Существует ли субдукция?

Субдукция - обязательный элемент плитотектоники. Если океани­ческая кора постоянно образуется под срединными хребтами подни­мающимся разогретым веществом мантии, то она должна обратно ув­лекаться в мантию. Сторонники плейттектоники полагают что если в мантии существуют конвективные ячейки с подъемом и опусканием вещества, то распространение участков поднимающегося и опускаю­щегося мантийного вещества должно быть примерно равным, а распо­ложение их симметричным. Однако ни того ни другого на поверхности земного шара не наблюдается: срединные хребты (где предполагается подъем вещества мантии) имеются во всех океанах, а вот зоны субдукции (где вещество мантии опускается) расположены лишь по обрамле­нию Тихого океана (и не везде) и частично на восточной окраине Ин­дийского океана, а на западе этого океана отсутствуют. Нет субдукции в Северном океане. Не обнаруживается она и в Атлантическом океане (правда, некоторые плейттектоники указывают на возможность суб­дукции в Карибском море, но это микроисключение лишь подтвер­ждает макроправило). Почему в Атлантическом океане спрединг обхо­дится без субдукции, плейттектонисты не объясняют, но находят субдукцию в Средиземном море (Эгейская дуга). Три четверти берегов современных глубоководных акваторий лишены зон субдукции, а в тех мифических «океанах», какие рисуют приверженцы плейттектоники на современных континентах, зоны субдукции находят повсеместно путем обнаружения андезитов.

Обратимся к Тихому океану, где внешние признаки субдукции как будто бы налицо. Согласно канонам тектоники плит поглощение океа­нической коры в зонах субдукции там происходило с юрского периода по современный. Однако историко-геологические данные такую гипо­тезу не подтверждают. Б.И. Васильев, обобщивший геологический ма­териал по дну Тихого океана, заключает: «...все глубоководные желоба как морфоструктуры сформировались в одно и то же время - в позднем кайнозое. Об этом свидетельствуют следующие факты.

1. Мелководные отложения в основании островных склонов глубоководных желобов по палеонтологическим данным имеют возраст лишь до раннего плиоцена включительно. Плейстоценовый возраст имеют также турбидиты, зале­гающие в днищах желобов и в депрессиях - ловушках на их склонах.

2. Мощность, структура и состав осадочной толщи до плиоцена вклю­чительно одинаковы как на океанических склонах, так и прилегающих к ним участках океанических котловин, что свидетельствует об одинаковых условиях осадконакоплеиия.

3. На склоне желоба Пуэрто-Рико на глубине 3860 м обнаружен плейстоценовый коралловый риф, Мелководные карбонатные отложения плиоцена с бентосными форами-ниферами обнаружены в основании островного склона Идзу-Бонинс-кого желоба на глубине 5200 - 5000 м, а крупные колонии отмерших губок - на склоне Курило-Камчатского желоба на глубине до 6500 м.

4. Сбросы на склонах желобов, формирующие их ступенчатый про­филь, секут осадочные отложения до плиоцена включительно, поэтому возраст их не древнее плейстоцена.

5. Толщина железо-марганцевых пленок «подводного загара» на скальных породах, обнажающихся в тектонических уступах на склонах желобов, не превышает 0,5 - 1,0 мм, что при скорости их нарастания 1 - 4 мм/млн лет дает возраст менее 1 млн лет.

6. В желобах наблюдаются подводные долины, переходящие с островных склонов на океанические и прослеживающиеся на рас­стояние до 300 - 500 км от осевых зон желобов. Они заполнены плио­цен-плейстоценовыми отложениями, несогласно перекрывающими разновозрастные образования, вплоть до акустического фундамента. Образование долин произошло, когда глубоководные желоба еще не существовали.

7. К югу от Алеутского желоба в пределах Алеутской абиссальной равнины располагается огромный конус выноса Зодиак, шириной 450 - 550 км, поверхность которого понижается с севера на юг от 4600 до 4800 м, вблизи желоба до 5000 м. Поверхность конуса прорезана многочисленными подводными долинами, расположенными веерообразно. Вершина «веера», из которой расходятся эти долины, на­ходится к северу от желоба на континентальном склоне в районе прол. Шелихова. Это свидетельствует, что желоб образовался после образо­вания конуса выноса, т.е. в плейстоцене. Плиоцен-плейстоценовый возраст Японского, Марианского и Центрально-Американского жело­бов подтверждаются данными бурения» [11, с.184, 186]. Васильев за­ключает: «Можно со всей ответственностью утверждать, что до на­стоящего времени, несмотря на огромные усилия сторонников текто­ники плит, нет ни одного фактического доказательства этого про­цесса. Наоборот, все имеющиеся факты свидетельствуют о том, что субдукции вообще не существует.

