Вулканизм в истории Земли

Понимание громадной роли вулканизма в формировании земной коры пришло далеко не сразу. Так, например, относительно недавно, в 50-х года ХХ века известный американский геофизик Дж. Ферхуген считал, что не более чем сотые, а то и тысячные доли % от объёма земной коры составляют породы вулканического происхождения. Однако уже через 10 – 15 лет стало ясно, что вулканические породы слагают чуть ли не половину мощности коры океанического типа, занимающей 2/3 поверхности Земли. Исходя только из этого факта, даже не учитывая вулканизм других участков земной коры, можно сказать, что вулканизм является одним из важнейших корообразующих процессов.

Вместе с тем, недооценка роли вулканизма в до «плейттектоническую» эпоху была не случайна. Если взглянуть на геологическую карту мира или любого континента, пожалуй, за исключением Евразии, то можно увидеть, что вулканические породы действительно занимают не очень большую часть суши. Особенно это касается щитов древних платформ, более чем на 90% сложенных разнообразными метаморфическими и плутоническими породами, преимущественно кислого состава. Вулканогенные образования на щитах выполняют лишь относительно небольшие грабенообразные структуры – “Зеленокаменные пояса”. Однако и на континентах имеются значительные территории, покрытые вулканическими породами. Одним из наиболее ярких примеров являются траппы Сибирской платформы, занимающие более 1.5 млн. км², или окраинно-континентальные вулканоплутонические пояса, протягивающиеся на тысячи километров (современная Андийская окраина Южной Америки, меловой Охотско-Чукотский пояс и др.).

Особый вопрос представляет интенсивность вулканической деятельности в геологической истории Земли. Очевидно, что наиболее широко распространены относительно молодые вулканогенные образования, поскольку древние вулканические породы в большинстве своём переработаны более поздними процессами тектогенеза, метаморфизма и магматизма.

Максимумы проявления вулканизма совпадают с известными эпохами тектогенеза:

• Кольская (саамская) – Балтийский щит, трансваальская – Южная Африка – 3 млрд. лет назад. Формирование первых континентальных ядер – нуклеаров.
• Беломорская - Балтийский щит; кеноранская – Канадский щит; родезийская – Южная Африка – 2.5 млрд. лет – образование крупных ядер щитов древних платформ.
• Раннекарельская – Балтийский щит; эбурнейская – Западная Африка; - 2.0 млрд. лет. Формирование фундамента древних платформ.
• Позднекарельская; гудзонская; майобская 1.7 млрд. лет. Метаморфизм, гранитизация фундамента.
• Готская; эльсонская – 1.4 млрд. лет. Повторный метаморфизм и гранитизация.
• Дальсландская - Балтийский щит; гренвильская – Канадский щит; сатпурская – Индостан - 1.0 млрд. лет. Складчатость в пределах подвижных поясов.
• Байкальская – ог Сибири; ассинтская – Шотландия; кадомская – Нормандия; катангская – Африка – 800 – 680 млн. лет. Формирование складчатых поясов.
• Каледонская – ранний палеозой.
• Герцинская – поздний палеозой.
• Кимерийская – мезозой.
• Ларамийская – палеоген.
• Альпийская – кайнозой.

Каждая из этих эпох представляла собой глобальные преобразования земной коры и включала мощные вулканические процессы, однако последующие геологические события затрудняют оценку объёмов или масштабов вулканизма. Поэтому любые оценки неизбежно являются заниженными. Судить о масштабах вулканической деятельности можно лишь по косвенным данным, т.е. по отдельным хорошо сохранившимся разрезам. Так, например Э.Б. Наливкина подчёркивает, что 80% объёма офиолитовых ассоциаций AR-PR возраста приходится на вулканические породы. Мощность вулканогенных разрезов в докембрии Карелии достигает 4 км, а площади, занимаемые лавовыми покровами, составляют 10 – 12 тысяч км², причём это минимальные оценки. Подобного рода данные говорят о том, что масштабы вулканической деятельности в раннем докембрии были, по-видимому, соизмеримыми с масштабами вулканизма более поздних эпох.

Вопрос об объёмах вулканических выбросов рассматривался многими авторами. Существуют разные оценки, сделанные для отдельных материков, или отдельных периодов. Назовём некоторые из них. Раннепалеозойские траппы Австралии (область Антрим) занимают площадь 400 000 км². Мощность вулканогенной толщи достигает 2 км. В южной Америке раннепалеозойские вулканиты – порфиры провинции Кастру, составляют 20 000 км³. Но, пожалуй, наиболее крупной вулканической провинцией на континентах являются Сибирские траппы, занимающие площадь около 1.5 млн. км². Их объём, вместе с интрузиями, составляет около 1 млн. км³.

И.В. Лучицким выполнены подсчёты объёмов вулканических пород по некоторым периодам фанерозоя. Для южных материков им приводятся такие оценки: кембрий 600 000 км³ извергнутого материала; ордовик 110 000 км³; силур – 60 000 км³; девон 120 – 130 000 км³. Мезозой: в общем балансе вулканизма, по сравнению с палеозоем, увеличивается роль андезитового вулканизма. Мезозойские образования сохранились гораздо лучше, поэтому объёмы вулканических выбросов выглядят более внушительно. Например, только в Охотско-Чукотском окраинноконтинентальном поясе, сформировавшемся в течение мелового периода, объём продуктов извержений составил 3 млн. км³. Кайнозой: ряд оценок объёмов вулканической деятельности приводит Н.В. Короновский. Северная Америка – 600 000 км³; Центральная Америка 120 000 км³; Южная Америка – 450 000 км³; Антарктида – 500 000 км³. Но некоторые авторы и эти оценки считают слишком заниженными. По расчётам Е.К. Мархинина только в Курильской вулканической дуге сосредоточено 6.5 млн. км³ вулканических продуктов.

О масштабах современной вулканической деятельности можно судить по следующим данным: океаническая кора современных океанов сложена базальтами, имеющими возраст не более 170 млн. лет и среднюю мощность около 5 км. Площадь океанического дна составляет примерно 329 млн. км². Таким образом, объём океанической коры составляет 1645 млн. км³. Если разделить этот объём на возраст коры, получится 9 – 10 км³ в год. У разных авторов эти оценки сильно различаются, варьируя от 5 до 20 км³ в год, при этом основная доля приходится на вулканизм срединно-океанических хребтов.