Выводы. 1. Рифтогенез – начальная стадия деструкции континентальной коры, сопровождающаяся образованием рифтовых прогибов; предшествует полному разрыву континентальной литосферы

Формирование океанической земной коры над восходящими ветвями мантийных конвекций в зонах срединноокеанических хребтов и спредингом (разрастанием) новообразованной коры по обе стороны от хребта.

Поглощение (субдукция) океанической коры в зонах Беньофа с сопровождающими ее процессами переработки океанической коры в субокеаническую переходного типа.

Закрытие океанов, схождение его окраин, столкновение континентов, завершавшиеся финальной коллизией с образованием новой зрелой континентальной коры.

Процессы финальной коллизии завершают формирование новой континентальной коры складчатых поясов и систем. Со временем они теряют свою тектоническую подвижность и превращаются в платформы.

Литосферные плиты и их границы. Литосфера, включающая подкоровую часть твердой, деплетированной (истощенной) верхней мантии и покоящуюся на ней земную кору, имеет различную мощность, разный возраст и делится на отдельные литосферные плиты.Сплошность литосферы нарушается поясами сейсмичности, разбивающих ее на серию блоков – литосферных плит. Наличие поясов сейсмичности - главный критерий выделения плит в современной структуре Земли. Их возникновение является результатом взаимодействия жестких блоков (плит), испытывающих дифференцированные движения друг относительно друга.

Положение и сгущение точек эпицентров землетрясений совпадает с границами плит.

Рис.4.34.Проявление сейсмичности на поверхности Земли.

Принимая сейсмические пояса за границы плит, нетрудно выделить сами литосферные плиты. Они могут быть чисто океаническими или континентальными, или включать как океанические, так и континентальные регионы с соответствующим им строением земной коры. Главные литосферные плиты - Тихоокеанская, Северо-Американская,йская, Африканская, Южно-Американская, Индо-Австралийская и Антарктическая. В их составе выделяются малые плиты – Наска, Кокос, Скоша, Филиппинская, Сомалийская, Аравийская, Китайская, Амурская и др. Наконец, вдоль границ между главными плитами, отражая из взаимодействия, возникает множество мелких блоков – микроплит.

Рис.4.35.Районирование современных литосферных плит

Рис.4.36.Основные типы границ между плитами

По условиям сейсмичности, отражающей характер взаимодействия смежных плит, различаются три типа границ между ними.

Дивергентные или конструктивные границы возникают при расхождении плит. Образовавшееся между ними пространство заполняется поднимающейся из астеносферы базальтовой магмой. По мере ее остывания возникает новая океаническая кора. Они часто обозначаются как границы наращивания.

Конвергентные или деструктивные границы возникают при схождении плит, когда одна из них погружается в мантию. По мере погружения плита плавится, что обусловливает возникновение очагов магмагенерации, а сама зона поглощения сопровождается на поверхности проявлениями вулканизма. Вдоль этих границ происходит формирование новой континентальной коры. Процесс развивается особенно интенсивно при коллизии континентальных плит. Геологические процессы, развивающиеся вдоль границ между расходящимися и сходящимися плитами, являются важнейшими и предопределяют возникновение как океанической, так и континентальной земной коры.

Трансформные границы или границы скольжения сопровождаются трансформными разломами, рассекающими полностью разрез литосферы. Вдоль них происходит горизонтальное скольжение плит относительно друг друга.

Рис.4.37.Идеализированная схема трех типов границ между плитами:дивергентных,конвергентных и трансформных

Возраст литосферы меняется в широких пределах - от современного в осевых частях срединноокеанических хребтов до протерозойского и архейского на щитах древних платформ.).

Мощность литосферы меняется в широких пределах - от первых километров в осевых частях срединноокеанических хребтов до 350-400 км под щитами древних платформ. Гипсометрия подошвы литосферы, а, следовательно, ее мощность (толщина) контролируется положением границы литосфера – астеносфера, совпадающей с солидусом периодотита и зависящей от интенсивности теплового потока. При этом толщина литосферы уверенно коррелируется с возрастом коры. Чем древнее возраст коры, тем толще литосфера. Это объясняется постепенным со временем охлаждением литосферы и наращиванием ее толщины снизу за счет кристаллизации пород примыкающих частей астеносферы.

