11. Рифтогенез. Глобальная система рифтовых зон. Континентальный рифтогенез

Современная тектоническая активность распределена крайне неравномерно и сосредоточена главным образом на границах литосферных плит. Двум главным видам этих границ соответствуют и главные геодинамические обстановки. На дивер­гентных границах развивается рифтогенез, которому посвящена настоящая глава, здесь же мы рассмотрим активность трансформных границ, поскольку они связаны в первую очередь с рифтовыми зонами океанов. Конвергентное взаимодействие литосферных плит выражается субдукцией, абдукцией и коллизией.

Термином рифтовая долина (англ. rift — расщелина) Дж. Гре­гори в конце прошлого века обозначил ограниченные сбросами грабены Восточной Африки, образующиеся в условиях растяже­ния. Впоследствии Б. Уиллис противопоставил их рампам — праграбенам, зажатым между встречными взбросами. Понятие, имевшее вначале главным образом структурное содержание, в дальнейшем, особенно в последние десятилетия, обогащалось представлениями о геологических условиях и вероятных глубинных механизмах фор­мирования этих линейных зон растяжения, о характерных магма­тических и осадочных образованиях и, таким образом, наполня­лось генетическим содержанием. Складывалось современное понимание рифтогенеза, которое четверть века назад вошло в кон­цепцию тектоники плит как один из важнейших ее элементов. При этом оказалось, что большинство рифтовых зон (в новом, ши­роком их понимании) находится в океанах, однако там рифты как структуры, контролируемые сбросами, имеют подчиненное значе­ние, а главным способом реализации растягивающих напряжений служит раздвиг.

Глобальная система рифтовых зон

Большинство современных рифтовых зон связаны между собой, образуя глобальную систему, протянувшуюся через континенты и океаны. Осознание единства этой системы, охватившей весь земной шар, побудило исследователей искать планетарные по своему масштабу механизмы тектогенеза и способствовало рождению «новой глобальной тектоники», как в конце 60-х годов назы­вали концепцию тектоники литосферных плит.

В системе рифтовых зон Земли большая ее часть (около 60 тыс. км) находится в океанах, где выражена срединно-океанскими хребтами. Эти хребты продолжают один другой, а в нескольких местах связаны между собой «тройными сочленениями»: на соединениях Западно-Чилий­ского и Галапагосского хребтов с Восточно-Тихоокеанским, на юге Атлантического океана и в центральной части Индийского. Пересекая границу с пассивными континентальными окраинами, океанские рифты продолжаются континентальными. Такой пере­ход прослежен к югу от тройного сочленения Аденского и Красно-морского океанских рифтов с рифтом долины Афар: вдоль нее с севера на юг океанская кора выклинивается и начинается конти­нентальная Восточно-Африканская зона. В Арктическом бассейне океанский хребет Гаккеля продолжается континентальными риф­тами на шельфе моря Лаптевых, а затем сложной палеотектонической зоной, включающей Момский рифт.

Там, где срединно-океанские хребты подходят к активной кон­тинентальной окраине, они могут поглощаться в зоне субдукции. Так, у Андской окраины заканчиваются Галапагосский и Западно-Чилийский хребты. Другие соотношения демонстрирует Восточно-Тихоокеанское поднятие, над продолжением которого па надвину­той Северо-Американской плите образовался континентальный рифт Рио-Гранде. Подобным образом океанские структуры Кали­форнийского залива (представляющие собой, по-видимому, ответ­вление главной рифтовой зоны) продолжаются континентальной системой Бассейнов и Хребтов.

Охватывая почти всю планету, система рифтовых зон кайно­зоя обнаруживает геометрическую правильность и определенным образом ориентирована относительно оси вращения геоида. Рифтовые зоны образуют почти полное кольцо вокруг Южного полюса па широтах 40—60° и отходят от этого кольца меридионально с интервалом около 90° тремя затухающими к се­веру поясами: Восточно-Тихоокеанским, Атлантическим и ИндоокеанскимЗакономерна и ориентировка векторов растяжения в рифтовых зонах, преобладают близмеридиональные и близширотные. Последние максимальны в приэкваториальных областях, убывая вдоль хребтов как в северное, так и в южном направлении.

Вне глобальной системы находятся лишь немногие из крупны рифтов. Это система Западной Европы (включающая Рейнский грабен), а также система Байкальская приуроченная к разломам северо-восточного простирания, активность которых, как полагают, поддерживается коллизией континентальных плит Евразии и Индостана.