Субдукции противоречат многочисленные сейсмические профили, проведенные поперек глубоководных желобов. М.П. Антипов и его коллеги в ряде публикаций уже 20 лет, опираясь на сейсморазведочные данные и результаты глубоководного бурения, показывают, что третий слой океанической коры, протягиваясь со стороны океана в глубоко­водный желоб, пересекает его и продолжается в континентальную кору. Так, в отношении Японского желоба М.П. Антипов Д.И. Кара и А.Е. Шле­зингер писали; «Располагающиеся на океаническом склоне под вторым океаническим слоем более высокоскоростные породы принадлежат третьему слою земной коры океана. Они непосредственно переходят в базальтовый геофизический слой островного склона желоба» [3, с. 407]. Аналогичные выводы получили Б.И. Васильев и Р. Чой [12]. Анализи­руя геофизическую информацию и геологическую историю глубоко­водных желобов Тихого океана, они подчеркивают, что так называемые «аккреционные линзы» между желобом и островной грядой образова­лись не в результате «скучивания» субдуцирующей океанической ко­рой», а вследствие гравитационного сползания неоген-четвертичных отложений с поднимающейся островной дуги. На склоне Японского желоба скв. 438 и 439 установили, что до позднего олигоцена включи­тельно там была суша, начавшая опускаться в конце олигоцена (~ 25 млн лет назад), а глубоководная обстановка достигнута к началу миоцена (-20 млн лет назад). Сбросы на склоне желоба, формирующие их сту­пенчатый профиль, секут осадочные отложения вплоть до самых моло­дых. Следов «скучивания» осадков, постулируемых тектоникой плит, не обнаружено.

Специального обсуждения заслуживает вопрос: может ли более легкая (менее плотная) океаническая кора уходить на большую глубину вместе с конвектирующей мантией? Более ста лет назад на основе гра­виметрических исследований, позже подтвержденных сейсмическим зондированием, сформулирован принцип изостазии (кора «плавает» на более плотной мантии, подчиняясь закону Архимеда). Опираясь на принцип изостазии, мобилисты возражают против океанизации: «...легкая континентальная кора не может тонуть в более тяжелом си-матическом субстрате», - пишет В.Е. Хаин [57, с. 13], возражая В.В. Бело-усову, защищавшему гипотезу океанизации. Но, бросая такой упрек своим противникам, сторонники тектоники плит пренебрегают прин­ципом изостазии, когда допускают погружение в мантию океанической коры в зонах субдукции или когда пишут о «рециклинге» - погружении в мантию и обратном возвращении корового материала.

У сторонников тектоники плит нет единодушия: что же погружа­ется в мантию в зонах субдукции? Одни считают, что уходит в мантию как подкоровая литосфера, так и нижняя кора (третий серпентинитовый и второй базальтовый слои), а малоплотные осадки сгруживаются на внешнем склоне глубоководного желоба, где формируется аккрецион­ная линза. Другие допускают, что в мантию погружается вся кора, включая и рыхлые илы. Затем в процессе «рециклинга» «коровое веще­ство» может вновь выплеснуться на поверхность планеты. Третьи пола­гают, что вода, содержащаяся в серпентинитах третьего слоя коры океанов, также уходит в мантию. Предполагается, что дегидратация океанической коры и серпентинизированного перидотита субдуцируемой литосферы происходит непрерывно на протяжении по крайней ме­ре от первых десятков километров до почти 300 км [30].

Возможно ли погружение воды в мантию, находящуюся под ги­гантским давлением и при высокой температуре? Минералы серпенти­нитов при нагревании до 400~500°С теряют воду. Амфиболы теряют воду при температуре - 800°С. Очевидно, что конституционная вода в мантии существовать не может. Свободная вода при температуре выше ~400°С при любом давлении превращается в пар и, как и другие лету­чие, устремляется в область меньших давлений. Преобладание воды в газах вулканов, гидротермальная деятельность в континентальной и океанической коре свидетельствуют, что вода (в жидкой и в газообраз­ной фазах) мигрирует вверх. Накапливающаяся в коре и на земной по­верхности вода не может возвратить в мантию! Предположение о суб­дукции противоречит всему опыту геологических наук: эволюция пла­неты проявляется в выносе из глубин в кору и на поверхность Земли химических элементов с большими ионными радиусами, а также флюидов (Н₂, Н₂О, СО, СО₂, HCI и др.).

Решающую роль в доказательстве или опровержении субдукции иг­рает реконструкция физических условий в сейсмофокальных зонах Беньоффа, где предполагается погружение литосферы на глубину. Здесь слово за сейсмологами. В 60 - 70-е годы некоторые из них выска­зались за субдукцию. Так Б. Айзекс и П. Мольнар, интерпретируя данные сейсмологических наблюдений, пришли к следующим выво­дам. Вдоль вектора движения погружающейся в мантию плиты возни­кают напряжения сжатия и растяжения. Согласно идее субдукции верхняя граница наклонной фокальной зоны протягивается от глубины -50 км к земной поверхности в виде дуги, которая у оси желоба обра­зует малый (~10 - 15°) угол с горизонтом. Очаги крупных поверхност­ных землетрясений в островных дугах объясняются пологими (-10°) надвигами.