Рис.4.38.Схемы возраста литосферы и коры ложа Мирового океана. Возраст литосферы: 1 – домезозойский, 2 – юрский, 3 – раннемеловой, 4 – позднемеловой, 5 – кайнозойский; 5 – срединноокеанические хребты, 6 – зоны субдукции

Океанический тип литосферы включает разрезы спрединговых зон срединных хребтов (от 1-3 до 5-10 км) и сменяющие их разрезы подводных равнин. По мере удаления от хребта мощность увеличивается и достигает максимума (75-80 км) вблизи подножий континентальных склонов и глубоководных желобов. На этом фоне выделяется аномальная мощность разрезов утолщенной (до 110-140 км) и утоненной (15-25 км) коры вдоль трансформных разломов. Переходные зоны континент – океан представлены разрезами активных и пассивных континентальных окраин. Активные окраины отделены от океана четкой границей (зона Беньофа), вдоль которой океаническая литосфера, падая под окраину, погружается в мантию (субдукция литосферы). Строение переходной зоны необычайно сложное, где представлены контрастные структуры островных дуг и задуговых бассейнов. Мощность литосферы меняется в широких пределах (25-100 км).

Обращает внимание, что сокращение мощности литосферы сопровождается подъемом кровли астеносферы, образующей различные по морфологии выступы и мегавалы. Нельзя считать случайным, что они в плане совпадают с зонами экстремальных тепловых потоков, свидетельствующих о восходящих нагретых мантийных конвективных струях – апвелингах.

Планетарная система выхода апвелингов к поверхности обусловлена положением срединноокеанических хребтов. Пространственное распределение областей поглощения литосферы (зон субдукции) с их экстремальным геотермическим режимом также свидетельствует о восходящих мантийных струях.

Впервые районирование литосферных плит осуществлено в 1968 г. К.Ле Пишоном. В результате интерпретации магнитных аномалий удалось количественно оценить масштабы и темпы взаимных перемещений плит

Рис.4.39.Карта литосферных плит и скорости их взаимных перемещений (Ю.И.Галушкин, С.А.Ушаков): 1 – океанические рифтовые зоны и трансформные разломы; 2 – континентальные рифтовые зоны; 3 – зоны поддвига океанических литосферных плит под островные дуги; 4 – то же, под активные окраины континентов андийского типа; 5 – зоны «столкновения» (коллизии) континентальных плит; 6 – трансформные (сдвиговые) границы плит; 7 – литосферные плиты; 8 – направление и скорости (см/год) относительного движения плит.

Рис.4.40.Глобальная картина перемещения литосферных плит.

Длина стрелки соотвествует скорости движения плит

.

Литосфера, или каменная оболочка Земли, включает верхнюю деплетированную часть верхней мантии и земную кору. Ее строение и вещественный состав наиболее полно отражают геологическую историю и особенности дифференциации вещества Земли. В ней наиболее контрастно проявляются процессы его разделения на перидотитовую магнезиально-силикатную нижнюю и, преимущественно алюмосиликатную верхнюю части. Не случайно разделяющая их граница Мохоровичича отнесена к числу главных петрофизических разделов разреза Земли.

Реститовый слой слагает подкоровую часть литосферы и представлен тугоплавкими минералами верхней мантии, прошедшей цикл частичного плавления и удаления базальтовой фазы. В литературе такие породы получили название рестита.Мантия, испытавшая фазу плавления и потерявшая часть базальтовой фракции, называется деплетированной мантией.

Поверхность Мохоровичича разделяет мантию и земную кору и повсеместно сопровождается четко выраженным изменением скоростей продольных волн от 7,5-7,8 до 7,9-8,2 км/сек. Доказано, что эта граница обозначает не только изменение физических свойств пород, но и кардинальную смену их петрохимического состава. Мантийная часть литосферы, как уже говорилось, характеризуется ультраосновным составом перидотитовых (гарцбургиты, лерцолиты) и реже дунитовых магнезиально-кремнистых пород. Земная кора характеризуется необычайно сложным строением и представлена богатым спектром магматических, осадочных и метаморфических пород, отличающихся по химическому и минералогическому составу.

Рис.4.42.Строение верхней мантии,литосферы и коры

Рис.4.44.Два основных типа разреза земной коры

–океанический и континентальный

Земная кора. До недавнего прошлого в период господства фиксистской геосинклинальной теории представлялось, что консолидированная часть земной коры повсеместно слагается базальтовым слоем, который на континентах перекрывается гранитным). Базальтовый слой рассматривался в качестве первичного, а гранитный являлся его производным, возникшим в ходе геосинклинального процесса переработки базальтовой коры в гранито-гнейсовую. Этим объяснялось разделение коры на океаническую и континентальную.

Подобное разделение типов разрезов сохранилось до настоящего времени. Однако их содержание принципиально изменилось. Океаническая кора, развитая на территории океанов, имеет молодой возраст, не выходящий за пределы 180 млн.лет (средняя юра), тогда как на континентах возраст коры более близок к возрасту Земли (4.0 млрд.лет). Массовые абсолютные датировки возраста древнейших пород континентов составляют 3,5-3,8 млрд. лет. Судя по циркону, их возраст может опуститься до 3,9-4,1 млрд. лет.

Рис.4.45.Сопоставление обобщенного разреза литосферы

современных океанов с усредненными разрезами обдуцированных офиолитовых аллохтонов (D.Sprey): 1 – пелагические осадки, 2 – излившиеся базальты, 3 – комплекс параллельных даек (долериты), 4 – верхние (не расслоенные) габброиды и габбро-долериты, 5,6 – расслоенный комплекс (кумуляты),5 – габброиды, 6 – ультрабазиты, 7 – тектонизированные перидотиты, 8 – базальный метаморфический ореол

Кора океанического типа развита в пределах современных океанов и котловинных окраинных морей, где её мощность составляет 1-15 км. В ее строении принимают участие первый, осадочный слой, второй, сложенный преимущественно базальтами, и третий, в составе которого преобладают полнокристаллические магматические породы основного состава. Их описание целесообразно рассмотретьснизу вверх согласно их стратиграфической последовательности (возраста).

Нижний(третий) слой океанской коры представляет собой интрузивный комплекс габбро Его мощность составляет 3-5 км.

Средний(второй) слой образован дайковым (дайка в дайке) комплексом в нижней части и стратифицированными базальтами с характерной для них подушечной отдельностью (пиллоу-базальты).Общая мощность составляет 1,5-2,0 км. Часто базальты и перекрывающие их осадки имеют близкий возраст.

Верхний(осадочный) слой завершает разрез океанической коры и представлен различными по составу глубоководными пелагическими отложениями - глинистыми, карбонатными и кремнистымиМощность осадочного слоя составляет 500-1000 м. в океане и может достигать 15 км на континентальном подножьи.

На фоне равномерного изменения мощности магматической части разреза океанской коры выделяются аномальные участки и зоны повышенной мощности (до 25-30 км). К ним относятся вулканические острова и хребты, атоллы, гийоты и система амагматических океанских поднятий - плато.

Рис.4.47.Обобщенная схема строения океанической коры

Континентальная кора распространена в пределах континентов и сопряженных с ними шельфовых морях. Континентальный тип коры характеризует также разрезы микроконтинентов, расположенных внутри океанов.

Средняя мощность коры 30-40 км и колеблется в широких пределах. На платформах она составляет 35-40 км, а под молодыми горными сооружениями достигает 70-75 км, под большими грабенами сокращается до 25-30 км На континентах, как и в океанах, выделяют осадочную и консолидированную части коры. Последняя делится на верхний и нижний слои. Строение, состав и происхождение слоев континентальной коры принципиально отличается от океанской.Обычно в ней выделяется три слоя.

Рис.4.48.Земная кора континентов толще и легче океанической. Поэтому континенты занимают более высокое гипсометрическое положение,а их основание образует корни гор

Осадочный слой развит в пределах платформ, где представлен маломощным (до 3-5 км) осадочным чехлом, накрывающим консолидированную часть разреза. В субокеанических впадинах, рифтогенных и окраинных прогибах платформ, во внутренних и передовых прогибах складчатых сооружений мощность осадочного чехла может достигать 10-20 км. Структуры выполнены широким спектром осадочных пород континентального и мелководно-морского происхождения. Реже могут быть встречены относительно глубоководные отложения. В областях активного вулканизма в строении осадочного слоя могут участвовать эффузивные и интрузивные магматические породы преимущественно основного состава. Возраст отложений варьирует в широких пределах - от современных до мезопротерозойских включительно. Этим они отличаются от накоплений осадочного чехла в океанах, возраст которых не древнее юры.

Консолидированная кора по геофизическим показателям делится на два слоя: верхний с характерными для него скоростями продольных волн 6,0-6,5 км/сек и нижний - 6,4-7,7 км/сек. До недавнего прошлого верхний слой назывался «гранитный» или «гранито-гнейсовый», а нижний - «базальтовый» или «гранулито-базитовый». Их разделяет сейсмический раздел, названный в честь открывшего его геофизика границей Конрада.

