Лекция 31. 10. 2017.

Лекция 31. 10. 2017. КОЛЬЦЕВЫЕ СТРУКТУРЫ Канадский щит Фотосхема метеоритных кратеров Клируотер, Канада. Кратеры, очевидно, возникли одновременно, вероятно, в результате распада крупного Остров Эгмонт Канадский щит метеоритного тела. Более крупная структура имеет диаметр примерно 25 км (Кинг, 1979). Кондер, Сибирь

1. Определение кольцевых структур. 2. Методы выявления и изучения кольцевых структур. 3. Внутреннее строение кольцевых структур. 4. Классификация: - по размерам; - по форме; - по выражению в рельефе. 5. Генезис кольцевых структур: - моногенные - полигенные. 6. Связь кольцевых структур с линеаментами. 7. Кольцевые структуры в пределах Московской синеклизы.

Определение кольцевых структур. Понятие «кольцевые структуры» несколько условное. Оно объединяет образования овальной, концентрической, правильной круговой формы, часто с незамкнутыми ограничениями, состоящие из отдельных дуг и колец, но в совокупности создающие дистанционный образ кольцевой структуры. Кольцевые структуры представляют собой геологические тела разного генезиса, возраста, размера, сложности внутреннего строения, глубины заложения и разного минерагенического значения, имеющие на уровне современного денудационного среза изометричную (кольцевую, круглую, дуговую ) форму.

Методы выявления и изучения кольцевых структур. Кольцевые структуры выявляются различными методами: геологическими (съемкой), геоморфологическими (анализ строения рельефа), геофизическими (анализ магнитных и гравитационных аномалий). Но основным методом является дешифрирование аэрокосмических материалов.

На КС кольцевые структуры выражаются спектрометрическими аномалиями и рисунками изображения и подчеркиваются системами концентрических и дуговых элементов. Фотоаномалии связаны с ландшафтными особенностями (растительность, почвы, рельеф) в пределах структур и вне их, а также литологическим составом пород, тектоническими, гидрогеологическими условиями и др. При этом кольцевые структуры на КС могут быть: отчетливо выраженными; неясно выраженными; слабо различимыми.

Распространены кольцевые структуры на континентах примерно равномерно. Однако кольцевые структуры различных генетических типов группируются в разных по геологическому строению и истории развития регионах. Распределение астроблем на поверхности Земли. Видно, что наибольшее их количество выявлено в наиболее изученных районах

Внутреннее строение кольцевых структур. В кольцевых структурах выделяются: - центральная часть, - периферическая - и внешний контур. Центральная и периферическая части по составу слагающих пород или различаются, или однородны. По строению кольцевые структуры бывают: - простые (монокольцевые), - концентрические (поликольцевые), радиально-концентрические. Геометрический центр элементов кольцевых структур может быть один (моноцентрические) или состоять из нескольких (полицентрические). В плане кольцевые структуры бывают круговые и овальные, а по отношению к структурам вмещающего геологического пространства (рамы) — конформные и дисконформные.

Внешний кольцевой контур структуры выражен: резко Неясный, размытый обусловлен кольцевыми или обычно бывает на платформах дуговыми разломами, системами трещин или даек кольцевые разломы или скрыты перекрывающими отложениями, или затухают к поверхности, или отсутствуют совсем

Помимо концентрических и дуговых разломов выделяются: - радиальные , совпадающие с радиусами структуры, -секущие разломы - пересекающие структуры в разных направлениях, и уходящие за ее пределы. Все эти разломы обусловливают блоковое строение кольцевых структур, влияют на их форму, деформируя ее. Разрывы, нарушающие Калевальскую кольцевую структуру (по В. Г. Можаевой)

Классификация Кольцевых структур Кольцевые структуры классифицируются: по размерам, морфологии (форме) и выраженности в рельефе, по генезису и возрасту. По размерам кольцевые структуры делятся на 4 класса: I) мегаструктуры, с диаметром в сотни - первые тысячи километров 2) макроструктуры диаметром в первые сотни километров; 3) мезоструктуры, величиной от 10 -15 км до 150 км; 4) микроструктуры, не превышающие 10 -15 км.

По Форме кольцевые структуры делятся на: простые сложные проявлены в виде кольца, имеют концентрическое овала, или круга строение Импактная структура Маникуаган в Канаде Горы Загрос, Иран Структура Ришат, Мавритания

По выражению в рельефе кольцевые структуры делятся на: положительные, отрицательные, выраженные в рельефе выраженные поднятиями понижениями.

