ГЕОТЕКТОНИКА Внутреннее строение Земли 3500 РАДИУС ЗЕМЛИ

ГЕОТЕКТОНИКА

Внутреннее строение Земли 3500 РАДИУС ЗЕМЛИ 6370 км

Земная кора – тонкая пленка (5 -80 км при радиусе Земли в 6370 км), которая формировались в течение 4 млрд. лет. Нижняя граница земной коры – поверхность Мохоровичича, за которой, скачкообразно возрастает скорость сейсмических волн, в связи с увеличением плотности вещества.

Земная кора и верхняя часть мантии образуют литосферу, которую подстилает пластичное вещество – астеносфера. M

Существует два типа Земной коры: океаническая и континентальная.

• Океаническая кора: тонкая (5 -15 км), двухслойная (базальтовый и осадочный слои), «молодая» (в составе океанической коры отсутствуют породы старше 250 млн. лет). Океаническая кора непрерывно образуется в рифтовых долинах срединно-океанических хребтов за счет кристаллизации основных расплавов, поступающих из мантии.

• Континентальная кора: толстая (30 -40 км под равнинами; 50 -80 км под горными сооружениями), трехслойная (базальтовый, гранитный и осадочный слои), «древняя» (в составе континентальной коры установлены породы возрастом 3, 8 млрд. лет).

Структурные элементы земной коры Планетарные структуры: 1. Океанические впадины – океаническая кора 2. Континенты – континентальная кора

Структуры континентов Платформы – крупные малоподвижные участки континентальной коры. Равнинные, в плане изометричные территории. Складчатые пояса – крупные подвижные участки континентальной коры. Линейно-вытянутые горные системы.

Платформа Несогласное перекрытие Структурные этажи: 1. кристаллический фундамент –комплекс смятых в складки метаморфических и магматических пород. 2. осадочный чехол –неметаморфизованне горизонтально или полого залегающие осадочные породы. Структурные этажи разделяет стратиграфический перерыв (несогласное перекрытие).

Структурны платформы Щит –область лишенная осадочного чехла (территории испытывающие поднятие). Плита – область покрытая осадочным чехлом (территории испытывающие погружение). Структуры плиты: Антеклиза – изометричная область (площадь в тысячи км 2) с маломощным (сотни метров) осадочным чехлом (слабое прогибание). Синеклиза – изометричная область (площадь в тысячи км 2) с мощным (несколько километров) осадочным чехлом (интенсивное прогибание). Авлакоген – узкий линейный прогиб (протяженность - сотни км, ширина - десятки км), заполненный осадочными отложениями мощностью более 5 км (интенсивное опускание фундамента по разломам).

Тектоно-магматическая активизация платформы Большую часть времени платформа характеризуется спокойным тектоническим режимом и отсутствием магматизма. Однако платформы могут проходить кратковременные этапы тектоно-магматической активизации. При этом формируется туфо-лавовая формация, сложенная основными эффузивами (базальтами). Образуются трубки взрыва. В осадочный чехол внедряются силлы и дайки долеритов. Иногда вдоль глубинных разломов проявляется гранитоидный магматизм (кислые интрузии).

Складчатый пояс Осадочные толщи чередуются с эффузивными. Их мощность достигает 15 -25 км. Они пронизаны интрузиями, метаморфизованы, смяты в сложные складки, разбиты разломами по которым проявляются тектонические смещения. По составу и степени дислоцированности породы складчатых поясов близки кристаллическому фундаменту платформ.

Структуры океанов Океанические платформы (абиссальные равнины) – крупные малоподвижные участки океанической коры. Океанические орогенные пояса (срединноокеанические хребты) – крупные подвижные линейно-вытянутые участки океанической коры.

Абиссальная равнина Срединноокеанический хребет

Пассивная континентальная окраина (атлантический тип)

Активная континентальная окраина (тихоокеанский тип)

Островные дуги и глубоководные желоба на западе Тихого океана

Тектонические режимы Геосинклинальный режим – интенсивное прогибание земной коры. Орогенный режим – интенсивное поднятие земной коры и складкообразование. Платформенный режим – медленные и слабые (эпейрогенические) колебательные движения земной коры.

Геологические формации Формация – ассоциация горных пород, которая образуется в результате особой, длительно существующей, комбинации эндогенных и экзогенных процессов. Образование формаций, в значительной степени, контролируется тектоническими процессами: 1. в бассейне осадконакопления, 2. в питающей провинции. Следовательно, формации могут являться индикаторами геотектонического режима.