Верхний слой консолидированной коры. О его составе судят по выходам на поверхность кристаллических пород, обнажающихся на щитах древних платформ. Они приблизительно сложены на 50% гранитами, 40% - гнейсами, кристаллическими сланцами и другими метаморфическими породами амфиболитовой стадии метаморфизма. Примерно на 10% площади щитов получают развитие породы гранулитовой и эклогитовой фаций метаморфизма, а также относительно слабометаморфизованные кварциты, филлиты, мраморы и основные изверженные породы. Именно поэтому слой получил название гранито-гнейсового.

Нижний слой консолидированной коры сложен породами гранулитовой фации метаморфизма, представленными плагиогнейсами с гранатом и пироксеном, а также анортозитами, чарнокитами, коматиитами и другими основными интрузивными и эффузивными метаморфическими породами. Первоначально, по физическим показателям, этот слой был назван «базальтовым».На предположении о двухслойном строении коры был обоснован выбор места заложения Кольской сверхглубокой скважины.Считалось, что на глубине 7,5 км скважина должна была пересечь границу Конрада и далее углубиться в «базальтовый» слой. Однако, пройдя до 12261 м она так и не вышла из «гранитного» и ниже ожидаемой поверхности вплоть до забоя скважины (12261 м) были встречены породы не соответствующие предполагаемому составу «базальтового» слоя (рис.4.49).

Рис.4.49.Общий вид Кольской сверхглубокой скважины (слева) и разрез скважины (по В.С.Ланеву, М.С.Русанову, Ю.П.Смирнову, упрощенно): 1 - авгитовые диабазы с прослоями пироксеновых и пиркитовых порфиритов; 2 - туфы и туффиты основного состава; 3 - филлиты, алевролиты с прослями туфов; 4 - ритмично-слоистые песчаники с подчиненными алевролитами и филлитами; 5 - актинолитизированные диабазы; 6 - доломиты, аркозовые песчаники; 7 - серицитовые сланцы; 8 - метадиабазы; 9 - доломиты, полимиктовые песчаники; 10 - диабазовые порфириты и сланцы по ним; 11 - полимиктовые конгломераты, гравелиты; 12 - биотит - платиоклазовые гнейсы; 13 - мигматизированные и гранитизированные биотит-плагиоклазовые гнейсы; 14 - магнетит-амфиболовые сланцы; 15-17 - интрузивные образования (15 - андезитовые порфириты, 16 - верлиты, 17 - габбро-диабазы); 18 - тектонические нарушения. Толщи: I, III, V, VII - мусковит-биотит-плагиоклазовых гнейсов (андалузит, ставролит, силлиманит, гранат) с телами амфиболитов; II, IV, VI - биотит-плагио-клазовых гнейсов, биотит-амфибол-плагиоклазовых гнейсов и амфиболитов

Рис.4.50.Изменение химического состава пород, вскрытых Кольской скважиной.Ожидаемый базальтовый слой представлен кислыми породами.

Результаты бурения Кольской сверхглубокой скважины явилось одной из причин ревизии представлений о двухслойной петрологической модели земной коры, ее делении на базальтовый и гранито-гнейсовый слои.На основе этих материалов был сделан вывод о том, что горизонтальная расслоенность коры, выделение в ее составе, прежде всего, «базальтового» и «гранитного» слоев, разделенных поверхностью Конрада, обусловлена не сменой петрохимического состава пород, а их физическим состоянием, различными прочностными и реологическими свойствами.

Поэтому в настоящее время общепринято разделение континентальной коры на верхнюю хрупкую и пластичную нижнюю. Стандартный разрез континентальной земной коры согласно современным представлениям приведен на рис. Данные по Кольской скважине являются важным вкладом в теорию литосферных плит. Обоснование двухслойного строения разрезов земной коры континентов, выделение в ее составе хрупкой верхней и относительно квазипластичной нижней позволило объяснить сосредоточение очагов землетрясений в верхней коре, дисгармонию складчатых структур коллизионных областей и многих других явлений, обусловленных изменениями реологических свойств разреза.

Рис.4.51.Современный стандартный разрез континентальной коры

Выводы.Литосфера Земли состоит из ряда плит.Главными из них являются Тихоокеанская,Северо-ериканская,Евразийская,Африканская,Южно-Американская,Индо-Австралийская и Антарктическая литосферные плиты. В их составе выделяются малые плиты – Наска, Кокос, Скоша, Филиппинская, Сомалийская, Аравийская, Китайская, Амурская и др.

Плиты перемещаются друг относительно друга.По характеру взаимодействия смежных плит различаются три типа границ между ними:дивергентные или конструктивные,конвергентные или деструктивные и трансформные или границы скольжения.В зонах расхождения плит (спрединг) формируется океаническая кора,а схождения (субдукция,коллизия)-континентальная кора.

Поиск по сайту: