ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 28.09.2020
Просмотров: 393
Скачиваний: 5
Ранняя стадия (раннеорогенная по геосинклинальной теории) характеризуется образовани¬ем хотя бы с одной стороны сформировавшегося океана зон субдукции, сначала в виде островных дуг, которые могут смениться затем обстановкой активной континентальной окраины. Образова¬ние зон субдукции означает, что раздвижение континентов замедлилось, или остановилось, частично сменилось на другой вектор движения, а спрединг и движение океанических плит продолжается. В эту стадию образуются и затем сохраняются фрагменты офиолитов (чаще офиолиты ок¬раинных морей, или надсубдукционные), островных дуг, субдукционно-аккреционные комплексы, осадочные террейны окраинных морей и пассивных окраин. Отличие последних от осадочных формаций предыдущей стадии может быть затруднительным. Наряду с формированием субдукционных зон, на другой окраине могут продолжать формироваться осадки пассивных окраин и оперяющих рифтов.
Поздняя (постколлизионная) стадия (собственно орогенная) начинается массовым внедрением позднеколлизионных гранитов и формированием гранито-гнейсовых куполов и сопровождается формированием континентальных, часто вулканогенных молассовых прогибов. Граница ее с предыдущей стадией не всегда отчетливая. Например, для герцинской стадии Палеоазиатского океана она охватывает средний карбон-пермь (300-240 млн. лет), местами продолжается до раннего триаса, а в ордовике выражена менее отчетливо.
Наконец, заключительная стадия характеризуется отсутствием вулканизма (проявлением только даек) или появлением ареалов щелочного или бимодального базальт-щелочного вулканизма, связанного с горячими точками. В это время формируются крупные постколлизионные бассей¬ны озерного или мелководного морского происхождения, наложенные на предыдущие молассы, вулканические прогибы и рифты, такие, как Западно-Сибирский или Джунгарский, Таримский бассейны, содержащие крупные резервуары нефти и газа. Главная стадия формирования назван-ных бассейнов охватывает юру-мел, т.е. около 150 млн. лет, но фактически продолжается до на¬стоящего времени (более 200 млн. лет). На древних платформах известны и более длительные периоды формирования таких бассейнов (Белт, Аделаида в Австралии - более 400 млн.лет; рифейские бассейны Сибирской платформы - более 300 млн. лет) (Зоненшайн, Кузьмин, 1993).
Подобная последовательность стадий характерна для относительно молодых поясов, начиная с рубежа 1800-2000 млн. лет. Более древние пояса обнаруживают специфичность в своем развитии. Длительность отдельных процессов может быть различной. Длительный процесс продолжительностью до сотен миллионов лет характеризует формирование осадочных бассейнов, метаморфизм погребения, островодужный магматизм, а также коллизионные стадии горообразования и метаморфизма (при эрозионной модели подъема). Быстрые процессы (длительностью первые миллионы до десяти млн. лет) включают нормальную коллизию и метаморфизм прогрессивной и особенно регрессивной стадии, связанный с возможностью тектонической транспортировки бло¬ков метаморфических пород.
Многочисленные оценки известны для формирования осадочных бассейнов и метаморфизма погребения под толщей накапливающихся осадков. Принимая среднюю скорость накопления осад¬ков 0,005-0,01 см/год (Ревердатто и др., 1995) и вероятную мощность осадков 20 км, мы получим время погружения (=максимальное время метаморфизма) 40-20 млн. лет (в среднем 30 млн. лет). Более длительное время означает перерывы в осадконакоплении или другие осложнения. Напротив, наличие стресса, приводящее к надвигам, может заметно сократить это время. "Мгновенное" (в геологическом смысле < 1 млн. лет) погружение под мощными надвигами и последующее мед¬ленное нагревание длительностью около 15-20 млн. лет в целом дают 15-20 млн. лет для прогрес¬сивной стадии зонального коллизионного метаморфизма. Такая же оценка времени будет, видимо, справедлива и для эволюционной кривой погружения и нагревания.
В последние годы обнаружены новые удивительные корреляции глобальных геологических событий, которые позволяют сделать вывод, что первопричиной всех периодических эндогенных явлений, коррелирующих с глобальными изменениями климата, действительно, может быть пульсационное отделение от границы ядро - мантия порций мантийных плюмов. Наиболее известен меловой "мегахрон", когда в интервале 124-84 млн. лет не было вообще инверсий магнитного поля, чему соответствует общий максимум мантийного магматизма; все это коррелируется с мело-вым длительным периодом теплого климата на Земле.
Происхождение плюмов. Среди гипотез, объясняющих происхождение мантийных плюмов, можно отметить гипотезы избыточного разогрева за счет концентрации теплогенерирующих эле¬ментов в мантии, удара крупного метеорита и повторной активизации восходящего потока вещества мантии на месте ранее существовавшего плюма.
Диагностические признаки плюмов. Ниже мы перечислим признаки, которые позволяют определить местоположение активного плюма.
