Геологи узнают прошлое Азии с помощью Тихого океана и мегагранта

Геологи НГУ и ИГМ СО РАН изучают прошлое Центральной и Восточной Азии с помощью тихоокеанского региона. Исследования ведутся на средства 90-миллионого мегагранта Правительства РФ. Руководителями проекта являются японский профессор Шигенори Маруяма и российский геолог Инна Сафонова.

По проекту уже вышли первые научные статьи, среди которых публикация в журнале Scientific Reports, публикуемого Nature Group, рассматривающая процессы мантийной конвекции, и статьи в специальном выпуске журнала Gondwana Research, посвященного Центрально-Азиатскому складчатому поясу.

90-миллионный грант рассчитан на три года. Участвующий в проекте профессор Маруяма — геолог с мировым именем, профессор Токийского института технологий.

— Маруяма-сэнсэй единственный иностранный специалист в нашем проекте. Я считаю, что нужно по максимуму привлекать российских ученых. Конечно, при необходимости мы готовы пригласить специалистов со стороны, но пока мы надеемся, что справимся сами, своей командой, — говорит Инна Сафонова, заведующая лабораторией эволюции палеоокеанов и мантийного магматизма ГГФ НГУ и старший научный сотрудник лаборатории магматизма и рудообразования ИГМ СО РАН.

Российские участники проекта являются сотрудниками Новосибирского госуниверситета, Института геологии и минералогии СО РАН и Санкт-Петербургского государственного университета. Среди них специалисты по региональной и структурной геологии, тектонике, петрологии, геохимии, седиментологии, геохронологии, ГИС технологиям и другие.

Мегагрант рассчитан на три года, первый из которых идет сейчас. Основной целью масштабного проекта является изучение складчатых поясов (горных систем) тихоокеанского типа Центральной и Восточной Азии и их с процессами, происходящими в мантии Земли.

Что такое складчатый пояс тихоокеанского типа? По сути, это горы. Но не такие горы, которые образовались в результате столкновения двух или более континентов, как Гималаи или Альпы. Складчатые пояса тихоокеанского типа образуются в процессе эволюции океана, когда при движении океаническая плита сталкивается с островной дугой или континентальной окраиной и начинает погружаться глубоко в мантию. Скорость движения плит составляет от 1–2 до 10–12 см в год, поэтому процесс погружения идет миллионы лет. Современные или молодые складчатые пояса тихоокеанского типа это горные системы Камчатки, Дальнего Востока, Японии, Филиппин и других островных дуг на западе и Анды и Кордильеры на востоке.

Зоны погружения океанических плит можно назвать окнами в мантию. Это единственные каналы на Земле, по которым в мантию может попасть материал с поверхности Земли. Причем туда попадают не только породы океанической коры, в том числе и вода и углекислота из океанических осадочных пород, но и материал континентальной коры. Последняя, разрушаясь под воздействием воздуха, солнца и воды, поставляет разрушенные породы в глубоководный желоб, вдоль которого и происходит погружение океанической плиты.

Количество погружающегося материала огромно и не проходит бесследно для мантии. Поступающие вещества изменяют ее состав и снижают температуру плавления. В итоге сама мантия, а вслед за ней и земная кора начинают плавиться и приводят к возникновению вулканов в середине континентов, т.е. на не характерных для них территориях. Поэтому их происхождение всегда было предметом жарких дискуссий.

Так сегодня ученым представляется эволюция тихоокеанской плиты и конвергентных границ тихоокеанского типа, разделяющих океаны и континенты. Интересно, что, несмотря на отсутствие океана, в Центральной Азии геологи тоже выделяют складчатые пояса тихоокеанского типа. Ученые считают, что эти горные системы возникли в ходе эволюции и закрытия Палеоазиатского океана, существовавшего 850–250 млн лет назад. Многие исследователи полагают, что процессы, происходившие в этом древнем океане и на его окраинах, были очень похожи на те, которые сегодня происходят в Тихом океане.

— Мы хотим понять, были ли в истории Палеоазиатского океана периоды, когда в процессе погружения океанической плиты и разрушения континентальной коры мантия сильно обогащалась посторонними веществами, что впоследствии приводило к внутриплитному вулканизму? Мы хотим реконструировать эти периоды в истории древних складчатых поясов тихоокеанского типа в Центральной Азии, транслируя наши идеи об эволюции конвергентных границ тихоокеанского типа на 500–600 млн лет назад, — говорит Инна Сафонова.

Для этого ученым необходимо детальное изучение современных складчатых поясов тихоокеанского типа в восточной Азии. С этой целью геологи уже побывали в Японии, где профессор Маруяма продемонстрировал участникам российско-японского полевого семинара несколько ключевых объектов.

— Мы будем искать похожие объекты в Центральной Азии. В геологии никогда и ничего не повторяется абсолютно одинаково. Есть циклы, есть общие черты, но каждый процесс, период или ассоциация пород происходит или образуется по-своему, уникально. Много противоречий в геологической науке имеет место потому, что увлекшись современными технологиями анализа пород и минералов, экспериментального, численного и компьютерного моделирования, ученые уходят все дальше от исходных взаимоотношений и структур пород, которые они видят в поле собственными глазами. Важность современных методов исследования мы ни в коем случае не отрицаем и широко их применяем, но нельзя терять связь между реальной геологией и высокими технологиями, — говорит Шигенори Маруяма.

— Мы гордимся тем, что у нас по-настоящему геологический проект. Он включает в себя обширные полевые работы в тех районах, которые раньше нам были недоступны из-за отсутствия финансирования. Например, Северное Прибалхашье в Казахстане, для которого приходится пользоваться картами и материалами из книги 1981 года издания. С тех пор детальных научных исследований там не проводилось. А ведь в этом районе присутствуют практически все ассоциации пород, которые нас интересуют, — говорит Инна Сафонова.

— Кроме того, мы отправимся на полевые работы в районы Восточного Казахстана, Узбекистана, Киргизии, Монголии, Дальнего Востока. Последний, конечно, хорошо изучен российскими геологами. Однако наши специалисты будут брать такие образцы и проводить детальное картирование таких участков, чтобы охарактеризовать всю историю океанической коры, а не отдельные ее эпизоды. Это общая проблема, которая касается не только российских геологов. По океанической коре выходит очень много локальных статей, не привязанных к общей эволюции региона или континента и поэтому не дающих целостной картины зарождения, развития и закрытия древних океанов.

Для работы с привезенными из экспедиций образцами в рамках проекта в НГУ будет создан специальный центр пробоподготовки, для которого уже ведутся работы по подготовке помещения и закупке оборудования.