ГЛАВА 10. МЕГАРЕЛЬЕФ ГЕОСИНКЛИНАЛЬНЫХ ОБЛАСТЕЙ (ПЕРЕХОДНЫХ ЗОН)

Термин «геосинклинальные области» был введен в I науку Д. А. Архангельским. В последнее время в геоморфологи-j ческой литературе широко применяется как синоним этого понятия) термин «переходная зона». Смысл последнего термина двузначный: во-первых, в нем содержится указание на то, что речь идет об областях, лежащих между материками и океанами, во-вторых, такое наименование подразумевает, что здесь в процессе исторического развития структуры земной коры происходит переход одного типа земной коры в другой.

Под современными переходными или геосинклинальными областями мы понимаем области современного горообразования протекающего на стыке материков и океанов. Наиболее ярко переходная зона выражена на окраинах Тихого океана. Две переходные области имеются в краевых частях Атлантики – это области Карибского моря и Южно-Антильской котловины. Одна из переходных областей – Индонезийская – расположена частично на окраине Тихого, частично – на окраине Индийского океанов. Реликты обширной геосинклинальной области мы находим также в западной части Альпийско-Гималайского пояса горообразования, протягивающегося от Канарских островов до пересечения с Индонезийской переходной областью. Эта переходная зона формировалась в пределах ныне не существующего океана Тетис, некогда отделявшего Африку и Индостан от Евразиатской платформы,

Реликтом этого океана является современное Средиземное море.

Рис. 27. Переходная зона на северозападной окраине Тихого океана: / – шельф; 2 – материковый склон; 3 – донные равнины котловин глубоководных морей; 4 – возвышенности в котловинах; S – островные дуги; 6 – глубоководные желоба; 7 – ложе океана

Мегарельеф переходных зон сложен и своеобразен. В наиболее типическом выражении он представлен следующими основными элементами: а) котловина окраинного глубокого моря; б) островная дуга; в) глубоководный желоб.

Островной дугой называют подводный хребет с отдельными торчащими над водой вершинами – островами, отделяющий котловину окраинного моря со стороны океана от глубоководного желоба – узкой замкнутой депрессии, расположенной на границе переходной зоны и ложа океана. Яркими примерами такого рода сочетаний являются: южная котловина Охотского моря – Курильская островная дуга – Курило-Камчатский желоб; Японское море – Японские острова – Японский глубоководный желоб и др. (рис. 27).

Котловины окраинных морей имеют глубины, как правило, 2–3,5 км, а иногда и более 4 км. Высоты горных вершин некоторых островных дуг достигают 4,5 км. Самые крупные глубоководные желоба имеют глубины 8–10 км, а Марианский желоб – даже 11 км. Таким образом, переходная зона – это зона поверхности Земли, характеризующаяся максимальным вертикальным расчленением рельефа, что свидетельствует о максимальной интенсивности и контрастности тектонических движений земной коры в пределах этой зоны. Все геосинклинальные области одновременно являются поясами высокой степени сейсмичности. Большая часть

катастрофических и разрушительных землетрясений происходит именно в этих областях.

Отмечается определенная закономерность в распределении глубинных очагов землетрясений. Поверхностные землетрясения (или коровые) с глубиной залегания очагов (фокусов) от нескольких километров до 60 км располагаются под днищами глубоководных желобов. Более глубокие – так называемые среднефокусные землетрясения имеют центры под островными дугами и частично под котловинами окраинных морей. Наконец, глубокофокусные землетрясения, очаги которых лежат на глубине 300–700 км, имеют свои центры под котловинами окраинных морей или даже под прилегающей сушей. Таким образом, все очаги землетрясений в переходных зонах оказываются приуроченными к некоторым наклоненным в сторону материков зонам весьма неустойчивого состояния не только земной коры, но и мантии Земли (рис. 28). Эти зоны получили наименование зон Беньофа – Заварицкого, и с точки зрения концепции тектоники литосферных плит рассматриваются как зоны субдукции – поддвигания литосферных плит океанической коры вместе с породами мантии под края других плит по сверхглубинным разломам.

Переходные зоны – зоны современного вулканизма. Характерная особенность вулканизма переходных областей – преимущественно андезитовый и базальтовый или (реже) липаритовый состав продуктов извержения. Такая особенность наиболее свойственна современному вулканизму зрелых переходных областей, т. е. тех, которые пережили весьма длительную историю развития. В более древних продуктах извержения вулканов переходных зон господствуют базальты, присутствуют также ультраосновные породы. В наиболее молодых геосинклинальных областях, только еще формирующихся, вулканизм характеризуется главным образом базальтовым составом выбрасываемого материала (острова Тонга и др.).

