Субокеанических впадин
Молодые платформы. Молодые платформы наследуют структуры коллизионных складчатых поясов палеозоя, испытавших консолидацию и терявших со временем свою тектоническую активность.
Фундамент молодых платформ представлен структурами коллизионных складчатых поясов и имеет сложное строение, что отражаено в структуре осадочного чехла и выступов фундамента. В отличие от древних платформ,основание которых представлено консолидированными в конце палеопротерозоя горными массами, основание молодых платформ слагают разновозрастные складчатые пояса байкалид, каледонид и герцинид. Все они после завершения финальной коллизии оставались тектонически активными, что препятствовало формированию единого осадочного покрова, сосредоточенного в пределах межгорных и предгорных впадин. Одни исследователи относят их к платформенным категориям и выделяют в качестве эпибайкальских, эпикаледонских и эпигерцинских платформ. Другие, учитывая их связь с орогенными структурами, выделяют в качестве промежуточных структур, предшествовавших формированию осадочного чехла – плитного комплекса. Они названы молодыми эпигерцинскими платформами, основанием которых является складчатый фундамент.
Рис.9.23.Молодые платформы Евразии:1-платформы
(А-Западно-Сибирская,В-Туранская,С-Скифская)
На молодых платформах доплитная (тафрогенная) стадия проявляется в различной форме. В одних случаях, она представлена орогенными формациями, выполняющими различные по морфологии и размерам впадины и прогибы. Часто они наследуют положение микроконтинентов складчатого фундамента. В других, обозначена возникновением рифтов, сопровождаемых терригенными формациями и базальтоидным вулканизмом щелочного ряда.
Плитная (собственно платформенная) стадия начинается с образования единого осадочного чехла (плитного комплекса), залегающего трансгрессивно на подстилающем его промежуточном комплексе или складчатом фундаменте. Поэтому одним из важнейших критериев выделения молодых платформ является граница распространения чехла. К молодым платформам относятся Западно-Сибирская, Туранская, Скифская, Западно-Европейская, а также небольшие по площади области распространения осадочного чехла (Сунляо, Восточно-Австралийская и др.). За их пределами к платформам относят предельно выровненные складчатые области с сопровождающими их корами выветривания и продуктами их переотложения, захороненными в остаточных и эрозионных впадинах.
На молодых платформах,как и на древних,по их границе с складчатыми системами получают развитие краевые прогибы.
Структурный план плитного комплекса развивался под действием вертикальных дифференцированных тектонических движений.Нисходящие движения протекали одновременно с осадконакоплением, т.е. являлись конседиментационными. Они создавали очень пологие изгибы слоев, измеряемые десятками минут, реже первыми градусами. Только вдоль наиболее крупных разломов возникали линейные валы и флексуры. Мощность отложений осадочного чехла древних платформ обычно не превышает 1,0-2,0 км, но может достигать 10 км и более в пределах перикратонных опусканий и субокеанических впадинах. Молодые платформы, отличающиеся большей подвижностью, характеризуются более высокими градиентами изменения мощностей, достигающих 5,0 км и более.
Строение плитного комплекса отличается надежной стратификацией разрезов, незначительной мощностью отдельных секций, наличием стратиграфических перерывов и выдержанностью фациального состава отложений. Последние могут быть представлены терригенными аллювиально-равнинными или мелководно-морскими отложениями. В зависимости от климата меняется их петрографический состав. В условиях ограниченного твердого стока с континентальных поднятий осадочный чехол может быть представлен карбонатными и эвапоритовыми образованиями.
Области внутриконтинентального орогенеза.Наряду с коллизионными орогеническими поясами, формировавшимися в зонах конвергенции литосферных плит, в земной коре широко развиты структуры внутриконтинентального (внутриплитного) орогенеза. Вовлечение в горообразование внутренних (внутриконтинентальных) частей литосферных плит, их пространственная разобщенность с одновременно развивавшимися с ними конвергентными структурами сходящихся плит послужили основой для выделения особого класса орогенических структур. Их главной особенностью является то, что в орогенез одновременно вовлекались самые различные по строению и предыстории регионы – древние и молодые платформы и коллизионные покровно-складчатые пояса палеозоя, получившие в литературе названия постплатформенных (эпиплатформенных) орогенов, дейтероорогенов, областей тектонической активизации и др.
