Происхождение Западно-Сибирского осадочного бассейна, одного из крупнейших в мире по своей нефтегазоносное, давно обсуждается в специальной литературе. Мы предлагаем вниманию читателей статьи двух геологов, имеющих разные взгляды на эту проблему. С. В. Аплонов, основываясь на анализе магнитного поля бассейна, в своей статье «Обский палеоокеан» доказывает, что на севере Западно-Сибирской впадины в сравнительно короткий отрезок времени, в конце пермского — начале триасового периода, раздвиг континентальной коры привел к образованию коры океанического типа. Отсюда идея Обского палеоокеана. Не отрицает раздвига коры в своей статье и М. Я. Рудкевич, который тем не менее считает Западную Сибирь «несостоявшимся океаном». В действительности речь может идти о формировании на севере впадины бассейна типа современного Красного моря или, скорее. Аденского залива, Если последнее справедливо, а, видимо, это так, то Западно-Сибирский бассейн уже не несостоявшийся, а не вполне состоявшийся океан. Сходство этого бассейна с океаном, разумеется не полное, подчеркивается и фактом неоднократного возобновления здесь относительно глубоководных условий. Таким образом, если понимать выражение «Обский палеоокеан» как некую гиперболу, оно не противоречит фактическому материалу, приводимому в статье М. Я. Рудкевича. Что касается нефтегазоносности, то она «не противопоказана» для бассейнов с развитием океанической коры в их центральной части. Вспомним Мексиканский или Суэцкий заливы. Красное море. Прикаспийскую впадину. Южный Каспий и т. п. Очевидно, Западно-Сибирский бассейн относится к той же категории; к этому выводу склоняет нас интересное исследование С. В. Аплонова, дополненное сведениями, приведенными М. Я. Рудкевичем, знатоком этого региона. Над равнинами Италии, там, где сейчас летают только птицы, в далеком прошлом на обширных отмелях плавали рыбы». Эти слова принадлежат Леонардо да Винчи. Великий ученый, однако, в этом своем высказывании был не совсем корректен. Находки окаменелых раковин и скелетов рыб в горных породах действительно говорят о том, что последние образовались на морском дне. Но находилось ли это «дно» на месте современной Италии или же где-то в другом месте, а в Италию попало сравнительно недавно — ответить на этот вопрос даже гениальному флорентийцу было не по силам. Да и вряд ли он задумывался над таким вопросом в XV в.: ведь и 400 с лишним лет спустя большинству геологов представление о незыблемости континентов и океанов казалось более чем очевидным. Первые сомнения по этому поводу закрались в умы ученых на рубеже XIX и XX столетий, причем, как это часто бывает, смуту в ряды геологов на этот раз внесли представители смежных наук. Рождение мобилизма — концепции значительных горизонтальных перемещений земной коры — принято связывать с именем немецкого метеоролога А. Вегенера, в 1912 г. обосновавшего гипотезу дрейфа континентов. Надо, однако, воздать должное и его незаслуженно забытому предшественнику — английскому физику О. Фишеру, предложившему в 1889 г. свой вариант мобилизма, по многим аспектам даже более совершенный, чем концепция Вегенера. Надо заметить, что, работая в чуждой им области — геологии, оба пионера-исследователя во многом оставались приверженцами своих наук. Мобилизм Вегенера поэтому оказался более убедительно подтвержденным эмпирическими фактами, причем в основном как раз палеоклиматическими и палеогеографическими; а мобилизм Фишера, хотя и более абстрактный, был лучше обоснован физически. К сожалению, и тот, и другой слишком опередили свою эпоху, их идеи не были по достоинству оценены современниками, и мобилистскую теорию поэтому пришлось создавать независимо и заново. Такая теория появилась лишь в последние два-три десятилетия; она получила название тектоники лито-сферных плит и впитала в себя положительный опыт, накопленный за все время существования геологии как науки.
