Тектонические движения земной коры

То, что поверхность Земли никогда не бывает в состоянии покоя, было известно уже древним грекам и жителям Скандинавского полуострова. Они догадывались, что Земля испытывает поднятия и опускания. Доказательством этого являлись древние приморские поселения, оказавшиеся через несколько веков вдали от моря. Причина этого – тектонические движения, которые располагаются в глубинах Земли.

Определение 1

Тектонические движения – это механические перемещения внутри земной коры, в результате которых она изменяет свое строение.

Типы тектонических движений впервые выделил в $1758$ г. М.В. Ломоносов . В своем труде «О слоях Земли » ($1763$) он дает им определение.

Замечание 1

В результате тектонических движений происходит деформация земной поверхности – изменяется её форма, нарушается залегание горных пород, происходят процессы горообразования, возникают землетрясения, вулканизм, глубинное рудообразование. Характер и интенсивность разрушения поверхности Земли, осадконакопление, распределение суши и моря тоже зависят от этих движений.

Распространение трансгрессий и регрессий океана, суммарная толщина осадочных отложений и распределение их фаций, обломочный материал, снесенный в депрессии, являются показателями тектонических движений геологического прошлого. Они имеют определенную периодичность, выражающуюся в изменениях знака и (или) скорости во времени.

Тектонические движения по скорости могут быть быстрые и медленные (вековые), протекающие постоянно. Землетрясения, например, относятся к быстрым тектоническим движениям. Происходит кратковременное, но значительное по силе воздействие на тектонические структуры. Медленные движения незначительны по величине силы, зато по времени растянуты на многие миллионы лет.

Типы тектонических движений рассматривают по признакам:

Направление движения;
Интенсивность воздействия;
Глубина и масштаб их проявления;
Время проявления.

Тектонические движения земной коры могут быть вертикальными и горизонтальными.

Тектонические структуры земной коры

Определение 2

Тектонические структуры – это огромные участки земной коры, ограниченные глубинными разломами, отличающиеся строением, составом и условиями образования.

Важнейшими тектоническими структурами являются платформы и геосинклинальные пояса

Определение 3

Платформы – это устойчивые и стабильные участки земной коры.

По возрасту платформы могут быть древние и молодые, получившие название плит. Древние занимают около $40\%$ суши, а площадь молодых платформ значительно меньше. Строение тех и других платформ двухслойное – кристаллический фундамент и осадочный чехол.

Специалисты в пределах плит различают:

Синеклизы – крупные пологие впадины фундамента;
Антеклизы – крупные и пологие поднятия фундамента;
Авлакогены – линейные прогибы, ограниченные сбросами.

Определение 4

Геосинклинальные пояса – представляют собой вытянутые участки земной коры с активно проявляющимися тектоническими процессами.

В пределах этих поясов выделяют:

Антиклинорий – сложный комплекс складок земной коры;
Синклинорий – сложная форма складчатых дислокаций слоев земной коры.

Помимо геосинклинальных поясов и платформ существуют и другие тектонические структуры – сквозные пояса, рифтовые пояса, глубинные разломы.

Типы тектонических движений

Современная геология выделяет два основных типа тектонических движений – эпейрогенические (колебательные) и орогенические (складчатые).

Эпейрогенические или медленные вековые поднятия и опускания земной коры не изменяют первичного залегания пластов. Они имеют колебательный характер и обратимы. Это значит, что поднятие может смениться опусканием.

Результатом этих движений является:

Изменение границ суши и моря;
Накопление осадков в море и разрушение прилегающей части суши.

Различают среди них следующие движения:

Современные со скоростью $1-2$ см в год;
Неотектонические со скоростью от $1$ см в год до $1$ мм в год;
Древние медленные вертикальные движения со скоростью $0,001$ мм в год.

Орогенические движения происходят в двух направлениях – горизонтальном и вертикальном. При горизонтальном движении горные породы сминаются в складки. При вертикальном движении область складкообразования поднимается, и возникают горные сооружения.

Замечание 2

Горизонтальные движения являются основными , потому что идет смещение крупных участков земной коры относительно друг друга. Конвекционные тепловые потоки в астеносфере и верхней мантии считаются факторами этих движений, а длительность и постоянство во времени – их особенностями . В результате горизонтальных движений образуются структуры первого порядка – материки, океаны, планетарные разломы. К образованиям второго порядка относятся платформы и геосинклинали.

Тектонические нарушения

Лавовые потоки и осадочные породы первоначально залегают в виде горизонтальных слоев, но встречаются такие слои редко. На стенках карьеров и высоких обрывов можно увидеть, что слои чаще всего наклонены или раздроблены – это тектонические нарушения . Они бывают складчатые и разрывные. Выделяются антиклинальные и синклинальные складки.

Определение 5

Антиклинали – это слои горных пород, выпуклостью обращенные вверх. Синклинали – это слои горных пород, выпуклостью обращенные вниз.

Помимо складчатых нарушений существуют разрывные тектонические нарушения, которые образуются тогда, когда крупные трещины раскалывают горную породу на блоки. Эти блоки перемещаются относительно друг друга вдоль трещин и образуют разрывные структуры. Возникают эти нарушения при интенсивном сдавливании или при растягивании горных пород. В процессе растяжения горных пород возникают взбросы или надвиги, а в месте разрыва происходит сокращение земной коры. Разрывные нарушения могут образовывать определенные структуры, а могут встречаться и поодиночке. Примерами таких нарушений являются горсты и грабены.

Определение 6

Горст – это поднятый блок горных пород между двумя сбросами. Грабен – это опущенный блок горных пород между двумя сбросами.

В сплошных слоях земной коры даже без перемещения блоков могут появиться трещины, что является результатом каких-либо напряжений при движении коры. В породах, где появляются трещины, возникают ослабленные зоны, поддающиеся выветриванию.

Трещины могут быть:

Трещины сокращения и уплотнения – идет обезвоживание пород;
Трещины остывания, характерные для магматических лав;
Трещины параллельные контактам интрузии.

Структуры земной коры и литосферы

При рассмотрении деформаций горных пород, которые являются следствием (результатом) движений земной коры и литосферы, видно, что Земля находится в беспрерывном развитии. Древние движения и связанные с ними другие геологические процессы сформировали определенное строение земной коры, т.е. геологическиеструктурыилитектонику земной коры. Современные и частично новейшие движения продолжают изменять древние структуры, создавать современные структуры, которые нередко как бы накладываются на «старые» структуры.

Термин тектоника с латинского языка обозначает «строительство». Под термином «тектоника» понимают, с одной стороны, «строение какого-либо участка земной коры, определяющееся совокупностью тектонических нарушений и историей их развития», а с другой стороны, «учение о строении земной коры, геологических структурах и закономерностях их расположения и развития. В последнем случае синоним термина геотектоника».

В.П. Гаврилов дает наиболее оптимальное понятие: «Геологическиеструктуры – участкиземнойкорыилитосферы, которые отличаются от соседних участков определенными сочетаниями состава (название и генезис), возраста, условий (форм) залегания и геофизических параметров слагающих их горных пород». Ис- ходя из этого определения, геологической структурой можно называть и пласт горной породы, и разлом, и более крупные структуры земной коры, состоящие из системы элементарных структур, т.е. можно выделять геологические структуры разных уровней или рангов: глобальные, региональные, локальные и местные. На практике геологи-съемщики, выполняющие геологическое картирование, выявляют местные и локальные структуры.

Наиболее крупными и глобальными структурами земной коры являются континентыили участки с континентальным типом земной коры и впадиныокеановили участки с океаническим типом земной коры, а также области их сочленения, отличающиеся зачастую активными современными движениями, которые изменяют и усложняют древние структуры (рис. 38, 39). Строители осваивают, прежде всего, участки континентов. В основе всех континентов лежат древние (дорифейские) платформы, которые окружены или пересекаются горно- складчатымипоясамииобластями.