По геодинамическим условиям их можно разделить на две большие группы – собственно рифтогенные и коллизионные эпиплатформенные. Первые формировались в условиях растяжения, вторые – сжатия литосферы и земной коры.
Сопоставление этого класса структур, заключенных в разрезах докембрия и фанерозоя, с их современными аналогами – внеальпийскими областями новейшего – неоген-четвертичного горообразования показало, что они характеризуются высокими значениями теплового потока, повышенной сейсмичностью, распространением участков разуплотненной мантии, свидетельствующих о повышенной активности происходящих в них процессах. Изгибы континентальной коры, создающие морфоструктурный облик возрожденной горной страны, нередко сопровождаются внедрением базальтоидных расплавов повышенной щелочности, ремобилизацией корового вещества с формированием за его счет кислых и субщелочных интрузий и вулканитов. Одновременно в наложенных приразломных впадинах и прогибах накапливаются мощные, часто многокилометровые толщи континентальных моласс. Сравнительной анализ их глубинного строения показывает, что в ходе внутриконтинентального орогенеза происходят существенные изменения геофизических параметров коры – ее мощности, расслоенности и латеральной расчлененности на блоки.
Степень проницаемости коры для магматических расплавов отражено в образовании двух важнейших типов областей повторного горообразования. Одни из них формировались в условиях регионального растяжения литосферы и коры (рифтовые области) и сжатия (эпиплатформенные орогены).
Области рифтогенеза. Процессы рифтогенеза, наряду со спредингом и коллизией, являются важнейшими в формировании состава и строения земной коры. Рифтовые системы и отдельные рифтовые впадины являются историческими категориями, а их развитие приурочено к определенным эпохам формирования земной коры. Они могут предварять деструкцию континентов, предшествовать формированию задуговых бассейнов, завершать образование коллизионных складчатых поясов и, наконец, быть вполне автономными при вовлечении в рифтогенез внутренних частей платформ и складчатых поясов. Рифтовые структуры отличаются многообразием форм их проявления с характерными для них особенностями магматизма и осадконакопления.
Рифтовые системы древних платформ знаменуют начало их развития в доплитной стадии. Любая рифтовая система в своем развитии проходит ряд сменяющих друг друга стадий (рис.9.23).
На стадии заложения возникают грабенообразные прогибы, ограниченные и осложненные нормальными листрическими сбросами. К этой стадии приурочены значительные по объему проявления основного магматизма.Позднее на стадии проседания погружение продолжается, но масштабы магматизма сокращаются. В дальнейшем развитие авлакогенов может развиваться по- разному. Одни из них наследуют общее погружение. В этом случае над авлакогеном формируется синеклиза. Другие, случае выполнение авлакогена испытывает складчатость и превращается в инверсионную структуру, часто блокового, горстообразного поднятия. В осадочном чехле платформы возникают валы, плакантиклинали, ограниченные флексурами.
Рис.9.24.Схематические разрезы авлакогена Южной Оклахомы (P.Hoffman, J.F.Dewey, K.Burke)
Внутриконтинентальные рифтовые системы мезозоя и кайнозоя завершают эволюционный ряд рифтовых структур. Часто их называют эпиплатформенными рифтами. Главной их особенностью является автономность рифтогенеза, когда он развивается после длительного периода стабильных тектонических обстановок, отожествляемых с платформенным режимом.
