Геологические структуры Земли I, II и III порядка. Материки, океанические впадины, типы пограничных зон. Особенности строения, взгляды на происхождение океанов и материков. Платформы и

Геологические структуры Земли I, II и III порядка. Материки, океанические впадины, типы пограничных зон. Особенности строения, взгляды на происхождение океанов и материков. Платформы и геосинклинальные области, их строение, классификации, основные структурные элементы.

В геологии под структурой понимают обособленные участки коры, отличающиеся определенным сочетанием состава и условий залегания слагающих их пород (по В. Е. Хаину, 1973 г.). Другими словами, структуры – это геологические тела, имеющие естественные границы и обладающие специфическими свойствами горных пород, из которых они состоят. К таким свойствам относятся, прежде всего, вещественный состав пород и залегание их пластов в пространстве. Основные отличительные черты геологических структур определяются их происхождением и, что самое главное, различной историей развития, что в свою очередь обусловливается разнонаправленными и разноинтенсивными движениями, преобразующими земную кору и получившими название тектонических. Поэтому основные типы структур удобно выделять по степени их подвижности во времени.

Наиболее подвижными структурами являются геосинклинали. Для них характерны интенсивные вертикальные и горизонтальные движения, повышенные сейсмичность и вулканизм. Геосинклиналь – это арена максимального проявления сил внутренней динамики Земли. В своем развитии геосинклиналь проходит две основные стадии: интенсивного прогибания (главная стадия геосинклинального развития) и горообразования (орогенная). По мере завершения развития геосинклинали на ее месте возникают новые структуры – орогены, или горно-складчатые области, выраженные в рельефе местности горными странами. По сути дела орогены можно рассматривать как геосинклиналь на заключительной стадии развития. Однако образование гор может происходить и вне геосинклиналей. Кроме того, в последнее время ученые обнаружили на дне всех океанов протяженные срединно-океанические хребты, геологическая природа которых еще неясна. Существование на поверхности нашей планеты горных стран различного происхождения заставляет выделять орогены в самостоятельный класс структур земной коры, для которых характерны горный рельеф, высокая тектоническая подвижность и вулканизм. Наиболее хорошо изучены горно-складчатые области континентов. Главнейшими составными элементами их являются антиклинории и синклинории. Первые выражены в рельефе горными хребтами. В геологическом смысле это выпуклый пучок складок. Несколько антиклинориев образуют мегантиклинорий (например, мегантиклинорий Большого Кавказа). Синклинории представляют собой вогнутый пучок складок, и в рельефе горных стран они выражены либо понижением, либо невысоким хребтом.

С течением времени интенсивность внутренних процессов в результате истощения энергии в глубоких недрах Земли резко понижается. Тектонические движения для геосинклиналей слабеют, уменьшается их амплитуда, замедляется скорость роста горных хребтов. Эрозионные процессы, протекающие на поверхности, начинают "стачивать" горы, все более и более нивелируя рельеф. Разрушение горных хребтов продолжается до тех пор, пока на месте высокогорных стран не образуется полого всхолмленная равнина – пенеплен. Такая равнина уже не испытывает в дальнейшем интенсивных тектонических движений, присущих геосинклиналям и орогенам. Прогибание идет медленно с небольшой амплитудой. Данный участок земной коры закончил свое геосинклинальное развитие и перешел в платформу. Таким образом, развитие земной коры на протяжении последних, по крайней мере, 2 млрд. лет можно рассматривать как постепенный и последовательный исторический процесс отмирания геосинклинального режима и смены его платформенным.

В основании каждой платформы лежат породы, сформированные в геосинклинальный период развития. Это магматические и метаморфические породы, сильно дислоцированные, т. е. смятые в складки, разбитые трещинами. Такой геосинклинальный комплекс образует фундамент (основание, цоколь) платформы. На нем практически горизонтально залегают осадочные породы (пески, глины, известняки, каменная соль и др.), накопившиеся за платформенный этап развития, образуя платформенный (осадочный) чехол.

В развитии платформы, так же как и в развитии геосинклинали, можно выделить две стадии: доплитную (авлакогенную) и плитную. Вначале на теле платформы образуются узкие провалы – грабены, которые заполняются песчаниками, глинами, галечниками континентального происхождения. Такие "рвы" на теле платформы впервые установил академик Н. С. Шатский, который назвал их авлакогенами (бороздой рожденные). В дальнейшем, частично или полностью, территория платформы все более втягивается в погружение, она затапливается морем и образующийся осадочный чехол перекрывает большую ее часть. Такие участки платформ называют плитами. В то же время продолжают существовать области, испытывающие тенденцию к поднятию, в связи, с чем в их пределах чехол практически не образуется. Эти части платформ называют щитами.

В зависимости от особенностей дальнейшего геологического развития плиты дифференцируются на крупные поднятия (антеклизы) и обширные депрессии (синеклизы). Первые характеризуются замедленным прогибанием, резко сокращенной мощностью осадочного чехла, не превышающей 1-2 км. Синеклизы представляют собой наиболее прогнутые области платформы, мощность чехла достигает здесь 5-6 км и более. Синеклизы, как правило, располагаются над авлакогенами. Кроме этих крупнейших структур на платформах выделяют также еще ряд положительных (своды, валы, зоны поднятия) и отрицательных (впадины, прогибы) структурных элементов.

Обособленно от рассмотренных геологических структур стоят разломы земной коры, которые часто разграничивают геологические структуры или рассекают их. Если сами структуры характеризуются принадлежностью к каким-то более крупным элементам земной коры, т. е. соблюдается известная иерархия, то разломы выходят за рамки всяких структурных порядков. Они известны как на континентах, так и на дне океанов, как на платформах, так и в геосинклиналях. Более того, разломы могут одновременно рассекать эти крупнейшие элементы земной коры. Геологи уже давно пришли к выводу, что разломы – особый тип структур. Для них характерна линейность, значительная протяженность (сотни, иногда тысячи километров). Горные породы в зоне разломов раздроблены и смяты в складки. Разлом - это линейная структурная зона повышенной трещиноватости и деформации земной коры, эластично соединяющая различно "живущие" ее блоки.

Наиболее крупными структурными элементами земной коры являются континентыи океаны, характеризующиеся различным строением земной коры. Следовательно, эти структурные элементы должны пониматься в геологическом, вернее даже в геофизическом смысле, так как определить тип строения земной коры возможно только сейсмическими методами. Отсюда ясно, что не все пространство, занятое водами океана, представляет собой в геофизическом смысле океанскую структуру, так как обширные шельфовые области, например в Северном Ледовитом океане, обладают континентальной корой. Различия между этими двумя крупнейшими структурными элементами не ограничиваются типом земной коры, а прослеживаются и глубже, в верхнюю мантию, которая под континентами построена иначе, чем под океанами, и эти различия охватывают всю литосферу, а местами и тектоносферу, т.е. прослеживаются до глубин примерно в 700 км.

В пределах океанов и континентов выделяются менее крупные структурные элементы, во-первых, это стабильные структуры – платформы, которые могут быть как в океанах, так и на континентах. Они характеризуются, как правило, выровненным, спокойным рельефом, которому соответствует такое же положение поверхности на глубине, только под континентальными платформами она находится на глубинах 30-50 км, а под океанами 5-8 км, так как океанская кора гораздо тоньше континентальной.

В океанах, как структурных элементах, выделяются срединно-океанские подвижные пояса, представленные срединно-океанскими хребтами с рифтовыми зонами в их осевой части, пересеченными трансформными разломами и являющиеся в настоящее время зонами спрединга, т.е. расширения океанского дна и наращивания новообразованной океанской коры. Следовательно, в океанах как структурах выделяются устойчивые платформы (плиты) и мобильные срединно-океанские пояса.

На континентах как структурных элементах высшего ранга выделяются стабильные области – платформы и эпиплатформенные орогенные пояса, сформировавшиеся в неоген-четвертичное время в устойчивых структурных элементах земной коры после периода платформенного развития. К таким поясам можно отнести современные горные сооружения Тянь-Шаня, Алтая, Саян, Западного и Восточного Забайкалья, Восточную Африку и др. Кроме того, подвижные геосинклинальные пояса, подвергнувшиеся складчатости и орогенезу в альпийскую эпоху, т.е. также в неоген-четвертичное время, составляют эпигеосинклинальные орогенные пояса, такие, как Альпы, Карпаты, Динариды, Кавказ, Копетдаг, Камчатка и др.

На территории некоторых континентов, в зоне перехода континент – океан (в геофизическом смысле) находятся окраинно-континентальные, по терминологии В.Е. Хаина, подвижные геосинклинальные пояса, представляющие собой сложное сочетание окраинных морей, островных дуг и глубоководных желобов. Это пояса высокой современной тектонической активности, контрастности движений, сейсмичности и вулканизма. В геологическом прошлом функционировали и межконтинентальные геосинклинальные пояса, например Урало-Охотский, связанный с древним палео-Азиатским океанским бассейном, и др.

Учение о геосинклиналях в 1973 г. отметило свое столетие с того времени, как американский геолог Д. Дэна ввел это понятие в геологию, а еще раньше, в 1857 г., также американец Дж. Холл сформулировал в целом эту концепцию, показав, что горно-складчатые структуры возникли на месте прогибов, ранее выполнявшихся разнообразными морскими отложениями. В силу того, что общая форма этих прогибов была синклинальной, а масштабы прогибов очень большими, их и назвали геосинклиналями.

За прошедшее столетие учение о геосинклиналях набирало силу, разрабатывалось, детализировалось и благодаря усилиям большой армии геологов различных стран сформировалось в стройную концепцию, представляющую собой эмпирическое обобщение огромного фактического материала, но страдавшую одним существенным недостатком: оно не давало, как совершенно справедливо полагает В.Е. Хаин, геодинамической интерпретации наблюдаемых конкретных закономерностей развития отдельных геосинклиналей. Устранить этот недостаток в настоящее время способна концепция тектоники литосферных плит, возникшая всего лишь 25 лет назад, но быстро превратившаяся в ведущую геотектоническую теорию. С точки зрения этой теории геосинклинальные пояса возникают на границах взаимодействия различных литосферных плит. Рассмотрим основные структурные элементы земной коры более подробно.

Древние платформы являются устойчивыми глыбами земной коры, сформировавшимися в позднем архее или раннем протерозое. Их отличительная черта – двухэтажность строения. Нижний этаж, или фундамент сложен складчатыми, глубоко метаморфизованными толщами пород, прорванными гранитными интрузивами, с широким развитием гнейсовых и гранитогнейсовых куполов или овалов – специфической формой метаморфогенной складчатости. Фундамент платформ формировался в течение длительного времени в архее и раннем протерозое и впоследствии подвергся очень сильному размыву и денудации, в результате которых вскрылись породы, залегавшие раньше на большой глубине. Площадь древних платформ на материках приближается к 40 % и для них характерны угловатые очертания с протяженными прямолинейными границами - следствием краевых швов (глубинных разломов). Складчатые области и системы либо надвинуты на платформы, либо граничат с ними через передовые прогибы, на которые в свою очередь надвинуты складчатые орогены. Границы древних платформ резко несогласно пересекают их внутренние структуры, что свидетельствует об их вторичном характере в результате раскола суперматерика Пангеи-1, возникшего в конце раннего протерозоя.

