Лекция 13 Основные структурные элементы земной коры Структурными

Лекция 13 Основные структурные элементы земной коры

Структурными элементами земной коры первого порядка являются континенты и океаны. Около 70% поверхности Земли покрыто океаническими бассейнами и лишь около 30% представляют собой сушу, образующую шесть крупных континентов. Земная кора характеризуется непостоянством строения и изменчивой мощностью, что привело к выделению двух основных ее типов – континентальной и океанической. В пределах шельфов окраинных и внутренних морей наблюдается промежуточный тип коры.

В разрезе океанической коры выделяют три слоя (сверху вниз): осадочный m=от 0 до 1200 м; базальтовый, состоящий из потоков основных вулканитов, которые отделяются друг от друга маломощными прослоями осадочных пород (глубоководные кремнистые осадки); m=1,5-2,0 км; расслоенный базитовый, который состоит из основных и ультраосновных пород; m= 4,0-6,0 км. Общая мощность океанической коры 8-12 км.

В разрезе континентальной коры мощностью от 30 до 80 км выделяют три слоя: Верхний - осадочный, имеющий мощность от 0 до 20-23 км (Прикаспийская впадина). Ниже залегает гранитно-метаморфический, мощностью 20-30 км. Третий - выделяется по геофизическим данным, и согласно им состав слоя базальтовый.

Переходные типы коры Кроме океанического и континентального есть переходные типы коры: субокеанический - три слоя, как в океанической коре, только мощность осадочного слоя увеличена до 5-6 км. субконтинентальный - отличается уменьшенной мощностью гранитно-метаморфического слоя (до 3-4 км).

Отличия между континентальной и океанической корой Состав слагающих слоев. В разрезе континентальной коры присутствует гранитно-метаморфический слой, которого нет в океанической. Мощности: океаническая кора маломощная (8-12 км), а континентальная значительно толще (30-80 км). Возраст слагающих слоев. Континентальная кора древняя (наибольшие возрастные значения 4,1-4,2 млрд лет), а океаническая молодая (не древнее 145 млн лет).

Наиболее крупными структурами земной коры (ЗК) являются литосферные плиты (континентального и океанического типов). На континентальных литосферных плитах выделяют: платформы, геосинклинальные пояса На океанических литосферных плитах выделяют два наиболее крупных элемента: платформы и орогенные пояса

Схема расположения литосферных плит. 1-2 -конструктивные границы плит: 1– срединно-океанические хребты, 2– рифты континентов, 3-4 - деструктивные границы: 3-зоны субдукции, 4-зоны коллизии; 5-трансформные границы; 6-вектор скорости раздвижения; 7-вектор скорости сближения; 8 - вектор сдвигового смещения. По работе (Браун, Массет, 1984)

ПЛАТФОРМЫ наиболее устойчивые основные (ядерные) структурные элементы континентов, образовавшиеся на месте бывших горных сооружений или складчатых областей. Платформы асейсмичны. Выделяют древние и молодые платформы. Первые иногда именуют кратонами или докембрийскими платформами. Молодые бывают эпикаледонскими, эпигерцинскими и эпикиммерийскими, часто их называют плитами.

Структурные элементы платформ

Структурные элементы континентальных платформ ФУНДАМЕНТ или ЦОКОЛЬ платформы — это нижняя наиболее устойчивая часть платформы, возникшая на месте горного или складчатого и, как правило, гранитизированного сооружения в результате его денудации и превращения в выровненные или почти равнинные области (пенеплены). Чехол — осадочные горные породы, перекрывающие фундамент.

Структуры 1-го порядка ЩИТЫ — крупные, до 1000 км и более в поперечнике, площади выхода на поверхность платформенного фундамента. Они более характерны для древних платформ (Украинский, Балтийский, Алданский щиты). ПЛИТЫ — области сплошного развития осадочного чехла (Восточно-Русская платформа ). ЗОНЫ ПЕРИКРАТОННЫХ ОПУСКАНИЙ — пассивные окраины платформ, отличавшиеся устойчивыми длительными опусканиями фундамента и накоплением мощных паралических, прибрежно- и мелководноморских осадков (до 10–12 км) (Прикаспийская низменность).

Структуры 2-го порядка АНТЕКЛИЗЫ — крупные пологие (наклон слоев на крыльях антеклиз и синеклиз составляет обычно менее 1) поднятия в пределах плит, иногда с выходами фундамента в осевой части, сокращенными мощностями слоев, обилием перерывов и более крупнозернистым составом пород (Воронежская антеклиза). СИНЕКЛИЗЫ — крупные пологие впадины внутри плит, а иногда и на щитах (Московская синеклиза). АВЛАКОГЕНЫ — крупные грабен-прогибы в фундаменте платформ, но иногда хорошо проявленные и в осадочном чехле, ограниченные разломами и заполненные осадками (типичны соли, угли) резко повышенной до 10–12 км мощности, а нередко также с вулканитами базальтового состава.