Сводово-вулканические рифты характеризуются формированием сводового поднятия и рифтовой подушки из разуплотненного вещества мантии. Обрушение свода и образование рифтового провала сопровождается мощной и длительной вулканической деятельностью.Щелевые Танганьикский, Байкальский, Рейнский и другие рифты формировались без возникновения сводового поднятия. Они характеризуются глубиной рифтовой долины до 3-4 км и узостью краевых поднятий (плечи рифта). Состав пород разнообразен – от ультращелочных калиевых до субщелочных и, даже, толеитовых.Заложение рифтовых систем обычно происходило по особенным тектоническим зонам, а некоторые из них формировались в условиях сдвига (впадины типа pull-apart).
Рис.9.25.Байкальская рифтовая система:1-древний кратон,2-рифтовые грабены,3-молодые вулканиты,4-палеозойское складчатое обрамление Сибирского кратона
Коллизионные эпиплатформенные орогенические области.Среди областей внутриконтинентального орогенеза особое место занимают коллизионные эпиплатформенные орогены. В отличие от рифтовых областей они формировались в условиях регионального сжатия внутриконтинентальных блоков литосферы и коры. Ориентировка стрессовых напряжений обусловливала встречные движения микроплит, их надвигание друг на друга. Контрастные формы гоного рельефа поднятий и впадин обозначены граничными разломами. Подобные области характеризуются ослабленным магматизмом в верхних частях коры. Примером является Центрально-Азиатский горный пояс, наложенный на гетерогенное основание докембрийских кратонов и палеозойских и раннемезозойских складчатых поясов. Вовлечение в орогенез приграниченых участков древних Северо-Американской и Южно-Американской платформ прослеживается к востоку от Кордильер (Скалистые горы, плато Колорадо) и Анд (Восточные Кордильеры, Центральные Анды). Альпийско-Гималайский пояс с севера сопровождается поднятиями Горного Крыма, Большого Балхана, Паропамиза и Бенд-и-Туркестана. Особую категорию структур составляют внутриплитные поднятия Горного Мангышлака, Пальмирид, Атласских гор и ряда других поднятий, ориентированных согласно общему простиранию граничных с ними коллизионных складчатых поясов.
Рис. 9.26.Пояс торошения по южной и восточной окраине Евразии
Тектонотипом структур коллизионного орогенеза с полным основанием можно считать Центрально-Азиатский горный пояс с входящими в него сооружениями Памира, Куэньлуня, Гиндукуша, Тянь-Шаня, Наньшаня, Цинлиня, Алтая, Саян, поднятий Прибайкалья, Забайкалья, разделенных глубокими впадинами. Главной отличительной чертой пояса является его возникновение на месте предельно выровненных палеогеновых равнин и эпигерцинского пенеплена, когда, начиная с олигоцена, в горообразование стали вовлекаться самые разные по своей предыстории регионы. С юго-запада на северо-восток от предгорий Тянь-Шаня до Становых гор пояс несогласно накладывается на гетерогенное основание – южный край Сибирской платформы, Урало-Монгольский пояс и западное обрамление Китайской платформы (рис.11.16).
До недавнего времени образование горной страны внутри Азии многие ученые связывали только с вертикальными глыбовыми перемещениями фундамента, т.е. рассматривали ее происхождение с фиксистских позиций. Однако общая картина геодинамической зональности, если подходить к ней с современными представлениями тектоники плит, в действительности отражает глобальные процессы схождения литосферных плит Гондваны и Евразии, сопровождаемого в ареалах их сопряжения образованием сложных ансамблей микроплит и блоков литосферы и коры. П.Молнар и П.Тапонье были первыми, кто обосновал природу внутриконтинентального пояса Центральной Азии с позиций стрессовых напряжений, транслирующихся в глубь континента благодаря продвижению Индостана к северу.