Аспидная формация Комплекс глубоководных глинистых, кремнистоглинистых, углеродистоглинистых пород. Осадочного материала мало и его накопление не компенсирует прогибание (недокомпенсация). Глубина морского бассейна растет. В бассейне осадконакопления – интенсивное прогибание (геосинклинальный режим). В питающей провинции – стабильный (платформенный) режим.

Многократно повторяющихся песчаноглинистые или известняково-глинистые градационные циклиты, формируемые турбидитными потоками. Флишевая формация Осадочного материала много и его накопление компенсирует прогибание. Глубина морского бассейна стабилизируется В бассейне осадконакопления – прогибание. В питающей провинции – подъем.

Каменноугольный флиш Северного Урала

Типовой турбидитный циклит А. Боума

Обстановка накопления флишевой формации в предуральском прогибе

Нижняя молассовая формация Мелководные морские и переходные терригенные породы. Осадочного материала много и его накопление с избытком компенсирует прогибание. Морской бассейн мелеет. В бассейне осадконакопления – замедленное прогибание. В питающей провинции – быстрый подъем (орогенный режим).

Континентальные терригенные грубообломочные породы. Верхняя молассовая формация Осадочного материала много и его накопление с избытком компенсирует прогибание. Море покидает территорию и накопление осадков происходит в депрессиях континентов. В бассейне осадконакопления – замедленное прогибание. В питающей провинции – интенсивное разрушение гор.

Мелководные и Платформенные формации континентальные терригенные и карбонатные породы. Имеют набольшую мощность и многочисленные региональные перерывы. Осадочного материала мало, но его накопление компенсирует прогибание. В бассейне осадконакопления – замедленное прогибание. В питающей провинции – замедленный подъем равнины.

Тектонический цикл В разрезах складчатых систем установлена повторяющаяся последовательность формаций : аспидная формация – флиш – молассы – платформенные формации. Эта последовательность – результат полного тектонического цикла (цикл Бертрана): прогибание – подъем – орогения - стабилизация.

В истории Земли выделено 6 тектонических циклов: 1. карельский – ранний протерозой, 2. байкальский – поздний протерозой, 3. каледонский – ранний палеозой (кембрий – девон), 4. герцинский – поздний палеозой (девон – пермь), 5. киммерийский – мезозой, 6. альпийский – кайнозой.

Фазы складчатости Установлены по структурным несогласиям в разрезах разных районах мира. Предполагается, что тектоническая активизация происходит одновременно и сменяется этапом покоя. В фанерозое выделены следующие фазы (канон Штилле): каледонский цикл – салаирская, таконская, позднекаледонская фазы; герцинский цикл – бретонская, судетская, астурийская, уральская, заальская, пфальцская фазы; киммерийский цикл – индосинийская, невадийская, колымская фазы; альпийский цикл – ларамийская фаза. Сейчас доказано, что фазы складчатости не всегда одновременны.

Геотектонические концепции Концепции, описывающие механизмы формирования структурных элементов земной коры.

Концепции, допускающие изменения объема Земли Концепции: • сжатия (контракции), • расширения, • пульсации (ротационнопульсационная).

Концепции, постулирующие постоянный объем Земли Концепции: • геосинклинальная (фиксизм – основную роль в тектоническом развитии играют вертикальные движения земной коры), • тектоники литосферных плит (мобилизм – основную роль в тектоническом развитии играют горизонтальные движения земной коры).

Геосинклинальная концепция Предполагает существование литосферного цикла: океаническая кора базификация эволюция геосинклинали континентальная кора

Эволюция геосинклинали Процесс превращения океанической коры в континентальную.

Строение геосинклинали Миогеосинклиналь – краевая часть геосинклинали на границе с платформой. Эвгеосинклиналь – внутренняя часть геосинклинали.

Этапы развития геосинклинали 1. 2. 3. 4. Погружение Инверсия Орогенния Посторогения

1. Погружение, сопровождающееся накоплением глубоководных формаций Геосинклиналь – глубоководное море. В эвгеосинклинали накапливается офиолитовая (спилит-кератофировая) формация – комплекс эффузивов основного состава и кремнистых пород (радиоляриты), прорванный основными и ультроосновными интрузиями. В миогеосинклинали накапливается аспидная формация.