Л.М. Балакина в ряде статей, начиная с 1979 года, показывала, что оба эти утверждения не соответствуют действительности. Ее вы­воды следуют из анализа суммарных определений механизмов очагов тихоокеанских землетрясений, полученных разными сейсмологами. Он подтверждается и результатами проведенного ею детального изучения очагов большого числа поверхностных, промежуточных и глубоких землетрясений Курило-Камчатской островной дуги. Ориентация на­пряжений и разрывов в очагах землетрясений иная: одна из плоскостей разрыва направлена вдоль простирания дуги и имеет крутой (60 - 70°) угол наклона в сторону желоба; вторая (пологая) не имеет устойчивой ориентации по азимуту простирания и направлению падения. Напря­жения сжатия в очагах до глубины 100 км ориентированы вкрест про­стирания островной дуги с наклоном в сторону желоба 20 - 25°; напря­жения растяжения ориентированы круто с наклоном в сторону тыло­вого бассейна, но с большим разбросом по азимуту. Оси растяжения варьируют от субширотных до субмеридиональных и по углу наклона не соответствуют наклону фокальной зоны. Изучение механизмов оча­гов не позволяет утверждать, что ориентация напряжений сжатия или растяжения в островных склонах глубоководных желобов совпадает с направлением падения фокальных зон. Не обосновано и утверждение, что очаги крупных землетрясений представляют пологие надвиги не­глубокого заложения [5; 6].

Установление Л.М. Балакиной двух особенностей напряженного сос­тояния литосферы в зоне островных дуг - 1) субгоризонтальное напря­жение сжатия, направленное перпендикулярно островной дуге, 2) силь­нейшие землетрясения, связанные с поднятием блоков островной дуги по субвертикальным разломам, - открывает путь к иному объяснению специфики «зон Беньоффа». Причиной аномалий в области островных дуг, по мнению автора этих строк, является процесс океанизации древ­ней платформы, существовавшей в домезозойское время на месте Ти­хого океана. Площадной базальтовый магматизм, захвативший в мело­вое время акваторию Тихого океана, прогрел платформенную кору, что привело к десерпентинизации низов коры, ее утяжелению и изостатическому опусканию. В мантию погрузилось 600 млн км³ былой коры. Чтобы эта гигантская масса нашла место в мантии, последняя должна была опуститься вниз и частично распространиться в стороны. По пе­риферии области опусканий возникли значительные касательные на­пряжения. Поскольку Тихоокеанская платформа была ограничена от складчатых поясов разломами, последние оказались активизированы и стали границами стабильной и погружающейся областей коры. Вдоль подновленных разломов и возникли сейсмофокальные «зоны Бень­оффа». Опускание Тихоокеанской впадины началось в позднемеловое-палеогеновое время, но завершающая фаза общего погружения впа­дины Тихого океана, как показали В.В. Орленок и Е.М. Рудич, прихо­дится на начало миоцена. В это время произошла мощная фаза оттока материала из-под интенсивно опускающейся Тихоокеанской впадины. В сплошной среде, каковой является наша планета, опускание мате­риала обязательно сопровождается его подъемом по периферии опус­кающейся зоны. По этой причине в фокальной зоне Беньоффа происхо­дит подъем вещества, который не может быть идеально равномерным: в зоне подъема возникают подвижки, приводящие к землетрясениям и локальной дегазации среды. Отсюда физическая неоднородность фо­кальной зоны (на фоне повышения в ней скорости сейсмических волн фиксированы ее снижения). Усиленная дегазация в фокальной зоне и стала причиной появления известково-щелочных магм: в очагах плав­ления накапливалось много воды, а интенсивная дегазация водорода создавала окислительную обстановку.

Зоны Беньоффа - это участки мощнейшего выноса глубинной энер­гии в процессе подъема мантийного вещества, спровоцированного опусканием Тихоокеанской впадины. Энергия эта реализуется в виде землетрясений, наиболее сильных там, где поднимающийся мантийный материал деформирует земную кору. Другое проявление энергии -мощнейшие поступления флюидов (дегазация). Интенсивный (направ­ленный против сил изостазии) подъем вещества в зоне Беньоффа при­вел к тому, что поднимающиеся островные дуги характеризуются сильными положительными изостатическими аномалиями. На Кам­чатке положительная изостатическая аномалия захватывает ее восточ­ное побережье и большую часть внешнего склона глубоководного же­лоба. Это свидетельствует, что примыкающий к Камчатке склон же­лоба в настоящее время поднимается! Отсюда и сильнейшие землетря­сения на этом склоне желоба, сопровождаемые образованием гигант­ских разломов. Отсюда и удивительная направленность смещений по этим субвертикальным разломам - поднимается крыло разлома, обра­щенное к оси глубоководного желоба!

С субдукцией оказалось все «с точностью до наоборот». Сумма геофизических (сейсмология, гравиметрия) и геологических данных свидетельствует, что фокальная зона Беньоффа - это не область погру­жения литосферной плиты, а зона подъема мантийного вещества и флюидов!