Рис.9.27.Пояс торошения литосферных плит, микроплит и блоков в геодинамической структуре сходящихся Евразийской, Индо-Австралийской и Тихоокеанской плит.а– схема размещения землетрясений (T.Seno, T.Eguchi).б– Центрально-Азиатский пояс взаимодействия Евразийской, Индо-Австралийской и Тихоокеанской плит (по Л.П.Зоненшайну и Е.Е.Милановскому с дополнениями).Орогенические структуры, формировавшиеся в условиях стрессовых напряжений под влиянием Индийской плиты (микроконтиненты: Афганский (1), Таджикский (2), Ферганский (3), Тибетский (4), Таримский (5), Восточно Тяньшаньский (6), Джунгарский (7), Алашаньский (8), Монгольский (9), Амурский (10), Индо-Китайский (11); пояс взаимодействия Евразийской и Тихоокеанской плит. Плиты и микроплиты: Китайская 12), Ордосская (13), Пекинская (14), Корейская (15); обозначения: 1 – зоны субдукции океанических плит (тип Б), 2 – зоны внутриконтинентальной субдукции (тип А), 3 – сбросы, сдвиги, надвиги, 4 – рифты, 5 – задуговые субокеанические впадины.
Рис.9.28.Геодинамическая интерпретации условий схождения Индийской и Азиатской плит и возникновения Центрально-Азиатского коллизионного орогенического пояса (В.Е.Хаин):1-верхняя кора,2-нижняя кора,3-литосфера,4-астеносфера,5-зона субдукции,6-надвиги,7- сдвиги,8-сжатие
Внутреннее строение Центрально-Азиатского горного пояса предопределено не только стрессовыми напряжениями, но и внутренним строением его коры. В ее составе участвуют (Таримский, Джунгарский Таджико-Каракумский и многие другие) микроконтиненты. Они разделены складчатыми зонами, представленными структурами островных дуг, задуговых бассейнов и пассивных окраин. Подобная латеральная неоднородность коры по-разному реагировала на давление Индостанской плиты, при которой квазипластичные складчатые зоны испытывали дополнительную деформацию и часто надвигались на микроконтиненты. Вдоль этих уступов образовалисьасимметричные окраинные впадины, прислоненные к тектоническому предгорному уступу (рис.11.16).
Впадины, формировавшиеся во внутренних частях складчатых зон, испытывали двухстороннее сжатие со стороны ограничивающих их хребтов. Известны случаи полного закрытия таких впадин за счет перекрытия их сомкнувшимися массами горных хребтов. В структурообразовании и участвовали различные горизонты коры, т.е. процессы развивались в полном согласии с двухярусной тектоникой плит. Дополнительным подтверждением этого является положение многочисленных очагов землетрясений не выходящих за пределы верхней коры (не ниже 20-25 км). И только вдоль глубинных сдвигов, нарушающих сплошность литосферы, отмечаются очаги глубокофокусных землетрясений.
Новейший эпиплатформенный орогенез Центральной Азии отражает влияние двух главных факторов - стрессовых напряжений при горизонтальном сжатии и разуплотнения подкоровых слоев мантии. Кинематика движений Индостана и северу, начиная с олигоцена, предопределяла не только коллизию структур океана Тетис и возникшего на их основе Альпийско-Гималайского складчатого пояса, но и способствовала вовлечению в орогенез Тарима и Центральной Азии. Изучение взаимосвязи Индии с Памиром, Каракорумом и Тянь-Шанем является ключем к расшифровке процессов эпиплатформенного орогенеза в Центральной Азии.
Продвижение индентора – Индостанской континентальной плиты к северу, начиная с конца эоцена, предопределило возникновение вдоль ее фронта дугообразной системы горных хребтов, составляющих Альпийско-Гималайский коллизионный пояс в Азии. В ходе этого движения в орогенез последовательно вовлекались Гималаи и Трансгималаи, Каракорум, Памир и Бадахшан. Благодаря поддвигу Индостанской плиты под Тибетский микроконтинент произошло сдвоение его коры и, как следствие, вовлечение его в общее поднятие в составе дуги.