1. Плюмы располагаются под районами современного вулканизма или вблизи них. Однако вулканическая активность связана также с зонами субдукции и авлакогенами; кроме того, она может иметь место на асейсмичном хребте (следе плюма) за тысячи километров от самого плюма.
2. Вулканические породы, образованные непосредственно над плюмом, представлены, как
правило, толеитовыми базальтами. Для толеитов, образованных над плюмом в Исландии, харак¬терно необычно низкое (47%) содержание SiO? и довольно высокое (0,4%) содержание К2О.
3. Плюмы под срединно-океаническими хребтами дивергентных границ плит обычно при¬урочены к тем местам, где хребет существенно меняет направление своего простирания. Угол между двумя сегментами хребта, пересекающимися над плюмом, составляет 115-155°. Объясняет¬ся это тем, что разломы, развитые поверх плюмов, обычно пересекаются под этими углами,
именно они, по-видимому, направляли развитие срединно-океанических хребтов.
4. Авлакогены пересекаются с плюмами во время их зарождения. Поэтому плюм может нахо¬диться под хребтом рядом с пересечением авлакогена и континентальной окраины.
5. Возраст вулканов асейсмичных хребтов (следов плюма) последовательно увеличивается по мере удаления от плюма. Такая закономерность хорошо прослеживается на вулканах Гавайско-Императорской цепи подводных гор.
6. Над плюмами часто регистрируются обширные гравитационные максимумы.
7. Океаническая кора над плюмами толще, чем в других областях. Например, мощность коры в центральной Исландии равна примерно 14 км, тогда как типичная для океанической коры мощность (если не считать осадков) составляет около 6 км.
§. Геотермические градиенты над плюмами выше, чем в других областях. В определенном смысле это является как следствием, так и причиной повышенной вулканической активности над нлюмом. В Исландии температура в основании коры (на глубине 14 км) равна приблизительна 1000°С. Следовательно, средний геотермический градиент в этой области составляет 71°С/км, т.е. более чем вдвое превышает нормальную величину 30°С/км.
9. Плюмы часто находятся вблизи районов, где срединно-океанический хребет смещается -рфупными трансформными разломами.
3.8. Концепция фиксизма
Против концепции тектоники плит выступают "фиксисты". Сторонники этой точки зрения считают, что взаимное расположение материков в течение всей геологической истории Земли сjхранялось неизменным, фиксированным. Согласно взглядам "фиксистов", океаны образовались на месте континентов в мезозойско-кайнозойский этап развития Земли. Эта концепция получила развитие в трудах российских ученых В.В.Белоусова, В.В.Тихомирова и др. (Судо, 1981).
Земля длительное время разогревалась внутренними радиоактивными источниками тепла на глубинах в несколько сотен километров. В результате частичного расплавления ультраосновных пород из верхней мантии выплавлялись базальты. Дальнейшая дифференциация базальтов приводила к обособлению в нил кислого (гранитного) материала. Так сформировалась материковая кора, и уже в архейском акроне она покрывала весь земной шар.
На этой коре существовали лишь мелкие внутриконтинентальные морские бассейны. Океанов на поверхности Земли в то время еще не было. Возрастание радиоактивного разогрева приводило к появлению очагов полного расплавления ультраосновного вещества мантии. Ультраоснов¬ной и основной (базальтовый) расплавы устремлялись по разломам вверх. В области современных океанов они внедрялись, в земную кору и изливались на ее поверхности. При этом базальтовые породы превращались в эклогиты. Удельный вес их значительно возрастал. Вследствие этого утяжеленные глыбы земной коры вместе с внедрившимися тяжелыми ультраосновными интрузиями погружались обратно в мантию и растворялись в ней. Таким образом, часть кислого или среднего по-составу материала континентальной коры замещалась ультраосновным материалом мантии. Так формировалась кора нового типа. Этот процесс увеличения основности пород новой коры называют "базификацией" ("базиты" - синоним термина "основная порода"}. Конечный результат баз-фикации, выраженный в образовании океана на месте материка, называется "океанизацией".
Процесс обновления коры, по мнению В.В. Белоусова, закончился в начале мелового перио¬да. Образование океанов и опускание их дна шло от периферии к оси. Например, восточная и западная окраины современного Атлантического океана были втянуты в опускание и достигли последней степени базификации раньше, чем его осевая зона. Здесь, в пределах Срединно-Атлантического хребта процесс базификации продолжается до сих пор. Предполагается, что именно с этим процессом связаны высокая сейсмичность, вулканизм и близость к поверхности ультраосновных интрузий. Считаете», что процесс базификации продвинулся дальше всего на срединных хребтах в пределах рифтовой долины. Они рассматриваются как зоны, опускающиеся под влияни¬ем отяжеляющих их интрузий из мантии.
Отвергая возможность горизонтальных перемещений материков, В.В. Белоусов предлагает вернуться к старой идее Гондваны и считать, что материки, входившие в последнюю, соединялись между собой в конце палеозоя и начале мезозоя временными полосами суши и мелкими морями. Впоследствии такие "мосты" опустились.
Описанная концепция критикуется "мобилистами". Так, П.Н. Кропоткин отмечает, что сколь¬ко бы ни добавляли в континентальную кору более плотного симатического материала, она не ста¬нет тяжелее плотных перидотитовых масс, которыми сложена мантия, и не сможет утонуть в подкоровом веществе.
По мнению П.Н. Кропоткина, опускание (без раздвигания материков в области Атлантичес¬кого и Индийского океанов), которое предполагает В.В. Белоусов, привело бы к перемещению вод океана во вновь образовавшиеся впадины. В этом случае уровень океана должен понизиться на 1 км, а это должно было вызвать огромную регрессию в течение мезозоя и кайнозоя. Но геологические данные показывают, что в это время наоборот (в сеномане и палеогене) были самые крупные трансгрессии.
Представления о том, что океаны возникли на месте былых платформ, широко распространились в 30 - 50-е годы XX в.
Известный немецкий тектонист Ганс Штилле выделял три основных типа структур - складчатые пояса, платформы и опустившиеся платформы. Академик А.Д. Архангельский рассматривал Тихий океан как опустившуюся платформу. И.А. Резанов, развивая эти представления, отмечает следующее. На континентах все геосинклинальные пояса с обеих сторон ограничены платфор¬мами. В океанах установлены такие же структуры. Например, в Индийском океане на Мадагаскаре, Сейшельских островах, Кергелене обнаружены древнейшие докембрийские образования (в частности, граниты). Часто они перекрыты меловыми и палеогеновыми базальтами, идентичными тем, которые вскрыты буровыми скважинами во втором слое океанической коры. Эти острова рас-сматриваются как обломки (реликты) континентов, существовавших ранее на месте океанов. Все это позволило И.А. Резанову отстаивать представление о том, что Индийский и Атлантический океаны возникли вследствие погружения докембрийской Гондваны. Сторонники "фиксизма" по иному объясняют данные о возрасте пород дна океанов. В.В. Белоусов считает, что омоложение подошвы осадочного слоя по направлению к оси срединного хребта может быть объяснено тем, что осадки здесь фациально замещаются одновозрастными базальтовыми покровами "второго" слоя. В пользу этого в некоторой мере свидетельствуют результаты глубоководного бурения.
Гипотеза новой глобальной тектоники, безраздельно господствовавшая в геологии в 70 - 80-е годы, на наш взгляд, несколько утратила свою популярность, будучи не в силах объяснить некото¬рые факты, одним из которых является отсутствие зон субдукции в некоторых областях, например, вокруг Антарктической и Африкано-Аравийской литосферных плит. Под архейскими щитами всех континентов зона низких скоростей (астеносфера) отсутствует, а это означает, что континентальная кора здесь не отделена от мантии разуплотненным, или астеносферным, слоем. Следовательно, в области архейских щитов континенты не могли перемещаться относительно друг друга.
Изучение геологии докембрия убеждает в том, что концепция плитной тектоники на ранних стадиях истории земной коры неприменима. В нижнем архее весьма распространены мощные гнейсово-гранулитовые комплексы, исходные породы которых сформировались на всей поверхно¬сти планеты. Выходы этих комплексов слагают фундамент всех континентов, известны по берегам океанов, а в ряде мест и на их дне. По мнению Л.И.Салопа, докембрийские геосинклинали закла¬дывались исключительно на континентальной (сиалической) коре, в результате ее деструкции и погружения. По-видимому, крупные докембрийские тектонические элементы (геосинклинали, щиты, авлакогены и ар.) существовали не меняя своего положения на протяжении весьма длительного времени - сотен миллионов лет. В докембрии, как и в фанерозое, наблюдалось чередова¬ние эпох глобального расширения и сжатия Земли, что было определяющим в развитии земной коры с самого начала ее образования.
Палеомагнитные исследования Б.Эмблтона и П.Шмидта (1979, 1981) по докембрию Африки, Австралии, Северной Америки и Гренландии позволили определить положение полюсов в интер¬вале 2,3-1,6 млрд. лет и установить, что полюса для всех упомянутых континентов в течение каж¬дого отрезка времени указанного интервала располагались близ друг друга. Следовательно, в ран-нем протерозое континенты занимали примерно то же положение и сходную с современной ори¬ентировку относительно полюсов. Иными словами, дрейф континентов и тогда был очень пробле-матичен. Многочисленные данные показывают, что тектонические процессы, которые происходи¬ли на протяжении докембрия и дальнейшей геологической истории, имели определенную направ-ленность и в то же время унаследованность от предыдущих этапов развития.
А.Мейерхофф, В.В.Белоусов, Л.И.Салоп, Ф.С.Моисеенко и другие исследователи приводят доказательства не мезозойского, а гораздо более древнего возраста Индийского и Атлантического океанов. В этих океанических бассейнах обнаружены небольшие участки выхода древних пород. Из них рифейские породы известны на западной окраине Срединно-Атлантического хребта в се¬верной части Атлантического океана. Докембрийские породы подняты также со дна Центральной Атлантики в районе поднятия Сан-Паулу и на Таити. На нескольких участках восточного крыла Срединно-Атлантического хребта найдены палеозойские трилобиты.