Особенности платформ: Отн-но небольшие амплитуды и скорости вертикальных тектонических движений и в связи с этим сравнительно малые мощности осадков и скорости осадконакопления (в среднем примерно в 10 раз меньше, чем в геосинклиналях, и в 10 раз меньше, чем в океанических впадинах); Слабая дифференцированность вертикальных движений на площади и малые их градиенты; Широкое развитие изометричных и овальных в плане обширных зон поднятия и погружения; Отн-но редкая сеть различно ориентированных разломов глубокого заложения, контролирующих расположение главных структурных элементов платформ; Отн-но малая фациальная изменчивость осадков на площади, наличие специфических платформенных формаций, выдержанных на огромных площадях, и характерных для платформ типов пол. ископаемых осадочного происхождения;

Особенности платформ: отсутствие или специфические формы магматических проявлений, продукты которых имеют основной (базальтовый) состав; массовые излияния лав, образующих обширные лавовые плато, силлы и дайки основных пород, интрузии у\о и щелочной магмы, трубки взрыва основной и у\о магмы; отсутствие или локальное проявление складчатых структур; особенно характерны соляные купола, приуроченные, как правило, к наиболее глубоким платформенным прогибам; за исключением отдельных тектонически активизированных участков, представляющих плоскогорья, для платформ характерен слабо расчлененный равнинный рельеф; платформы асейсмичны или очень слабо сейсмичны; двухярусная тектоническая структура: наличие жесткого, складчатого метаморфизованного фундамента, сформированного в ходе доплатформенного - геосинклинального этапа развития области и залегающего на нем с резким угловым несогласием недислоцированного или очень слабо дислоцированного платформенного осадочного чехла.

Платформенные складки В чехле складки развиты в виде одиночных структур или отдельных групп; разделены большими интервалами пологого или почти горизонтального залегания пород. Складки крупного размера, имеют преимущественно округлые или коробчатые очертания, плавные своды и пологие крылья. В расположении отдельных складок отсутствует линейность, т.е. ориентировка осей в одном направлении. Рядом расположенные складки могут быть ориентированы длинными осями под углом друг к другу.

Платформенные складки На различных горизонтальных срезах имеют неодинаковую форму; среди них отсутствуют лежачие и опрокинутые формы. Нередко осложнены сбросами и взбросами, но надвиги и покровы среди них отсутствуют. Развитие антиклинальных складок над синклинальными преобладает. Развиты главным образом куполовидные и брахиантиклинальные складки. Широко развиты диапировые складки.

Формации Мощность осадочного чехла платформ может быть различной, в целом обычно она в несколько раз меньше, чем в геосинклинальных областях. Наибольшим распространением в осадочном чехле платформ пользуются следующие формации: карбонатные и глауконито-карбонатные; морские обломочные (пески, песчаники, глины, реже конгломераты, мергели), красноцветные и галогенные; континентальные; трапповая (долериты, габбро-долериты, базальты, долерито-базальты).

Развитие платформ Стадия кратонизации - платформа остается приподнятой и осушенной. Море охватывает лишь ее окраины и в первую очередь прогибы, унаследованные от предыдущего этапа. В это время центральные части платформ могут служить областями сноса обломочного материала поступающего в прогибы.. Авлкогенная стадия - характеризуется общими погружениями и широкой трансгрессией моря. Общие погружения фундамента платформ сопровождается его раздроблением на крупные блоки, а внутри – на отдельные глыбы и грабеновые прогибы – авлакогены испытывающие наибольшее погружение. По разломам, ограничивающим грабеновые прогибы, развивается вулканизм преимущественно базальтовый и андезитовый и в то же время эти прогибы являются областями наибольшего накопления терригенно-карбонатных формаций. В этот период в осадочном чехле формируются валы, флексуры и отдельные складки.

Развитие платформ Синеклизная стадия - погружение обширных участков платформы продолжается и растет мощность осадочного чехла. Плитная стадия - в дальнейшем происходит слияние синеклиз и завершается в пределах платформы формирование осадочных плит. В это время и края платформ начинают вовлекаться в опускание, а центральные части платформы поглощаются соседними поднятиями. Стадия тектономагматической активизации- в результате усиливающихся поднятий море окончательно покидает платформу, сохраняясь лишь в пределах краевых прогибов. В отдельных внутриплатформенных впадинах иногда накапливаются континентальные грубообломочные осадки. Завершается формирование валов и складок. Некоторые внутриплатформенные поднятия испытывают усиленное воздымание и осложняются грабенами, по краям которых возникают вулканы центрального типа, извергающие базальтовую лаву.