Рис. 28. Зона Беньофа – Заварицкого. Точки – очаги землетрясений

Морфология глубоководных желобов. Глубоководные желоба представляют собой узкие депрессии – прогибы в земной коре, имеющие в плане чаще всего дугообразную форму. В настоящее время известно 35 глубоководных желобов, из них 28 – в Тихом океане. Пять желобов имеют глубины более 10000 м, из них Марианский – более 11 000 м. Поперечный профиль глубоководного желоба близок к V-образному, но всегда имеется хотя бы узкая полоска плоского дна. На примере Курило-Камчатского желоба, особенно детально изученного советскими исследователями, можно видеть, что крутизна склонов желоба нарастает по мере приближения к его днищу: в верхней части склона она равна 5–6°, а в нижней достигает 25°. Склоны ступенчаты и изборождены подводными каньонами. Нередко склоны желобов резко асимметричны. Так, у Курило-Камчатского и желоба Тонга западные склоны более высокие и крутые.

Некоторые желоба выделяются своей сравнительно малой глубиной. Например, Яванский и Банда имеют глубины меньше 7500 м, Центральноамериканский, Витязя, Западно-Меланезийский и Новогвинейский – меньше 7000 м, а Хикуранга, Тиморский и Кай – даже меньше 4000 м. Во всех этих желобах отмечаются уменьшение крутизны склонов и возрастание мощности осадочного слоя на дне желоба. Следовательно, меньшие глубины в желобах в значительной мере определяются накоплением в них мощного осадочного слоя.

Изучение силы тяжести в районе желобов показало, что им свойственны большие отрицательные гравитационные аномалии, которые могут достигать минус 15-10~⁴ и даже минус 2-10~³ м/с². Глубокий прогиб и частичное заполнение его рыхлыми осадками, более легкими по сравнению с кристаллическими породами земной коры, создают эффект дефицита массы и как следствие – отрицательную аномалию силы тяжести.

Характерными геофизическими особенностями глубоководных желобов являются также низкие (менее 4,19-10~⁶ Вт/см²) значения теплового потока, т. е. количества тепла, поступающего из недр Земли к его поверхности. К глубоководным желобам приурочено большое число эпицентров неглубоких, а также подавляющее количество разрушительных землетрясений.

Морфология островных дуг. Островные дуги представляют собой огромные хребты или Кордильеры, обычно протягивающиеся вдоль внутренней стороны глубоководного желоба. Глубинная структура островной дуги – вал базальтовой коры, на который как бы насажен слой вулканических и осадочных пород, а в случае зрелой стадии островной дуги – гранитный слой. Для островных дуг характерен современный вулканизм центрального типа, многочисленные вулканы с андезитовым или липаритовым составом лав.

Расположение вулканов на островных дугах подчинено определенным закономерностям. Островные дуги обычно разбиты глубокими разломами, имеющими поперечное или близкое к поперечному простирание. Именно на пересечениях оси островных дуг с этими разломами и располагаются крупнейшие действующие вулканы. Нередко разломы выражены в рельефе морского дна в виде глубоких проливов (проливы Фриза, Буссоль в Курильской дуге).

В ряде случаев островные дуги бывают двойными, в которых различаются внутренняя и внешняя дуги, параллельные друг другу, разделенные межгрядовой депрессией. Так, например, внутренняя гряда Курильской дуги соответствует собственно Курильским островам и их подводному основанию. Внешняя представляет собой подводный хребет Витязя и только на самом юге здесь имеются Малые Курильские острова. Обе гряды продолжаются на суше, на п-ве Камчатка.

На примере Камчатки видно, что на определенной стадии развития островные дуги могут слиться друг с другом, образовав единый массив суши. Японские острова, например, представляют собой крупный массив суши, образовавшийся в результате слияния нескольких островных дуг разного возраста. Типичным примером островного массива является также Куба, образовавшаяся в результате слияния трех разновозрастных островных дуг.

Молодой островной дугой являются Малые Антильские острова, которые, как и Курильская островная дуга, образуют две гряды – внутреннюю и внешнюю. Малоантильская дуга сочленяется с лежащим к северу и северо-востоку от нее глубоководным желобом Пуэрто-Рико, к которому приурочена максимальная глубина Атлантического океана.

