Лекция 5 Главные структурные единицы литосферы их размещение

Лекция 5 Главные структурные единицы литосферы, их размещение и сочленение в пределах современных литосферных плит. Внутренние области океанов. Срединно-океанические хребты и абиссальны равнины. Изменение мощности и стратиграфического объема первого (осадочного) слоя коры по мере удаления от оси спрединга. Главные системы трансформных разломов. Внутриплитные возвышенности и хребты, формирование структур, связанных с активностью горячих точек. Микроконтиненты. Происхождение больших и малых бассейнов океанического типа. Области перехода континент — океан. Пассивные континентальные окраины их строение, характерные осадочные и магматические формации. Активные континентальные окраины и островные дуги как выражение зон субдукции, свойственные им формации и структуры. Задуговые бассейны (краевые или окраинные моря) и разные геодинамические условия их формирования. Междуговые бассейны и их происхождение.

Под ее строением (структурой) подразумевается неравномерное распределение горных пород различного состава, происхождения и условий залегания. Литосфера - это верхняя относительно жесткая и хрупкая оболочка Земли. Она состоит из литосферных плит.

Главные структурные единицы литосферы (литосферных плит) При характеристике латеральной неоднородности литосферы используют понятия : океаны и континенты Океаны и континенты – это структурные единицы литосферы первого порядка Океан – основная крупная структура литосферы с океаническим типом состава и строения. Т. е. мощностью литосферы – 3 -100 км, а земной коры – 0 -6 км, Кора имеет 3 -х членное строение: 1) осадочный слой, 2) базальтовый , 3) габбро-ультрамафитовый. Кора симатического типа. Литосферная мантия относительно однородная. Континент – часть литосферной плиты с континентальным типом состава и строения. Т. е мощность литосферы - 150 -350 км, земной коры – 30 -75 км, кора весьма гетерогенна, но преимущество состоит из гранитоидов, гнейсов, осадочных пород, в подчинённом количестве находятся породы основного и ультраосновного состава. Это кора сиалическая. Литосферная мантия более мощная, чем океаническая, отличается наличием высокобарных комплексов. Следует отличать географическое и геолого-геофизическое понимание этих терминов

Структуры литосферы второго порядка «Подвижные пояса» Океаны Срединно-океанические хребты Устойчивые площади Абиссальные равнины и поднятия Континенты Складчатые пояса (орогены) Активные окраины континентов Переходные зоны Островные дуги Трансформные окраины Платформы (кратоны) Пассивные окраины

Срединно-океанические хребты (СОХ) и поднятия Абиссальные равнины Океанические плато Микроконтиненты Вулканические поднятия и хребты

Срединно-океанические хребты (СОХ) и поднятия – это общепланетарная протяженностью около 70 тыс. км система океанических гор, равной которой на континентах нет Срединно-Атлантический СОХ Восточно-Тихоокеанское поднятие Аравийско- Индийский СОХ н доокеа Южно-Тихоокеанское поднятие ЮВ Ин ЮЗ Индоокеанский СОХ Х О ский С Чилийское поднятие Африкано-Антарктический СОХ Австрало-Антарктический СОХ Америко-Антарктический СОХ

Срединно-Атлантический СОХ Хребет Гаккеля

Срединно-Атлантический СОХ Африкано-Антарктический СОХ Америко-Антарктический СОХ ЮЗ Индоокеанский СОХ Аравийско- Индийский СОХ Чилийское поднятие Восточно-Тихоокеанское поднятие Южно-Тихоокеанское поднятие ЮВ Индоокеанский СОХ Австрало-Антарктический СОХ

Срединно-океанические хребты (СОХ) и поднятия – это общепланетарная система океанических гор, возвышающихся на 1 -3 км над ложем океана при ширине от 200 до 2000 -4000 км. Восточно-Тихоокеанское поднятие Срединно-Атлантический СОХ

Строение СОХ: Осевая зона – рифтовая долина (грабен); Гребневая зон Зона склонов хребта

Строение Срединно-Атлантического СОХ (медленноспрединговый хребет) Рифтовая долина (грабен): внутренняя долина с вулканическим хребтом, внутренние стенки Профили рельефа рифтовой зоны СОХ (Срединно-Атлантический ) Гребневая зон состоит из терасс, внешних стенкок, рифтовых гор Внутренняя долина представляет собой депрессию в осевой части хребта шириной 2 -3 км, ограниченную с боков внутренними стенками. В осевой зоне внутренней долины протягивается вулканический хребет шириной 1 -1, 5 км, состоящий из линейно вытянутых поднятий и депрессий между ними. Во внутренней долине наблюдаются довольно многочисленные трещины и сбросы; амплитуда их мала (2 -10 м). Рельеф внутренней долины относительно слабо изрезан, и только центральное вулканическое поднятие может достигать 200 м.

Строение Восточно-Тихоокеанского поднятия (быстроспредингового хребта) Рифтовая долина - горстообразная структура с четко выраженным осевым поднятием

Сравнение геологических характеристик СОХ (по Дубинин Е. П. , Ушаков С. А. , 2001) Характеристики Быстрый спрединг (4 - >8 см/год) Медленный спрединг (0, 5 -4 см/год) 1. Выраженность в рельефе дна Горстообразная структура с четко выраженным осевым поднятием треугольной, купольной или трапециевидной формы Рифтовая долина в виде выраженного грабена, включает осевую долину, внутренние стенки, террасы, внешние стенки и рифтовые горы 2. Глубина осевой зоны Изменяется слабо Изменяется сильно 3. Относительная амплитуда рельефа осевой зоны Небольшая, 50 -100 м Большая, 100 -2000 м 4. Ширина рифтовой долины (активная 35 км (САХ, 37° с. ш. ) тектоническая зона) отсутствует 2 км (ВТП, 12° 50'с. ш. ) 12 км (ВТП, 21°с. ш. ), 5. Осевая вулканичеcкая зона Четко выражена, ширина 400 м практически непрерывна Нечетко выражена, кусочно-прерывиста 6. Расстояние между трансф. разломами со смещением > 30 км 90 км (много зон перекрывающихся центров спрединга) 50 км 7. Предполагаемая периодичность извержения 50 -500 лет 1000 -10 тыс. лет 8. Высоко. Т (300 -350° С) гидротермальная активность Обычно наблюдается на дне Редкая 9. Магматическая камера Предполагается устойчивое состояние магматической камеры Не обнаружена, но предполагаются небольшие неустойчивые магматические очаги 10 -12 км (САХ)

Сравнение геофизических характеристик СОХ (по Дубинин Е. П. , Ушаков С. А. , 2001) Характеристики Быстрый спрединг Медленный спрединг 1. Глубина микроземлетрясений Максимум 3 км под осью Максимум 10 км под осью 2. Осевая гравитационная аномалия ∆g Положительная аномалия (10 -20 м. Гал), объясняется существованием магматической камеры Отрицательная аномалия (--30 -60 м. Гал), объясняется динамической реакцией механически прочной литосферы в осевой зоне. Интенсивные отрицательные аномалии Буге (типа "бычьего глаза") фиксируют зоны сфокусированного мантийного апвеллинга 3. Магнитные аномалии Четкая, двумерная картина Нечеткая, изменчивая, ограниченная двумерность 4. Ширина зоны смены магнитной полярности Узкая, резкая Изменчивая, расплывчатая 5. Термический режим Относительно горячий Относительно холодный

Высокотемпературные гидротермы ( «черные курильщики» ) в рифтровой долине СОХ – связаны с взаимодействием базальтовых магм с морской водой

Возраст океанической коры

Мощность океанической литосферы (HL в км) связана с возрастом (t в млн. лет) ∆h=0, 35√t HL=7, 49√t Батиметрические графики в районе склонов Срединно-Атлантического хребта измеренный и рассчитанный

Базальты толеитовой серии – самые распространенные порода в СОХ и абиссальных равнинах

Трансформные разломы. Трансформный разлом – это вид сдвига, по которому происходит скольжение сегментов плит. Они выражены в рельефе в виде трансформных долин, в областях пересечения с СОХ образуются нодальные бассейны

Срединно-океанические хребты (СОХ) и поднятия Абиссальные равнины Океанические плато Микроконтиненты Вулканические поднятия и хребты

Абиссальные равнины Абиссальная равнина – часть океанов на глубинах 4000 – 6000 м, с выдержанным плоским или холмистым рельефом, в ее пределах происходит закономерное увеличение мощности коры и осадочного чехла, возраста коры от СОХ к окраинам. Состав осадочного чехла также меняется: в осевых частях океанов – это глубоководные пелагические* глины, сменяются гемипелагическими, на продолжении крупных рек фиксируются конусы выноса обломочных пород Пелагиаль – водная толща; пелагические осадки – те, которые продуцируются за счет веществ из этой толщи

Тектоническая зональность океанской седиментации. Закономерное изменение глубины, возраста ложа и состава залегающих на нем осадков, типов вулканизма по мере удаления от срединного хребта (формации расширяющегося океана Лисицына-Фишера-Хизена): 1 -- толеитовые базальты хребта и ложа океана; 2 -- металлоносные осадки, залегающие на базальтовом ложе; 3 - - кора островной дуги; 4 -- карбонатные осадки, накопление которых начинается по мере удаления от хребта и разубоживания эндогенного материала; чистые пелагические фораминиферовые осадки, распространяющиеся до критической глубины карбонатонакопления (в среднем 4500 м); 5 — пелагические красные глубоководные глины; 6 — обогащение пелагических глин дацит-риолитовой пирокластикой вулканов активной окраины.

Микроконтиненты Срединно-океанические хребты (СОХ) и поднятия Абиссальные равнины Вулканические поднятия и хребты Океанические плато Внутриплитные возвышенности и хребты

Тектоническое районирование океанов Вулканические поднятия Океаническое плато Онтонг-Джава Микроконтинент Кемпбелл Океанические плато участки более мощной океанической коры (около 20 -30 км) в океанах. Образуются за счет мантийных плюмов. Внутриплитные поднятия тектонической природы Восточно-Тихоокеанское поднятие

Вулканические поднятия и хребты Это гряды вулканического происхождения и отдельные вулканы. Среди вулканитов преобладают породы основного состава (базальты), но, по сравнению с СОХ, увеличивается роль более кислых пород, появляются вулканиты субщелочной и щелочной серий Гайоты – отдельные потухшие вулканы с плоской вершиной, возвышающиеся над абиссальной равниной

Структуры литосферы второго порядка Подвижные пояса Океаны Срединно-океанические хребты Устойчивые площади Абиссальные равнины и поднятия Континенты Складчатые пояса (орогены) Активные окраины континентов Переходные зоны Островные дуги Трансформные окраины Платформы (кратоны) Пассивные окраины

Области перехода континент — океан Два типа таких переходов: пассивные окраины активные окраины Пассивная окраина (зона перехода) - зона сочленения континентальной и океанской литосферы, сопровождаемые образованием шельфовых областей. Активные зоны перехода - это пограничные области между континентом и океаном, где происходят процессы их конвергенции и активного взаимодействия, приводящие к образованию сложного комплекса структур; проявлению как магматизма, так и деформаций, определяющих локализацию интенсивной сейсмичности.

Пассивная окраина (зона перехода) - зона сочленения континентальной и океанской литосферы, сопровождаемые образованием шельфовых областей. Это опущенные ниже уровня моря континентальные плиты, ограниченные со стороны континента береговой линией, а со стороны океана — континентальным склоном. Пассивные окраины обычно достигают в поперечнике от 60 до 200 км, но могут быть более 500 км. Континентальный шельф Рифтогенные отложения К. склон К. подножие Пострифтогенные обломочные

Строение пассивной окраины и главные типы осадочных комплексов, слагающих ее Шельфовые формации Карбонатные формации Океанические осадки Формации рифтогенные Рифтогенные и дорифтогенные формации, в том числе соляные

Активные зоны перехода - это пограничные области между континентом и океаном, где происходят процессы их конвергенции и активного взаимодействия, приводящие к образованию сложного комплекса структур; проявлению как магматизма, так и деформаций, определяющих локализацию интенсивной сейсмичности. ДВА ТИПА активных окраин Островоджный Приконтинентальный

Главные структурные элементы активных зон перехода Краевые валы Невулканическая дуга (Аккреционная призма) Глубоководные желобы Вулканические (островные) дуги Преддуговые бассейны Задуговые бассейны

КРАЕВОЙ ВАЛ – положительная сводообразная структура, расположенная перед глубоководным желобом на краю океанической плиты. Краевые валы вытянуты параллельно глубоководным желобам на тысячи км при ширине 300 -500 км. Образуется за счет сжатия океанической коры при ее погружении в зону субдукции. ГЛУБОКОВОДНЫЙ ЖЕЛОБ (англ. -oceanic trench) — крупная линейно-вытянутая структура в рельефе дна активных окраин континентов, выделяющаяся своей протяженностью и значительной глубиной. Г. ж. являются морфологическим выражением зон поддвига (субдукции) океанской литосферы.

Аккреционная призма (клин) – чешуйчато-надвиговая структура в основании преддугового континентального или островодужного склона. Образуется за счет «соскабливания» с погружающейся океанической плиты ее верхней части и деформации этих пород. Выступы аккреционных призм - невулканические дуги. В состав аккреционной призмы входят: Слоистые толщи (океанические, желоба, склона осадки) Метаморфические тектониты Хаотический меланж Преддуговой бассейн (прогиб) -

ОСТРОВНАЯ ДУГА (англ. - island arc) - цепь островов вулканического происхождения, линейно вытянутая вдоль активной окраины континента параллельно зоне поддвига (субдукции) океанской литосферы. О. д. возникает на поверхности в результате вулканических и магматических процессов, связанных с погружением и дегидратацией океанской литосферы пододвигающейся плиты на глубине около 80 км. О. д. расположена в 150 -200 км от оси глубоководного желоба. Ширина вулканической зоны в О. д. составляет обычно не более 50 км. Энсиалические дуги – образовавшиеся на сиалическом (субконтинентальном) основании. В составе дуг преобладают андезит-дацит-риолитовые вулканические ассоциации. Энсиматические дуги – образовавшиеся на океанической основе. В составе преобладают базальты (толеитовой серии), встречаются вулканиты бонинитовой серии.

ЗАДУГОВОЙ БАССЕЙН (англ. - back-arc basin) - малые океанские бассейны, расположенные с внутренней, тыловой, стороны островной дуги и ограниченные с противоположной стороны задуговым хребтом (остаточной дугой, remnant arc) или континентом. 3. б. наиболее широко распространены вдоль западной окраины Тихого океана, а также в Зап. Атлантике (Карибское море и море Скотия). Кора под 3. б. сходна по составу с корой океанского типа, хотя мощность слоя 1 нередко увеличена. В тылу островных дуг может выделяться несколько генераций задуговых бассейнов. Выделяются ЗБ Активные с высоким тепловым потоком Неактивные с низким тепловым потоком

Механизмы формирования задуговых бассейнов 1. За счет вторичной конвекции над зоной субдукции 1 2. За счет перескока зоны субдукции 3. За счет рифтинга островной дуги 2 4. За счет образования новой зоны субдукции и отгораживания части океана 4 3

Активная зона перехода приконтинентального типа Береговой хребет Глубоководный желоб Вулканическая цепь Преддуговой Тыловая зона прогиб взбросо-надвигов Тыловой прогиб

Трансформный тип зон перехода океан-континент