Геологи нашли океан и острова в горах

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.

Иллюстрация НГУ

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

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

"Одни ученые считают, что Туркестанский палеоокеан существовал сам по себе, то есть 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 в Киргизии 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 миллионов лет назад, то есть на протяжении около 55 миллионов лет. Это очень много!" — говорит Инна Сафонова и подчёркивает, что речь идёт только о цепочке островов, которые по структуре, составу и возрастному диапазону очень похожи на самый известный в мире объект внутриплитного (то есть 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 расчётам, Туркестанский океан можно сравнивать с Индийским. То есть это был довольно большой океан, окружённый двумя или более континентами", — говорит геолог Новосибирского государственного университета.

Но 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.

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 (OPS). Ранее Инна Сафонова вместе с японскими коллегами профессором Сигэнори Маруямой (Токийский институт технологий) и профессором Сатору Кодзимой (Университет Гифу) на десятках различных геологических объектов доказали универсальность этой модели, возможность и необходимость её 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 учётом их геохимического состава и петрогенезиса.

"Для каждого участка океанического острова характерны определённые совокупности осадочных пород. Фрагменты островов диагностируются в первую очередь по ним, а затем по составу магматических пород. 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 фрагментам древних микроорганизмов, — 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 учёные связывают с действием "горячих точек" типа Гавайской, то есть проявлением мантийных плюмов.

"Мантийный плюм — струя мантийного вещества, которая поднимается из глубин мантии, 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.

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.

Результаты исследования опубликованы в авторитетном научном журнале Gondwana Research. Добавим, что в нём приняли участие учёные не только из России и Японии, но и 48 других стран, в том числе Германии и Великобритании.