ЖИЗНЬ И СМЕРТЬ ОКЕАНОВ
Стройная концепция тектоники плит позволяет понять и судьбу древних океанов. Долгое время ученым не давало покоя следующее противоречие. Было доказано, что современные океаны, занимающие две трети поверхности нашей планеты, сравнительно молоды: их возраст не превышает 150—180 млн лет, в то время как геологическое развитие Земли в целом продолжается уже более 4,5 млрд лет. Значит ли это, что до недавнего времени океанов на Земле вообще не существовало? Но если «сдвинуть» современные континенты, не оставив на Земле места океанам, то это потребует такого сжатия нашей планеты,, которое противоречит законам физики и астрономии. И, кроме того, как быть в этом случае с породами, имеющими явно глубоководное происхождение и возраст более 200 млн лет? Тектоника плит дает ответы на эти и другие вопросы. Жизнь океана начинается с того, что под воздействием расходящихся конвективных течений в мантии континентальная ли тосфера дает трещину. Образуется континентальный рифт, сегодняшним примером которого можно считать впадину оз. Байкал. Со временем в такую трещину начинает поступать горячий мантийный материал и в ней формируется океаническая литосфера. Примерами таких «новорожденных» океанов являются впадины Аденского залива и Красного моря, разделяющие Африканскую и Аравийскую континентальные плиты. Продолжая расти, океан через 150—180 млн лет после своего рождения достигает значительных размеров и вместе с тем критического возраста, после которого начинается его отмирание. В таком «зрелом» возрасте находится современная Атлантика, где сейчас уже наметились зачатки отмирания и началось поглощение литосферы в небольших зонах субдукции близ Антильских и Сандвичевых о-вов.
Очевидно, в недалеком по геологическим масштабам будущем субдукция должна охватить всю Атлантику, после чего ее эволюция перейдет в следующую стадию, на которой сейчас находится Тихий океан, охваченный по периферии практически непрерывной цепью зон субдукции, вдоль которых происходит погружение океанической литосферы под островные дуги и активные окраины континентов. Сокращение площади отмирающего океана завершается столкновением окраин континентов, микроконтинентов и островных дуг, которые при этом частично наползают друг на друга и деформируются. На месте «захлопнувшихся» океанов образуются складчатые пояса. Именно так возникла, например, сегодняшняя Альпийско-Гималайская горная система: на месте палеоокеана Тетис, около 200 млн лет назад разобщавшего Евразию и Африку с Аравией и имевшего огромные размеры, а к настоящему времени практически полностью исчезнувшего с лица Земли. Итак, тектоника плит позволяет рассматривать геологическую эволюцию нашей планеты как непрерывный литосфер-ный «массообмен», в процессе которого на Земле зарождаются, растут и отмирают океаны, тем самым наращивая площадь континентов. «Массообмен» этот идет такими темпами, что за 100—150 млн лет происходит почти полное обновление океанической литосферы. При этом литосфера древних океанов в основном поглощается (субдуцирует) и перерабатывается в зонах подвига, а частично, наползая (обдуцируя) на окраины континентов, участвует в строении складчатых поясов. Полное сходство таких обдуцированных пластин-офиолитов, представляющих собой толщи основных и ультраосновных пород, перекрытых глубоководными кремнистыми осадками, с корой современных океанов было в свое время блестяще доказано А. В. Пейве. Интерес геологов к древним океанам, когда-то существовавшим на Земле, а затем исчезнувшим, значительно возрос в последнее время. Мы расскажем о том, как и в каком виде могут сохраниться до наших дней реликты этих структур, а также о том, как их ищут и что дает их изучение.
Чтобы установить взаимное расположение, скажем, Европы, Африки и обеих Америк до того, как между1 ними образовался Атлантический океан, применяют весьма простой и в то же время достаточно надежный и точный метод. Используются в этом случае полосовые магнитные аномалии, представляющие собой как бы «годовые кольца» на океаническом дне и несущие информацию о его возрасте. «Убирая» последовательно участки наиболее молодого дна, мы тем самым «сдвигаем» разобщенные океаном континенты и получаем представление об их взаимном расположении в геологическом прошлом. Этот простой метод, однако, имеет два существенных недостатка. Во-первых, он позволяет установить лишь перемещения континентов друг относительно друга, но никак не их абсолютное положение относительно географических координат. Во-вторых, метод применим лишь для современных океанов и, следовательно, для реконструкции положения материков за последние 150—180 млн лет. А как же, спрашивается, реконструировать более древние океаны? Прямо скажем, фактический материал для этого оказывается весьма скудным. Это, с одной стороны, палеомагнитные и палеоклиматические данные, позволяющие установить положение и ориентацию древних материков, некогда разобщенных океаном, а затем спаянных в единый континентальный массив. Но эти данные не позволяют установить положение древних континентов по долготе. С другой стороны, реконструировать палеоокеаны помогает изучение пространственного положения и возраста офиолитовых поясов — останцов океанической литосферы, обдуцированных в процессе столкновения континентов и островных дуг на стадии «захлопывания» океанов. Кроме того, положение ископаемых зон субдукции удается установить путем изучения вулканических поясов с характерными магматическими породами. На этом, пожалуй, геолого-геофизические признаки палеоокеанов исчерпываются. Тем не менее, даже основываясь на такой скудной информации, к настоящему времени удалось выполнить целый ряд реконструкций древних океанов. Что касается геофизических полей — наиболее надежных реперов для геодинамических реконструкций, то вполне обоснованно считается, что их характерные признаки, столь ярко выраженные в современных океанах, полностью уничтожаются в процессе отмирания древних океанов. Действительно, если можно еще предположить, что какие-то, например магнитные, свойства океанических базальтов сохраняются в офиолитах, то уж упорядоченный характер когда-то созданных ими магнитных аномалий явно должен исчезнуть уже в процессе одного лишь механического преобразования океанической литосферы в поясе сжатия, формированием которого закончилась жизнь океана. Но подобные рассуждения справедливы лишь в том случае, если древний океан прошел полный цикл эволюции, целиком «захлопнулся», и вследствие этого его литосфера если не полностью исчезла в зонах субдукции, то, во всяком случае, сильно деформировалась в поясе сжатия. Оказывается, однако, что литосфера древних океанов не всегда и не обязательно уничтожается в процессе их отмирания. О том, как был найден один из таких «реликтовых» океанов и как удалось детально описать его эволюцию, будет рассказано ниже.
ДРЕВНИЙ ОКЕАН ПОД ЗАПАДНОЙ СИБИРЬЮ
Палеоокеан, о котором пойдет речь, обнаружен нами совсем недавно в таком сугубо континентальном районе, как Западно-Сибирская низменность. Он представляет собой бассейн, возникший в процессе раскола Евразии примерно 230 млн лет назад и разраставшийся, как и современные океаны, путем спрединга дна и раз-движения континентов. С географической, да отчасти и с геологической точек зрения выделенная структура может быть названа «океаном» лишь с большой натяжкой из-за своих в общем-то скромных размеров — около 300 тыс. км2. Но по своим геофизическим характеристикам ее литосфера тождественна океанической. Именно это позволяет нам в дальнейшем пользоваться для ее обозначения термином «Обский палеоокеан».
Надо сказать, что аномальность строения северных и центральных районов Западной Сибири уже давно «мозолила глаза» геологам. Наиболее ярко выделялись слишком тонкая и уплотненная земная кора, очень непохожая на нормальную «гранитную» кору других платформ; огромная мощность перекрывающих фундамент осадочных комплексов; а также специфическая структура геофизических полей — гравитационного и магнитного. И еще до того, как была сформулирована сама концепция тектоники плит, стали понимать, что глубинную структуру и генезис Западно-Сибирской плиты трудно объяснить, не допустив возможность значительных горизонтальных растяжений континентальной литосферы. В 1966 г. Р. М. Деменицкая предсказала существование в северных районах Западной Сибири гигантского внутрикорового рифта, после чего представление о широком развитии в регионе рифто-генных структур быстро и прочно закрепилось в умах геологов. Однако до самого последнего времени считалось, что все рифты Западной Сибири не зашли в своем развитии дальше континентальной стадии. Теперь же удалось не только показать, что эволюция одного их них привела в свое время к раскрытию Обского палеоокеана, по зрелости не уступавшего, скажем, современному Красному морю, но и провести строгую количественную оценку процессов роста древнего океана в Западной Сибири. Последнее стало возможным благодаря детальному анализу аномального магнитного поля в районе Обского палеоокеана. Убрав из исходного поля его низкочастотную составляющую, связанную, по-видимому, с глубинными источниками, мы убедились, что распределение магнитных аномалий над Обским палеоокеаном очень напоминает полосовое магнитное поле современных океанов. Лабораторный анализ керна из глубоких скважин, вскрывших породы базальтового дна Обского палеоокеана, показал почти полную их идентичность (по химическому составу и магнитным свойствам) толеитам, слагающим верхнюю часть океанической коры. После этого оставалось лишь признать, что магнитные аномалии Обского палеоокеана имеют спрединговый характер. Как и в современных океанах, их следует связать со знакопеременной намагниченностью ложа, а затем сопоставить с существующей шкалой инверсий геомагнитного поля. И тогда стало возможным определение возраста литосферы в различных частях палеоокеана и его реконструкция теми же простыми методами, о которых говорилось выше и которые до сих пор использовались лишь для анализа эволюции океанов современных. Скорость раскрытия Обского палео-океана составляла в среднем 2 см/год. Примерно с такой же скоростью расширяется сегодня Северная Атлантика. Однако, продолжая сопоставление с современными океанами, заметим, что такая скорость раскрытия — далеко не предел. Например, в Тихом океане литосфера наращивается со скоростью около 20 см/год. В широкой северной части Обского палеоокеана литосфера более древняя, чем в узкой южной. Это свидетельствует о том, что раскол коры в Западной Сибири не только расширялся, но и продвигался с севера на юг, взламывая континентальную литосферу. Хотя Обский палеоокеан выклинивается в междуречье Оби и Иртыша, связанный с ним раскол литосферы продолжается на юг еще почти на 500 км, но уже в виде континентального рифта. Продвижение расколов литосферы в глубь взламываемых материков и, как следствие, переход океанических рифтов в континентальные в настоящее время хорошо изучены на примере уже упоминавшегося Аравийско-Африканского региона. Рифтовая зона Аденского залива является непосредственным продолжением срединного хребта Индийского океана. Соответственно, и спрединг океанического дна раньше всего начался в Аденском заливе, а уже позднее — в южной части Красного моря. В северной же части последнего растяжение материковой литосферы еще даже не привело к ее полному разрыву. Модель «продвигающегося рифта» можно проиллюстрировать весьма наглядным бытовым примером. Полено раскалывается топором или клином не моментально, так как дерево сопротивляется разрыву. Примерно так же происходит и раскол континентов. Хотя в тылу рифта уже идет спрединг океанического дна, сплошность континента перед рифтом нарушена еще не значительно. Опытный человек всегда стремится ударить топором по тому месту, которое кажется ему наиболее слабым. При этом идеально, если в полене уже есть какая-нибудь старая трещина. Так и рифт, как правило, выбирает для своего продвижения какую-то ослабленную зону: либо старый тектонический шов, по которому незадолго перед этим произошло соединение континентальных блоков, либо линию, соединяющую молодые вулканические центры, уже в достаточной мере проплавившие континентальную литосферу. Мы описали активную эволюцию Обского палеоокеана. Попытаемся теперь понять, как происходило засыпание осадками бывшей океанической впадины. Сегодня базальтовое дно Обского палеоокеана «впечатано» в Евразийскую плиту и является фундаментом северных районов Западно-Сибирской низменности. Палеоокеан и его обрамление перекрыты мощным осадочным чехлом, вмещающим многие крупные месторождения нефти и газа. Некоторые из них уже выявлены, но большая часть еще ждет своего открытия. И от того, насколько детально будет изучена геологическая история Западной Сибири, во многом зависит эффективность разведки ее недр. Дно «живого» океана постоянно подновляется, поэтому можно предполагать, что в процессе активного роста палеоокеана его базальтовая кора была перекрыта сравнительно маломощным слоем осадков, так же, как это наблюдается в океанах современных. Однако по краям палеоокеана накопление осадков (седиментация) на стадии его активного роста шло быстрыми темпами. В результате здесь образовались «карманы» глубиной около 2—3 км, полностью заполненные осадками. Немногим более 200 млн лет назад, когда расширение палеоокеана прекратилось и его тяжелая литосфера начала быстро погружаться, седиментация охватила всю площадь палеоокеана. Осадки поступали сюда в основном за счет размыва разорванных краев континентальной литосферы, где в настоящее время под платформенным чехлом залегают сильно разрушенные породы древнего фундамента. Со временем и погружение, и накопление осадков замедлялись, однако последнее «догоняло» первое, вследствие чего примерно через 100 млн лет после окончания своей активной эволюции Обский палеоокеан оказался полностью засыпанным. Поэтому верхняя часть осадочного чехла формировалась здесь уже в континентальных и мелководных условиях, а сам океан стал мелеющим морем, а затем превратился в близкую к уровню моря низменность, и остается ею и в настоящее время. Как известно, нефть и газ образуются из рассеянного в осадочных породах органического вещества в результате комплекса процессов, конечный итог которых зависит в основном от двух факторов — времени и температуры. В природных условиях глубина, на которой достигаются наиболее благоприятные условия для генерации углеводородов (ее принято называть главной зоной нефтеобразования), зависит от теплового потока в конкретном осадочном бассейне, а также от истории его развития, т. е. от истории захоронения органики. В этой связи традиционно и совершенно справедливо считается, что наиболее благоприятными для образования нефти и газа являются регионы, где в свое время проявились рифтогенные процессы (температурный фактор) и где, кроме того, длительное время происходили интенсивные прогибание и накопление осадков (фактор времени). Как правило, оба этих благоприятных фактора действуют в одном и том же месте, поскольку неизбежным следствием утяжеления литосферы какого-либо региона за счет рифтового магматизма является ее интенсивное погружение в последующем. Для севера Западной Сибири нам уже удалось создать первую приближенную количественную модель эволюции литосферы и провести расчет температурных условий для разных периодов развития рассматриваемого бассейна. В Обском палеоокеане первыми достигли главной зоны нефтегенерации осадки его окраинных областей. Это произошло примерно через 30 млн лет после начала отложения осадков, т. е. уже на стадии пассивной эволюции палеоокеана. Позднее началась генерация углеводородов из осадков, перекрывавших бывший океанический бассейн. Поскольку и тепловой поток через фундамент, и скорость накопления осадков по мере погружения постепенно уменьшались, это приводило к погружению главной зоны нефтегенерации, а также к увеличению интервала с момента отложения осадков до наступления главной фазы нефтегазообразования. Таким образом, с течением времени углеводороды в пределах отмирающего Обского палеоокеана образовывались медленнее. Общий объем осадков Обского палеоокеана поистине колоссален — примерно 2 млн км , из которых около половины залегает ниже современного расчетного положения главной зоны