Генезис кольцевых структур моногенные полигенные образованные под влиянием Образованные совместным одного ведущего действием нескольких процессов геологического процесса эндогенные экзогенные тектоно абиссальные магматогенные - метаморфогенные; карстовые; магматогенные; суффозионные; нуклеары тектоногенные термосуффозионные космогенные - импактные

Тектоногенные кольцевые структуры Образование их связано в основном с поднятиями и опусканиями кристаллического фундамента. По способу проявления тектонических движений они могут быть связаны: - с дислокациями изгиба (пликативные), - с разрывными дислокациями (дизъюнктивные), - с явлениями диапиризма (инъективные) структуры. Возраст структур различный. Многие из них длительно развивались в течение палеозоя, мезозоя и кайнозоя и проявлены в деформациях складчатого фундамента и чехла, а также выражены в аномалиях магнитных и гравитационных полей. Космический снимок Landsat (а) и геологическая карта (б) Аравийский полуостров. Йемен (по В. А. Бушу)

ТЕКТОНОГЕННЫЕ КОЛЬЦЕВЫЕ а структуры могут быть: - Положительными (антеклизы, своды, купола ), - Отрицательными (синеклизы, впадины, синклинали ), сложными и нейтральными (в случае отсутствия как поднятий, так и погружений). Крупная концентрическая структура б на КС Modis низкого разрешения (а) и ее юго западный сектор на космическом снимке Landsat среднего разрешения (б). Юго Западная Африка На снимке Landsat видны выходы метаморфического фундамента (темный тон), окаймляющие внутриконтинентальный бассейн Окованго

Структура Ришат , расположенная в пустыне Сахара на территории Мавритании , хорошо заметна из космоса благодаря своим огромным размерам ее поперечник составляет почти 50 километров. Когда то структура Ришат считалась ударным кратером , однако эта гипотеза никак не согласуется с плоской формой дна и полным отсутствием горных пород со следами ударного воздействия. Образование структуры Ришат в результате вулканического извержения также представляется крайне маловероятным из за отсутствия купола из изверженных или вулканических пород . Большинство исследователей склонно считать слоистые осадочные породы структуры Ришат результатом действия эрозии на поднятие участка земной коры. Что же касается почти идеально круглой формы структуры Ришат , то ее происхождение до сих пор остается загадкой.

Положительные структуры представлены антеклизами, сводами, куполами. Некоторые из них обусловлены изостатическим всплыванием относительно легких гранитоидных массивов среди вмещающих пород и деформацией перекрывающих осадочных толщ, создающих дистанционный образ кольцевой структуры (Астраханский свод в Прикаспии, Бузачинский на Туранской плите, Вартовский, Ханты Мансийский на Западно Сибирской плите). Отрицательные кольцевые структуры представлены синеклизами, впадинами, синклиналями. Крупные структуры поперечником во многие сотни километров все без исключения соответствуют крупным синеклизам, например, синеклизы Конго (800 км) и Таудени (1000 км) в Африке.

Схема тектонического строения Вартовской (а) и Ханты Ман сийской (б) кольцевых структур (по Г. С. Бурлаковой) 1 — контуры и дуговые валы кольцевой структуры с обращенным рельефом; 2 — контуры и дуговые валы кольцевой структуры, прямо выраженные в рельефе; 3 — дуговые, радиальные и диаметральные грабены; 4 — структурные ступени; 5 — линеаменты; 6 — месторождения нефти

Схема расположения кольцевых структур юго-восточной части Прикаспийской впадины: 1 – изогипсы по отражающему горизонту П 1, км; 2 – сводообразные поднятия, выявленные по данным: а – дешифрирования аэрокосмических снимков, б – гравиразведки; 3 – месторождения; 4 – зона крупных валов; 5 – соляные купола по данным: а – гравиразведки, б – сейсморазведки; 6 – карбонатные постройки; 7 – поднятия в рельефе дна моря; 8 – предполагаемые границы кольцевых структур; 9 – глубинные разломы и региональные нарушения по данным гравиразведки.

Ротационные тектонические структуры образование которых связано с горизонтальным поворотом блоков, а также структуры вихревой формы в плане. По проявленности в рельефе они являются нейтральными. Оймяконская структура предположительно ротационного генезиса. Северо-Восток России. Колыма. КС Инъективные структуры связаны с проявлениями соляного и глиняного диапиризма. Они представлены структурами небольших размеров, которые соответствуют соляным штокам, как вышедшим на поверхность (Эльтон, Баскунчак и др. в Прикаспии, соляные купола Персидского залива, так и погребенным под платформенным чехлом. Положительные (1) и отрицательные (2) складки мезозойско- кайнозойского покрова, выраженные в рельефе соответственно горными грядами и впадинами. Темные пятна - соляные купола (3). Юго-западная часть Ирана, горы Загрос. КС с "Челленджера-6 «. Грязевые вулканы.