ГЕОСИНКЛИНАЛИ Геосинклинальные области представляют собой такие зоны земной коры, которым свойственны высокая подвижность и значительная расчлененность на узкие прогибы и поднятия, имеющие иногда глыбовый характер. Расчлененность обуславливает возникновение резко выраженного рельефа, образование и накопление мощных толщ осадков. Крупные разломы определяют высокую проницаемость земной коры, мощный магматизм, повышенную сейсмичность и другие.

Геосинклинальные области разделяются на геосинклинальные системы (например: Уральская, Большого Кавказа, Жонгаро-Балхашская) срединные массивы (например: Колымский, Кокшетауский). В результате своего развития геосинклинальные системы превращаются в сложные складчатые сооружения - мегантиклинории и мегасинклинории. Геосинклинальные системы делятся на отдельные частные геосинклинали и геоантиклинали. На поздней стадии развития формируются краевые (передовые, предгорные) и межгорные прогибы.

Развитие геосинклинальных областей (систем) происходит чрезвычайно сложно и в течение продолжительного времени (сотни млн лет) и делится на последовательно сменяющих друг друга два тектонических этапа: геосинклинальный орогенный.

развития геосинклиналей (сверху вниз): заложения инверсия горообразование (по Ю.Н.Васильеву и др.) Схемы стадий

Стадия заложения Вначале геосинклинального этапа господствуют погружения обширных глубоких прогибов, в них проявляются часто подводные извержения вулканов, продукты которых имеют преимущественно основной состав.

Стадия инверсии В геосинклиналях возникают внутренние геоантиклинальные поднятия сначала узкие, а затем все более расширяющиеся. В их пределах происходит складкообразование. Они расчленяют единую геосинклиналь на более узкие частные прогибы. В эту стадию продукты вулканических извержений становятся более сложными, пестрыми по составу, происходит внедрение интрузий – от ультраосновных и основных до умереннокислых.

Стадия горообразования Общее сводовое поднятие. Внедряются гранитоидные интрузии, затем происходят наземные вулканические извержения. В результате возникает горно-складчатое сооружение. Формируются межгорные и краевые прогибы. Межгорные прогибы- внутри геосинклинальной области, а краевой прогиб между складчатым сооружением и прилегающей к нему платформой. Прогибы заполняются морскими и континентальными осадками – продуктами размыва складчатых сооружений.

Позднеорогенная стадия развития Затухание тектонических движений и интенсивное выравнивание рельефа на переходной стадии

Возрождение тектонических движений, новое горообразование на переходной стадии Платформенная стадия развития земной коры (по Ю.Н.Васильеву и др.)

Анализ истории развития земной коры показывает, что различные ее участки переживали определенную последовательность эволюционного развития (от геосинклинальной стадии к платформенной) в разное время. Крупные и протяженные пояса земной коры в настоящее время находятся на геосинклинальной стадии (Средиземноморская область, протягивающаяся через территорию Ближнего Востока к Малой Азии, Кавказу и Гималаям). Она тектонически активна - действующие вулканы, часты землетрясения, в ее пределах находится высочайшая самая молодая, наименее подвергнутая процессам денудации горная система.

Схемы сочленения платформ и геосинклиналей: а - посредством краевого шва; б - посредством - краевого (передового) прогиба (по Ю.Н.Васильеву и др.)

Структурные элементы океанов океанические платформы, срединно-океанические орогенные пояса или хребты (СОХ).

Океанические платформы в рельефе дна имеют вид обширных абиссальных (глубоководных) плоских или слабохолмистых подводных равнин с отметками глубин в пределах 2,6–6 км, расположенных между СОХ, с одной стороны, и глубоководными желобами или пассивными окраинами континентов — с другой. Глубоководные равнины практически асейсмичны и характеризуются невысокими значениями теплового потока.

Абиссальные равнины Мощность осадочного слоя увеличивается в сторону континентальных подножий и может достигать нескольких км. Некоторые равнины отличаются идеально плоским рельефом, что характерно для Атлантического и Индийского океанов, в Тихом океане -холмистый рельеф. Подводные вулканические горы - в виде вулканических островов и гийоты - плосковершинные возвышенности (на глубине около 2 км) - это потухшие вулканы, вершины которых в свое время были срезаны морской абразией, а затем перекрыты мелководными осадками (в Тихом океане). Котловины разделенные крупными подводными хребтами и возвышенностями. Их размер в поперечнике составляет более 1000 км, они чаще всего имеют овальную форму (Северо-Американская, Гвинейская, Ангольская, Бенгальская и т. д.).

