного союза геодезии и геофизики, мало заинтересованного в развитии геологических аспектов в науке, тогда как они составляют основу палеовулканологии В то же время в Международном союзе геологических наук нет подразделений, строго отвечающих палеовулканологическому профилю исследований, хотя в системе международных организаций петрологического направления такие исследования могли бь; найти себе место.

Несмотря на существующие организационные затруднения, влияние мероприятий, связанных с созданием Международной палеовулканологической комиссии, на развитие соответствующих исследований в различных странах несомненно было положительным. В первую очередь оно сказалось там, где вулканические породы широко распространены и где с ними связаны различные виды полезных ископаемых .

Помимо Советского Союза, где, как мы видели, палеовулканологические исследования развиваются весьма энергично, существенный вклад в их развитие внесли геологи Австралии. На этом континенте роль вулканизма особенно выразительна, и здесь в последние десятилетия геологическое картирование вулканогенных образований осуществлялось исключительно эффективно, тем более что оно не было чрезмерно обременено традиционными подходами к исследованию и могло опираться на новейшие достижения геологических наук. К тому же именно в Австралии связь с вулканогенными образованиями ряда месторождений полезных ископаемых, имеющих важное практическое значение, достаточно очевидна. Поэтому австралийские геологи достигли значительных успехов в изучении морфологии и генезиса древних вулканических построек,, сопровождаемых рудными залежами, и в развитии палеовулканологических исследований в целом. В отдельных работах у них прямо фигурирует название "палеовулканология" [300,326].

Выявляемое в настоящее время практическое значение месторождений полезных ископаемых вулканического происхождения в докембрийских толщах привлекло внимание также канадских геологов, которые хотя и не называют разрабатываемое ими направление исследований палеовулканологией, тем не менее изучению вулканогенных пород и соответствующим палеореконструкциям даже среди архейских об- раований [319,359] уделяют исключительное внимание.

В течение ряда лет палеовулканологические реконструкции проводятся в Монгольской Народной Республике Совместной Советско-Монгольской геологической экспедицией Академий наук СССР и МНР.

В последнее время за рубежом такие исследования укрепились благодаря созданию палеовулканологической секции в рамках международного проекта "Металлогения докембрия". Однако по-прежнему сохраняется необходимость в стимулировании активных действий Международной палеовулканологической комиссии, о которой писал Л. Гланжо, а также в расширении международных связей, обеспечивающих дальнейшее успешное развитие палеовулканологии.

Заканчивая на этом обсуждение общих ситуаций, определяющих современное состояние палеовулканологии, следует подчеркнуть, что предлагаемый вниманию читателя труд опирается на систему положений, изложенных в "Основах палеовулканологии", но существенно отличается от него по своей конструкции. Когда была предпринята попытка обобщить опыт палеовулканологических исследований, ни у нас, ни за рубежом не было достаточно полных сводок по вулканологии. Предпринимавшиеся ранее усилия завершились к тому времени трудом Ритмана, относящимся к 30-м годам текущего столетия [456]. Хотя позднее этот труд был переиздан, все равно он не охватил разнообразных новых данных, существенно важных для палеовулканологии, так как был расширен и дополнен в прежнем плане и не претерпел серьезной перестройки. Поэтому разработка основ палеовулканологии потребовала вовлечения в изложение всех материалов, рассеянных в многочисленных изданиях, которые оставались к моменту создания "Основ палеовулканологии" несистематизированными, несмотря на их существенное значение. В итоге при общем построении работы пришлось восполнить существующий пробел и первый том посвятить современным вулканам, подчинив изложение единой системе, в которой древним вулканам, относящимся к главным объектам палеовулканологии, было уделено место преимущественно во втором томе.

В предпринятой тогда большой работе, приведшей к созданию двухтомной монографии "Основы палеовулканологии", огромная доля усилий, способствовавших ее завершению, принадлежала А.И. Анатольевой. Она была также первой читательницей подготовленного труда, и автор имел возможность выразить ей глубокую благодарность за постоянную помощь в работе и внимание. Сейчас, когда приходится заканчивать новое исследование без нее, единственное, что я могу и должен сделать, это посвятить "Палеовулканологию" ее памяти. Только постоянная поддержка и помощь А.И. Анатольевой на протяжении многих десятилетий совместной работы помогла в итоге представить и этот новый труд в законченном виде.