Соляные диапиры Загроса в Южном Иране

МАГМАТОГЕННЫЕ СТРУКТУРЫ плутонические вулкано вулканические плутонические вскрытые или представлены вулканами, характерны для трапповых полей невскрытые кальдерами, куполами, древних платформ (Деканское в интрузивные тела диаметры которых от 20 Индостане, Тунгусское на Сибирской платформе). Диаметр 200 300 км до 150 км (микро и Обычно эти структуры имеют мезоструктуры) диаметр до 100 150 км, иногда они расположены в зонах глубинных разломов. 2 3 1 2 Хибинский и Ловозерский плутоны Кальдера Вэллис (I) и вулканические купола (2) в Вулканокупольная кольцевая рифтовой долине р. Рио-Гранде (3) структура Амбр. Мадагаскар

Коническая интрузия Кондёр в Сибири, приблизительно 10 км в диаметре с горным хребтом высотой 600 м. Горный массив Кондер расположен в Восточной Сибири, Россия, к северу от города Хабаровска. Это - щелочной ультраосновной горный массив, полон редких полезных ископаемых. Река, вытекающая из интрузии, формирует россыпи самородного золота. Замечательная и очень необычная минералогическая особенность россыпи - присутствие грубых кристаллов сплава Pt-Fe, покрытого золотом.

Вулканические структуры. КС Landsat Вулканы на Камчатке

Изображение Карской структуры. Схематическая геологическая Кратерная воронка на снимке выражена карта Карской структуры и ее неотчетливо, хотя по границам впадины геологический разрез, прослеживается окаймление, выраженное соответствующий линии на теплыми фототонами. рисунке

МЕТАМОРФОГЕННЫЕ КОЛЬЦЕВЫЕ СТРУКТУРЫ представлены гнейсовыми складчатыми овалами и гранитогнейсовыми куполами. Достигают 200 -600 км в диаметре (макро- и мезоструктуры). В рельефе выражены преимущественно поднятиями, имеют сложное блоковое строение. Центральные части структур сложены метаморфическими породами архея и раннего протерозоя – гнейсами, гранулитами, зеленнокаменными породами. Характерны отрицательные значения гравитационных аномалий. Калевальский гнейсовый складчатый овал на Балтийском щите

Геолого-структурная схема центральной части Алданского щита (по М. З. Глуховскому) 1 —докембрийские образования: а — метаморфические образования (архей), б — граниты; 2 —верхнеархейские-нижнепротерозойские образования трогового комплек са; 3 — платформенный чехол; 4 -угленосные отложения Чульманской впадины; 5 — мезозойские образования: а — интрузии, б — эруптивные брекчии ультраосновных пород; 6 — разломы; 7 — дешифрируемые на КС дуговые зоны разломов Алданской кольцевой структуры

НУКЛЕАРЫ Кольцевые структуры сложного генезиса представлены самыми крупными (до нескольких тысяч километров в диаметре) образованиями, названными нуклеарами. - Северо-Американский – с диаметром 3800 км; - Западно-Африканский - 3600 км; - Амазонский в Южной Америке – 3200 км; - Центрально-Африканский – 2800 км; - Свекофено-Карельский – 1300 км; - Кольско-Лапландский в Скандинавии - около 500 км; - Алданский и многие другие Всего в настоящее время выделено около 30 нуклеара Предполагается, что нуклеары возникли на лунной стадии развития Земли в катархее 4, 6 – 4 млрд. лет назад, на первичной гипербазитовой коре.

Схема расположения нуклеаров Гондваны (по Я. Г. Кацу): 1 - Амазонский, 2 - Западноафриканский, 3 - Аравийско-Нубийский, 4 - Центральноафриканский, 5 - Танзанийский, 6 - Сомалийско- Аравалийский, 7 - Южноафриканский, 8 - Дарваро-Мозамбикско- Пилбарский, 9 - Индо- Австралийский, 10 - Ийлгарнский, 11 - Юклинский

Рис. 6. Распределение метеоритных кратеров (красные точки) на территории России. Размеры точек не соответствуют масштабу карты, но примерно пропорциональны размерам кратеров. Плотность размещения кратеров, в общем, отражает стабильность участков земной коры и степень их геологической изученности. Названия предполагаемых метеоритных кратеров помечены синим цветом.

ИМПАКТНЫЕ КОЛЬЦЕВЫЕ СТРУКТУРЫ Космический снимок Попигайского метеоритного кратера. Несмотря на то, что по геологическим данным кратер имеет диаметр 170 км, четко выделяется лишь внутренняя часть кратера диаметром около 80 км, имеющая более темный тон благодаря тому, что она поросла лесом. В западном и северо-западном секторах кратера очевидно проявляются выходы истинного дна кратера и расплавных пород (тагамитов).