Трансляция стрессовых напряжений в глубь Азии сопровождалась возникновением сложной системы горных хребтов и впадин не только в Средней Азии, но и далеко за ее пределами. Вовлеченные в орогенез ансамбли литосферных плит и блоков коры по обе стороны от Таласо-Ферганского правостороннего сдвига развивались в разных геодинамических режимах. К западу от сдвига на фоне меридионального сжатия происходило выталкивание блоков к западу, что сопровождалось образованием субширотных сдвиговых зон, меридиональных складок, левостороннее вращение блоков. Борта многих межгорных впадин были перекрыты надвинутыми на них горными массами палеозойских формаций.
Рис.9.29.Две системы орогенических поясов Азии:I- Альпийско-Гималайский коллизионный складчатый пояс,возникший в результате закрытия океана Тетис,II-Централно-Азиатский орогенический пояс,образованный в результате давления Индийской литосферной плиты.
К востоку от Таласо-Ферганского сдвига структуры формировались в условиях фронтального сжатия. Энергия Индийской плиты транслировалась через Тибетский и Таримский микроконтиненты вглубь Азии. В Восточном Тянь-Шане все хребты и впадины имеют субширотное простирание, а вся система на юге и севере ограничена предгорными прогибами. Далее к востоку амплитуда вертикальных движений заметно падала, что повлияло на морфологию хребтов с преобладающей глыбовой складчатостью.
На примере восточных частей Азии раскрываются особенности строения континентальных регионов, в связи с влиянием на них Индо-Австралийской и Тихоокеанской плит. Продвигавшаяся к северу Индостанская плита повлияла на в возникновение Центрально-Азиатского пояса торошения малых плит и блоков. Они формировались под воздействием вектора стрессовых (снимающих) напряжений. Тогда как территории Восточного Китая, непосредственно примыкающие к Западно-Тихоокеанской активной окраине, испытывали влияние растягивающих напряжений. Это отразилось в смене латерального ряда структур и субокеанических бассейнов Японского и Южно-Китайского морей, рифтовых впадин Восточно-Китайского моря. На континенте их сменяют типичные континентальные рифты Северо-Китайского бассейна, система рифтов Хехуай. По обрамлению Ордосского микроконтинента образовалисьграбенные системы Шанси и Цзуньчуань.Вроятно, к этому классу структур следует отнести также область Бассейнов и Хребтов, где процессы рассеянного рифтинга охватили огромную территорию части Северо-Американской платформы и обрамляющего ее с запада коллизионный складчатый пояс Кордильер.
Принципиально иную природу имеет Восточно-Африканская рифтовая система. Ее большая протяженность и характер магматизма указывают на глубокий уровень орогенических процессов, обусловленных подъемом дериватов мантии. Вероятно, Рейнский грабен также следует относить к структурам активного рифтогенеза.
Повторный орогенез не является чем-то исключительным в общем ряду орогенических структур, свойственных только неотектоническому этапу развития Земли. Его проявления зафиксированы на разных геохронологических уровнях, начиная с позднего докембрия. Повсеместно их образование сопровождалось формированием впадин, выполненных грубообломочными молассами часто большой мощности. Формируясь на гетерогенном основании, их появление часто совпадает с планетарными орогеническими эпохами - байкальской, каледонской, герцинской и др. Сопрягаясь с коллизионными поясами они какбы сопровождают эти области в прилегающей к ним полосе. Такой тип орогенеза назван В.Е.Хаиным рекурентным (телеорогенным), неоднократно повторявшимся в истории Земли. С ним связано не только формирование контрастного рельефа, но образование гранитоидных интрузий и проявление регионального метаморфизма. Важно, отметить, что подобный орогенез мог сочетать комбинацию структур, формировавшихся как в условиях регионального сжатия, так и растяжения. Причем эти процессы могли проявляться в пределах единого региона, охваченного эпиплатформенным орогенезом.
