Мы подошли к важному вопросу — к проблеме универсальных петрографических провинций в разрезе концепции Бекке—Харкера—Ниггли. Относясь к ней как к петрографической проблеме отрицательно, Ф. Ю. Левинсон-Лессинг в самое последнее время учитывает возникшее в связи с этим движение в петрографии, как стадию подхода к геологическому восприятию магматических процессов.
Родоначальником направления, связывающего магматизм с тектоникой, Франц Юльевич считает французского ученого Марселя Бертрана (М. Bertrand [23]), относительно которого он замечает, что тот правильно подошел к вопросу о географическом распределении изверженных пород, указывая, что «каждой из четырех последовательных складчатых зон Европы соответствует одна и та же последовательность изверженных пород, а именно: ядро составляют граниты; на склонах, в особенности на южном, наблюдаются попеременные извержения кислых и основных пород, и заканчивается период основными порфировыми породами. Каждой вулканической области отвечает особый, образованный процессом складкообразования, плутон, путем дифференциации которого и получаются вышеуказанные серии изверженных пород».
Конечно, схема Бертрана является в настоящее время устарелой, но в направлении, им указанном, должна проводиться работа петрографов и тектонистов.
Рассматривая вопросы, непосредственно привлекшие его внимание к этой проблеме, смежной между петрографией и тектоникой, Ф. Ю. Левинсон-Лессинг говорит: «...с проблемой приуроченности определенных типов вулканической деятельности к определенным формам дислокационных смещений я встретился два раза в полевых моих исследованиях: при изучении вулканов Центрального Кавказа и при исследовании траппов Восточной Сибири...
Представления о сопряженности форм вулканической деятельности и типов дислокационных движений, и в связи с этим и о самом механизме процессов движения магмы и интрузии, были мною изложены как в указанных двух работах, так и в специальной статье и в докладе, представленном XVI сессии Международного геологического конгресса в Вашингтоне».
Собственно говоря, и в новой стадии развития в петрологии проблемы о взаимосвязи «тектоники — магматических процессов», основные выводы которой были сформулированы проф. Тиррелем на XVII сессии Международного геологического конгресса, Ф. Ю. Левинсон-Лессинг остается на прежней позиции, как и тридцать лет до этого времени, когда он дискутировал с проф. Бекке и другими петрографами, поддерживавшими охарактеризованную выше гипотезу об атлантической и тихоокеанской петрографических провинциях (или сообществах изверженных пород).
Основным положением доклада проф. Тирреля является то, что характер и последовательность типов изверженных пород в орогенных и кратогенных участках земной коры совершенно различны.
Выставляя целый ряд примеров, когда отдельные петрографические провинции — Ильменские горы, формация нефелиновых сиенитов Туркестана (можно прибавить формацию нефелиновых сиенитов Закавказья) — попадают, таким образом, в кратоген, что противоречит их истинному геологическому положению, Ф. Ю. Левинсон-Лессинг высказывает и принципиальное соображение: «В наших сопоставлениях тех или иных петрографических формаций и ассоциаций с типами дислокаций надо различать настоящие кратогены или собственно кратогены, т. е. области длительного эпирогенетического характера движений, от временных кратогенов, т. е. кратогеновых фаз орогенов. Эти два случая, т. е. постоянные кратогены и кратогеновые фазы орогенов (и синклиналей) неравноценны с точки зрения разбираемой нами проблемы».
Вторым принципиальным положением, выведенным при сопоставлении результатов исключительного своего петрографического опыта с изучением руководящих трактатов современных тектонистов (Космат, Кобер, С. Бубнов, А. Д. Архангельский), является вывод, что «резкое противопоставление кратогенов и орогенов (попрежнему — эпейрогенических и орогенических областей, или, по Огу, «geosynclinaux» и «aires continentales») допустимо только в некоторых случаях, а чаще между ними существуют переходы и смена одного движения другим, в сущности говоря, стирающие резкую грань между ними.
Приводя целый ряд фактических данных, характеризующих ту или иную петрографическую провинцию или комплекс изверженных пород, и сопоставляя с этим геологические условия нахождения этих формаций, Ф. Ю. Левинсон-Лессинг склонен отрицательно решить вопрос, поставленный им в заглавии третьей главы второй статьи «Проблемы магмы», — о предполагаемой связи между типами и ассоциациями изверженных пород, с одной стороны, и типами движений земной коры — с другой.
Разбираемая в настоящей главе проблема, как это указывает и Франц Юльевич, включает в себя две стороны, две большие частные проблемы, из которых первая касается вопроса о «примате» в проблеме «тектоника — вулканизм», т. е. вопроса, существует ли вообще примат в этой антитезе, а если существует, то являются ли первопричиной тектонические явления, или же ею нужно считать магматический процесс? Второй стороной этой комплексной проблемы, которой и касается все то, что предварительно изложено выше, является более конкретная и вместе с тем более детальная задача о связи различных форм проявления вулканизма, в широком смысле слова, и их вещественного состава с различными формами тектонических движений.
Решая, на данной стадии развития петрографии, этот вопрос отрицательно или, лучше сказать, относясь к возможности решения его очень скептически, Франц Юльевич в то же время не перестает живо интересоваться этой областью петрографии, по справедливости видя возможность развития в этом направлении очень жизненных вопросов, устанавливающих связь петрографии с геологией.
Хотелось бы характеризовать в настоящей работе не только то, что сделано Ф. Ю. Левинсон-Лессингом для развития петрографической дисциплины, т. е. для превращения петрографии в петрологию, но и предвидеть, на основании того, что разработано и обсуждено в петрографии за последние десятилетия, — возможные пути развития петрологии.
В этом отношении нужно сказать, что основные положения, высказанные проф. Тиррелем в докладе 1937 г. (XVII сессия Международного геологического конгресса), подвергшиеся критике Ф. Ю. Левинсон-Лессинга, были формулировками, лишь фиксировавшими степень изученности вопроса о соотношениях вещественного состава петрографических формаций, с одной стороны, и процессов тектоники — с другой.
Несомненно, в этом направлении есть здоровое ядро, которое должно стимулировать теоретическую мысль петрографов при подведении ими итогов изучения тех или иных петрографических формаций и провинций, что имеет первостепенное значение при изучении исключительных по размерам и важных по содержащимся в них полезным ископаемым территорий Союза ССР.
На сторону положительного решения вопроса о зависимости вещественного состава магматических явлений от тектоники, повидимому, становится В. М. Гольдшмидт, справедливо замечающий, «что более удовлетворительной была бы рабочая гипотеза, признающая, что разницу в семействах (которые отвечают «формациям» Левинсон-Лессинга) надо искать в геологических условиях, что означает — принять в общем единую первичную магму и для различных процессов дифференциации искать причину в различии физической и химической обстановки ее остывания».
В отношении сопоставления типов естественных рядов магматических пород, согласно В. М. Гольдшмидту, с одной стороны, а с другой — геологических условий, при осуществлении которых формируется тот или иной комплекс магматических образований, можно дать следующую сводку:
I. Нормальный тип габбро-гранитового семейства.
II. Тип слюдяно-диоритового семейства. Характерен для складчатых систем. Глубокие геосинклинали с зажатыми массами глинистых осадков.
III. Тип мангеритового семейства. Тип «сухой магмы». Развит, по Гольдшмидту, в каледонском орогене.
IV. Тип семейства щелочных пород. Связь со сбросовыми трещинами и грабенами, трубками взрыва.
V. Тип эклогитового семейства. Условия высокого давления в глубоких горизонтах земной коры.
В частности, однако, нельзя согласиться с Тиррелем, когда он рассматривает анортозито-чарнокитовый тип изверженных пород как характеризующий более глубокие разрезы «ancient fold-mountain» орогеновых областей.
Приуроченность их в целом ряде мест земной коры (Украина, Анабара, Алдан, Канада, Индия, Цейлон) к кратогенам, по-видимому, является вполне установленной. При этом возникает, конечно, вопрос о том, не имеем ли мы здесь бывших орогенов, вошедших в состав кратогенных областей? Во всяком случае, при детальном изучении чарнокитовых и анортозитовых формаций, с присущими им генетически видами полезных ископаемых, можно думать, что данные комплексы изверженных пород (т. е. именно их вещественный состав) отражают вполне определенный тип дислокационных движений.
Точно так же две другие формации — офиолитовая и спилитовая, взаимоотношения которых не могут быть строго в отдельных случаях установлены и разграничены, являются весьма показательными для решения в положительную сторону вопроса о сопряженности форм тектоники и вещественного состава петрографических провинций.
Вместе с тем, несомненно, должен в будущем быть учтен ряд конкретных указаний Ф. Ю. Левинсон-Лессинга по отношению к офиолитовой формации, предостерегающих против недостаточно обоснованных обобщений, как, например, о том, что, возможно, офиолитовая ассоциация, приуроченная к средиземноморскому поясу, не распространяется на альпийские складчатые зоны, и о том, что «неоднородность, разновоз-растность офиолитового пояса и возможность перемещения некоторых его частей в твердом состоянии лишают средиземноморский офиолитовый пояс однородности и однозначной связи с определенной фазой орогенеза». Сопоставление этого пояса с Девонширом, Герцино-Рейнской провинцией, Уралом и Скандинавией Ф. Ю. Левинсон-Лессинг считает произвольным.
Другая проблема в рассматриваемой области — «о приуроченности определенных типов вулканической деятельности к определенным формам дислокационных смещений» (первая статья «Проблемы магмы») находит у Франца Юльевича живой отклик, и он высказывает ряд положений, основывающихся, как он замечает, на его собственных полевых наблюдениях и на выработанных им теоретических обобщениях:
1. Массовые лавовые излияния приурочены к областям эпирогенических поднятий.
2. Большие пластовые интрузии связаны с областями опускания.
3. Центральные вулканические извержения, экструзии и лакколитовые интрузии связаны с областями поднятий, в частности, с антиклинальными частями складчатых гор по соседству с зонами опусканий.
4. Туфогеновые серии и подводные лавовые излияния приурочены к геосинклинальным областям.
В обоснование приведенных здесь положений Франц Юльевич ссылается на целый ряд конкретных, достаточно изученных в петрографической литературе, интрузивных и, в особенности, эффузивных формаций; положения 2-е и 3-е отражают выводы из изучения лично им исследованных районов. Вышедшее в 1913 г. исследование многообразных форм проявления вулканических явлений Центрального Кавказа, сопровождавшееся исчерпывающим анализом соответствующей литературы, установило для Центрального Кавказа связь вулканических извержений центрального типа, с давлением опускающихся крыльев антиклинали.
Сравнивая вулканическую область Центрального Кавказа с другими вулканическими районами, в частности (вслед за Абихом) Кельское плато с Овернью, Ф. Ю. Левинсон-Лессинг более подробно обосновывает экструзивные массивы и соотношение их с лавовыми вулканами.
«Если принять во внимание прежние наблюдения над приуроченностью некоторых вулканических сопок к разрушенным, антиклиналям, то, быть может, возможно считать, что в этой части Кавказа лавы поднялись под напором горообразующей силы и давления опускающихся участков; они первоначально образовали лакколиты, которые, однако, прорвали кровлю и вышли в виде сопок или вылились по трещинам, а на лавовых потоках местами выросли вторичные шлаковые конуса.
Быть может, такой тип извержения характерен для высокогорных областей. Назову его пока «лакколито-вулканами». Мне кажется, одно ясно: здесь эруптивной силой был напор лавы, а газы, если и имелись, играли ничтожную и второстепенную роль. Отмечая приуроченность интрузивно-экструзивного типа извержений к высокогорным областям, я имел в виду, что незначительная мощность кровли и сильное ее натяжение должны быть особенно благоприятными моментами для прорыва кровли и для превращения лакколита, который в других условиях остался бы интрузивным массивом, в экструзивный пассивный вулкан».
Точно так же живо интересовал в последние годы Ф. Ю. Левинсон-Лессинга вопрос о механизме интрузий, чему посвящен был на XVI сессии Международного геологического конгресса (Вашингтон, 1913 г.) его доклад: «A contribution to the mechanics of intrusion».
Проблема эта, согласно Левинсон-Лессингу, тесно связана с другими вопросами физической геологии — с проблемой горообразования, эпейрогенеза, вулканизма. Основным является здесь вопрос о соотношении между горообразованием и интрузией. Идея об активной роли магмы развита была Ампферером, Швиннером, Хаарманом; идея о пассивной роли магмы разделяется вслед за Зюссом рядом других геологов.
Здесь имеются 2 основных ряда вопросов: 1) причины поднятия магмы, 2) что представляет собой пространство, занимаемое поднимающейся магмой.
В вопросе о причинах поднятия магмы возможны два решения: а) магма поднимается благодаря действующим в ней изнутри усилиям, б) или под влиянием внешних сил.
а) В первом случае силы, вызывающие движение и поднятие магмы, могут быть объяснены различными причинами; существуют следующие взгляды.
1. Действие газов (Спёрр), тенденция к поднятию благодаря газам, заключенным в магме. Не отрицая известного значения этого процесса, трудно все же принять его за основную причину поднятия магмы: во-первых — характер силлов и крупных трещинных излияний говорит скорее о значительном содержании газов в магме этих образований. Во-вторых — не отмечено признаков явлений взрывов в интрузивной магме. В-третьих, как доказано опытом Морея, давление газов в магме возрастает с понижением температуры в магме и с началом кристаллизации. Давление газов может, таким образом, вызвать движение лишь в верхних горизонтах магмы, но не на глубине. В-четвертых — действием газов нельзя объяснить явление бокового давления, играющего большую роль в процессах интрузий.
2. Расширение кристаллизующейся магмы (Штюбель). Этот процесс может играть известную роль, обусловливая выжимание части жидкой магмы из магматического бассейна. Однако нужно предполагать, что эта «отжатая» часть магмы по мере поднятия должна быстро терять связь с глубоко расположенным очагом и, таким образом, терять способность к поднятию. Скорее всего поднимающаяся магма может вызвать медленное поднятие больших участков земной поверхности.
3. Отгонка части магматического расплава при частичном плавлении в определенных зонах земной коры, согласно концепциям Дели о существовании твердой стекловатой базальтовой оболочки и Джоли — о периодическом плавлении при радиоактивных процессах.
б) Во втором случае силы, вызывающие интрузию, связаны с дислокационными, внешними процессами. Очевидно, что при опускании какого-нибудь участка, блока земной коры, прилежащие участки магмы могут выжиматься, приобретать при этом характер активной магмы. Этот взгляд развивал Брёггер для массива в Христиании, Левинсон-Лессинг для Центрального Кавказа. Бранка считал «выдавливание» (сопровождаемое «вспучиванием») неизбежным признаком интрузии. Иногда же эти явления могут сопровождаться и опусканием дна. По представлениям Милька и Иддингса, батолит заполняет пространства по мере его освобождения, открытия.
Наиболее трудным для объяснения при этой гипотезе «выжимания» остается вопрос о «боковом» движении магмы при образовании лакколитов, силлов, плоских батолитов. Наиболее вероятным кажется объяснение, даваемое Ф. Ю. Левинсон-Лессингом для сибирских траппов,— постепенное опускание интрузии. Образующееся при этом пространство насыщается магмой. Это опускание носит характер пластического смещения, в отличие от глыбовых разрывов (Schollenbewegungen) немецких авторов. У них это вызвано давлением внедряющейся магмы, у автора — опусканием блока в направлении отрицательного давления.
Эта гипотеза требует следующих допущений: что магматический бассейн недалеко, что интрузия происходит на небольшой глубине, что боковые породы уже нагреты и что интрузивный процесс идет медленно. В результате боковые породы приобретают пластичность. Границы между «ломкими» и пластичными участками боковых пород, конечно, не являются резкими.
Известное активное воздействие внедряющейся магмы на боковые породы допускает и Спёрр, но его сравнение интрузии с «ножом, режущим сыр», или «гвоздем, вгоняемым в дерево», мало подходит к явлениям, происходящим в земной коре.
Образование пустого пространства, заполняемого магмой также представляет большой интерес. Существуют такие взгляды:
1) Гипотеза о «до-интрузивных» пустотах. Она как будто давно отброшена. Брёггер (1891) высказался в том смысле, что такие пространства образуются одновременно с интрузией и ею самой. Штейнман (1910), однако, считал, что в Андах интрузии моложе складкообразования и используют готовые полости. По Дели, пустоты могут существовать в зоне напряжений (zone of tension); наконец, известны открытые трещины. Нельзя отрицать возможность существования открытых пустот в земной коре. Бубнов говорит — тектоника строит план, вулканизм строит здание. Все же этот процесс нельзя считать универсальным, в особенности для боковых интрузий.
2) Обрушение (Дели, Уссинг, Баррель) во многих случаях неоспоримо. Однако оно никак не подходит для плоских тел сибирских траппов и т. п., где нет ксенолитов.
3) Ассимиляция кровли (Мишель-Леви, Кьерулф) не подходит к плоским телам и особенно к тем из них, которые сформированы базальтовой магмой.
4) Образование пустот и трещин под действием самой поднимающейся магмы (Спёрр). Это приложимо к лакколитам и «домам» — батолитам, но не приложимо к силлам и боковым горизонтальным интрузиям.
5) Образование пустот под действием пластического гидродинамического опускания (Ф. Ю. Левинсон-Лессинг). Каждое нарушение равновесия в магматическом очаге вызывает смещение; магма движется в направлении наименьшего сопротивления; так же смещаются и твердые массы; таким образом магма направляется в зоны антиклинальных поднятий; имеется, следовательно, гидродинамическая система, регулируемая принципом д'Аламбера.
В этой теории комбинируются теории замещения и вытеснения магмой боковых пород. Боковое движение магмы происходит при меньшей затрате энергии, так как преодолевается только трение.
Формы интрузивных тел. Отбрасывая старое представление о бесконечно растущих на глубину батолитах, Ф. Ю. Левинсон-Лессинг указывает следующие формы:
1) вертикальные или круто-наклоненные тела столбообразной или доскообразной формы (некки, дайки, бисмалиты, плуги);
2) плоские листообразные тела (силлы, плаколиты);
3) плоско-выпуклые или вогнуто-выпуклые тела (лакколиты, факолиты);
4) плоско-вогнутые тела — лополиты;
5) тела неправильной формы, обычно суживающиеся книзу (этмолиты, хонолиты).
«От чего же зависит форма интрузива? — спрашивает Ф. Ю. Левинсон-Лессинг и отвечает:
1. Вязкость магмы при других равных факторах имеет большое значение. Более вязкая кислая магма скорее образует интрузии с крутыми стенками, более жидкая, основная, распространяется в боковом направлении, образуя плоские тела (аналогия с вулканическими образованиями). Однако нужно не упускать из вида ряда исключений: кислая магма в некоторых случаях является очень жидкой — например, в зоне мигматизации; основная магма нередко дает батолитообразные тела.
2. Глубина, на которой происходит интрузия. На большой глубине в условиях более пластичных боковых пород формы другие, нежели на более высоких горизонтах, где преобладают трещины, разломы и т. п. и разность температур магмы и боковых пород более значительна.
Наблюдается тесный параллелизм между вулканическими и интрузивными процессами. Трещинные излияния находят аналогов в пластовых интрузиях, экструзии и домы — в лакколитах, сложные батолиты — в полигенных вулканах.
Приобретает особенную важность для познания механизма интрузии изучение законов движения вязкой жидкости (магмы) под давлением, т. е. вопросы из области гидродинамики и гидравлики.
К проблеме батолитов можно подойти тремя путями: 1) детальное полевое изучение батолитов, 2) геологический синтез и метод геологической индукции (?), 3) горные и геофизические методы изучения земных глубин». Особенно интересные перспективы обещает, как указывает Ф. Ю. Левинсон-Лессинг, последний путь.
