​

Международная группа ученых разработала и запатентовала новый способ картирования сложных геологических объектов — аккреционных комплексов: массивов пород, образованных в результате надвигания одной тектонической плиты на другую при закрытии древнего океана и последующего горообразования. С геологическими процессами, приводящими к образованию аккреционных комплексов, связано и появление месторождений полезных ископаемых, в том числе редких и редкоземельных элементов, цветных и тяжелых металлов.

Метод, предложенный исследователями Новосибирского государственного университета, Института геологии и минералогии им. В. С. Соболева СО РАН, Дальневосточного геологического института Дальневосточного отделения РАН и Токийского института технологий (Япония) основан на модели стратиграфии океанической плиты (СОП — последовательности образования и накопления геологических пород на ней) и корректной интерпретации данных, полученных в ходе полевых исследований. Обычно при составлении геологической карты принято руководствоваться законом Стено, который постулирует, что если один пласт горных пород лежит на другом, то нижний образовался раньше. Однако в аккреционных комплексах исходное расположение слоев нарушено: часто более древние породы расположены поверх тех, что моложе. Поэтому при картировании участков складчатых поясов без учета предложенной методики могут возникать значительные ошибки: как минимум исследователи просто не выделяют аккреционные комплексы и/или элементы СОП и последующая реконструкция геологических событий может быть искажена.

«СОП — это устойчивая ассоциация пород, которые образуются на различных участках океанического дна по мере движения океанической плиты от места ее зарождения в зоне срединно-океанического хребта до места ее исчезновения в зоне субдукции (там океаническая кора "умирает", погружаясь в мантию. — Прим. ред.). Наш метод построен на изучении фрагментов пород СОП, оставшихся на поверхности, а эти "кусочки" могут быть и очень маленькими по геологическим меркам, и достаточно большими — от нескольких до сотен метров. В процессе закрытия океана часть пород срезается с верхней части океанической плиты и входит в состав аккреционного комплекса. Причем временные промежутки между такими "соскабливаниями" могут составлять десятки, а то и сотни миллионов лет», — говорит автор патента заведующая лабораторией эволюции палеоокеанов и мантийного магматизма геолого-геофизического факультета НГУ, старший научный сотрудник лаборатории магматизма и рудообразования ИГМ СО РАН кандидат геолого-минералогических наук Инна Юрьевна Сафонова.

Представьте: в далеком прошлом (например, триста миллионов лет назад) под континентальную плиту двигалась океаническая, и с последней постоянно срезались пачки горных пород, одинаковых по составу (базальты — кремни — аргиллиты — песчаники). Эти пачки присоединялись друг к другу, причем более молодые пододвигались под более древние, образуя своеобразный слоеный пирог, то есть аккреционный комплекс. Геологам, исследующим такой объект, важно найти поверхности срыва, определить наклон и направление смещения разрывных нарушений и возраст каждой пачки, что в дальнейшем позволит определить направление субдукции). Задача сильно осложняется тем, что в тот момент, когда происходил срыв, породы были слабо консолидированными, насыщенными водой, и поэтому поверхности раздела между ними практически не видны.

«Проблема в том, что мы часто не наблюдаем видимых признаков разрывных нарушений (надвигов, поддвигов), и можем установить их наличие, только определив возраст пород в каждой пачке. Исследователи, работавшие на аккреционных комплексах ранее, называли их просто хаотическими. А при более детальном изучении выясняется, что хаос — это только на первый взгляд; применяя наш метод, можно реконструировать исходную последовательность пород даже в таких сложно построенных геологических структурах, как аккреционный комплекс», — говорит Инна Сафонова. 

Пачки пород, составляющие аккреционный комплекс, часто расположены субвертикально, и чтобы определить верх и низ геологического разреза, что является основой картирования, ученые используют косвенные признаки: расположение элементов фауны в донных осадках, форму «подушек» застывшей базальтовой лавы. Например, последние часто похожи на конус и его «острие» маркирует нижнюю часть базальтового слоя. Возраст пород из пачек устанавливают по остаткам скелетов мельчайших морских организмов (радиолярий и других) или с помощью изотопного датирования, в первую очередь цирконов из песчаников. (Циркон — минерал, встречающийся почти во всех магматических породах, очень стойкий к механическому разрушению, поэтому он накапливается в песчаниках. В кристаллическую решетку минерала легко встраивается уран, что позволяет использовать циркон для U — Pb датирования. — Прим.ред.). 

 

В результате последовательного развертывания геологической летописи исследователи смогут составить корректную карту, установить направление субдукции — это очень важный факт для разработки тектонических моделей и реконструкций — и уточнить места, перспективные для поиска полезных ископаемых.

«Разведка месторождений, особенно связанных с внутриконтинентальными горными массивами, которые образовались при закрытии океанов, не может быть объективной без хорошей геологической карты. Созданный и запатентованный нами метод позволяет надежно диагностировать наличие древнего океана или островной дуги (цепочка вулканических островов над зоной субдукции, где одна литосферная плита погружается под другую. — Прим. ред.), а ведь именно с надсубдукционными комплексами связано формирование месторождений многих полезных ископаемых. Например, медно-порфировых, однако процесс их образования досконально не изучен. Предполагается, что как раз тектоническое разрушение островных дуг является триггером к появлению этих типов залежей меди», — комментирует Инна Сафонова.

Регистрация патента позволит его авторам с большей уверенностью обосновывать значимость дальнейших исследований аккреционных комплексов.

«Если говорить о практической стороне, конечно, нам бы очень хотелось, чтобы организации, которые занимаются геологической съемкой, прогнозированием месторождений металлов и полуметаллов, взяли на вооружение наши разработки. Во-первых, очень важно обнаружить и выделить аккреционный комплекс, во-вторых, он должен картироваться крупномасштабно, съемка 1:100 000, 1:200 000 не даст достаточно детальных, а следовательно, достоверных данных о геологическом строении объекта, его истории и, как результат, о практических перспективах, связанных с ним», — отмечает Инна Сафонова.

Надежда Дмитриева

Фото предоставлены Инной Сафоновой