Континентальный рифтогенез

Активным рифтовым зонам континентов свойственны расчлененный рельеф, сейсмичность, вулканизм, которые отчетливо контролируются крупными разломами, преимущественно сбросам Главный современный пояс континентального рифтогенеза, протянувшийся почти меридионально более чем на 3 тыс. км через всю Восточную Африку, так и был назван поясом Великих африканских разломов. Образующие его зоны разветвляются и сходятся подчиняясь сложному структурному рисунку.

Рельеф, структура и осадочные формации. Центральное поло­жение в рифтовой зоне обычно занимает долина шириной до 40— 50 км, ограниченная сбросами, нередко образующими ступенча­тые системы. Такая долина иногда протягивается вдоль сводового поднятия земной коры (например, Кенийский рифт), но может формироваться и без него. Тектонические блоки на обрамлении рифта бывают приподняты до отметок 3000—3500 м.

В своей верхней, обнаженной части сбросы наклонены к гори­зонту под углом 50—60° и круче. Однако, судя по сейсмическим профилям, многие из них выполаживаются на глубине, их назы­вают листричеокими.

Для осадочных формаций континентальных рифтов, преиму­щественно молассовых, характерно сочетание с тем или иным ко­личеством вулканитов, вплоть до случаев, когда осадочные фор­мации полностью замещаются вулканическими. Преобладают обломочные отложения озерного (в том числе озерные турбидиты), аллювиального, пролювиального, a также флювиогляциального и ледникового происхождений.

Магматизм и его продукты. Континентальный рифтогенез со­провождается магматизмом и лишь локально его поверхностные проявления могут отсутствовать. Так, в частности, нет надежно установленного вулканизма в рифте озера Байкал, но в той же системе в Тункинском и Чарском рифтах есть трещинные излия­ния базальтов. Нередко вулканы размещаются асимметрично — по одну сторону от рифтовой долины, на ее более высоком борту.

Геофизические характеристики. По геофизическим данным мощ­ность коры под континентальными рифтами уменьшается и проис­ходит соответствующий подъем поверхности Мохоровичича, кото­рая находится там в зеркальном соответствии с наземным рельефом.

Механизмы рифтогенеза. Физические модели образования риф­тов учитывают наблюдаемую концентрацию растяжении в сравни­тельно узкой полосе, где происходит соответствующее уменьшение мощности континентальной коры. Вдоль ослабленной зоны обра­зуется все более тонкая «шейка», вплоть до раз­рыва и раздвига континентальной коры с их заполнением корой океанского типа. В разных рифтах такой критический момент на­ступает, по-видимому, при разной предельной толщине сиалической коры (в Красноморском и Аденском рифтах она была утоне­на приблизительно вдвое) и означает переход от континентально­го рифтогенеза к океанскому.

Поскольку у земной поверхности растяжение в континенталь­ных рифтах происходит посредством сбросовых смещений, перво­начальная, классическая модель рифтогенеза учитывала только эти хрупкие деформации.

Механизм гидравлического расклинивания. В основе всех пе­речисленных моделей лежит компенсация растяжения коры ее ме­ханической деформацией (хрупкой или пластичной), уменьшени­ем мощности и образованием «шейки». Магматизму при этом от­водится пассивная роль. Между тем при наличии на глубине оча­гов базальтовой магмы (с ее высокими жидкостными свойствами) вступает в действие принципиально иной механизм.

Гидравлическим разрывом (гидроразрывом) называют про­цесс образования и распространения трещин в горных породах под давлением жидкости, в том числе магматического расплава. Рас­тяжение земной коры может выразиться зияющими трещинами отрыва лишь па самых малых глубинах — до 2—3 км, Глубже, с увеличением всестороннего давления и температур, хрупкий от­рыв сменяется, как уже отмечалось, скалыванием по все более многочисленным плоскостям, а затем переходит в пластичную де­формацию.

Для континентальных рифтов механизм гидравлического рас­клинивания становится значимым па завершающем этапе их раз­вития, когда утонение коры приближается к критическим величи­нам, а снижение нагрузки на астеносферный выступ способствует большему отделению базальтовых выплавок.

В тех случаях, когда развитие континентального рифта пре­кращается на более ранней стадии, он сохраняется как ослаблен­ная зона, борозда па континентальной плите, примером чему слу­жат авлакогены.