Добавим, что островным дугам присущи высокие значения теплового потока (20,95-10~⁶ Вт/см²–33,52-10~⁶ Вт/см²), небольшие положительные аномалии силы тяжести. Большинство островных дуг находится в зоне 9-балльных землетрясений. Для них характерны также резко дифференцированные тектонические движения земной коры, характеризующиеся большими скоростями.

Морфология окраинных морских котловин. Котловины, окраинных морей, располагающиеся обычно между материком и островными дугами, характеризуются более или менее изометричными очертаниями, четко выраженными материковым склоном и довольно крутым противоположным бортом, образованным подводным склоном островной дуги. Во многих котловинах дно плоское или волнистое, нередки также котловины со значительными подводными горами и поднятиями. Так, на дне Японского моря имеется подводная возвышенность Ямато до 2000 м относительной высоты. Некоторые очень крупные морские бассейны, как, например, Карибское море, состоят из нескольких котловин, разделенных подводными хребтами. Максимальные глубины таких морей колеблются от 2–3 до 4, иногда до 5–5,5 км.

Рис. 29. Схема эволюции переходных зон:

А – Витязевский тип (имеется только глубоководный желоб)- Б – Марианский (желоб и островная дуга); В – Курильский (двойная дуга со значительными по размеру островами); Г – Японский (крупные островные и полуостровные массивы); Д – Индонезийский подтип – крупные островные массивы, серпообразно изогнутые дуги; Е – Восточнотихоокеанский подтип (глубоководные желоба примыкают непосредственно к молодым краевым поднятиям на континенте); Ж – Средиземноморский (господствуют материковые структуры, имеются реликты глубоководных желобов и «окна» коры субокеанического типа (7); 1 – внешний хребет; 2 – глубоководный желоб; 3 – островная дуга; 4 – материковый склон; 5 – суша; 6 – подводные горы

Отмечается определенная закономерная связь между глубинами котловин и мощностью залегающих на их дне отложений: обычно чем глубже море, тем меньше мощность осадков. В Охотском море при глубине до 3,5 км мощность осадочного слоя 5 км, а в Беринговом море глубиной 4 км мощность осадков лишь 2,5 км.

Характерной особенностью строения земной коры под котловинами является отсутствие гранитного слоя. Лишь в редких случаях он появляется под крупными подводными поднятиями, например под возвышенностью Ямато в Японском море. Все котловины окраинных морей отличаются большими положительными аномалиями силы тяжести, пониженным значением теплового потока и значительной сейсмичностью. К областям окраинных котловин обычно приурочены эпицентры среднефокусных и глубокофокусных землетрясений.

Некоторые поднятия в котловинах окраинных морей представляют собой непосредственные продолжения складчатых горных сооружений прилегающей суши. Иногда здесь встречаются подводные вулканы, вулканические хребты и острова (хребет Бого-рова в Японском море).

Генетические типы зон перехода от океана к материкам. Даже беглый взгляд на физическую карту Мира убеждает в том, что переходные области заметно отличаются друг от друга. Одни из них имеют наиболее типичный облик, в них представлены и котловина окраинного моря, и островная дуга, и глубоководный желоб. В других имеется лишь глубоководный желоб, который непосредственно примыкает к подножью молодого горного сооружения краевой зоны континента, как этс можно видеть у побережий Центральной и Южной Америки. Третьи характеризуются сложным сочетанием нескольких островных дуг, желобов и котловин. Есть и такие переходные области, в которых сохранились лишь реликты свойственных для них морфологических элементов.

По особенностям строения морских котловин, глубоководных желобов и островных дуг можно выделить 5 типов переходных зон: 1) Витязевский, 2) Марианский, 3) Курильский, 4) Японский, 5) Средиземноморский (рис. 29).

Витязевский тип. К нему относится область глубоководного желоба Витязя и прилегающий участок Северо-Фиджийской котловины в Тихом океане. Для этой области характерно наличие сравнительно неглубокого (6150 м) желоба и отсутствие островной дуги. К югу от желоба расположено лишь несколько подводных гор, не образующих единой горной цепи. Существенным отличием являются сравнительно слабая сейсмичность и умеренный вулканизм.

Марианский тип. К нему относятся области, сопряженные с глубоководными желобами Идзу-Бонин, Волкано, Марианским, Тонга, Кермадек. Все желоба очень глубокие – до 11 км. С материковой стороны они обрамлены высокими подводными хребтами, отдельные вулканические вершины которых образуют цепочки островов. Площадь островов, однако, составляет ничтожную часть от общей площади островной дуги. Котловины, отделяемые от океана глубоководными желобами и островными дугами этого типа, имеют черты строения, аналогичные строению соседних котловин океана: океанический тип земной коры, малая мощность рыхлых осадков, большая (до 6 км) глубина. В глубоководных желобах переходных зон этого типа мощность осадков также невелика. Например, в желобе Тонга она, видимо, меньше 100 м.