нефтегенерации. Если принять содержание органики в осадках равным 0,5 % (а эта оценка — самая скромная!), то при 30 %-ном выходе углеводородов из органики и 1 %-ном их сохранении эти осадки к настоящему времени могли продуцировать около 50 млрд т углеводородов. Это в 25 с лишним раз больше, чем все количество нефти и газа, добытое из недр Западной Сибири за время ее промышленного освоения. Таким образом, зародившемуся в Западной Сибири двести с лишним миллионов лет назад, но так и не выросшему океану суждено было сыграть важную роль в развитии региона. Похоже, что именно его эволюция во многом послужила причиной уникальной нефтегазоносности центральных и особенно северных районов Западно-Сибирской низменности. И этим лишний раз подтверждается теория тектоники плит, являющаяся не просто изящной теоретической концепцией, поражающей воображение неискушенного читателя, но мощным орудием решения насущных практических задач, в том числе оценки перспектив нефтегазоносности крупных регионов.
ЖИЗНЬ И СМЕРТЬ ОКЕАНОВ
Стройная концепция тектоники плит позволяет понять и судьбу древних океанов. Долгое время ученым не давало покоя следующее противоречие. Было доказано, что современные океаны, занимающие две трети поверхности нашей планеты, сравнительно молоды: их возраст не превышает 150—180 млн лет, в то время как геологическое развитие Земли в целом продолжается уже более 4,5 млрд лет. Значит ли это, что до недавнего времени океанов на Земле вообще не существовало? Но если «сдвинуть» современные континенты, не оставив на Земле места океанам, то это потребует такого сжатия нашей планеты,, которое противоречит законам физики и астрономии. И, кроме того, как быть в этом случае с породами, имеющими явно глубоководное происхождение и возраст более 200 млн лет? Тектоника плит дает ответы на эти и другие вопросы. Жизнь океана начинается с того, что под воздействием расходящихся конвективных течений в мантии континентальная ли тосфера дает трещину. Образуется континентальный рифт, сегодняшним примером которого можно считать впадину оз. Байкал. Со временем в такую трещину начинает поступать горячий мантийный материал и в ней формируется океаническая литосфера. Примерами таких «новорожденных» океанов являются впадины Аденского залива и Красного моря, разделяющие Африканскую и Аравийскую континентальные плиты. Продолжая расти, океан через 150—180 млн лет после своего рождения достигает значительных размеров и вместе с тем критического возраста, после которого начинается его отмирание. В таком «зрелом» возрасте находится современная Атлантика, где сейчас уже наметились зачатки отмирания и началось поглощение литосферы в небольших зонах субдукции близ Антильских и Сандвичевых о-вов.
Очевидно, в недалеком по геологическим масштабам будущем субдукция должна охватить всю Атлантику, после чего ее эволюция перейдет в следующую стадию, на которой сейчас находится Тихий океан, охваченный по периферии практически непрерывной цепью зон субдукции, вдоль которых происходит погружение океанической литосферы под островные дуги и активные окраины континентов. Сокращение площади отмирающего океана завершается столкновением окраин континентов, микроконтинентов и островных дуг, которые при этом частично наползают друг на друга и деформируются. На месте «захлопнувшихся» океанов образуются складчатые пояса. Именно так возникла, например, сегодняшняя Альпийско-Гималайская горная система: на месте палеоокеана Тетис, около 200 млн лет назад разобщавшего Евразию и Африку с Аравией и имевшего огромные размеры, а к настоящему времени практически полностью исчезнувшего с лица Земли. Итак, тектоника плит позволяет рассматривать геологическую эволюцию нашей планеты как непрерывный литосфер-ный «массообмен», в процессе которого на Земле зарождаются, растут и отмирают океаны, тем самым наращивая площадь континентов. «Массообмен» этот идет такими темпами, что за 100—150 млн лет происходит почти полное обновление океанической литосферы. При этом литосфера древних океанов в основном поглощается (субдуцирует) и перерабатывается в зонах подвига, а частично, наползая (обдуцируя) на окраины континентов, участвует в строении складчатых поясов. Полное сходство таких обдуцированных пластин-офиолитов, представляющих собой толщи основных и ультраосновных пород, перекрытых глубоководными кремнистыми осадками, с корой современных океанов было в свое время блестяще доказано А. В. Пейве. Интерес геологов к древним океанам, когда-то существовавшим на Земле, а затем исчезнувшим, значительно возрос в последнее время. Мы расскажем о том, как и в каком виде могут сохраниться до наших дней реликты этих структур, а также о том, как их ищут и что дает их изучение.