Платформаминазывают крупные блоки земной коры, обладающие двухъярусным (этажным) строением. Нижний структурный этаж, сложенный дислоцированными комплексами осадочных, магматических и метаморфических пород, называют складчатым (кристаллическим) фундаментом (цоколем, основанием), который был образован древнейшими дислокационными движениями.

Верхний этаж, сложенный почти горизонтально залегающими осадочными породами значительной мощности – осадочным (платформенным) чехлом. Он был образован за счет более молодых вертикальных движений – опусканий и поднятий отдельных блоков фундамента, которые неоднократно были залиты морем, в силу чего оказались покрытыми чередующимися слоями осадочных морских и континентальных отложений.

В течение длительного времени формирования чехла блоки земной коры в пределах платформ отличались слабой сейсмичностью и отсутствием или редким проявлением вулканизма, поэтому они по характеру тектонического режима от- носятся к относительно устойчивым, жестким и малоподвижным структурам континентальной земной коры. Из-за мощного почти горизонтального чехла платформам свойственны выровненные формы рельефа и характерны медленные современные вертикальные движения. В зависимости от возраста складчатого фундамента различают древние и молодые платформы.

Древниеплатформы (кратоны) имеют докембрийский, по некоторым авторам даже дорифейский, фундамент, перекрытый осадочными породами (отложениями) верхнепротерозойской (рифейской), палеозойской, мезозойской и кайнозойской систем.

В течение более 1 млрд лет блоки древних платформ были устойчивыми и относительно малоподвижными с преобладанием вертикальных движений. Древние платформы (Восточно-Европейская, Сибирская, Китайско-Корейская, Южно- Китайская, Таримская, Индостанская, Австралийская, Африканская, Северо- и Южно-Американские, Восточно-Бразильская и Антарктическая) лежат в основе всех континентов (рис. 40). Главными структурами древних платформ являются щиты и плиты. Щитыпредставляют собой положительные (относительно при- поднятые), как правило, изометричные в плане, участки платформ, в которых на поверхность выходит дорифейский фундамент, а осадочный чехол практически отсутствует или имеет ничтожную мощность. В фундаменте выделяют раннеархейские (беломорские) блоки гранитогнейсовых куполов, позднеархейско- раннепротерозойские (карельские) складчатые зоны зеленокаменных поясов из метаморфизованных зеленокаменно измененных вулканитов основного состава и осадочных пород, в т.ч. железистых кварцитов.

Большая площадь фундаментов перекрыта осадочным чехлом и называетсяплитой. Плитыпо сравнению со щитами представляют собой опущенные участки платформы. В зависимости от глубины залегания фундамента и соответственно мощности осадочного чехла выделяются антеклизы и синеклизы, перикратонные прогибы и авлакогены и другие более мелкие структурные элементы.

Антеклизы– участки плит, в пределах которых глубина залегания фундамента не превышает 1…2 км, а на отдельных участках фундамент может выходить на земную поверхность. Маломощный осадочный чехол имеет антиклинальную форму изгиба поверхностей (Воронежская антеклиза).

Синеклизы представляют собой крупные пологие изометричные или слегка вытянутые структуры в пределах плит, ограниченные смежными щитами, антеклизами или др. Глубина залегания фундамента и соответственно мощность осадочных пород более 3…5 км. Крылья имеют синклинальную форму изгиба поверхностей (Московская, Тунгусская). Склоны антеклиз и синеклиз обычно сложены валами (пологими поднятиями) и флексурами (изгибами складок, отражающими глубинные разломы – Жигулевская флексура).

Наибольшая глубина залегания (до 10…12 км) фундамента наблюдается в авлакогенах. Авлакогены представляют собой относительно протяженные (до нескольких сотен километров) и узкие прогибы, ограниченные разломами и заполненные мощными толщами не только осадочных, но вулканических пород (базальтами), что сближает их по строению со структурами рифтового типа. Многие авлакогены переродились в синеклизы. Среди более мелких структур на плитах выделяются прогибы и впадины, своды и валы, соляные купола.

Молодыеплатформы имеют молодой архейско-протерозойско-палеозойский или даже палеозойско-мезозойский возраст пород фундамента и соответственно еще моложе возраст пород чехла – мезо-кайнозойский. Самым ярким примером молодой платформы является Западно-Сибирская плита, осадочный чехол кото- рой богат залежами нефти и газа. В отличие от древних молодые платформы не имеют щитов, а окружены горно-складчатыми поясами и областями.

Складчатыепояса заполняют промежутки между древними платформами или отделяют их от впадин океанов. В их пределах горные породы разного происхождения интенсивно смяты в складки, пронизаны большим количеством разломов и интрузивных тел, что указывает на формирование их в условиях сжатия и пододвигания литосферных плит. К крупнейшим складчатым поясам относятся Урало- Монгольский (Охотский), Северо-Атлантический, Арктический, Тихоокеанский (часто подразделяется на Восточно- и Западно-Тихоокеанский) и Средиземноморский. Все они зародились в конце протерозоя. Первые три пояса завершили свое развитие к концу палеозоя, т.е. они как складчатые пояса существуют уже более 250…260 млн. лет. В течение этого времени в их пределах преобладают уже не дислокационные горизонтальные, а вертикальные относительно медленные движения. Два последних пояса – Тихоокеанский и Средиземноморский, продолжают свое развитие, выражающиеся в проявлении землетрясений и вулканизма.

В складчатых поясах выделяют складчатые области, которые сформировались на месте резко дифференцированных и подвижных областей геологического прошлого, т.е. там, где были, вероятно, и процессы спрединга, и субдукции или др. тектонические движения, характерные для современных областей. Складчатые области различают между собой по времени образования составляющих их структур и по возрасту горных пород, которые смяты в складки, пронизаны разломами и интрузиями. На обзорных картах строения земной коры выделяются обычно следующие области: байкальской складчатости, образовавшейся в позднем протерозое; каледонской – в раннем палеозое; герцинской или варисцийской – на границе карбона и перми; киммерийской или ларамийской – в поздней юры и мела; альпийской – в конце палеогена, кайнозойской – в середине миоцена. Отдельные участки подвижных поясов, в которых формирование основных складчатых структур продолжается (сейсмофокальные зоны глубокофокусных землетрясений), рассматриваются многими учеными как современные геосинклинальныеобласти. Таким образом, понятия геосинклиналь иконвергентные границы, особенно зоны Вадати-Заварицкого-Беньофа, применяются для одних и тех же структур (участков) земной коры. Только понятие геосинклиналь используется, как правило, для древних складчатых областей и поясов сторонниками геосинклинальной теории (фиксизма), согласно которой в образовании складчатых областей ведущую роль играли вертикальные движения. Второе понятие применяется сторонниками теории движения литосферных плит (мобилизма) для конвергентных границ, на которых преобладают горизонтальные движения в условиях сжатия, приводящие к образованию разломов, складок и как следствие поднятию земной коры, т.е. современных развивающихся областей складчатости.

Геосинклиналяминазываются наиболее активные подвижные участки земной коры. Они располагаются между платформами и представляют собой как бы их подвижные сочленения. Для геосинклиналей характерны разнообразные по вели- чине тектонические движения, землетрясения, вулканизм, складкообразование. В зоне геосинклиналей происходит интенсивное накопление мощных толщ осадочных пород. К ним приурочено около 72 % всей массы осадочных пород, а на платформах только 28 %. Развитие геосинклинали завершается образование складчатостей, т.е. областей с интенсивным смятием горных пород в складки, активными разрывными дислокациями и, как следствие, восходящими вертикальными тектоническими движениями. Этот процесс называется орогенезом (горообразованием) и ведет к расчленению рельефа. Так возникают горные хребты и межгорные впадины – горные страны.