Срединно-океанические хребты образуют планетарную систему протяженностью более 60 тыс. км. Они возвышаются над ложем океана на 1-1,3 км, находятся на глубине до 2,5 км, при ширине от сотен до 4 тыс. км. Рифтовая зона имеет глубину 1-2 км при ширине в несколько км и представляет собой сложный грабен. На дне рифтовых долин имеются многочисленные центры вулканизма, холмы высотой 200-300 м. По обе стороны - гидротермы, из которых отлагаются сульфиды, сульфаты и окислы металлов), вода гидротерм нагрета до 350°. Для хребтов характерно: высокая сейсмичность, резко повышенный тепловой поток из недр Земли, низкая плотность верхней мантии (разуплотненная мантия) и интенсивный базальтовый вулканизм.

Срединно-океанические хребты а - центральная рифтовая зона; б - гребневая зона; в - зона флангов; г- абиссальная равнина.

Трансформные разломы Поперечные вертикальные разломы, которые нередко пересекают не только хребты, но и прослеживаются далеко в смежные талассократоны. Внешний облик этих разломов типично сдвиговый.

Возраст океанической коры по магнитным аномалиям (Кеннет, 1987): 1-области отсутствия данных и суша; 2-голоцен, плейстоцен, плиоцен (0-5 млн лет); 3-миоцен (5–23 млн лет); 4-олигоцен (23–38 млн лет); 5-эоцен (38–53 млн лет); 6-палеоцен (53–65 млн лет); 7-K(65-135 млн лет); 8- J (135–190 млн лет)

Структуры континентальных окраин В зависимости от строения и характера тектонических процессов выделяют: пассивные активные континентальные окраины.

Пассивные континентальные окраины отличаются отсутствием активных тектоно-магматических процессов (восточная часть Атлантического океана, западная часть Индийского океана, окраины Северного Ледовитого океана) В строении пассивных окраин выделяют следующие главные элементы: шельф, континентальный (материковый) склон, континентальное (материковое) подножие.

Геоморфологическая схема Атлантической подводной окраины Северной Америки (по А. К. Соколовскому, 2006)

Строение пассивных окраин Шельф - продолжение прибрежной равнины материков, обладает пологим наклоном в сторону моря и ширины во многие сотни км. Внешний край шельфа называют бровкой, он лежит на глубине около 100 м, в редких случаях до 350 м. Континентальный склон представляет собой узкую полосу дна шириной не более 200 км. Обычно он имеет угол наклона около 4-5°, в редких случаях достигая 40° и более. В пределах континентального склона глубина возрастает от 100 до 2000-3500 метров. Континентальное подножие полого наклонено в сторону абиссальных равнин и имеет ширину в сотни и тысячи км, переход в абиссальную равнину происходит на глубине около 5000 метров. На континентальном подножии накапливаются толщи осадков мощностью до 10-15 км, так как к нему сносится весь обломочный материал, поступающий с суши.

Активные континентальные окраины отличаются интенсивными сейсмическими и магматическими процессами, складчато-надвиговыми деформациями и метаморфизмом. Для них характерно наличие сейсмо-фокальных зон. По особенностям строения и тектоно-магматической активности выделяют окраины Восточно-Тихоокеанского (Андийского или приконтинентального) типа и Западно-Тихоокеанского (островодужного) типа.

Основные элементы строения активных континентальных окраин Западно-Тихоокеанского типа 1.Окраинное море, 2.вулканическая дуга, 3.преддуговой прогиб, 4.предвулканическая дуга, 5.глубоководный желоб, 6.краевой вал.

Глубоководные желоба Алеутский, Курило-Камчатский, Японский, Кюсю, Волкано, Марианский и др. - это протяженные (от нескольких сотен до 3–4 тыс. км) сравнительно узкие (100–200 км), глубокие (макс.глубина Мирового океана, равная 11 022 м, зафиксирована в Марианском желобе) прогибы дна океанов, располагающиеся у подножий активных горно-складчатых окраин континентов и островных дуг. Желоба асимметричны. Со стороны океанов вдоль желобов имеются невысокие (до 500 м) краевые валы. Днища желобов сравнительно плоские. Ширина их варьирует в зависимости от притока количества осадка, чем выше его значение, тем шире и ровнее днище желоба. Образуются в результате тектонического сдваивания кромок двух литосферных плит, движущихся навстречу друг другу (процесс субдукции).