СЛЕДЫ ИСЧЕЗНУВШИХ ОКЕАНОВ
Чтобы установить взаимное расположение, скажем, Европы, Африки и обеих Америк до того, как между1 ними образовался Атлантический океан, применяют весьма простой и в то же время достаточно надежный и точный метод. Используются в этом случае полосовые магнитные аномалии, представляющие собой как бы «годовые кольца» на океаническом дне и несущие информацию о его возрасте. «Убирая» последовательно участки наиболее молодого дна, мы тем самым «сдвигаем» разобщенные океаном континенты и получаем представление об их взаимном расположении в геологическом прошлом. Этот простой метод, однако, имеет два существенных недостатка. Во-первых, он позволяет установить лишь перемещения континентов друг относительно друга, но никак не их абсолютное положение относительно географических координат. Во-вторых, метод применим лишь для современных океанов и, следовательно, для реконструкции положения материков за последние 150—180 млн лет. А как же, спрашивается, реконструировать более древние океаны? Прямо скажем, фактический материал для этого оказывается весьма скудным. Это, с одной стороны, палеомагнитные и палеоклиматические данные, позволяющие установить положение и ориентацию древних материков, некогда разобщенных океаном, а затем спаянных в единый континентальный массив. Но эти данные не позволяют установить положение древних континентов по долготе. С другой стороны, реконструировать палеоокеаны помогает изучение пространственного положения и возраста офиолитовых поясов — останцов океанической литосферы, обдуцированных в процессе столкновения континентов и островных дуг на стадии «захлопывания» океанов. Кроме того, положение ископаемых зон субдукции удается установить путем изучения вулканических поясов с характерными магматическими породами. На этом, пожалуй, геолого-геофизические признаки палеоокеанов исчерпываются. Тем не менее, даже основываясь на такой скудной информации, к настоящему времени удалось выполнить целый ряд реконструкций древних океанов. Что касается геофизических полей — наиболее надежных реперов для геодинамических реконструкций, то вполне обоснованно считается, что их характерные признаки, столь ярко выраженные в современных океанах, полностью уничтожаются в процессе отмирания древних океанов. Действительно, если можно еще предположить, что какие-то, например магнитные, свойства океанических базальтов сохраняются в офиолитах, то уж упорядоченный характер когда-то созданных ими магнитных аномалий явно должен исчезнуть уже в процессе одного лишь механического преобразования океанической литосферы в поясе сжатия, формированием которого закончилась жизнь океана. Но подобные рассуждения справедливы лишь в том случае, если древний океан прошел полный цикл эволюции, целиком «захлопнулся», и вследствие этого его литосфера если не полностью исчезла в зонах субдукции, то, во всяком случае, сильно деформировалась в поясе сжатия. Оказывается, однако, что литосфера древних океанов не всегда и не обязательно уничтожается в процессе их отмирания. О том, как был найден один из таких «реликтовых» океанов и как удалось детально описать его эволюцию, будет рассказано ниже.
ДРЕВНИЙ ОКЕАН ПОД ЗАПАДНОЙ СИБИРЬЮ
Палеоокеан, о котором пойдет речь, обнаружен нами совсем недавно в таком сугубо континентальном районе, как Западно-Сибирская низменность. Он представляет собой бассейн, возникший в процессе раскола Евразии примерно 230 млн лет назад и разраставшийся, как и современные океаны, путем спрединга дна и раз-движения континентов. С географической, да отчасти и с геологической точек зрения выделенная структура может быть названа «океаном» лишь с большой натяжкой из-за своих в общем-то скромных размеров — около 300 тыс. км2. Но по своим геофизическим характеристикам ее литосфера тождественна океанической. Именно это позволяет нам в дальнейшем пользоваться для ее обозначения термином «Обский палеоокеан».