Теоретические разработки палеовулканологии, изложенные в двухтомной монографии, позволяют теперь сосредоточить внимание только на основных проблемах собственно палеовулканологии. Нет необходимости особо обращаться к общим вопросам вулканологии еще и потому, что в настоящее время появились новые обобщающие труды по вулканологии, которые, впрочем, не могут заменить первый том "Основ палеовулканологии", так как изложение в этом томе различных сведений целиком было подчинено задачам палеовулканологических исследований, а не вулканологии вообще. Здесь следует напомнить о вышедшем в свет в 1975 г. переводе книги Г. Мак- дональда "Вулканы" (оригинал опубликован в 1972 г., т.е. годом позже выхода в свет "Основ палеовулканологии") и о переиздании в 1976 и 1980 гг. на английском языке книги Буларда [310]. Среди зарубежных изданий необходимо указать также ряд новых работ, в частности большой атлас вулканических форм рельефа, сопровождаемый словарем, принадлежащий Грину и Шорту [362], прекрасно иллюстрированный небольшой атлас А. и Л. Ритманов [458], описание вулканов и ударных кратеров Луны и Марса, представленное Леонарди [406], краткие популярные очерки Фрэнсиса [348], Раста [448], Радулеску [189], физическая вулканология под редакцией Дживетты и др. [336] и некоторые другие, затрагивающие преимущественно проблемы вулканологии и сравнительной планетологии. Особое место в серии этих новых работ занимает итоговый труд Вильямса, написанный им совместно с Мак Бирнеем [532] и изданный под названием "Вулканология". Это посмертный труд одного из старейших и наиболее широко известных вулканологов, лично изучавшего все важнейшие кальдеры мира и многие наиболее выдающиеся группы действующих вулканов нашей планеты.

Более близкое отношение к палеовулканологии имеют среди зарубежных трудов работа Жиро с соавторами, посвященная петрологии и структурному положению вулканических пород [355], а среди отечественных обобщающих работ — книги B.C. Коп- тева-Дворникова с соавторами [77] и Е.Ф. Малеева, в которых дается описание вулканогенных обломочных пород [141], вулканитов [142], а также методов диагностики фаций и генетических типов вулканитов [140] .

Большой интерес вызывает также работа Е.К. Мархинина [144], затрагивающая проблемы происхождения жизни на Земле в связи с вулканической деятельностью. Наконец, следует отметить среди отечественных изданий две небольшие книги А.Е.Свят- ловского, рассматривающие вопросы структурной [203] и региональной [204] вулканологии, а также замечательно иллюстрированные издания "Рождение вулкана" [34] и "К вулканам Камчатки" [33], опубликованные В. Гиппенрейтером.

Приведенный перечень трудов не исчерпывает всего многообразия исследований, осуществленных в течение последнего времени в области вулканологии и палеовулканологии, так как их результаты изложены, кроме того, в огромном количестве статей, опубликованных в тематических сборниках по материалам Палеовулканологических симпозиумов, в различных журналах, в том числе в нашей стране в журнале "Вулканология и сейсмология", за рубежом в журналах "Volcanology and Geother- mal Researches", "Bulletin volcano log ique". В этих журналах и в других публикациях приведены сведения о крупнейших извержениях недавнего времени — Толбачинском 1975 — 1976 гг. на Камчатке и Сант-Элен в 1980 г. в Каскадных горах (США), а также и о других менее известных проявлениях вулканической активности. Журнал "Вулканология и сейсмология" в последнее время поместил ряд принципиально важных статей С.А. Федотова по вопросам механизма вулканических извержений, заслуживающих особого внимания потому, что они по-новому освещают эту проблему. Многочисленные новые данные обобщались также на многих общесоюзных и международных симпозиумах и совещаниях. В этих условиях одной из задач представляемого труда является вовлечение в общую систему изложения наиболее существенных материалов, имеющих прямое отношение к палеовулканологии.

