22.09.2017

Российские ученые спрогнозировали возможное будущее Байкальской рифтовой зоны

В земной коре, прямо посередине Евразии, находится огромный раскол - Байкальская рифтовая зона. Постепенно он расширяется и, если не изменится геодинамическая обстановка, через 20 миллионов лет самый большой континент снова разобьется на две части, а на месте Байкала появится новый океан.

Связывая между собой тектонические процессы и накопление осадков во впадинах Байкальской рифтовой зоны, обобщая данные об этом объекте, полученные другими исследователями, ученые из Института геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН восстанавливают историю Байкала и прогнозируют его возможное будущее. Результаты работы опубликованы в специальном выпуске журнала «Gondwana Research».

Статья подготовлена ведущим научным сотрудником лаборатории геоинформационных технологий и дистанционного зондирования ИГМ СО РАН и лаборатории эволюции палеоокеанов и мантийного магматизма НГУ доктором геолого-минералогических наук Сергеем Константиновичем Кривоноговым и старшим научным сотрудником лаборатории магматизма и рудообразования ИГМ СО РАН, заведующей лабораторией эволюции палеоокеанов и мантийного магматизма НГУ кандидатом геолого-минералогических наук Инной Юрьевной Сафоновой.

«Байкальская рифтовая зона - это активная геодинамическая структура, в которой сейчас происходит масса землетрясений, и это для нее было свойственно довольно долгое время. Современный байкальский рифт зародился в кайнозойскую эру, несколько десятков миллионов лет назад, и вступил в активную фазу своего развития всего пять - семь миллионов лет назад», - рассказывает Сергей Кривоногов.

Рифт - это раскол, трещина в земной коре. Развитие внутриконтинентального рифта сопровождается активным вулканизмом.

Древний рифтогенез происходил на месте Байкала и в более отдаленные геологические эпохи - в мезозое и палеозое. В регионе распространена система позднемезозойских впадин, имеющих рифтовую природу, но они отличаются от впадин современного рифта.

В эти впадины с гор сносился обломочный материал - продукты выветривания и разрушения - в основном с водными потоками. Соответственно, там стали накапливаться осадочные толщи, которые являются своеобразным архивом природных изменений. По этим «записям» можно прочитать, какие события происходили во впадинах и их окружении и в какое время.

Отложения накапливаются слоями, имеющими разное происхождение. Их возраст помогают определить палеонтологические методы. Например, по типам растительности с помощью пыльцевого анализа или исследуя остатки водных организмов (например, раковин моллюсков или диатомовых водорослей).

Есть также люминесцентное и радиоизотопное датирование. «Наши исследования показали большие скорости осадконакопления во впадинах Байкальского рифта. Это значит, что они очень быстро тектонически проседали, проваливались», - отмечает ученый.

Любое понижение в рельефе постепенно заполняется осадками. Когда оно сравняется с окружающим рельефом, то дальше ничего уже откладываться не будет. Для возникновения условий для осадконакопления необходимо, чтобы впадина тектонически прогибалась, и тогда в ней «запишутся» все слои.

Если в какой-то момент прогибание приостановится, какие-то слои в каких-то возрастных интервалах выпадут. А если впадина вдруг начнет приподниматься обратно (такое тоже возможно), то ранее накопленные осадки будут, наоборот, исчезать, сноситься куда-то в другие места.

«Расшифровывая эти процессы, можно восстановить тектонический режим Байкальской рифтовой зоны за последние несколько десятков миллионов лет. Многие ученые работали над этой задачей, а я сумел сделать обобщение имеющихся материалов, добавив свои собственные результаты. Собственно, получившаяся статья представляет собой обзор существующих представлений о строении и истории формирования впадин Байкальской рифтовой зоны», - говорит Сергей Кривоногов.

Раньше подобного полного обзора по Байкальской рифтовой зоне не делалось - геологи исследовали ее отдельные части, а обобщающие работы касались только центральной зоны этого региона - непосредственно самой впадины озера Байкал. Кроме того, много информации собиралось в советское время, когда полученные результаты публиковались только внутри страны, на русском языке, из-за чего они оказались недоступными для мировой аудитории. Эти данные также включены в обзор.

Если проследить восстановленную исследователями историю Байкала, получится следующая картина: до того, как появился Байкальский рифт, в мезозое (примерно 100-70 миллионов лет назад) на его месте также существовала система рифтовых впадин.

Когда начала закладываться Байкальская рифтовая зона, она не стала идти так, как эти впадины, а пошла по диагонали, представляя собой свою собственную, независимую систему и «рисуя» совершенно другую картину сжатия и растяжения.

Если мезозойские впадины были маленькие и узкие и формировались на очень пологом рельефе, то в байкальском рифте начали очень резко расти вверх горы и одновременно стали проваливаться впадины. Раскол самой глубокой из них, по разным оценкам, составляет от 7 до 10 километров (на самом деле точных измерений никто не делал, есть только данные геофизических сейсмических съемок).

Байкал - центральная и самая древняя область этого раскола, с нее всё и началось. Затем структура распространилась дальше, стали закладываться другие впадины. Чем дальше от центра, тем они моложе. Соответственно, именно в озере Байкал можно найти наиболее полные и длительно формировавшиеся толщи отложений.

Довольно длительное время, то есть несколько десятков миллионов лет, до начала второй половины неогена, Байкальская рифтовая зона развивалась достаточно спокойно - вокруг были невысокие горы, впадины прогибались очень медленно. Но примерно 7-5 миллионов лет назад вдруг что-то произошло, и начался активный этап рифтогенеза, когда скорости тектонических движений очень резко усилились.

Горы начали быстро расти вверх, стали образовываться хребты, такие, как сейчас, а впадины - с большой скоростью проваливаться. В результате сформировался рельеф альпийского типа.

«Удивительно, что мы в современном рельефе фиксируем чрезвычайно активные движения, которые происходили именно в новейший этап тектонических движений, начавшийся примерно 200 тысяч лет назад», - отмечает исследователь.

Активно этим процессам образования альпийского рельефа способствовали крупные оледенения Северного полушария, первое из которых происходило примерно 700 тысяч лет назад, а последнее - 110-12 тысяч лет назад. Ледники формировались высоко в горах и, постепенно сползая, разрушали борта долин, превращая их в ледниковые троги. К тому же они во много раз увеличили вынос вещества на дно впадин. Благодаря ледникам ученые смогли зафиксировать, когда эти горы стали достаточно высокими, ведь на низких ледники не образуются.

Горы вокруг Байкала продолжают расти в среднем на 5-6 миллиметров в год - это очень большие скорости воздымания. Примерно на 3-4 миллиметра в год углубляются днища впадин.

«В 1980-е годы я участвовал в работах по определению скоростей осадконакопления в Байкальской рифтовой зоне. Мы с моими иркутскими коллегами собирали из скважин органический материал, датировали его радиоуглеродным методом. И оказалось, что в течение последних 50 тысяч лет скорости осадконакопления там были просто грандиозными. Это значит, впадины активно прогибались, а ледниковая деятельность привносила материал. Статьей в «Gondwana Research» мы смогли проиллюстрировать активные тектонические процессы в этом регионе», - говорит Сергей Кривоногов.

Диана Хомякова

Источники:

1. km.ru