В пределах горно-складчатых областей выделяются антиклинории, синклинории, краевые прогибы и другие более мелкие структуры. Отличительной особенностью строения антиклинориев является то, что в их ядрах (осевых частях) залегают наиболее древние или интрузивные (глубинные) магматические горные породы, которые к периферии структур сменяются более «молодыми» породами. Осевые части синклинориевсложены более «молодыми» горными породами. На- пример, в ядрах антиклинориев Уральской горно-складчатой герцинской (палеозойской) области вскрываются архейско-протерозойские метаморфические породы или интрузивные породы. В частности, ядра Восточно-Уральского антиклинория сложены гранитоидами, поэтому его называют иногда антиклинорием гранитных интрузий. В синклинориях данной области залегают, как правило, девонско-каменноугольные осадочно-вулканогенные породы в разной степени мета- морфизованные; в краевомпрогибе – мощные толщи самых «молодых» палеозойских – пермских, горных пород. В конце палеозоя (примерно 250…260 млн лет тому назад), когда формировалась Уральская горно-складчатая область, на месте антиклинориев существовали высокие хребты, а на месте синклинориев и краевого прогиба – впадины-прогибы. В горах, где горные породы обнажаются на земной поверхности, активизируются экзогенные процессы: выветривание, денудация и эрозия. Речные потоки разрезают и распиливают поднимающуюся область на горные хребты и долины. Начинается новый геологический этап – платформенный.

Таким образом, структурные элементы земной коры – геологические структуры, разных уровней (рангов) имеют определенное развитие и особенности строения, выраженные в сочетании различных горных пород, условиях (формах) их залегания, возрасте, а также влияют на формы земной поверхности – рельеф. В связи с этим, инженеры-строители при подготовке различных проектных материалов и при строительстве, эксплуатации сооружений, особенно дорог, трубопроводов и других магистралей должны учитывать особенности движения и строение земной коры и литосферы.

Внутреннее строение Земли

В настоящее время преобладающим большинством геологов, геохимиков, геофизиков и планетологов принимается, что Земля имеет условно сферическое строение с нечёткими границами раздела (или перехода), а сферы – условно мозаично-блоковое. Основные сферы – земная кора, трёхслойная мантия и двухслойное ядро Земли.

Земная кора

Земная кора составляет самую верхнюю оболочку твёрдой Земли. Мощность её колеблется от 0 на некоторых участках срединно-океанических хребтов и океанских разломов до 70-75 км под горными сооружениями Анд, Гималаев и Тибета. Земная кора обладает латеральной неоднородностью , т.е. состав и строение земной коры различны под океанами и континентами. На основании этого выделяются два главных типа коры – океаническая и континентальная и один тип промежуточной коры.

● Океаническая кора занимает на Земле около 56% земной поверхности. Мощность её обычно не превышает 5-6 км и максимальна у подножия континентов. В её строении выделяются три слоя.

Первый слой представлен осадочными породами. В основном это глинистые, кремнистые и карбонатные глубоководные пелагические осадки, причём карбонаты с определённой глубины исчезают вследствие растворения. Ближе к континенту появляется примесь обломочного материала, снесённого с суши (континента). Мощность осадков колеблется от ноля в зонах спрединга до 10-15 км вблизи континентальных подножий (в периокеанических прогибах).

Второй слой океанической коры в верхней части (2А) сложен базальтами с редкими и тонкими прослоями пелагических осадков. Базальты нередко обладают подушечной отдельностью (пиллоу-лавы), но отмечаются и покровы массивных базальтов. В нижней части второго слоя (2В) в базальтах развиты параллельные дайки долеритов. Общая мощность второго слоя около 1,5-2 км. Строение первого и второго слоя океанской коры хорошо изучено с помощью подводных аппаратов, драгированием и бурением.

Третий слой океанической коры состоит из полнокристаллических магматических пород основного и ультраосновного состава. В верхней части развиты породы типа габбро, а нижняя часть сложена «полосчатым комплексом», состоящем из чередования габбро и ультрамафитов. Мощность 3-го слоя около 5 км. Он изучен по данным драгирования и наблюдений с подводных аппаратов.

Возраст океанической коры не превышает 180 млн. лет.

При изучении складчатых поясов континентов были выявлены в них фрагменты ассоциаций пород, подобных океанским. Г Штейманом было предложено в начале XX века называть их офиолитовыми комплексами (или офиолитами ) и рассматривать «триаду» пород, состоящую из серпентенизированных ультрамафитов, габбро, базальтов и радиоляритов, как реликты океанической коры. Подтверждения этому были получены только в 60-ые годы XX столетия, после публикаций статьи на эту тему А.В. Пейве.

● Континентальная кора распространена не только в пределах континентов, но и в пределах шельфовых зон континентальных окраин и микроконтинентов, расположенных внутри океанских бассейнов. Общая площадь её составляет около 41% земной поверхности. Средняя мощность 35-40 км. На щитах и платформах континентов она варьирует от 25 до 65 км, а под горными сооружениями достигает 70-75 км.

Континентальная кора имеет трёхслойное строение:

Первый слой – осадочный, обычно называется осадочным чехлом. Мощность его колеблется от нуля на щитах, поднятиях фундамента и в осевых зонах складчатых сооружений до 10-20 км в экзогональных впадинах плит платформ, передовых и межгорных прогибах. Он сложен, в основном, осадочными породами континентального или мелководного морского, реже батиального (в глубоководных впадинах) происхождения. В этом осадочном слое возможны покровы и силы магматических пород, образующих трапповые поля (трапповые формации). Возрастной диапазон пород осадочного чехла от кайнозоя до 1,7 млрд. лет. Скорость продольных волн составляет 2,0-5,0 км/с.

Второй слой континентальной коры или верхний слой консолидированной коры выходит на дневную поверхность на щитах, массивах или выступах платформ и в осевых частях складчатых сооружений. Он вскрыт на Балтийском (Фенноскандинавском) щите на глубину более 12 км Кольской сверхглубокой скважиной и на меньшую глубину в Швеции, на Русской плите в Саатлинской уральской скважине, на плите в США, в шахтах Индии и Южной Африки. Он сложен кристаллическими сланцами, гнейсами, амфиболитами, гранитами и гранитогнейсами, и называется гранитогнейсовым или гранитно-метаморфическим слоем. Мощность данного слоя коры достигает 15-20 км на платформах и 25-30 км в горных сооружениях. Скорость продольных волн составляет 5,5-6,5 км/с.

Третий слой или нижний слой консолидированной коры был выделен как гранулито-базитовый слой. Ранее предполагалось, что между вторым и третьим слоем существует чёткая сейсмическая граница, названная по имени её первооткрывателя границей Конрада (К) . Позднее при сейсмических исследованиях стали выделять даже до 2-3 границ К . Кроме того, данные бурения Кольской СГ-3 не подтвердили различие в составе пород при переходе границы Конрада. Поэтому в настоящее время большинство геологов и геофизиков различают верхнюю и нижнюю кору по их отличным реологическим свойствам: верхняя кора более жёсткая, и хрупкая, а нижняя – более пластичная. Тем не менее, на основании состава ксенолитов из трубок взрыва можно полагать, что «гранулито-базитовый» слой содержит гранулиты кислого и основного состава и базиты. На многих сейсмических профилях нижняя кора характеризуется наличием многочисленных отражающих площадок, что также может, вероятно, рассматриваться как наличие пластовых внедрений магматических пород (что-то похожее на трапповые поля). Скорость продольных волн в нижней коре 6,4-7,7 км/с.

● Кора переходного типа является разновидностью коры между двумя крайними типами земной коры (океанской и континентальной) и может быть двух типов – субокеанской и субконтинентальной. Субокеанская кора развита вдоль континентальных склонов и подножий и, вероятно, подстилает дно котловин не очень глубоких и широких окраинных и внутренних морей. Мощность её не превышает 15-20 км. Она пронизана дайками и силами основных магматических пород. Субокеанская кора вскрыта скважиной у входа в Мексиканский залив и обнажена на побережье Красного моря. Субконтинентальная кора образуется в том случае, когда океанская кора в энсиматических вулканических дугах превращается в континентальную, но ещё не достигает «зрелости». Она обладает пониженной (менее 25 км) мощностью и более низкой степенью консолидированности. Скорость продольных волн в коре переходного типа не более 5,0-5,5 км/с.

● Поверхность Мохоровичича и состав мантии. Граница между корой и мантией достаточно чётко определяется по резкому скачку скоростей продольных волн от 7,5-7,7 до 7,9-8,2 км/сек и она известна как поверхность Мохоровичича (Мохо или М) по имени выделившего её хорватского геофизика.

В океанах она отвечает границе между полосчатым комплексом 3-го слоя и серпентинизированными базит-гипербазитами. На континентах она расположена на глубине 25-65 км и до 75 км в складчатых областях. В ряде структур выделяется до трёх поверхностей Мохо, расстояния между которыми могут достигать нескольких км.

По результатам изучения ксенолитов из лав и кимберлитов из трубок взрыва предполагается, что под континентами в верхней мантии присутствую кроме перидотитов эклогиты (как реликты океанской коры, оказавшиеся в мантии в процессе субдукции?).

Верхняя часть мантии – это «истощённая» («деплетированная») мантия. Она обеднена кремнезёмом, щелочами, ураном, торем, редкими землями и другими некогерентными элементами благодаря выплавлению из неё базальтовых пород земной коры. Она охватывает почти всю её литосферную часть. Глубже она сменяется «неистощенной» мантией. Средний первичный состав мантии близок к шпинелевому лерцолиту или гипотетической смеси перидотита и базальта в пропоции 3:1, которая была названа А.Е. Рингвудом пиролитом .

Слой Голицина или средняя мантия (мезосфера) – переходная зона между верхней и нижней мантией. Простирается он с глубины 410 км, где отмечается резкое возрастание скоростей продольных волн, до глубины 670 км. Возрастание скоростей объясняется увеличением плотности вещества мантии примерно на 10%, в связи с переходом минеральных видов в другие виды с более плотной упаковкой: например, оливина в вадслеит, а затем вадслеита в рингвудит со структурой шпинели; пироксена в гранат.

Нижняя мантия начинается с глубины около 670 км и простирается до глубины 2900 км со слоем D в основании (2650-2900 км), т. е. до ядра Земли. На основании экспериментальных данных предполагается, что она должна быть сложена в основном перовскитом (MgSiO 3) и магнезиовюститом (Fe,Mg)O – продуктами дальнейшего изменения вещества нижней мантии при общем увеличении отношения Fe/Mg.

По последним сейсмотомографическим данным выявлена значительная негомогенность мантии, а также наличие большего количества сейсмических границ (глобальные уровни – 410, 520, 670, 900, 1700, 2200 км и промежуточные – 100, 300, 1000, 2000 км), обусловленных рубежами минеральных преобразований в мантии (Павленкова, 2002; Пущаровский, 1999, 2001, 2005; и др.).

По Д.Ю. Пущаровскому (2005) строение мантии представляется несколько иначе, чем вышеприведённые данные согласно традиционной модели (Хаин, Ломизе, 1995):

Верхняя мантия состоит из двух частей: верхняя часть до 410 км, нижняя часть 410-850 км. Между верхней и средней мантией выделен раздел I – 850-900 км.

Средняя мантия : 900-1700 км. Раздел II – 1700-2200 км.

Нижняя мантия : 2200-2900 км.

● Ядро Земли по данным сейсмологии состоит из внешней жидкой части (2900-5146 км) и внутренней твёрдой (5146-6371 км). Состав ядра большинством принимается железным с примесью никеля, серы либо кислорода или кремния. Конвекция во внешнем ядре генерирует главное магнитное поле Земли. Предполагается, что на границе ядра и нижней мантии зарождаются плюмы , которые затем в виде потока энергии или высокоэнергетического вещества поднимаются вверх, формируя в земной коре или на её поверхности магматические породы.

Плюм мантийный – узкий, поднимающийся вверх поток твёрдофазного вещества мантии диаметром около100 км, который зарождается в горячем, низкоплотностном пограничном слое, расположенном либо выше сейсмической границы на глубине 660 км, либо рядом с границей ядро-мантия на глубине 2900 км (A.W. Hofmann, 1997). По А.Ф. Грачёву (2000) плюм мантийный – это проявление внутриплитной магматической активности, обусловленное процессами в нижней мантии, источник которой может находиться на любой глубине в нижней мантии, вплоть до границы ядро-мантия (слой «Д»). (В отличие от горячей точки, где проявление внутриплитной магматической активности обусловлено процессами в верхней мантии.) Мантийные плюмы характерны для дивергентных геодинамических режимов. По Дж. Моргану (1971) плюмовые процессы зарождаются ещё под континентами на начальной стадии рифтогенеза (рифтинга). С проявлением мантийного плюма связывается формирование крупных сводовых поднятий (диаметром до 2000 км), в которых происходят интенсивные трещинные излияния базальтов Fe-Ti-типа с коматиитовой тенденцией, умеренно обогащённых лёгкими РЗЭ, с кислыми дифференциатами, составляющими не более 5% от общего объёма лав. Отношения изотопов 3 He/ 4 He(10 -6)>20; 143 Nd/ 144 Nd – 0.5126-0/5128; 87 Sr/ 86 Sr – 0.7042-0.7052. С мантийным плюмом связывается формирование мощных (от 3-5 км до 15-18 км) лавовых толщ архейских зеленокаменных поясов и более поздних рифтогенных структур.

В северо-восточной части Балтийского щита, и на Кольском п-ове в частности, предполагается, что мантийные плюмы обусловили формирование позднеархейских толеитбазальтовых и коматиитовых вулканитов зеленокаменных поясов, позднеархейского щелочногранитного и анортозитового магматизма, комплекса раннепротерозойских расслоенных интрузий и палеозойских щелочно-ультраосновных интрузий (Митрофанов, 2003).

Плюм-тектоника – тектоника мантийных струй, связанная с тектоникой плит. Эта связь выражается в том, что субдуцируемая холодная литосфера погружается до границы верхней и нижней мантии (670 км), накапливается там, частично продавливаясь вниз, а затем через 300-400 млн. лет проникает в нижнюю мантию, достигая её границы с ядром (2900 км). Это вызывает изменение характера конвекции во внешнем ядре и его взаимодействия с внутренним ядром (граница между ними на глубине около 4200 км) и, в порядке компенсации притока материала сверху, образование на границе ядро/мантия восходящих суперплюмов. Последние поднимаются до подошвы литосферы, частично испытывая задержку на границе нижней и верхней мантии, а в тектоносфере расщепляются на более мелкие плюмы, с которыми и связан внутриплитный магматизм. Они же, очевидно, стимулируют конвекцию в астеносфере, ответственную за перемещение литосферных плит. Процессы же, происходящие в ядре, японские авторы обозначают в отличие от плейт- и плюм-тектоники, как тектонику роста (growth teсtonics), имея ввиду рост внутреннего, чисто железо-никелевого ядра за счёт внешнего ядра, пополняемого корово-мантиным силикатным материалом.

Возникновение мантийных плюмов, приводящее к образованию обширных провинций плато-базальтов, предшествует рифтогенезу в пределах континентальной литосферы. Дальнейшее развитие может происходить по полному эволюционному ряду, включающему заложение тройных соединений континентальных рифтов, последующее утонение, разрыв материковой коры и начало спрединга. Однако развитие отдельно взятого плюма не может привести к разрыву материковой коры. Разрыв происходит в случае заложения системы плюмов на континенте и далее процесс раскола происходит по принципу продвигающей трещины от одного плюма к другому.

Литосфера и астеносфера

Литосфера состоит из земной коры и части верхней мантии. Это понятие чисто реологическое, в отличие от коры и мантии. Она более жесткая и хрупкая, чем более ослабленная и пластичная подстилающая оболочка мантии, которая была выделена как астеносфера . Мощность литосферы от 3-4 км в осевых частях срединно-океанских хребтов до80-100 км на периферии океанов и 150-200 км и более (до 400 км?) под щитами древних платформ. Глубинные границы (150-200 км и более) между литосферой и астеносферой определяется с большим трудом, либо вовсе не выявляются, что, вероятно, объясняется высокой изостатической уравновешенностью и уменьшением контраста между литосферой и астеносферой в приграничной зоне, обусловленным высоким геотермическим градиентом, уменьшением количества расплава в астеносфере и т.д.

Тектоносфера

Источники тектонических движений и деформаций лежат не в самой литосфере, а в более глубоких уровнях Земли. В них вовлечена вся мантия вплоть до пограничного слоя с жидким ядром. В связи с тем, что источники движений проявляются и в непосредственно подстилающем литосферу более пластичном слое верхней мантии – астеносфере, литосферу и астеносферу нередко объединяют в одно понятие – тектоносферы как области проявления тектонических процессов. В геологическом смысле (по вещественному составу) тектоносфера делится на земную кору и верхнюю мантию до глубины примерно 400 км, а в реологическом смысле – на литосферу и астеносферу. Границы между этими подразделениями, как правило, не совпадают, и литосфера обычно включает кроме коры и какую-то часть верхней мантии.

Последние материалы

Основные закономерности татического деформирования грунтов
За последние 15...20 лет в результате многочисленных экспериментальных исследований с применением рассмотренных выше схем испытаний получены обширные данные о поведении грунтов при сложном напряженном состоянии. Поскольку в настоящее время в…
Упругопластическое деформирование среды и поверхности нагружения
Деформации упругопластических материалов, в том числе и грунтов, состоят из упругих (обратимых) и остаточных (пластических). Для составления наиболее общих представлений о поведении грунтов при произвольном нагружении необходимо изучить отдельно закономерности…
Описание схем и результатов испытаний грунтов с использованием инвариантов напряженного и деформированного состояний
При исследовании грунтов, как и конструкционных материалов, в теории пластичности принято различать нагружение и разгрузку. Нагружением называют процесс, при котором происходит нарастание пластических (остаточных) деформаций, а процесс, сопровождающийся изменением (уменьшением)…

Инварианты напряженного и деформированного состояний грунтовой среды
Применение инвариантов напряженного и деформированного состояний в механике грунтов началось с появления и развития исследований грунтов в приборах, позволяющих осуществлять двух- и трехосное деформирование образцов в условиях сложного напряженного состояния…
О коэффициентах устойчивости и сопоставление с результатами опытов
Так как во всех рассмотренных в этой главе задачах грунт считается находящимся в предельном напряженном состоянии, то все результаты расчетов соответствуют случаю, когда коэффициент запаса устойчивости к3 = 1. Для…
Давление грунта на сооружения
Особенно эффективны методы теории предельного равновесия в задачах определения давления грунта на сооружения, в частности подпорные стенки. При этом обычно принимается заданной нагрузка на поверхности грунта, например, нормальное давление р(х), и…

Несущая способность оснований
Наиболее типичной задачей о предельном равновесии грунтовой среды является определение несущей способности основания под действием нормальной или наклонной нагрузок. Например, в случае вертикальных нагрузок на основании задача сводится к тому…
Процесс отрыва сооружений от оснований
Задача оценки условий отрыва и определения требуемого для этого усилия возникает при подъеме судов, расчете держащей силы «мертвых» якорей, снятии с грунта морских гравитационных буровых опор при их перестановке, а…
Решения плоской и пространственной задач консолидации и их приложения
Решений плоской и тем более пространственных задач консолидации в виде простейших зависимостей, таблиц или графиков очень ограниченное число. Имеются решения для случая приложения к поверхности двухфазного грунта сосредоточенной силы (В…

Контрольные вопросы и задания

1. Что такое относительное и абсолютное летоисчисление?
2. На чем базируется стратиграфический метод?
3. На чем основан литолого-петрографический метод?
4. В чем заключается палеонтологический метод?
5. Расскажите о стратиграфической шкале.
6. Какие методы определения абсолютного возраста существуют? Расскажите о них.
7. Расскажите о геохронологической шкале.

ТЕКТОНИЧЕСКИЕ ДВИЖЕНИЯ И ТЕКТОНИЧЕСКИЕ СТРУКТУРЫ ЗЕМНОЙ КОРЫ

Тектонические движения многообразны. Одни приводят к формированию крупных поднятий и прогибов, другие выражаются в смятии слоев в складки, третьи являются причиной образования разломов и разрывов. Выделяются два основных вида тектонических движений: вертикальные и горизонтальные .

Вертикальные движения земной коры приводят к ее выгибанию (относительному поднятию) и прогибанию на больших территориях. Особенностью вертикальных колебательных движений земной коры является их непрерывное и повсеместное проявление на протяжении всей геологической истории.

В современном распределении континентов и океанов, в процессах горообразования, вулканизма главное значение имеют горизонтальные движения, которые приводят к смятию слоев в складки. Участок коры, смятый в складки, не может вернуться к первоначальному состоянию. Дальнейшее преобразование структурной формы может происходить только в направлении большего усложнения складчатой структуры.

Тектонические движения вызываются накоплением тепла в недрах Земли в результате радиоактивного распада неустойчивых элементов, что приводит к нарушению равновесия масс горных пород.

Земля - третья от Солнца планета Солнечной системы. Благодаря своим уникальным, быть может, единственным во Вселенной природным условиям она стала местом, где возникла и получила развитие органическая жизнь.

Площадь поверхности Земли 510,2 млн км 2 , из которых примерно 70,8% приходится на Мировой океан. Его средняя глубина около 3,8 км, максимальная (Мариинская впадина в Тихом океане) равна 11 022 км, объем воды 1370 млн км 2 , средняя соленость 35 г/л. Суша составляет соответственно 29,2% и образует шесть материков и острова. Она поднимается над уровнем моря в среднем на 875 м. Горы занимают свыше 1/3 поверхности суши .

Тектонические структуры земной коры - это обособленные участки, отличающиеся от смежных участков определенными особенностями строения, истории геологического развития и состава слагающих их пород. Движения земной коры и более глубоких оболочек, приводящие к образованию и изменению различных тектонических структур, называют тектоническими.

Самыми крупными тектоническими структурами земной коры являются материки и океаны (рис. 1.1) . Коренные различия между ними заключаются в отсутствии под океанами гранитного слоя, в уменьшении толщины базальтового слоя и неглубоком залегании поверхности Мохоровичича под океанами по сравнению с континентами. Выделяют материковую (континентальную), океаническую и переходную кору.

К числу основных структурных элементов континентов относятся континентальные платформы и подвижные пояса.

Океан Материк Океан

Рис. 1.1. Строение земной коры под материками и океанами : 7 - осадочный слой; 2 - гранитный слой; 3 - базальтовый слой

Континенты характеризуются определенными чертами:

1) увеличенная мощность земной коры, в составе которой присутствует гранитно-метаморфический слой;
2) верхняя мантия имеет неоднородную астеносферу, она обеднена базальтами и более холодная;
3) присутствует как основной, так и кислый магматизм;
4) континентальная литосфера сформировалась за счет геосин-клинальных процессов, которые и привели к образованию мощного гранитно-метаморфического слоя.

Материки не заканчиваются у кромки океана, а продолжаются под океаническими водами.

Понятие о платформах зародилось в конце XIX в. в противопоставление подвижным поясам земной коры, к тому времени получившим название «геосинклинали». Термин «платформа» появился впервые в 1904 г. во француском переводе капитального труда австрийского геолога Э. Зюсса «Лик Земли». В 1921 г. для стабильных частей континентов австралийский тектонист Л. Кобер предложил термин «кратоген» (от греч. кратос - крепкий, устойчий), который немецкий ученый Г. Штилле сократил до названия «кратон».

Платформы представляют крупные и относительно устойчивые в тектоническом отношении участки земной коры, имеющие в поперечнике тысячи километров. Их характеризуют определенные черты: возраст формирования, место расположения и наличие двух структурных этажей.

Выделяют платформы двух видов: континентальные и океанические.

Континентальные платформы занимают огромные площади в миллионы квадратных километров и сложены континентальной корой мощностью до 30-45 км. Литосфера в их пределах достигает мощности 150-200 км, а по некоторым данным - до 400 км.

Платформы характеризуются выравненным низменным или плоскогорным рельефом, небольшой скоростью тектонических движений, слабой сейсмичностью, отсутствием или редкими проявлениями вулканической деятельности, пониженным тепловым потоком. Это наиболее устойчивые и спокойные области континентов. Часть территории платформ покрыта водами морей (таких, как Балтийское, Белое, Азовское). Они отличаются возрастом формирования, местом расположения и наличием двух структурных этажей.

Океанические платформы на дне океанов (океанические котловины) имеют стандартную океаническую земную кору и слабый осадочный чехол. В строении платформы различают два структурных этажа: первый (нижний) - консолидированный складчатый фундамент и второй (верхний) - осадочный чехол.

Фундамент представлен образованиями геосинклинального пояса, области или системы, сильнодислоцированными, метамор-физованными, пронизанными многочисленными интрузивными телами. Принято выделять фундамент кристаллический и складчатый. Кристаллический фундамент сложен гранитами, гнейсами, слюдяными сланцами, т.е. преимущественно интрузивными магматическими и глубокометаморфизованными породами. Складчатый фундамент сложен в основном эффузивными магматическими образованиями и сильнометаморфизованными породами: глинистыми сланцами, филлитами, роговиками и др., в значительной степени дислоцированными.

По времени формирования складчатого фундамента различают два основных типа платформ: древние и молодые.

Древние платформы занимают около 40% площади континентов. К их числу относятся Северо-Американская, Восточно-Европейская, Сибирская, Южно-Американская (Бразильская), Африканская (Африкано-Аравийская), Австралийская, Антарктическая и др. Они, как правило, ограничены краевыми швами - крупными глубинными разломами и окаймлены складчатыми поясами.

Фундамент древних платформ сформировался в условиях геосинклинального тектонического режима. В нем преобладают мета-морфизованные (от зеленосланцевой до гранулитовой фации метаморфизма), интенсивно дислоцированные архейские и раннепротерозойские образования; значительно меньше распространены позднепротерозойские. Главную роль среди них играют гнейсы и кристаллические сланцы, широко распространены гранитоиды. В связи с этим такой вид фундамента называют гранитогнейсовым или просто кристаллическим.

Значительные площади фундамента древних платформ перекрыты неметаморфизованными отложениями платформенного чехла мощностью 3-5 км, а в некоторых случаях - 15-18 км и более. Состав отложений разнообразен, но чаще всего преобладают осадочные породы морского и континентального происхождения, образующие выдержанные на большой площади пласты и толщи. Весьма характерны карбонатные породы - известняки, писчий мел, доломиты, мергели, широко распространены пески, глины, песчаники, аргиллиты, реже встречаются конгломераты, эвапо-риты, угленосные отложения, фосфориты. Кроме того, в состав чехла могут входить покровы континентальных базальтов (плато-базальты) и изредка - кислые вулканиты. Для многих платформ типичны покровно-ледниковые отложения.

Осадочный чехол древних платформ возник в условиях платформенного тектонического режима и представлен породами, отложившимися в верхнем протерозое, палеозое, мезозое и кайнозое. На долю древних платформ приходится около 40% площади современных материков Земли.

Молодые платформы занимают значительно меньшую площадь континентов (около 5%) и располагаются либо по периферии древних платформ, как Восточно- и Западно-Европейские, Восточно-Австралийская и Патагонская, либо между ними, например Западно-Сибирская платформа между древними Восточно-Европейской и Сибирской. Рельеф молодых платформ - равнины и низменности - аналогичен таковому древних платформ. Они отличаются большой дислопированностью чехла, меньшей степенью метаморфизма пород фундамента и значительной унаследованно-стью структур чехла от структур фундамента.

Фундамент молодых платформ составляют испытавшие денудацию складчатые пояса, закончившие свое развитие в позднем силуре - среднем девоне (каледонские), в поздней перми - среднем триасе (герцинские) или в ранней - средней юре (киммерийские). Они сложены в основном фанерозойскими осадочно-вулканогенными породами, испытавшими складчатые деформации и слабый (зеленосланцевая фация) или даже только начальный метаморфизм.

Платформенный чехол молодых платформ представлен осадочными породами палеогенового, неогенового и четвертичного периодов практически без следов метаморфизма. Осадочные породы имеют малую толщину (2-3 км, реже - более), покрывают поверхность складчатого фундамента, зачастую с резким угловым несогласием. Несогласие отражает геологическую историю платформы: складчато-глыбовый фундамент сформировался в орогенный этап развития геосинклинальной системы, затем происходило опускание территории и на поверхности «орогена» накапливались породы чехла. Осадочные и вулканогенные образования чехла залегают с углами 1-3° и очень редко - больше. Местами строение чехла осложнено грабенами и грабенообразными прогибами - авлакогенами (от греч. - бороздой рожденные).

Платформы в большей части граничат со складчатыми системами через передовые прогибы. В некоторых территориях наблюдается надвиг складчатых структур орогенов на передовые прогибы. Наиболее крупными структурами континентальных платформ, ко-

торые выделяются по положению фундамента, являются щиты и плиты (рис. 1.2).

Синеклиза

Антеклиза

Складчатое основание

Рис. 1.2. Схема строения платформы

Щиты характерны для древних платформ. Это крупные в тысячу и более километров в поперечнике площади выхода на поверхность платформенного фундамента. В течение большей части истории геологического развития они испытывают устойчивое воз-дымание (и, следовательно, денудацию), лишь изредка и ненадолго покрываясь мелким морем.

Примерами таких структур служат Алданский, Анабарский, Балтийский, Канадский, Украинский щиты. Менее крупные выходы на поверхность фундамента, длительное время перекрывавшиеся осадками, называют кристаллическими массивами (например, Воронежский массив); они обычно образуют ядра анте-клиз.

Плиты - части платформ с развитым осадочным или вулканогенно-осадочным чехлом, обладающие тенденцией к опусканию. По площади они не уступают щитам или даже превосходят их. Фундамент молодых платформ целиком или почти целиком перекрыт чехлом, и по этой причине их часто называют просто плитами. Помимо щитов и плит в структуре платформ нередко выделяются зоны перикратонных опускании - окраинные перикратонные прогибы. Такие зоны наиболее отчетливо выражены между щитами и подвижными поясами (Ангаро-Ленская зона Сибирской платформы, зона Великих равнин между Канадским щитом и Скалистыми горами).

Зоны перикратонных опусканий характеризуются пологим моноклинальным или ступенчато-моноклинальным погружением фундамента в сторону подвижных поясов. Эти зоны представляют внутренние части пассивных континентальных окраин (отвечают внутреннему шельфу) и отличаются повышенной мощностью (до 10-12 км) морских осадков по сравнению с плитами.

В пределах древних и молодых платформ выделяют более мелкие структурные элементы - антеклизы, синеклизы и авлакогены. Эти структуры сложены породами платформенного чехла, но их морфология во многом определяется строением поверхности фундамента.

Антеклизы представляют собой пологие поднятия в сотни километров в поперечнике, имеющие форму сводов с утоненным (мощностью не более 1-2 км) чехлом и приподнятым фундаментом. Разрез чехла обычно изобилует перерывами в осадконакоплении и сложен мелководными или континентальными отложениями. Иногда в центре антеклиз имеются относительно небольшие выходы фундамента (Воронежская антеклиза Русской плиты, Оленек-ская антеклиза в Сибири и др.). В некоторых случаях антеклизы являются как бы многовершинными; эти вершины именуются сводами (Татарский и Токмовский своды Волго-Уральской антеклизы).

Синеклизы - это обширные, пологие, почти плоские прогибы, под которыми фундамент опущен, а мощность чехла достигает 3-5 км и более (Московская, Тунгусская и другие синеклизы). Они отличаются более полным и глубоководным разрезом осадочного чехла. Подобно тому как антеклизы могут распадаться на несколько сводов, синеклизы могут состоять из нескольких впадин, разделенных сводами или седлами. Несколько таких впадин различают в пределах Тунгусской синеклизы. Обычно синеклизы граничат с антеклизами или со щитами. Встречаются они в пределах самих щитов. Углы наклона слоев в пределах синеклиз и антеклиз, как правило, не превышают Г.

Одна из главных причин, вызывающих осложнения в осадочном чехле платформ, - это глубинные разломы. Крылья разломов испытывают разнонаправленные перемещения, которые сказываются на перекрывающих их осадочных образованиях - возникают условия для формирования плит, антеклиз, синеклиз и других структур.

Хребты представляют собой вытянутые аналоги щитов, на поверхность выходят как кристаллические, так и дислоцированные породы складчатого фундамента.

Хребты небольших размеров выделяются в виде кряжей (Тиман-ский и др.). Массивы (выступы) - крутые платформенные структуры, перекрытые маломощным осадочным чехлом. К положительным структурам чехла относят гряды, своды, валы и зоны поднятий. Гряды - линейные структуры значительных размеров горстового типа, перекрытые маломощным чехлом; своды - крупные округлые структуры чехла мощностью около 2 км; валы - значительные по размерам, вытянутые структуры осадочного чехла, объединяющие несколько блоковых структур, меньших по протяженности - Окско-Цнинский вал и др.; зона поднятий объединяет несколько линейных горстовидных поднятий в чехле платформы.

Авлакогены - линейные грабен-прогибы, протягивающиеся на многие сотни километров при ширине в десятки, иногда более сотни, километров и выполненные мощными толщами осадков, а нередко и вулканитов, среди которых особенно характерны базальты повышенной щелочности. Среди осадков типичны соленосные и угленосные формации. Развитие авлакогенов сопровождается опусканием фундамента и одновременным формированием платформенного чехла. Глубина залегания фундамента нередко достигает 10-12 км, а кора и литосфера в целом утонены, что объясняется подъемом разуплотненной мантии.

Такое глубинное строение характерно для континентальных рифтов. Их древней и погребенной разновидностью - палеорифтами - авлакогены и являются. Примерами авлакогенов могут служить Тиманская, Пачелмская и Днепрово-Донецкая структуры. Авлакогены чаще всего формировались в рифте и слагали нижний структурный подъярус платформенного чехла. В верхней части чехла авлакогены могут быть выражены развитием над ними сине-клизов или зонами складчатости с образованием валов. Валы представляют собой пологие линейные поднятия протяженностью в несколько десятков километров; как правило, они состоят из более мелких антиклинальных структур.

В осевой части широких авлакогенов нередко наблюдаются гор-стовые поднятия, как, например, Сунтарский горст в Вилюйском авлакогене. В пределах авлакогенов и глубоких синеклиз с мощными соленосными толщами широко распространены соляные ди-апиры - купола и валы (например, в Днепрово-Донецком авлакогене и Прикаспийской синеклизе).

К отрицательным структурам осадочного чехла платформ, помимо отмеченных синеклиз и авлакогенов, относят перикратонные опускания, впадины, прогибы и др. Перикратонные опускания - широкие зоны длиной до 1000 км, имеющие глубокопогруженный фундамент, с большими мощностями осадочного чехла. Перикратонные опускания располагаются по краям платформы.

Впадины представляют собой крупные изометрические платформенные структуры. Вытянутые аналоги впадин - прогибы.

Среди структур меньших размеров различают моноклинали, флексурно-разрывные зоны, уступы и др.

Краткий разбор современных структур земной коры показывает, что каждая глобальная структура носит сугубо индивидуальные черты развития и становления. Механизм перехода от геосинкли-нального пояса области к горноскладчатым областям и платформам до конца не раскрыт. Традиционно развитие материков рассматривалось с позиции континентальной геологии. Новые данные исследований океанов показали, что ключ к разгадке появления материков и океанов лежит на дне океана. Но было бы очень просто объяснить появление орогенов и возникновение океанов только одним перемещением литосферных плит.

Подвижные пояса. Среди подвижных поясов континентов различают складчатые пояса и континентальные орогены.

Складчатые пояса - линейные планетарные структуры протяженностью в тысячи километров и шириной, как правило, более 1000 км, занимают окраинно-континентальное или межконтинентальное положение, разделяя континентальные платформы (Тихоокеанский, Урало-Охотский, Средиземноморский, Северо-Атлантический, Арктический пояса). Прежде их называли геосинкли-нальными или геосинклинально-орогенными, складчатыми геосинклинальными поясами, а в современной литературе - просто складчатыми или орогенными, имея в виду первичный (эпигеосин-клинальный) орогенез, непосредственно сменяющий режим преобладающих погружений и накопления морских осадков.

Континентальные орогены получили название горно-складчатых или складчатых областей, которые, в свою очередь, подразделяются на эпиконтинентальные и эпиплатформенные. Эпиконтинен-талъные орогены проявились на завершающем этапе развития гео-синклинальной системы при значительном внедрении кислых батолитов и повышенной сейсмичности. Примером являются горноскладчатые области альпийского тектономагматического цикла: Альпы, Кавказ, Карпаты, Гималаи, Памир, Южно-Американские Анды и др. Эпиплатформенные орогены отличаются наличием высокой сейсмической активности, восходящими движениями, сильной расчлененностью рельефа и глыбовым строением самого орогена. Примером таких орогенов могут быть Тибет, Тянь-Шань, Монголо-Охотский пояс.

Основными структурами континентальных орогенов являются антиклинории и синклинории.

Антиклинории - крупные (протяженностью сотни километров) и сложные складчатые структуры в целом антиклинального строения. В ядре антиклинориев располагаются более древние по-

роды, чем на крыльях структуры. Несколько антиклинориев образуют мегантиклинорий, например Большого Кавказа.

Синклинории - крупные и сложные складчатые структуры в целом синклинального строения. Ядро синклинориев сложено более молодыми образованиями, чем крылья. Совокупность синклинориев составляет мегасинклинорий, например Афгано-Таджикская депрессия. В пределах горно-складчатой области выделяют структуры, меньшие по размеру, чем вышеописанные - древние глыбы, краевые прогибы, краевые массивы и наложенные впадины.

Переходные области - это переходные зоны между континентами и океанами, которые имеют особое значение в «тектонической жизни» земной коры и литосферы. Здесь накапливается основная масса осадков и вулканитов, они подвергаются, сразу или через некоторое время, наиболее интенсивным деформациям, континентальная кора замещается субокеанической или океанской, а океанская преобразуется в континентальную.

С практической точки зрения - это области основных зон неф-тегазонакопления. Переходные области обычно именуют континентальными окраинами , хотя они в такой же мере являются окраинами океанов, занимая 20% их площади. Их подразделяют на два типа: пассивные и активные . Главная особенность пассивных окраин - их внутриплитное положение и низкая сейсмическая и вулканическая активность. Они характерны для молодых океанов - Северного Ледовитого, Индийского и Атлантического. Образовались они в позднемезозойско-кайнозойское время и продолжают развиваться.

Активные окраины прослеживаются от окраинных морей к ложу океана и включают в себя островные дуги, глубоководные котловины и глубоководные желоба. Эти структуры представляют геосинкли-нальные пояса и области, которые являются зонами современной тектонической активности. В переходной зоне располагаются также крупнейшие сверхглубинные разломы , уходящие корнями в недра Земли на глубины 400-700 км.

Типичный пример современной активной окраины - тихоокеанская окраина Южной Америки.

Дно океана (ложе) характеризуется рядом геофизических признаков: относительно повышенным тепловым потоком; специфическим зебровидным магнитным полем; повышенным значением гравитационного поля.

В океане выделяют следующие геоморфоструктуры: подводные материковые окраины (окраины моря), ложе океана (котловины, хребты и возвышенности), срединно-океанические хребты и переходные зоны (рис. 1.3).

Рис. 1.3.

ООО

7 - шельф; 2 - материковый склон; 3 - материковое подножие; 4 - морские котловины; 5 - островные дуги; 6 - глубоководные желоба; 7 - абиссальные равнины; 8 - океанические валы и возвышенности; 9 - срединно-океанические хребты; 70 - крупні нейшие разломы

Обычно материки окружены окраинными морями, дно которых является продолжением материков и представлено материковым шельфом, материковым склоном и материковым подножием, развивающимися в едином (пассивном) тектоническом режиме. В шельфе различают также ее осушенную часть (прибрежные равнины). Состав океанической коры имеет трехслойное строение:

1) осадочный слой;
2) базальтовый слой (с включениями остатков планктонных организмов, состоящих из карбонатной и кремнистой основы);
3) так называемый дайковый пояс, выраженный серией небольших магматических интрузий основного состава, плотно пригнанных друг к другу.

Граница между континентом и океаном проводится по линии выклинивания гранитно-метаморфического слоя, что почти соответствует изобате 2-2,5 км. В качестве микроконтинентальных структур исследователи рассматривают и некоторые участки океана, имеющие кору континентального типа, например, о. Мадагаскар и Новозеландское плато.

Контрольные вопросы и задания

1. Назовите основные виды тектонических движений
2. Какие главные структурные элементы выделяют на Земле?
3. Как устроены платформы и как они различаются по возрасту?
4. Какие структуры выделяют в чехле платформы?
5. Дайте определение понятию «плита».
6. Дайте определение понятию «щит».
7. Дайте определение понятию «свод».
8. Охарактеризуйте переходные области.
9. Какие структуры выделяют в океане?

Свидетельствуют о том, что на нашей планете уже много сотен миллионов лет назад сформировались как жесткие и малоподвижные глыбы - платформы и щиты, так и подвижные горные пояса, которые часто называют геосинклинальными. К ним относятся и огромные , обрамляющие моря и целые . В XX в. эти научные представления были дополнены новыми данными, среди которых в первую очередь следует назвать открытие срединно-океанических хребтов, и океанических котловин.

Наиболее устойчивыми участками земной коры являются платформы. Площадь их составляет многие тысячи и даже миллионы квадратных километров. Когда-то они были подвижными, но со временем превратились в жесткие массивы. Платформы, как правило, состоят из двух этажей. Нижний этаж построен из древних кристаллических пород, верхний - из более молодых. Породы нижнего этажа называют фундаментом платформы. Выступы такого фундамента можно наблюдать в , на , в и . Благодаря своей массивности и жесткости эти выступы получили название - шиты. Это самые древние участки : возраст многих достигает 3 - 4 млрд. лет. За это время в породах произошли необратимые изменения , перекристаллизация, уплотнения и другие метаморфозы.

Верхний этаж платформ образуют огромные толщи осадочных пород, накопившихся в течение сотен миллионов лет. В этих толщах наблюдаются пологие складки, разрывы, валы и купола. Следами особенно крупных поднятий и опусканий являются антеклизы и синеклизы. по своей форме напоминает гигантский холм площадью 60 - 100 тыс. км2. Высота такого холма небольшая - около 300 - 500 м.

Окраины антеклизы ступенями спускаются к окружающим их (от греч. syn - вместе и enklisis - наклонение). На окраинах синеклиз и антеклиз часто встречаются отдельные валы и купола - мелкие тектонические формы. Для платформ, прежде всего, характерны ритмические колебания, что приводило к последовательной смене поднятий и опусканий. В процессе этих движений возникали прогибы, небольшие складки, тектонические трещины.

Строение осадочного чехла на платформах осложняют тектонические структуры, появление которых объяснить непросто. Например, под северной частью дна и под Прикаспийской низменностью скрыт огромный замкнутый со всех сторон бассейн глубиной более 22 км. В поперечнике этот бассейн достигает 2000 км. Его заполняют глины, известняки, каменная соль и другие породы. Верхние 5 - 8 км осадков относят к палеозойскому возрасту. По геофизическим данным, в центре этой впадины отсутствует гранито-гнейсовый слой и толща осадочных пород залегает непосредственно на гранулито-базальтовом слое. Такое строение больше характерно для впадин с океаническим типом земной коры, поэтому Прикаспийскую впадину считают реликтом древнейших докембрийских океанов.

Полной противоположностью платформам являются орогенические пояса - горные пояса, возникшие на месте прежних геосинклиналей. Они, так же как и платформы, принадлежат к длительно развивающимся тектоническим структурам, но скорости движения земной коры в них оказались значительно большими, а силы сжатия и растяжения создали на поверхности Земли крупные горные хребты и впадины. Тектонические напряжения в орогенических поясах то усиливались, то резко уменьшались, а потому можно проследить и фазы роста горных сооружений, и фазы их разрушения.

Боковое сжатие блоков земной коры в прошлом нередко приводило к разделению блоков на тектонические пластины, каждая из которых имела толщину 5-10 км. Тектонические пластины коробились и часто надвигались одна на другую. В результате древние породы оказывались надвинутыми на более молодые породы. Крупные надвиги, измеряемые десятками километров, ученые называют шарьяжами. Их особенно много в , и , но шарьяжи встречаются и на платформах, где смещение пластин земной коры приводило к образованию складок и валов, например в Жигулевских горах.

Дно морей и океанов долго оставалось малоисследованной областью Земли. Только в первой половине XX в. были открыты срединно-океанические хребты, которые впоследствии были обнаружены во всех океанах планеты. Они имели разную структуру и возраст. Результаты глубоководного бурения тоже способствовали изучению структуры срединно-океанических хребтов. Осевые зоны срединно-океанических хребтов вместе с рифтовыми впадинами бывают смещены на сотни и тысячи километров. Эти смещения наиболее часто происходят по крупным разломам (так называемым трансформным разломам), которые образовались в разные геологические эпохи.