Кольцевые структуры как особый класс тектонических элементов земной коры стали выделяться сравнительно недавно благодаря дешифрированию космических снимков. На снимках они фиксируютсяв виде овалов купольной, кольцевой или купольно-кольцевой формы. Их размеры варьируют в широких пределах и могут достигать 1000 км и более. Часто в крупные структуры вписываются более мелкие. Под термином «кольцевая структура» понимаются геологические тела разного происхождения, состоящие обычно из центральной области (ядра) и системы концентрических и радиальных структурных элементов, образующих на земной поверхности окружности, эллипсы, кольца. Кольцевые структуры могут сопровождаться радиальными, концентрическими или секущими разломами. Вдоль последних может происходить смещение кольцевых структур.
Они возникают под влиянием различных эндогенных, экзогенных и космических (космогенных) процессов. По размерности делятся на мега, макро, мезос, мини- и микроструктуры. Их происхождение может быть самым различным.
Крупнейшими кольцевыми структурами являются нуклеарные (рис.9.32).
В плане они образуют овалы диаметром от первых сотен до первых тысяч километров. Их возникновение связывают с формированием архейских ядер древних платформ (кратонов). Мантийно-очаговые структуры характерны для мезозойской и кайнозойской эр. Их положение совпадает с восходящими мантийными и астеносферными диапирами. В результате ядро структуры характеризуется утонением коры. Нуклеарные структуры, слагающие фундамент древних платформ и микроконтиненты складчатых поясов, устанавливаются также при перекрытии осадочным чехлом.
Рис.9.30. Расположение нуклеарных кольцевых структур на континентах Земли и их реконструкция в пределах Гондваны (слева) и реконструкция кольцевых структур Гондваны (справа):1-площади нуклеаров,2-интернуклеарное пространство
Магматогенные кольцевые структуры связаны как с подкоровым, так и коровым магматизмом, вулканические и вулканоплутонические - с подкоровым магматизмом наиболее характерны для трапповых полей древних плаформ. Их размеры варьируют в широких пределах – от крупнейших Деканского в Индии, Тунгусского в Сибири трапповых полей до небольших кальдер отдельных вулканов с астеносферным уровнем магмагенерации.
Вулканические и вулкано-плутонические кольцевые структуры связаны с коровым магматизмом. Их поперечник обычно не превышает 50-150 км. Наиболее широко они развиты в окраинноконтинентальных поясах. С коровым магматизмом связаны также плутонические кольцевые структуры.
Тектонические кольцевые структуры формируются под влиянием преимущественно вертикальных тектонических движений. Положительные совпадают с антеклизами, сводами, выступами фундамента платформ, валами, крупными антиклинальными складками, неотектоническими поднятиями, отрицательные соответствуют синеклизам, впадинам, прогибам, мульдам, антиклинальным складкам. Особую разновидность составляют диапировые кольцевые структуры солянокупольных бассейнов. Глиняные диапиры и грязевые вулканы также имеют кольцевое строение.
Импактные кратеры и астроблемы. Широкое распространение метеоритных (импактных) кратеров на Луне, Марсе, Меркурии и Венере позволяет предполагать, что подобные образования были широко распрстранены в ранние этапы развития Земли. Этот фактор играл особую роль в формировании ее рельефа и теплового режима недр. Позднее различные экзогенные и эндогенные процессы стерли следы ранней массовой бомбордировки Земли. В дальнейшем количество соударений заметно снизилось. Однако их следы установлены, начиная с архея.
Следами падения космических тел являются метеоритные кратеры и астроблемы. Астроблемами называются дочетвертичные метеоритные кратеры на Земле, преобразованные последующими экзогенными процессами и утратившие морфологический облик кратеров. Метеоритные кратеры всегда содержат фрагменты метеоритов. Термином «импактный кратер» могут обозначаться как астроблемы, так и метеоритные кратеры.
Огромное давление и высокая температура в метеоритных кратерах преобразуют минеральный состав исходных пород, что приводит к образованию метаморфических минералов (коэсит, стиповерит, рингвудит, жадеит) и импактных пород (аутигенные и аллотигенные брекчий, импактит – зювиты и тагамиты).
Рис.9.31.Астроблемы