Надо сказать, что аномальность строения северных и центральных районов Западной Сибири уже давно «мозолила глаза» геологам. Наиболее ярко выделялись слишком тонкая и уплотненная земная кора, очень непохожая на нормальную «гранитную» кору других платформ; огромная мощность перекрывающих фундамент осадочных комплексов; а также специфическая структура геофизических полей — гравитационного и магнитного. И еще до того, как была сформулирована сама концепция тектоники плит, стали понимать, что глубинную структуру и генезис Западно-Сибирской плиты трудно объяснить, не допустив возможность значительных горизонтальных растяжений континентальной литосферы. В 1966 г. Р. М. Деменицкая предсказала существование в северных районах Западной Сибири гигантского внутрикорового рифта, после чего представление о широком развитии в регионе рифто-генных структур быстро и прочно закрепилось в умах геологов. Однако до самого последнего времени считалось, что все рифты Западной Сибири не зашли в своем развитии дальше континентальной стадии. Теперь же удалось не только показать, что эволюция одного их них привела в свое время к раскрытию Обского палеоокеана, по зрелости не уступавшего, скажем, современному Красному морю, но и провести строгую количественную оценку процессов роста древнего океана в Западной Сибири. Последнее стало возможным благодаря детальному анализу аномального магнитного поля в районе Обского палеоокеана. Убрав из исходного поля его низкочастотную составляющую, связанную, по-видимому, с глубинными источниками, мы убедились, что распределение магнитных аномалий над Обским палеоокеаном очень напоминает полосовое магнитное поле современных океанов. Лабораторный анализ керна из глубоких скважин, вскрывших породы базальтового дна Обского палеоокеана, показал почти полную их идентичность (по химическому составу и магнитным свойствам) толеитам, слагающим верхнюю часть океанической коры. После этого оставалось лишь признать, что магнитные аномалии Обского палеоокеана имеют спрединговый характер. Как и в современных океанах, их следует связать со знакопеременной намагниченностью ложа, а затем сопоставить с существующей шкалой инверсий геомагнитного поля. И тогда стало возможным определение возраста литосферы в различных частях палеоокеана и его реконструкция теми же простыми методами, о которых говорилось выше и которые до сих пор использовались лишь для анализа эволюции океанов современных. Скорость раскрытия Обского палео-океана составляла в среднем 2 см/год. Примерно с такой же скоростью расширяется сегодня Северная Атлантика. Однако, продолжая сопоставление с современными океанами, заметим, что такая скорость раскрытия — далеко не предел. Например, в Тихом океане литосфера наращивается со скоростью около 20 см/год. В широкой северной части Обского палеоокеана литосфера более древняя, чем в узкой южной. Это свидетельствует о том, что раскол коры в Западной Сибири не только расширялся, но и продвигался с севера на юг, взламывая континентальную литосферу. Хотя Обский палеоокеан выклинивается в междуречье Оби и Иртыша, связанный с ним раскол литосферы продолжается на юг еще почти на 500 км, но уже в виде континентального рифта. Продвижение расколов литосферы в глубь взламываемых материков и, как следствие, переход океанических рифтов в континентальные в настоящее время хорошо изучены на примере уже упоминавшегося Аравийско-Африканского региона. Рифтовая зона Аденского залива является непосредственным продолжением срединного хребта Индийского океана. Соответственно, и спрединг океанического дна раньше всего начался в Аденском заливе, а уже позднее — в южной части Красного моря. В северной же части последнего растяжение материковой литосферы еще даже не привело к ее полному разрыву. Модель «продвигающегося рифта» можно проиллюстрировать весьма наглядным бытовым примером. Полено раскалывается топором или клином не моментально, так как дерево сопротивляется разрыву. Примерно так же происходит и раскол континентов. Хотя в тылу рифта уже идет спрединг океанического дна, сплошность континента перед рифтом нарушена еще не значительно. Опытный человек всегда стремится ударить топором по тому месту, которое кажется ему наиболее слабым. При этом идеально, если в полене уже есть какая-нибудь старая трещина. Так и рифт, как правило, выбирает для своего продвижения какую-то ослабленную зону: либо старый тектонический шов, по которому незадолго перед этим произошло соединение континентальных блоков, либо линию, соединяющую молодые вулканические центры, уже в достаточной мере проплавившие континентальную литосферу. Мы описали активную эволюцию Обского палеоокеана. Попытаемся теперь понять, как происходило засыпание осадками бывшей океанической впадины. Сегодня базальтовое дно Обского палеоокеана «впечатано» в Евразийскую плиту и является фундаментом северных районов Западно-Сибирской низменности. Палеоокеан и его обрамление перекрыты мощным осадочным чехлом, вмещающим многие крупные месторождения нефти и газа. Некоторые из них уже выявлены, но большая часть еще ждет своего открытия. И от того, насколько детально будет изучена геологическая история Западной Сибири, во многом зависит эффективность разведки ее недр. Дно «живого» океана постоянно подновляется, поэтому можно предполагать, что в процессе активного роста палеоокеана его базальтовая кора была перекрыта сравнительно маломощным слоем осадков, так же, как это наблюдается в океанах современных. Однако по краям палеоокеана накопление осадков (седиментация) на стадии его активного роста шло быстрыми темпами. В результате здесь образовались «карманы» глубиной около 2—3 км, полностью заполненные осадками. Немногим более 200 млн лет назад, когда расширение палеоокеана прекратилось и его тяжелая литосфера начала быстро погружаться, седиментация охватила всю площадь палеоокеана. Осадки поступали сюда в основном за счет размыва разорванных краев континентальной литосферы, где в настоящее время под платформенным чехлом залегают сильно разрушенные породы древнего фундамента. Со временем и погружение, и накопление осадков замедлялись, однако последнее «догоняло» первое, вследствие чего примерно через 100 млн лет после окончания своей активной эволюции Обский палеоокеан оказался полностью засыпанным. Поэтому верхняя часть осадочного чехла формировалась здесь уже в континентальных и мелководных условиях, а сам океан стал мелеющим морем, а затем превратился в близкую к уровню моря низменность, и остается ею и в настоящее время. Как известно, нефть и газ образуются из рассеянного в осадочных породах органического вещества в результате комплекса процессов, конечный итог которых зависит в основном от двух факторов — времени и температуры. В природных условиях глубина, на которой достигаются наиболее благоприятные условия для генерации углеводородов (ее принято называть главной зоной нефтеобразования), зависит от теплового потока в конкретном осадочном бассейне, а также от истории его развития, т. е. от истории захоронения органики. В этой связи традиционно и совершенно справедливо считается, что наиболее благоприятными для образования нефти и газа являются регионы, где в свое время проявились рифтогенные процессы (температурный фактор) и где, кроме того, длительное время происходили интенсивные прогибание и накопление осадков (фактор времени). Как правило, оба этих благоприятных фактора действуют в одном и том же месте, поскольку неизбежным следствием утяжеления литосферы какого-либо региона за счет рифтового магматизма является ее интенсивное погружение в последующем. Для севера Западной Сибири нам уже удалось создать первую приближенную количественную модель эволюции литосферы и провести расчет температурных условий для разных периодов развития рассматриваемого бассейна. В Обском палеоокеане первыми достигли главной зоны нефтегенерации осадки его окраинных областей. Это произошло примерно через 30 млн лет после начала отложения осадков, т. е. уже на стадии пассивной эволюции палеоокеана. Позднее началась генерация углеводородов из осадков, перекрывавших бывший океанический бассейн. Поскольку и тепловой поток через фундамент, и скорость накопления осадков по мере погружения постепенно уменьшались, это приводило к погружению главной зоны нефтегенерации, а также к увеличению интервала с момента отложения осадков до наступления главной фазы нефтегазообразования. Таким образом, с течением времени углеводороды в пределах отмирающего Обского палеоокеана образовывались медленнее. Общий объем осадков Обского палеоокеана поистине колоссален — примерно 2 млн км , из которых около половины залегает ниже современного расчетного положения главной зоны нефтегенерации. Если принять содержание органики в осадках равным 0,5 % (а эта оценка — самая скромная!), то при 30 %-ном выходе углеводородов из органики и 1 %-ном их сохранении эти осадки к настоящему времени могли продуцировать около 50 млрд т углеводородов. Это в 25 с лишним раз больше, чем все количество нефти и газа, добытое из недр Западной Сибири за время ее промышленного освоения. Таким образом, зародившемуся в Западной Сибири двести с лишним миллионов лет назад, но так и не выросшему океану суждено было сыграть важную роль в развитии региона. Похоже, что именно его эволюция во многом послужила причиной уникальной нефтегазоносности центральных и особенно северных районов Западно-Сибирской низменности. И этим лишний раз подтверждается теория тектоники плит, являющаяся не просто изящной теоретической концепцией, поражающей воображение неискушенного читателя, но мощным орудием решения насущных практических задач, в том числе оценки перспектив нефтегазоносности крупных регионов.
