Геологи нашли древние «Гавайи» в горах Тянь-Шаня

Споры о времени существования океана на месте сегодняшнего Тянь-Шаня и его размерах ведутся среди геологов давно

Международный коллектив ученых под руководством новосибирского геолога Инны Сафоновой обнаружил фрагменты древних океанических островов в горах Тянь-Шаня и оценил размеры исчезнувшего океана. Ученые считают, что по своей природе палеострова близки к современным Гавайским.

Результаты исследования опубликованы в авторитетном научном журнале Gondwana Research (импакт-фактор 8.24). В нем приняли участие ученые из России, Германии, Великобритании и Японии.

Инна Сафонова - старший научный сотрудник лаборатории экспериментальной геохимии и петрологии мантии Земли ГГФ НГУ и лаборатории магматизма и рудообразования ИГМ СО РАН. Руководитель крупномасштабного проекта № 592 Международной программы геологических корреляций при ЮНЕСКО (IGCP-UNESCO) «Образование континентальной коры Центрально-Азиатского складчатого пояса в сравнении с актуалистическими примерами из Западной Пацифики». В проекте задействованы ученые более чем из 50 стран.

Споры о времени существования океана на месте сегодняшнего Тянь-Шаня и его размерах ведутся среди геологов давно. По различным признакам (находкам окаменелостей определенного типа, составу горных пород и т.д.) специалисты предполагали наличие в далеком прошлом здесь большого окраинного моря или океана. Сейчас ученые считают, что когда-то Туркестанский или, как его еще называют, Южно Тянь-Шаньский палеоокеан (палеоморе?) находился между Казахстанским и Таримским палео-континентами, которые теперь входят в состав единого Евроазиатского континента.

Синей линией показана сутура или «шов» древнего Туркестанского океана - территория, где океан «закрылся», зажатый древними континентальными блоками. На этом участке находятся сохранившиеся фрагменты океана, в том числе палеоострова. Изображение с сайта nsu.ru

- Одни ученые считают, что Туркестанский палеоокеан существовал «сам по себе», т.е. не был связан с другими одновозрастными океанами этого региона. Другие предполагают, что океана не существовало вовсе, а вместо него было очень большое окраинное море, примером которого в современном мире может служить Японское (расположенное между японскими островами и континентом), - говорит Инна Сафонова. В связи с этим и до сих пор продолжаются жаркие дискуссии о его размерах, возрасте и палеогеографическом положении.

Как сегодня найти ответы на эти вопросы, если древние моря и океаны давно исчезли? В изучении истории палеокеанов важную роль играют их «остатки» - фрагменты океанического дна и океанических поднятий, в том числе островов. Если древние океанические литосферные плиты в процессе субдукции (погружения), как правило, со временем полностью погружаются в мантию, то океанические острова имеют намного больше шансов остаться на поверхности, и поэтому могут о многом «рассказать» исследователю.

- Мы нашли в горных системах южного Тянь-Шаня (Киргизия) фрагменты океанических островов. Речь идет не просто об океанических породах, которые в прошлом находились на дне океана - в таком случае действительно возможно разночтение: глубокое-глубокое окраинное море или океан? Однако мы нашли именно фрагменты океанических островов и по различным признакам (в первую очередь, по палеонтологическим данным) смогли установить их возраст. Оказалось, что это - цепочка вулканических островов, существовавшая весь девонский период: от 415 до 360 млн. лет, т.е. около 55 миллионов лет. Это очень много! - говорит Инна Сафонова и подчеркивает, что речь идет только о цепочке островов, которые по структуре, составу и возрастному диапазону очень похожи на самый известный в мире объект внутриплитного (т.е. проявленного в середине океана) океанического вулканизма - Гавайские острова. Можно предположить, что сам океан был намного старше и … больше.

- Размер и возраст океана имеет прямую связь: чем он больше, тем его кора мощнее, а сам он древнее. Зная приблизительную скорость погружения коры, можно приближенно оценить минимальный размер океана. По нашим расчетам, Туркестанский океан можно сравнивать с Индийским. То есть это был довольно большой океан, окруженный двумя или более континентами, - говорит геолог.

Откуда взялись фрагменты океанических островов в горах? Когда-то существовавший Туркестанский океан исчезал или «закрывался», как говорят геологи, по мере движения навстречу друг другу ограничивающих его континентов. В итоге большая часть океанической плиты погрузилась в мантию, но небольшие участки оказалась «срезаны» краями континентальных литосферных плит. Сблизившись, континенты продолжали двигаться и сминать друг друга. В местах их столкновений вырастали горы, вместе с которыми все выше поднимались и фрагменты сохранившихся на поверхности древних островов.

Изображение с сайта nsu.ru

Для обнаружения, правильной диагностики и изучения условий образования этих фрагментов в том или ином сегменте океана геологи применили новый подход - использовали японскую модель стратиграфии океанической плиты (Oceanic Plate Stratigraphy, OPS). Ранее Инна Сафонова вместе с японскими коллегами проф. Шигенори Маруяма (Токийский институт технологий) и проф. Сатору Коджима (Университет Гифу) на десятках различных геологических объектов доказали универсальность этой модели и возможность и необходимость ее применения в других горных поясах тихоокеанского типа, например, в Центральной Азии. Модель OPS позволяет находить на континентах остатки палеоокеанов, устанавливать возраст, размер, направление движения и погружения давно исчезнувшей океанической плиты. В основе OPS лежит тщательное изучение устойчивых ассоциаций (совокупности) различных типов осадочных и магматических пород, с учетом их геохимического состава и петрогенезиса.

- Для каждого участка океанического острова (подножье, склон, карбонатная «шапка» - рифовые известняки на поверхности острова и на мелководье, и т.д.) характерны определенные совокупности осадочных пород. Фрагменты островов диагностируются, в первую очередь, по ним, а затем по составу магматических пород (как правило, базальтов). Большая часть образцов была отобрана на Атбашинском и Джаныджерском хребтах Южного Тянь-Шаня. Мы описали и изучили образцы базальтов, наши коллеги определили их возраст по микропалеонтологическим фрагментам организмов (в основном, по радиоляриям, брахиоподам, водорослям, кораллам и т.д.), - поясняет Инна Сафонова. - В этой работе мы воспользовались палеонтологическими, геохимическими и геофизическими данными, использовали данные о петрогенезисе, тектонике и т.д. - вся существующая сегодня геология нашла отражение в нашем исследовании.

Происхождение таких вулканических островов в середине океана многие ученые связывают с действием «горячих точек» типа Гавайской, т.е. проявлением мантийных плюмов.

- Мантийный плюм - струя мантийного вещества и/или энергии, которая поднимается из глубин мантии (вне зависимости от конвективных течений в ней или границ литосферных плит), вызывает плавление Земной коры и приводит к извержению лавы особого состава и образованию вулканов на поверхности Земли. По мере движения литосферной плиты над плюмом возникает цепь вулканических построек, как например, цепочка Гавайских островов, - объясняет Инна Юрьевна.

Применив модель плюмового магматизма к южной части Тянь-Шаня, геологи пришли к выводу, что цепочка палеоостровов сформировалась под воздействием такого мантийного плюма во внутренней части древней океанической плиты, над которой миллионы лет назад существовал Туркестанский океан.