Верхний этаж платформ представлен чехлом, или покровом, полого залегающих с резким угловым несогласием на фундаменте неметаморфизованных отложений – морских, континентальных и вулканогенных. Поверхность между чехлом и фундаментом отражает самое важное структурное несогласие в пределах платформ. Строение платформенного чехла оказывается сложным и на многих платформах на ранних стадиях его образования возникают грабены, грабенообразные прогибы - авлакогены (от греч. "авлос" - борозда, ров; "ген" - рожденный, т.е. рожденные рвом), как их впервые назвал Н.С. Шатский. Авлакогены чаще всего формировались в позднем протерозое (рифее) и образовывали в теле фундамента протяженные системы. Мощность континентальных и реже морских отложений в авлакогенах достигает 5-7 км, а глубокие разломы, ограничивавшие авлакогены, способствовали проявлению щелочного, основного и ультраосновного магматизма, а также специфического для платформ траппового магматизма с континентальными толеитовыми базальтами, силлами и дайками. Этот нижний структурный ярус платформенного чехла, соответствующий авлакогенному этапу развития, сменяется сплошным чехлом платформенных отложений, чаще всего начинающимся с вендского времени.

Среди наиболее крупных структурных элементов платформ выделяются щиты и плиты. Щит - это выступ на поверхность фундамента платформы, который на протяжении всего платформенного этапа развития испытывал тенденцию к поднятию. Плита - часть платформы, перекрытая чехлом отложений и обладающая тенденцией к прогибанию. В пределах плит различаются более мелкие структурные элементы. В первую очередь это синеклизы - обширные плоские впадины, под которыми фундамент прогнут, и антеклизы - пологие своды с поднятым фундаментом и относительно утоненным чехлом.

По краям платформ, там, где они граничат со складчатыми поясами, часто образуются глубокие впадины, называемые перикратонными (т.е. на краю кратона, или платформы). Нередко антеклизы и синеклизы осложнены второстепенными структурами меньших размеров: сводами, впадинами, валами. Последние возникают над зонами глубоких разломов, крылья которых испытывают разнонаправленные движения и в чехле платформы выражены узкими выходами древних отложений чехла из-под более молодых. Углы наклона крыльев валов не превышают первых градусов. Часто встречаются флексуры – изгибы слоев чехла без разрыва их сплошности и с сохранением параллельности крыльев, возникающие над зонами разломов в фундаменте при подвижке его блоков. Все платформенные структуры очень пологие и в большинстве случаев непосредственно измерить наклоны их крыльев невозможно.

Состав отложений платформенного чехла разнообразный, но чаще всего преобладают осадочные породы – морские и континентальные, образующие выдержанные пласты и толщи на большой площади. Весьма характерны карбонатные формации, например, белого писчего мела, органогенных известняков, типичных для гумидного климата и доломитов с сульфатными осадками, образующимися в аридных климатических условиях. Широко развиты континентальные обломочные формации, приуроченные, как правило, к основанию крупных комплексов, отвечающих определенным этапам развития платформенного чехла. На смену им нередко приходят эвапоритовые или угленосные паралические формации и терригенные - песчаные с фосфоритами, глинисто-песчаные, иногда пестроцветные. Карбонатные формации знаменуют собой обычно "зенит" развития комплекса, а далее можно наблюдать смену формаций в обратной последовательности. Для многих платформ типичны покровно-ледниковые отложения.

Платформенный чехол в процессе формирования неоднократно претерпевал перестройку структурного плана, приуроченную к рубежам крупных геотектонических циклов: байкальского, каледонского, герцинского, альпийского и др. Участки платформ, испытывавшие максимальные погружения, как правило, примыкают к той пограничной с платформой подвижной области или системе, которая в это время активно развивалась.

Кроме древних платформ выделяют и молодые, хотя чаще их называют плитами, сформировавшимися либо на байкальском, каледонском или герцинском фундаменте, отличающемся большей дислоцированностью чехла, меньшей степенью метаморфизма пород фундамента и значительной унаследованностью структур чехла от структур фундамента. Примерами таких платформ (плит) являются: эпибайкальская Тимано-Печорская, эпигерцинская Скифская, эпипалеозойская Западно-Сибирская и др.

Дата добавления: 2015-08-29