2. Инверсионный этап – поднятие эвгеоантиклинали и накопление флиша Образуется срединное поднятие. Здесь происходит континентализация океанической коры и изливаются лавы среднего состава (порфириты). Возникает островная дуга. Море постепенно мелеет. Накапливается флишевая формация.

3. Орогенный этап – формирование складчатого пояса Доминируют поднятия – геосинклиналь «закрывается» . Ранее накопившиеся породы сминаются в складки, образуются разломы и надвиги. Складчатость сопровождается внедрением крупных интрузий гранитоидов. Все это вызывает региональный метаморфизм. В итоге формируется гранитный слой континентальной земной коры. Орогенный этап разделяют на раннюю и позднюю стадии.

3. 1. Ранняя стадия орогении У подножья поднимающейся горной системы в предгорном прогибе – мелководном эпиконтинентальном море накапливается нижняя моласса.

3. 2. Поздняя стадия орогении Море покидает предгорный прогиб. Осадконакопление происходит у подножья гор. Здесь накапливаются терригенные грубообломочные толщи – верхняя моласса. Проявляется наземный вулканизм. Лавы кислого состава образуют порфировую формацию.

4. Посторогенный этап – формирования платформы Складчатая система разрушается (пенепленизация). Образуется равнинный стабильный блок континентальной коры - платформа, который испытывает только медленные эпейрогенические движения. Погружающиеся участки затапливает море и здесь накапливаются платформенные формации.

Базификация Процесс превращения континентальной коры в океаническую. Предполагается, что усиление теплового потока из недр Земли способно приводить к плавлению гранитного слоя. Примеры: Охотское море, Байкал.

Концепция тектоники литосферных плит

Положение № 1 Литосфера разбита разломами на плиты. Плита = земная кора + верхняя мантия. Для описания современной глобальной тектоники достаточно выделить шесть плит.

Положение № 2 Плиты движутся под действием конвективных потоков вещества в астеносфере.

Положение № 3 Срединно-океанические хребты (СОХ) образуются над восходящими потоками астеносферы. В рифтовых долинах происходит излияние лав основного состава и наращивание океанических литосферных плит - спрединг.

Доказательства спрединга 1. Прямые наблюдения раздвижения океанического дна в районе СОХ. Скорость от 0, 5 до 20 см в год. 2. Зеркальное, относительно СОХ, повторение зон прямой и обратной намагниченности. 3. Закономерное увеличение возраста осадочного покрова по мере удаления от СОХ.

Спрединг

Положение № 4 Океанические глубоководные желоба возникают над нисходящими потоками астеносферы на контакте океанической и континентальной плиты. В зоне Беньофа происходит «подныривание» «тяжелой» океанической коры под «легкую» континентальную – субдукция.

Субдукция

Положение № 5 При субдукции происходит наращивание континентальной коры.

Основные варианты взаимодействия литосферных плит

1. Океанические плиты движутся в противоположных направлениях (спрединг)

2. Океаническая кора «толкает» континентальную. На границе образуется пассивная континентальная окраина. Площадь океана увеличивается.

3. Океаническая кора «подныривает» под континентальную (субдукция). На границе образуется активная континентальная окраина.

4. Континентальные плиты движутся навстречу другу. Океан «закрывается» , плиты сталкиваются и происходит горообразование (коллизия).

Выводы 1. Эволюцию земной коры определяют горизонтальные движения, связанные с функционированием конвективных ячеек в мантии. 2. Вертикальные движения играют второстепенную роль. 3. При спрединге происходит наращивание океанической коры. 4. При субдукции происходит плавление океанической коры и наращивание континентальной. 5. Океаническая кора все время «омолаживается» т. е. она моложе океанов, а континентальная кора – «вечная» .

Реконструкция движения литосферных плит за последние 150 млн лет

Рифтогенез (раскрытие океана)

Континентальная кора толщиной 30 -40 км. Примеры: Южная Африка, Канада, Запад России.

Восходящий поток астеносферы вызывает изгибание коры и излияния лавы по разломам. Пример: Восточная Африка.

Начинается растяжение коры и формирование рифтовой долины. Примеры: Великие Африканские разломы, озеро Байкал.

Образуется океаническая кора (раскрывается новый океан) Пример: Красное море.

Расширяющийся океан имеет пассивные континентальные окраины. Пример: Атлантический океан.

Формирование зон Беньофа (активных континентальных окраин) начинает процесс «закрытия» океана. Примеры: Тихий океан.

Конец фильмы