Теоретические разработки палеовулканологии, или учения о древних вулканах, теснейшим образом связаны с анализом проблемы эволюции вулканизма в истории Земли. Основой для них являются результаты специализированного геологического картирования, ориентированного на выявление особенностей пространственного размещения и возраста вулканогенных образований и их отношения к синхронным осадочным, а также к сопутствующим интрузивным и метаморфическим комплексам. Такие разработки сопровождаются детальным изучением состава вулканогенных пород, условий их залегания и происхождения, без чего невозможно восстановить на основании палеовулканологических реконструкций былые контуры вулканических построек, т.е. определить черты строения древних вулканов.

Практические цели палеовулканологии очевидны. Знать общую эволюцию вулканизма всей нашей планеты необходимо для выяснения закономерностей размещения полезных ископаемых, генетически и пространственно связанных с вулканической деятельностью геологического прошлого. Эти закономерности должны быть установлены в процессе изучения палеовулканологических проблем на всех уровнях, начиная с определения характерных эпох минерало-и рудообразования и кончая выяснением особенностей локального размещения руд и других полезных ископаемых в пределах рудных полей и отдельных месторождений.

Рассматривая главные задачи палеовулканологии, следует иметь в виду приведенные выше положения о теоретических и практических ее аспектах. Эти задачи состоят, следовательно, в том, чтобы на основании изучения путем картирования разнообразных вулканогенных пород и выяснения их состава, условий залегания и других особенностей восстановить историю развития вулканизма отдельных регионов и эволюцию вулканизма планеты в целом и выявить закономерности размещения во времени и пространстве продуктов вулканизма и месторождений полезных ископаемых вулканическо го происхождения. Исходя из сказанного, нетрудно определить палеовулканологию как науку, главной задачей которой является исследование эволюции вулканизма Земли. По-видимому, нет необходимости подчеркивать при этом, что речь идет о планете в целом, и говорить об эволюции вулканизма "в истории" Земли, это и так очевидно. Такое исследование осуществляется путем картирования вулканогенных образований, выяснения их возраста и вариаций состава, условий залегания и взаимоотношений между ними и преследует цель реконструкции тех ситуаций,в которых протекала вулканическая деятельность в минувшие геологические эпохи. Подобные реконструкции могут и должны быть ориентированы на выявление палеогеографических, палеотектонических и иных обстановок геологического прошлого, позволяющих установить типичные черты древних вулканических областей, и должны сопровождаться определением морфологии существовавших ранее вулканических построек, количественными оценками различных параметров вулканической активности прошлого и решать другие частные задачи. Все подобные построения следует называть палеовулканологическими реконструкциями, если они призваны представлять сведения об особенностях древнего вулканизма в различных его проявлениях.

Древние вулканы, о которых идет речь в палеовулканологии, являются, как можно видеть, рассматривая выдвигаемые нами положения, лишь косвенным объектом исследования; они представляют результат реконструкции, т.е. некоторой системы построений, вытекающей из анализа данных о пространственном размещении вулканогенных образований, которое можно установить только на основании результатов их картирования. Таким образом, на пути к анализу данных о вулканизме былых геологических эпох,начинающимся картированием вулканогенных образований различных территорий, лежит система построений, по которым можно восстановить, реконструировать древние вулканы. Возникает вопрос о том, каким образом может быть осуществлена необходимая интерпретация исходных данных, позволяющая проводить такие реконструкции.

Как и во всех других геологических науках, единственный путь ретроспективного анализа исходных данных, получаемых в результате изучения геологических объектов в палеовулканологии, следовательно, вулканогенных пород и слагаемых ими геологических тел, — это сопоставление их с современными объектами — их аналогами, т.е. путь, позволяющий широко использовать актуалистические подходы. Иных альтернатив здесь указать невозможно. Таким образом, в палеовулканологии это путь сравнения получаемых данных с тем, что известно в отношении современных вулканов.

Отсюда следует, что привлечение данных вулканологии для анализа палеовулканологических проблем относится к обычным методическим приемам, на которых основываются все геологические науки. Иначе говоря, прибегая к истолкованию данных изучения закономерностей распространения вулканогенных образований в пространстве и во времени, следует располагать достаточно строгими сведениями о соответствующих ситуациях, характеризующих современную эпоху. Это не значит тем не менее, что все эти сведения должны быть предпосланы дальнейшему изложению. Многочисленные работы по вулканологии, опубликованные в последнее время, а также обзор основных данных по вулканологии в "Основах палеовулканологии" освобождают нас от необходимости предварительного анализа этих данных. Мы сможем их в дальнейшем привлекать во всех тех случаях, когда они будут непосредственно содействовать анализу конкретных проблем.

Заканчивая очерк главных задач палеовулканологии, следует отметить одну существенную ее особенность. Объекты палеовулканологии — вулканогенные породы, а также реконструируемые по результатам их изучения древние вулканы дуалистичны по своей природе. Эти вулканы формируются на поверхности Земли и в процессе своего образования оказывают влияние на окружающую среду — атмосферу и гидросферу, на образование осадков и т.д. Вместе с тем они создаются под непосредственным воздействием глубинных источников энергии и связаны, таким образом, с глубокими недрами Земли. Поэтому, изучая палеовулканологические проблемы, приходится решать задачи в равной мере относящиеся к анализу экзогенных и эндогенных процессов. В палеовулканологии, таким образом, фокусируются проблемы, связывающие процессы внутренней и внешней энергетики Земли, это позволяет выяснять взаимосвязи этих процессов и определять роль эндогенных и экзогенных факторов в формировании геологических объектов.

И еще несколько слов о методах палеовулканологических исследований. Конечно, весь арсенал средств, используемых в системе наук о Земле, постоянно к ним привлекается. Изучение вулканогенных пород требует точной их диагностики, которая невозможна без детального определения минералогического состава, структуры и текстуры пород, а также их петрохимии и других характерных черт, т.е. без использования обычных приемов петрографического исследования. Вместе с тем. поскольку эти породы входят в состав различного рода толщ, свит, комплексов и иных геологических образований, определение пространственного их размещения и возраста связано непосредственно с применением методов геологического картирования и стратиграфических сопоставлений, опирающихся на детальное изучение разрезов и встречающихся в них остатков фауны и флоры, а также фациальных и формационных особенностей их строения. На этом фоне специфику палеовулканологии представляют различные методические приемы, позволяющие восстанавливать особенности былых вулканических извержений и типичные черты древних вулканических областей, отдельных построек, выявлять корневые зоны вулканов, определять масштабы вулканической деятельности геологического прошлого, ее энергетики, связей этой активности с тектоникой, влияние вулканизма на седиментацию, литогенез и рудообразование, а также осуществлять другие построения в целях выяснения общей эволюции вулканизма Земли. Все эти построения, составляющие систему методических приемоз, свойственных собственно палеовулканологии, и только ей, могут быть объединены общим названием "палеовулканологические реконструкции". Такая система построений и составляет отличительную особенность методических приемов, широко используемых в палеовулканологии.

Следуя приведенному выше перечню методических подходов к решению общих задач палеовулканологии, дальнейшее изложение мы начинаем с общего обзора вулканогенных пород, их ассоциаций, фаций и формаций, затем переходим к рассмотрению палеовулканологических реконструкций и к выявлению общих черт размещения древних вулканов в геологических структурах, а также к обзору глобальных проблем палеовулканологии, после чего завершим работу очерком палеовулканологических прогнозов

Заканчивая на этом введение, необходимо подчеркнуть, что выход в свет настоящей работы в огромной степени обязан вниманию А.Л.Яншина, поддержка которого и постоянный интерес к палеовулканологии неизменно укрепляли уверенность автора в своих силах и вызывают сейчас, как и прежде, глубокую благодарность. Вместе с тем автор считает своим долгом поблагодарить за помощь в завершении работы сотрудников отдела палеовулканологии Института литосферы АН СССР Т.Н. Бочкову, А.С. Колосову, Л.М. Столярову, В.Н. Шилова и др. Роль А.И. Анатольевой, которой посвящается этот труд, отмечена выше: она неоценима, утрата же невосполнима.