Схема геологического строения Попигайского кратера по [9] 1 – кристаллические породы верхнеанабарской и хапчанской серий архея; 2 – осадочные породы верхнего протерозоя и нижнего палеозоя; 3 – осадочные и вулканогенно- осадочный породы верхнего палеозоя и мезозоя; 4 – тагамиты; 5 – зювиты; 6 - псаммито-алевритовые брекчии; 7 – аллогенные брекчии; 8 – гребень кольцевого поднятия; 9 – надвиги и сбросы; 10 – разрывные нарушения не установленной морфологии; 11 – центр кратера. По Масайтису и др. , [1980, 1998]

Астроблема Швайнг (Южная Африка, диаметр 1, 2 км, время образования 220 000 лет). Хорошо видны цокольный кольцевой вал (высота 60 м) и уплощённое дно, покрытое глинистыми соленосными отложениями четвертичного периода Возраст структур преимущественно мезозойский и кайнозойский. Наиболее древняя структура Седбери в Канаде имеет протерозойский возраст. Доказательством импактного происхождения структур являются следы ударного метаморфизма. В настоящее время Аризонский кратер в США считаются доказанными более 100 структур.

Импактная структура Маникуаган в Канаде, диаметром 65 км , возраст триасовый. Структура подчеркивается долинами рек, которые ниже слияния подпружены, вследствие чего образовалось кольцевое озеро. КС с "Челленджера -7 «. Изображение в искусственных цветах района кратера Логанча, синтезированное из полос 7, 5, 4, полученных спутником Landasat 7.

Изображение в искусственных цветах кратера Янисъярви, синтезированное из снимков, полученных спутником Landsat 7, полосы 3, 2, 1. Вокруг озера Янисъярви, расположенного в центре изображения, прослеживается округлый ореол более светлых тонов, вероятно связанный с трещиноватостью пород. Хорошо видна граница между Финляндией и Россией в северо-западной части снимка (простирание SW-NE), маркирующаяся более светлыми тонами с финской стороны. Схематическая геологическая карта района метеоритного кратера Янисъярви. 1 – свита пялкъярви, 2 – 5 – свита наатселькя, подсвиты: 2 – нерасчлененная, 3 – нижняя, 4 – средняя, 5 – верхняя, 6 – ранний – средний протерозой, 7 – габбро-диабазы, 8 – импактиты, 9 – разрывные нарушения, 10 – изобаты озера Янисъярви. По кн. Импактиты [1981].

АБИССАЛЬНЫЕ СТРУКТУРЫ Абиссальные структуры, в противоположность нуклеарам, характерны, прежде всего, для мезозойской и кайнозойской эр. К ним относятся Паннонская и Бетско Марокканская структуры, дуги морей Банда, Скота, архипелага Бисмарка. Образование этих структур связано с формированием и развитием мантийных диапиров, над которыми образуется утоненная континентальная или переходного типа (вплоть до океанической) земная кора.

Схема историко- генетической последовательности кольцевых структур Земли (по Бушу).

Московская кольцевая структура.

Кольцеобразные структуры на Марсе расположены не только на равнинах, но и на склонах гор. На переднем плане отчетливо видно, что какая то масса излилась из недр на поверхность, почти до краев заполнив кратер. Масса очень похожа на застывшую грязь огромного грязевого вулкана. Эти марсианские кратеры явно не метеоритного, а вулканического происхождения. Справа дно кратера при большем приближении. Видны некоторые детали рельефа. Цвет поверхности говорит о том, что это лед. Ребра образовались вдоль трещин, через которые на поверхность поступала вода и моментально замерзала. Из кратера справа выходит канал, по которому вода выливалась и вытекала в соседний разлом.

Рельефная карта участка марсианской поверхности. в глубокой впадине слева кратеров очень мало, а вот справа на материке их много. Парадокс Марса заключается в том, что вода здесь в основном на выпуклых участках в виде ледников. Во впадинах воды мало, это пустыни. Испаряясь со дна впадин, вода конденсируется в атмосфере, ветрами переносится на возвышенности и к полюсам и выпадает снегом на вершинах гор и на полюсах планеты. Что то похожее мы видим и на Земле в Антарктиде и в Гренланидии, только в ничтожных, по сравнению с Марсом, размерах.

Уникальные кольцевые структуры на поверхности льда озера Байкал

Метеоритный кратер, Госсес Блаф, Северная территория, Австралия

Кимберлитовые интрузии, местечко Кимберли, Африка

Гора Трафальгар, заповедник Принца-регента, Западный Кимберли, Австралия

Коростельские плутоны Бушвельдский массив

Мексика