Области описываемого типа характеризуются значительной сейсмичностью, крупными отрицательными гравитационными аномалиями в желобах и положительными в котловинах, проявлениями современного вулканизма.

Курильский тип. Переходные области Курильского типа во многом сходны с Марианским. Отличаются они большими размерами островов и заметным возрастанием мощности коры в котловинах главным образом за счет увеличения мощности осадочного слоя. Под более зрелыми островными дугами появляется гранитный слой. Характерен интенсивный вулканизм с андезитовым составом лав. В целом это очень подвижные в тектоническом отношении области с частыми катастрофическими землетрясениями, многочисленными признаками резко дифференцированных и быстрых вертикальных движений земной коры.

Вследствие большой мощности осадков донный рельеф в котловинах заметно выровнен. Положительные аномалии в котловинах несколько меньше, чем в котловинах предыдущего типа. Желобам свойственны большие отрицательные аномалии.

Японский тип. Имеет много общего с переходными областями Курильского типа. В строении переходных областей Японского типа участвуют значительные массивы суши: крупные острова и полуострова, представляющие собой результат слияния нескольких островных дуг разного возраста и сложенные земной корой материкового типа. В сложении некоторых дуг участвуют весьма древние породы – вплоть до протерозоя. Глубоководные желоба мельче, чем желоба Курильского типа. Земная кора под островными массивами достигает значительной мощности (в Японии до 32 км) и имеет хорошо выраженный гранитный слой. Рельеф островов горный, характерны интенсивный вулканизм и отрицательные аномалии силы тяжести. Желоба имеют резко выраженные отрицательные аномалии.

Среди переходных областей Японского типа по морфологическим особенностям можно выделить еще два подтипа: Восточно-тихоокеанский и Индонезийский. К первому относятся Гватемальская и Перуанско-Чилийская области восточной окраины Тихого океана. Их отличительная особенность – отсутствие внутреннего бассейна (глубоководной котловины) и островной дуги. Роль последней выполняют передовые кайнозойские хребты окраины континента. При этих условиях в глубоководные желоба поступает особенно много осадочного материала, что способствует их заполнению и обмелению. По интенсивности вулканизма, вертикальных движений и сейсмичности области данного типа не уступают Курильским или Японским.

К Индонезийскому подтипу относятся Индонезийская, Карибская и Южно-Антильская переходные области. Они характеризуются наибольшей сложностью строения. Внутри каждой из них выделяется несколько котловин, глубоководных желобов и островных дуг. В котловинах нередки крупные подводные хребты и возвышенности. Глубоководные желоба встречаются и с внутренней стороны островных дуг. Сами островные дуги имеют различный возраст и в большинстве случаев сильно изогнуты в плане. Вулканизм и сейсмичность здесь также значительны, как и в областях предыдущего подтипа.

Средиземноморский тип – это еще более сложно устроенные переходные области, характеристика которых дана выше (см. гл. 9). Складчатые сооружения образуют здесь острова, полуострова, дислоцированные породы слагают обширные пространства материковых гор и равнин (рис. 30).

Рис. 30. Эллинский желоб (1) и Критское море (3) в Средиземноморье. Черным (2) показаны участки желоба глубиной более 5 км

Большинство линейно ориентированных поднятий – Альпы, Апеннины и другие – крупные и широкие складчато-глыбовые системы, состоящие из ряда слившихся антиклинориев и горст-антиклинориев. Между ними не всегда расположены моря, нередко это пониженные участки суши более или менее изометричных очертаний. Большинство исследователей-тектонистов считают их срединными массивами, т. е. участками древней складчатости, но не исключено, что некоторые из них сохранили еще под осадочным покровом субконтинентальную или субокеаническую кору (например, Паннонская впадина).

Одним из интересных тектонических процессов, характеризующих рассматриваемый тип переходной зоны, является «зарастание» молодыми покровными складками остаточных бассейнов с субокеанической корой. Этот процесс известен в Южном Каспии, где обнаружен ряд подводных хребтов-антиклиналей, являющихся продолжением современных складок юго-восточной зоны Большого Кавказа и периферии Копетдага.

Поиск по сайту: