рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

ДИАГЕНЕЗ И ПОСЛЕДИАГЕНЕТИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ ОСАДОЧНЫХ ПОРОД

ДИАГЕНЕЗ И ПОСЛЕДИАГЕНЕТИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ ОСАДОЧНЫХ ПОРОД - раздел Астрономия, Внутреннее строение земли. Оболочки и ядро земли Под Диагенезом (Греч. "диагенезис" - Перерождение) Понимаетс...

Под диагенезом (греч. "диагенезис" - перерождение) понимается изменение осадков, их перерождение и превращение в осадочные горные породы.

в преобразовании осадков в горные породы участвуют многие факторы :

1. Высокая влажность осадков, имеющая огромное значение в перераспределении отдельных элементов в осадке и обусловливающая диффузное перемещение вещества в вертикальном и горизонтальном направлениях, что способствует взаимодействию различных составляющих и образованию новых диагенетических минералов.

2. Наличие многочисленных бактерий, главная масса которых сосредоточена в верхних первых сантиметрах осадков. Бактерии играют различную роль в преобразовании вещества. В одних случаях они разлагают углеводороды и органические соединения, создают новые реактивы и изменяют химизм среды. В других случаях бактерии служат главным источником накопления органического вещества в верхней части слоя.

3. Иловые растворы воды, пропитывающие осадок, существенно отличаются от состава наддонной воды океана более высокой минерализацией, уменьшенным содержанием сульфатного иона, присутствием железа, марганца и других элементов. Различие состава иловых растворов и придонной океанской воды вызывает обмен веществ между ними. При большой концентрации ряда веществ в иловых растворах в осадке образуются новые диагенетические минералы.

4. Органическое вещество, большое скопление которого в осадке вызывает дефицит кислорода, появление углекислого газа и сероводорода, т. е. создает восстановительные условия.

5. Окислительно-восстановительный потенциал зависит от содержания органического вещества и от гранулометрического состава осадка.

К главным изменениям осадков при диагенезе могут быть отнесены:

1. Обезвоживание и уплотнение, возникающие под давлением накопившихся новых слоев осадка.

2. Цементация, происходящая из-за наличия различных химических соединений, заполняющих поры и пустоты и цементирующих частицы осадка.

3. Кристаллизация и перекристаллизация, особенно проявляющиеся в мелкозернистых и иловых хемогенных и органогенных осадках, состоящих из легко растворимых минералов.

4. Образование конкреций. часто новообразования концентрируются вокруг каких-либо центров и образуют конкреции шаровидной, почковидной, лапчатой, вытянутой формы.

К последиагенетическим изменениям осадочных горных пород относятся: катагенез; метагенез; гипергенез .

Под катагенезом понимаются процессы, протекающие при прогибании территории, когда горные породы оказываются погруженными на значительные глубины, где испытывают влияние повышенных давлений и температур, а также минерализованных подземных вод. Чем больше температура и давление вышележащих слоев, тем больше происходят уплотнение и изменение осадочных горных пород.

 

31 Характеристика осадочных горных пород. Полезные ископаемые

Осадочные горные породы.

 

Осадочные горные породы образуются в результате разрушения и последующего отложения разнообразных продуктов выветривания магматических и метаморфических (и осадочных) пород. Образование осадочных пород связано с экзогенными процессами, протекающими на поверхности Земли и в гидросфере.

Классификация осадочных пород.

Обломочные;

Хемогенные и органогенные;

Глинистые.

Обломочные образуются из механических осадков (гравий, песок, глины и пр.).

1) Хемогенные образуются из химических осадков истинных и коллоидных растворов. Выпадение осадка из растворов зависит главным образом от концентрации растворенных солей и температуры раствора.

2) Органогенные образуются в результате деятельности организмов, при этом различают фитогенные (из растений: диатомит, уголь) и зоогенные (из животных: мел, известняк, нефть).

По месту образования: морские (прибрежные, мелководные, глубоководные), лагунные и континентальные (пресноводные, ледниковые, пустынные, эоловые и др.).

Химический состав осадочных горных пород более разнообразен, чем исходных магматических и метаморфических пород. Это объясняется очень тонким разделением продуктов разрушения этих пород и переходом в раствор их составных частей.

Минеральный состав осадочных пород характеризуется присутствием тех минералов, которые являются устойчивыми в зоне осадконакопления или образуются при экзогенных процессах.

Кроме минерального вещества, осадочные породы часто содержат скелетные остатки организмов в виде окаменелостей.

 

32 Учение о фациях и формациях

ПОНЯТИЕ О ФАЦИЯХ

в первой половине XIX в. швейцарским геологом А. Гресли было введено понятие фация (лат. "фациес" - лицо, облик) - отложения разного состава, имеющие одинаковый возраст и замещающие друг друга по площади (по горизонтали).

Во всех случаях формулировок подчеркивается четкая взаимосвязь нескольких сторон:

1) литологический состав породы (осадка) и соответствующие ей органические остатки;

2) физико-географическая обстановка седиментации;

3) геологический возраст - принадлежность фации определенному стратиграфическому горизонту, фации могут рассматриваться только в конкретных стратиграфических границах.

 

Хорошо известно, что в ходе геологического времени обстановка осадконакопления неоднократно изменялась, что было связано или с колебаниями уровня Мирового океана, или с вертикальными тектоническими движениями земной коры, что, естественно, сопровождалось изменениями в горизонтальном и вертикальном направлениях состава осадков и органических остатков в них. В этих случаях особенно важно выявление и изучение фациальной изменчивости и зональности одновозрастных отложений для корреляции (лат. "корреляцио" - соотношение, взаимосвязь) геологических разрезов, определения бывших палеогеографических условий и обстановок осадконакопления и, таким образом, выяснения происхождения пород. Корреляция разрезов является основным материалом для составления фациальных профилей и обобщающих карт фаций.

 

При изучении ископаемых фаций используется метод актуализма (лат. "актуалис" - современное, настоящее) как метод познания прошлого путем изучения современных процессов.

Среди современных и ископаемых фаций различают три крупные группы фаций:

1) морские;

2) континентальные;

3) переходные.

Каждая из этих групп может быть разделена на ряд макро- и микрофаций.

 

 

33 Основные структурные элементы земной коры.

Основными геоструктурами земной коры, выявляемыми геофизическими методами, являются: глубинные разломы, структуры геосинклинальных и складчатых областей (геосинклинальные прогибы, антиклинальные поднятия, срединные массивы, межгорные впадины и др.), платформенные структуры (прогибы, впадины и поднятия и др.).

 

1) Глубинные разломы являются одним из основных элементов земной коры, определяющим иногда общий структурно-тектонический план крупных территорий. Разломы имеют ширину от 2-3 до 15-20 км, глубину заложения до ста километров, протяженность в сотни и тысячи километров. К ним приурочены очаги землетрясений, повышенные тепловые потоки, аномалии электропроводности, намагниченности, плотности, радиоактивности.

Зоны глубинных разломов картируются с использованием следующих геофизических методов:

гравиразведки - по высоким градиентам силы тяжести, вытянутости аномалий, перепадам глубин до верхних кромок возмущающих масс в окружающих породах;

магниторазведки - по высоким градиентам геомагнитного поля, линейной вытянутости аномалий разного знака, наличию цепочек аномалий, смене характера поля в крест зон разломов;

сейсморазведки (методами преломленных, дифрагированных, рефрагированных и отраженных волн) - по уменьшению скоростей упругих волн, увеличению их поглощения, потере корреляции волн непосредственно в зоне разломов и по ступеням в положениях опорных сейсмических горизонтов в прилегающих блоках;

электрических и электромагнитных зондирований - по искажению и смене типов кривых, наличию уступов в опорных горизонтах по сторонам от разломов;

терморазведки - по повышенным тепловым потокам в зонах разломов;

аэрокосмической инфракрасной и радиометрической съемок - по наличию линейно вытянутых систем (линеаментов).

 

2) Геосинклинальные области представляют собой сложные по строению, неоднородные по свойствам и мощностям блоки земной коры и мантии, разграниченные, как правило, глубинными разломами.

Выяснение общего структурного плана геосинклинальных областей, картирование их границ и основных структурных элементов (синклинальных прогибов, межгорных впадин, антиклинальных поднятий, срединных массивов и др.) проводятся следующими геофизическими методами:

гравиразведкой - по отрицательным, реже положительным аномалиям Буге;

магниторазведкой - по наличию намагниченных вулканогенных пород, включенных в немагнитные осадочные;

электромагнитными профилированиями - по аномалиям от круто залегающих пластов;

электрозондированиями и сейсморазведкой - по изменениям геоэлектрических и сейсмогеологических разрезов.

 

3) Платформенные области приурочены к регионам, в пределах которых отсутствуют интенсивные проявления послепалеозойских этапов складчатости. Для них характерны достаточно выдержанная мощность земной коры (около 35 км), различная мощность осадочного чехла, пологие формы складчатости, образующие своды, впадины, поднятия, прогибы и др.

Литосферная плита — это крупный стабильный участок земной коры, часть литосферы. Согласно теории тектоники плит, литосферные плиты ограничены зонами сейсмической, вулканической и тектонической активности — границами плиты. Существует два принципиально разных вида земной коры — кора континентальная и кора океаническая.

Литосферные плиты постоянно меняют свои очертания, они могут раскалываться в результате рифтинга и спаиваться, образуя единую плиту в результате коллизии. Литосферные плиты также могут тонуть в мантии планеты, достигая глубины ядра[1]. С другой стороны, разделение земной коры на плиты не однозначно, и по мере накопления геологических знаний выделяются новые плиты, а некоторые границы плит признаются несуществующими.

Более 90% поверхности Земли покрыто 13-ю крупнейшими литосферными плитами:

  • Австралийская плита
  • Антарктическая плита
  • Аравийский субконтинент
  • Африканская плита
  • Евразийская плита
  • Индостанская плита
  • Плита Кокос
  • Плита Наска
  • Тихоокеанская плита
  • Плита Скотия
  • Северо-Американская плита
  • Южно-Американская плита
  • Филиппинская плита

 

34 Эпохи складчатости и горообразования

Горы зарождаются в орогенно-геосинклинальных высокоподвижных зонах земной коры, иначе в геосинклинальных (складчатых) поясах (их части называют геосинклинальными областями), которые протягиваются внутри континентов и по их окраинам. В первом случае они располагаются между древними континентальными платформами, во втором между платформами и ложем океана. На ранних этапах развития этих зон (геосинклинальная стадия) происходят прогибание и накопление мощных толщ осадочных, осадочно-вулканогенных и магматических горных пород. Развиваются и складчатые деформации. Далее наступает перелом в развитии геосинклинали, выражающийся в переходе к общему воздыманию зоны, которая вступает в орогенный этап, т. е. этап горообразования. С этим этапом совпадают наиболее интенсивные процессы складкообразования и формирования надвигов, возникновение гранитоидных массивов (батолитов), метаморфизация горных пород, рудообразование. Геосинклинальные прогибы превращаются в складчатые (складчато-блоковые, складчато-покровные) горные сооружения. В них выделяются крупные сложные складчатые структуры мегантиклинории, мегасинклинории. Образуются межгорные прогибы, а на границе с платформой краевые прогибы. Прогибы заполняются продуктами разрушения растущих гор. Процесс образования гор в результате развития геосинклиналей и формирования складчатых структур происходил в разные геологические периоды, включая докембрийские эпохи складчатости. Но к нынешним горам, сформировавшимся по той схеме, которая приведена, относятся лишь сравнительно молодые, кайнозойские, горные поднятия. Более древние были давно снивелированы денудационными процессами и затем снова приподняты в виде сводов и блоков новейшими тектоническими движениями. Сводовые и блоковые, а чаще всего сводово-блоковые поднятия привели к образованию возрожденных гор. Они столь же широко распространены, как и горы, образованные молодой, кайнозойской, складчатостью. Рельеф всех гор Земли результат новейших тектонических поднятий неотектоники. Когда речь идет о докайнозойском геосинклинальном развитии гор, можно говорить только о различном возрасте складчатости, которая образовала тектонические структуры, а не нынешний рельеф гор. Длительное время господствовало представление о том, что этапы большой тектонической активности, распространявшиеся на весь земной шар, чередовались с этапами относительного тектонического покоя. Когда же геологи приступили к обобщению полученного в разных районах огромного фактического материала в связи с созданием тектонических карт материков, в частности наиболее крупного и сложного из них Евразии [Яншин, 1965], оказалось, что в действительности этого не наблюдается.

Выяснилось, что эпохи складкообразования растягивались на громадные промежутки геологического времени и проявлялись не одновременно. Начинаясь в одних областях, они постепенно переходили на другие и там развивались в то время, когда в первых областях происходило их завершение. Когда в последних областях тектогенез соответствующей эпохи завершался, в первых уже начиналась следующая эпоха. Планетарных эпох тектонического покоя в истории развития земной коры не было, так же как не было эпох повсеместной одновременной складчатости [Яншин, 1965, с. 31]. В настоящее время выделяются следующие главные эпохи формирования тектонических структур: архейские; протерозойские; байкальская, захватывающая конец протерозоя и начало палеозоя; каледонская (нижнепалеозойская), герцинская (верхнепалеозойская); мезозойские; альпийская (кайнозойская). Для последней геосинклинальный этап развития земной коры начинался нередко еще в мезозое, но основное складкообразование и сопровождавший его вулканизм происходили в кайнозое. Области, относящиеся к последней, альпийской (кайнозойской) эпохе складчатости, могут быть сгруппированы для Евразии в два складчатых геосинклинальных пояса собственно Альпийский (Альпийско-Гималайский, Средиземноморский) и еще более молодой Тихоокеанский (наглядное подтверждение неодновременности развития тектогенеза одного, в данном случае кайнозойского, цикла). Первый пояс переходит во второй в районе Западной Индонезии [Яншин, 1965, с. 31]. Что касается принципа выделения геосинклинальных областей (группирующихся в геосинклинальные пояса, или орогенно-геосинклинальные зоны) на тектонических картах, то нам импонирует принцип их выделения по возрасту последней складчатости. Этот принцип полностью, без каких-либо исключений применен на тектонической карте Евразии масштаба 1:5000000, которая опубликована под редакцией А. Л. Яншина в 1965 г. Выведенные на поверхность в ядрах антиклинориев соответствующих тектонических областей более древние складчатые структуры, как и перекрывающие их образования по оси и крыльям антиклинориев, показаны в качестве выступов основания нижнего и верхнего структурных ярусов с подъярусами. На этой карте, как и на многих других, ей предшествовавших (менее детальных), четко выделяются области альпийской, герцинской и других складчатостей. Теперь появились новые тектонические карты (см., например, карты Тектоника в справочных изданиях: БСЭ, 3-е изд. Т. 24. Кн. II (СССР); СССР. Энциклопедический справочник. М., 1979. ). На этих картах Памир, например, относящийся к Альпийско-Гималайскому геосинклинальному поясу, показан как сочетание участков архейских нижне- и среднепротерозойских, раннекаледонских, герцинских, позднемезозойских складчатых комплексов, и лишь в долинах соседней Западно-Таджикской депрессии изображены кайнозойские межгорные впадины.

Герцинский Урал на фоне складчатых комплексов герцинской области имеет полосы байкальской складчатости и т. д. Между тем все эти более древние складчатые структуры, выведенные на поверхность в ядрах антиклинальных поднятий последней для данной территории складчатости, являются структурными элементами соответствующих зон, или поясов. В объяснении происхождения тектонических структур и рельефа гор большое будущее, принадлежит концепции глобальных литосферных плит, или теории глобальной тектоники плит. Эта концепция получила широкое распространение за рубежом, в том числе и среди географов. Некоторые учебные руководства по физической географии целиком основываются на ней. У нас эта концепция получила поддержку части ученых-тектонистов, а более широкое применение нашла у исследователей океанов и геоморфологов, занимающихся изучением морфоструктур поверхности суши. Суть этой концепции кратко заключается в представлении о горизонтальном передвижении гигантских плит толщиной 10-80 км под океанами и до 200-300 км в области континентов со скоростью нескольких сантиметров в год. Плиты перемещаются относительно друг друга под действием конвективных течений в нижележащей земной оболочке мантии. Эта концепция на основе современных данных как бы возрождает гипотезу А. Вегенера о дрейфе континентов, но у него, как и у его последователей тектонистов, сторонников горизонтального мобилизма, перемещались материковые глыбы земной коры, т. е. континенты, а по новой концепции движутся плиты литосферы, включая и океаническую кору, а также значительные объемы подкорового вещества. По линиям раздвижения плит на дне океанов возникают разломы рифы. В них происходят вулканические излияния, которые наращивают новую океаническую литосферу, образуя срединно-океанические хребты. При движении океанической плиты к континентальной, приводящем к образованию глубоководных желобов, первая плита пододвигается под вторую и опускается на глубину до 700 км (явление так называемой субдукции), преобразуясь в глубинное вещество мантии. Пододвигание одной плиты под другую вызывает землетрясения и характерный для окраин континентов и островных дуг андезитовый вулканизм. Столкновение континентальных плит приводит к закрытию геосинклиналей и поднятию гигантских горных систем. Образование молодых складчатых сооружений типа Гималаев объясняется гипотезой тектоники плит , столкновением и раздавливанием краев двух плит литосферы [Зонненшайн, 1971, с. 5]. Упомянутые в приведенной цитате Гималаи, как и весь Альпийско-Гималайский горный пояс, относятся к планетарным поясам сжатия литосферы.

К ним же принадлежит и Циркумтихоокеанский пояс. С этими поясами связано наиболее интенсивное горообразование последних этапов развития Земли. С точки зрения тектонико-геоморфологической интерпретации концепции глобальных литосферных плит орогенно-геосинклинальные зоны (геосинклинальные пояса), проходящие внутри континентальных массивов, относятся к межконтинентальным шовным зонам с межконтинентальными орогенно-геосинклинальными морфоструктурами, к которым примыкают тесно связанные с ними в своем развитии морфоструктуры возрожденных гор причлененные орогенно-платформенные морфоструктуры. Примером может служить Альпийско-Гималайская орогенно-геосинклинальная зона с примыкающими к ним с севера горами герцинид Центральной Европы, Гиссаро-Алая, Тянь-Шаня и т. д. Внешние орогенно-геосинклинальные зоны, проходящие в пограничных поясах между континентальными и океаническими плитами, в переходных, или континентально-океанических, шовных зонах характеризуются пестрой мозаикой пликативных и дизъюнктивных континентальных и океанических морфоструктур. Пример Азиатско-Тихоокеанская зона, проходящая в Восточной Азии вдоль окраины Тихого океана, внешнюю, приокеаническую часть которой многие рассматривают как современную геосинклиналь. Появление концепции литосферных плит резко обострило споры геологов-тектонистов, находящихся на позиции фиксизма (решающей роли в развитии земной коры вертикальных движений и узко ограниченной горизонтальных) и горизонтального мобилизма, приведя к укреплению позиции мобилизма. Сторонники мобилизма, признавшие в основных чертах концепцию глобальной тектоники плит, были вынуждены пересмотреть ряд существенных положений теории геосинклиналей. Особое внимание обращено на зарождение геосинклиналей в коре океанического типа и ее формирование в начальной стадии геосинклинального процесса (океаническая стадия развития складчатых поясов). на превращение в ходе развития геосинклиналей океанической коры в континентальную, на глубоководный характер геосинклинальной седиментации, на созревание геосинклинальной системы при достижении определенной глубины и т. д. Думается, что с точки зрения применения концепции тектоники плит еще больше оснований рассматривать древние включения в складчатых областях как структурные элементы этих областей. Сдвинутые обломки краевых частей плит, раздробленных при их сближении и замыкании геосинклинали, это совершенно иные структуры, нежели литосферные плиты внеорогенных зон. Выше упоминалось об оруденении, связанном с развитием орогенно-геосинклинальных зон. Это эндогенное оруденение, приуроченное к внедрениям магмы в осадочные горные породы и их контактным зонам.

В возрожденных горах, испытавших денудационный срез после первоначального горообразования, на поверхность выведены корни горных сооружений, и это отражается на минеральном составе оруденения и нередко обеспечивает большее его богатство. В возрожденных горах встречаются и осадочные месторождения полезных ископаемых, например угли, накопленные в прогибах платформенного этапа их развития до возрождения . Нефтяные месторождения горных областей обычно приурочены к краевым и межгорным прогибам. Работы, проведенные в горных районах Забайкалья, Чукотки, Приморья, Кавказа, Джунгарского Алатау, показали эффективность морфоструктурных исследований для выявления строения рельефа, новейших движений земной коры и участков локализации эндогенного оруденения. Результаты морфоструктурного анализа давали возможность установить целесообразность поисков коренных месторождений полезных ископаемых в горах, выявлять прогнозно-перспективные участки, а это значительно облегчало геолого-поисковые работы. Большой интерес представляют внутриконтинентальные рифтовые зоны. Считают, что они не связаны с рифтами срединноокеанических хребтов, хотя была попытка связать их в общую систему рифтогенеза Земли. Это Восточно-Африканская зона разломов и полоса рифтовых разломов и впадин, относящаяся к зоне рифтогенеза, пересекающей Азию. К этой зоне относится рифтовая впадина Байкала, что определяет сходство Байкала с озером Танганьика, лежащим в полосе Восточно-Африканских рифтов. Как уже подчеркивалось, горный рельеф всех материков и стран результат новейших движений земной коры, т. е. неотектоники. Ее проявлением служат и отмеченные рифтовые структуры. Что же касается собственно горного рельефа, то после опубликования классической работы С. С. Шульца [1948] о новейшей тектонике и рельефе Тянь-Шаня вместо господствовавших до тех пор представлений об основной роли в образовании гор поднятий хребтов по разломам на первый план выдвинулась концепция о ведущем значении сводовых поднятий, связанных с образованием широких складок основания ( складок большого радиуса ), а разрывные дислокации стали рассматривать как производные от этого типа тектонической деформации. В последнее время, однако, исследователи Кавказа, Тянь-Шаня и других горных областей уделяют все большее внимание живущим продольным разломам, а поднятия этих областей рассматривают как сводово-блоковые. Вместе с тем обращается внимание на унаследованность новейшими кайнозойскими структурами многих черт, созданных в эпохи древних палеозойских этапов развития земной коры, в частности крупных разломов.

Для большинства горных систем характерны приподнятые на определенную высоту древние поверхности выравнивания, в разной степени наклоненные и расчлененные. Они служат важными признаками для расшифровки истории формирования рельефа горных стран. Образование поверхностей выравнивания следствие неравномерности неотектонического поднятия. Каждая поверхность связана с остановкой в поднятии или с его относительным замедлением, когда денудация берет верх над поднятием и успевают выработаться зрелые формы рельефа (широкие днища долин и т. п. ) или полностью снивелироваться отдельные части горной системы. Число поверхностей выравнивания и их сохранность зависят от интенсивности горообразовательных движений [Резанов, 1977]. При оценке интенсивности новейших поднятий нужно исходить не только из современной высоты гребней горных хребтов, но и учитывать их снижение за счет денудации и процессов, происходящих, в геосфере выветривания. При определении же величины депрессии снеговой линии, например в последнюю ледниковую эпоху плейстоцен, надо принимать во внимание темп поднятия. В величину депрессии снеговой линии следует вводить соответствующую поправку, потому что оледенение развивалось на абсолютных высотах, меньших, чем сейчас находятся его следы, приподнятые последующим воздыманием. Такие поправки нужно вводить при определении прежнего положения границ не только нивально-гляциальной, но и других высотных зон. Поднятия горных сооружений в неотектонический этап развития Земли происходили неравномерно как во времени, так и в пространстве. Самые высокие горные системы, хребты и массивы соответствуют районам и участкам небольших неотектонических поднятий. В связи с последовательностью перехода в процессе поднятия равнинных и низкогорных ландшафтов в среднегорные и затем в высокогорные возраст горных ландшафтов с увеличением высоты гор уменьшается. Однако, молодость высокогорных ландшафтов связана не только с тем, что фаза формирования высокогорий являлась заключительным этапом поднятия, приходившегося, как правило, на четвертичный период, но также и с тем, что скульптурный альпийский рельеф высокогорий по геологическому возрасту относительно юный. Интенсивное выветривание и гляциально-нивальные процессы уничтожили исходную поверхность, подвергавшуюся деформации при сводовом поднятии (вследствие образования складки большого радиуса ). Не следует этот процесс представлять так, что сначала поверхность была поднята и изогнута, а потом уже уничтожена денудацией: денудационные процессы происходили одновременно с поднятием.

Поэтому на рисунке пунктиром показана не исходная поверхность, расчлененная после поднятия, а предполагаемое положение исходной поверхности, если бы она не подвергалась расчленению в процессе поднятия. Поднятие гор приводило к развитию в плейстоцене горного оледенения там, где вершины хребтов достигали снеговой линии. Общеизвестно, что в ледниковые эпохи снеговая линия находилась значительно ниже ее современного положения. Во время оледенений происходило смещение вниз высотных ландшафтных зон. Естественно, что современные высокогорные ландшафты, включая горно-луговые альпийские и субальпийские, формировавшиеся часто в верховьях корытообразных долин (трогов) и на дне древних ледниковых цирков и каров, которые в ледниковые эпохи плейстоцена были заполнены фирном и льдом, образовались в значительной части в послеледниковое время. Следовательно, формирование современных высокогорных ландшафтов падало не просто на четвертичный период, о чем обычно пишут, а на верхнечетвертичное время. Поднятия горных сооружений в неотектонический этап развития Земли привели к трансформации и орогенизации господствовавших в палеогене и начале неогена равнинных и отчасти низкогорных ландшафтов. Несмотря на громадную амплитуду поднятий и их быстроту в геологическом масштабе времени, само воздымание происходило все же настолько медленно, что органический мир успевал приспосабливаться к новым условиям, равнинные и низкогорные ландшафты постепенно преобразовывались в среднегорные и далее в высокогорные. Возрастала интенсивность эрозионно-денудационных процессов, изменялся климат, усиливалось различие ландшафтов, приводившее к тесному соприкосновению разнородных биотипов. Все это способствовало формированию горных форм растений и животных. Процесс создания горных условий сопровождался обогащением территорий новыми видами флоры и фауны, формированием эндемичных видов и родов организмов. Это было связано не только с происходившим при поднятии гор изменением экологической обстановки, но и с возникавшей в результате поднятия изоляцией горных систем.

 

 

36 Представление о геосинклиналях

Трудности в объяснении расположения горных цепей были сняты, когда в середине XIX в. появилось учение о геосинклиналях. Стало понятным, что горно-складчатые сооружения возникают там, где раньше были прогибы, заполнявшиеся морскими отложениями. На рубеже веков вышло в свет выдающееся произведение Э. Зюсса "Лик Земли", в котором за основу была взята контракционная гипотеза. Надо сказать, что подавляющее большинство геологов считали эту тектоническую гипотезу наиболее приемлемой и не сомневались в ее истинности. Но как только на повестку дня встал вопрос об изначально холодной Земле, сформировавшейся из газопылевой туманности, гипотеза контракции оказалась несостоятельной, так как холодная Земля не могла сжиматься.

Казалось, выход был найден пульсационной гипотезой В. Бухера, М.А. Усова и В.А. Обручева, которая базировалась на предположении о периодическом, пульсационном изменении объема Земли, причины которого были неизвестны. Когда объем увеличивался, наблюдалось растяжение на поверхности, образование прогибов - геосинклиналей, активный магматизм и т.д. При сокращении объема, наоборот, происходило сжатие, складко- и горообразование.

При таком подходе фазы складчатости на Земле, естественно, должны происходить строго одновременно, хотя мы знаем, что в то время, когда в одном регионе происходила складчатость, в другом - растяжение. Иными словами, одновременности однотипных процессов не наблюдается.

В начале века существовала гипотеза подкоровых течений австрийского тектониста О. Ампферера, заключавшаяся в предположении о том, что складчатость возникает при пододвигании жестких блоков коры под геосинклинали, отложения которой в этом случае будут деформироваться. Пододвигание объяснялось течениями в пластичных размягченных слоях, располагавшихся под земной корой. Распад радиоактивных элементов уже привлекался в конце 20-х годов в качестве того "горючего", которое приводит в действие "тепловую машину" и обеспечивает конвекцию в мантии. Но вот в 1912 г. немецкий геофизик А. Вегенер вслед за американцем Ф. Тейлором сформулировал гипотезу дрейфа материков, которой после долгих лет забвения посчастливилось вновь стать, правда, в измененном виде, ведущей тектонической концепцией. А. Вегенер, основываясь на сходстве очертаний материков по обе стороны Атлантики, наличии покровного позднепалеозойского оледенения на южных (Гондвгансхих) континентах, а также общности геологических структур, флоры и наземной фауны ныне разобщенных материков, сделал вывод о том, что раньше они были соединены в один гигантский материк Пангею (рис. 17.1). Раскалывание этого материка и расхождение континентов объяснялось ротационными силами земного шара и некоторым проскальзыванием земной коры по мантии. Встреченная сначала с интересом в ряде стран, в том числе и в России, эта гипотеза подверглась впоследствии "остракизму" и, по существу, была забыта как в корне противоречащая наблюдаемым в то время фактам.

В конце 30-х годов в СССР В.В. Белоусовым была разработана новая тектоническая концепция глубинной дифференциации вещества, или радиомиграционная. Автор поставил вопрос об источнике эндогенной энергии и пришел к выводу, что таковым может быть самопроизвольный распад радиоактивных элементов, содержащихся в породах коры и мантии. Примерно такая же гипотеза была сформулирована и голландским геологом ван Беммеленом и названа им "ундационной" (от слова "волна"), так как основной процесс сводился к поднятиям и опусканиям в виде своеобразных волн. На протяжении последних десятилетий гипотеза глубинной дифференциации вещества продолжала разрабатываться В.В. Белоусовым и в настоящее время сводится к следующим основным положениям (рис. 17.2).

Дифференциация вещества на границе внешнего ядра и мантии способствует подъему легких компонентов вверх и опусканию тяжелых вниз. Легкий разогретый материал скапливается под земной корой, где-то ниже астеносферного слоя, который также разогревается, получая тепло снизу, и в нем происходит частичное плавление материала. Более нагретый и, соответственно, легкий астеносферный материал, проникая сквозь литосферу, выходит на поверхность, давая начало базальтовым излияниям. Вследствие утяжеления литосферы за счет насыщения веществом мантии, происходит ее опускание и в земной коре образуются эвгеосинклинальные прогибы с мощным базальтовым и ультраосновным магматизмом. На разогретую астеносферу постепенно распространяется охлаждение, что ведет к кристаллизации ранее образовавшихся очагов с расплавом. Предполагаемое остывание способствует отделению флюидов, которые вызывают метаморфизм накопившихся в геосинклинали отложений, а, кроме того, вследствие потери корой и литосферой проницаемости поднимающиеся снизу новые порции разогретого вещества лишь приподнимают над собой литосферу, будучи не в состоянии проникнуть в нее. Так происходит обращение знака тектонических движений в геосинклиналях, т.е. "инверсия".

Повышенный тепловой поток за счет отделения флюидов от остывающей магмы вызывает региональный метаморфизм и гранитизацию осадочных толщ, что, в свою очередь, приводит к разуплотнению вещества, инверсии плотностей, росту гранитизированных диапиров и складчатости. Прочная литосфера препятствует прорыву на поверхность разогретых масс астеносферы, которая в состоянии лишь приподнять первую. Так наступает стадия горообразования. Ведущим элементом этой гипотезы является "возбужденное" или, наоборот, "угнетенное" состояние астеносферы. "Возбужденность" астеносферы, в свою очередь, является наведенной, индуцированной за счет более глубинных источников. Любая геотектоническая гипотеза не может обойти проблему образования океанов и в данной гипотезе предполагается, что пространства с корой океанского типа возникают за счет так называемой "базификации" континентальной коры в результате насыщения ее продуктами базальтового магматизма как в интрузивной, так и в вулканической формах. При этом процессе, естественно, никаких перемещений материков не происходит. Таким образом, данная тектоническая гипотеза утверждает постоянство структурного рисунка земного шара в том смысле, что все структурные элементы, как бы они ни развивались, находятся на одном и том же месте. Иными словами, их положение как бы строго зафиксировано.

В послевоенные годы в быстром темпе стали поступать разнообразные геофизические и геологические данные, которые в определенной степени "реанимировали" уже почти забытую идею А. Вегенера и Ф. Тейлора о дрейфе континентов, но на новом качественном уровне. В первую очередь здесь сыграли роль исследования рельефа дна океанов и обнаружение в них гигантских срединно-океанских хребтов с рифтовой долиной в осевой части с приуроченным к ней максимальным значением теплового потока и наличием под хребтом разуплотненной верхней мантии. Выяснилось, что плащ осадков в пределах современных хребтов минимален, но увеличивается в мощности в сторону от них. Сейсмологические исследования показали приуроченность к этим рифтовым зонам эпицентров современных землетрясений, а драгирование - наличие молодых вулканов и свежих подушечных толеитовых базальтов на дне рифтовой долины.

Вторым важным обстоятельством, повлекшим за собой возрождение интерес к гипотезе дрейфа материков, были палеомагнитные данные, о которых уже была речь во вводных главах. Измерения векторов остаточной намагниченности одновозрастных пород на разных материках дали различные положения полюсов, а кривые миграции полюсов по разновозрастным породам разных материков также не совпадали. Учитывая, что магнитное поле у Земли дипольное, т.е. существуют только два магнитных полюса, чтобы избежать разброса, необходимо переместить материки, тогда, вся картина древнего магнитного поля становится понятной, совпадают полюса, совмещаются и кривые миграции полюсов. Палеомагнитный метод как таковой, усиленно разрабатывающийся с 50-х годов нашего столетия, никем не опровергнут, наоборот, все дальнейшие исследования подтверждают его право на существование. Другое дело, что палеомагнитные данные могут быть разного качества, одним из которых можно верить, а другим - нет. Такая картина, впрочем, характерна и для других методов, например, для определения абсолютного возраста по радиоактивным изотопам (см. гл. 18).

 
Рис. 17.3. Рисунок океанского дна вблизи

Важный результат был получен геофизиками, открывшими на рубеже 50-60-х годов полосовидные, или линейные магнитные аномалии в океанах, которые удивительно симметрично располагались по обе стороны рифтовой зоны срединно-океанских хребтов и характеризовались прямой и обратной намагниченностью (рис. 17.3).

Все эти новые факты получили объяснение в гипотезе спрединга или разрастания океанского дна, созданной в 1962 г. американскими геологами Г. Хессом и Р. Дитцем. И буквально через год англичане Ф. Вайн и Д. Метьюз дали объяснение линейным магнитным аномалиям, подтвердившее спрединг океанского дна. В дальнейшем все эти линейные аномалии были классифицированы по возрасту и оказалось, что наиболее древние аномалии дальше всего отстоят от рифтовой зоны срединно-океанских хребтов и располагаются по обе стороны от него симметрично. В 1968 г. усилиями американских геологов и геофизиков Л. Р. Сайкса, Дж. Оливера, Б. Изакса, У. Дж. Моргана и других была сформулирована новая тектоническая гипотеза "тектоники литосферных плит", или "новая глобальная тектоника". Эта концепция чрезвычайно быстро завоевала почти всеобщее признание, несмотря на то, что отдельные геологи и сейчас относятся к ней критически.

Сущность новой гипотезы заключалась в выделении 6-8 крупных литосферных плит, отличающихся относительной жесткостью и включающих континенты и часть океанского дна. Границы плит маркируются современными зонами высокой сейсмичности, а ниже плит располагается менее вязкая астеносфера. Литосферные плиты могут испытывать перемещения, как по широте, так и по долготе, а также вращаться, причемих движение происходит по законам сферической геометрии, что позволяет с помощью палеомагнитных данных рассчитывать движение плит, в том числе с применением ЭВМ.

Разрастание океанской коры в зонах спрединга приводит к расширению океанов и, соответственно, движению литосферных плит, что подтверждено наблюдениями со спутников. С учетом постулируемого отсутствия расширения Земли, новообразованная океанская кора должна где-то поглощаться, иначе невозможно объяснить, например, мезозойский возраст древнейшей коры Тихого океана, зная при этом, что в палеозое, а может быть и раньше, он уже существовал. Погружение тяжелых масс океанской коры происходит в зонах столкновения ее с более легкой континентальной корой, где возникают глубинные сейсмофокальные зоны Беньофа, вулканизм, островные дуги и глубоководные желоба, в которых сейсмофокальная зона выходит на поверхность (рис. 17.4).

Границы плит, связанные с поглощением - субдукцией океанской коры, называются деструктивными, а границы, обусловленные процессом ее наращивания - конструктивными.

Было установлено, что возраст океанской коры удревняется в стороны от рифтовых зон, как и возраст вулканов. Точно так же и в тех же направлениях удревняется и возраст осадочных пород дна океана. Следует особо подчеркнуть, что практически все глубоководные скважины, а их пробурено уже более 800, вскрыли отложения того возраста, который был предсказан, исходя из концепции тектоники плит. Эта предсказательная способность гипотезы тектоники литосферных плит является ее очень сильной стороной и превращает в теорию, чего нельзя сказать о геосинклинальной концепции.

Одним из наиболее трудных моментов новой теории является возможный механизм движения плит. Вспомним, что идеи А. Вегенера не получили развития, в первую очередь, из-за отсутствия приемлемого механизма. Сейчас считается, что такой движущей силой служит тепловая конвекция. Нагретые струи вещества мантии медленно поднимаются в срединно-океанских хребтах и также медленно расходятся в стороны, охлаждаясь и опускаясь в зонах субдукции. Эти потоки, или струи, несут на себе литосферные плиты. Вот, вкратце, сущность концепции новой глобальной тектоники. С момента установления сходства офиолитовой ассоциации с разрезом океанской коры появилась возможность по-новому интерпретировать историю геологического развития подвижных геосинклинальных поясов. Рассчитанные с помощью палеомагнитных данных, перемещения континентальных плит позволили вполне удовлетворительно объяснить климатическую зональность прошлых эпох.

Все это не говорит о том, что новые идеи в тектонике не встречают трудностей. За 25 лет, прошедших с момента их оформления, новые данные заставили во многом изменить и усовершенствовать их. Установление несплошного развития астеносферного слоя и разной глубины его залегания под платформами и океанами, а также расслоенность литосферы и верхней мантии, выявленная с помощью сейсмической томографии (просвечивания), создали трудности для существования конвективных ячей в мантии. Оказалось, что литосферные плиты не являются абсолютно жесткими, как это постулировалось раньше. Механизм субдукции вызывает сложности и неоднозначную трактовку, судя по отдельным скважинам глубоководного бурения и изучению глубоководных желобов сейсмопрофилированием.

Силы, движущие литосферными плитами, все еще остаются весьма неопределенными. Не находят должного объяснения деформации и вулканизм внутри плит, в частности крупных древних платформ. Предложенные объяснения, например гипотеза "горячих точек" для внутриплитного механизма, встречают объективные возражения и т.д. Таких примеров можно привести довольно много. Значит ли это, что мы должны отказаться от "тектоники литосферных плит" и признать ее несостоятельной? Конечно, нет. Все это вполне естественно в процессе получения новых знаний и создания новых теорий. Наши успехи в изучении Земли основаны на применении новых технических средств, новых методов и новых идей. Вряд ли сейчас можно отказаться от той захватывающей картины динамичной Земли, которая открылась перед нами благодаря появлению новой глобальной тектоники. Безусловно, она будет изменяться, модифицироваться, но вернуться к "статичной" Земле нам вряд ли удастся.

 

 

37 Тектоника литосферных плит

Тектоника плит — современная геологическая теория о движении литосферы. Она утверждает, что земная кора состоит из относительно целостных блоков — плит, которые находятся в постоянном движении друг относительно друга. При этом в зонах расширения (срединно-океанических хребтах и континентальных рифтах) в результате спрединга (seafloor spreading — растекание морского дна) образуется новая океаническая кора, а старая поглощается в зонах субдукции. Теория объясняет землетрясения, вулканическую деятельность и горообразование, большая часть которых приурочена к границам плит.

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Внутреннее строение земли. Оболочки и ядро земли

Строение земли.. толщина земной коры внешней оболочки изменяется от нескольких километров в океанических областях до нескольких..

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: ДИАГЕНЕЗ И ПОСЛЕДИАГЕНЕТИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ ОСАДОЧНЫХ ПОРОД

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Давление
Ускорение силы тяжести. Существуют гравиметрические аномалии. Увеличение силы тяжести обычно связано с присутствием более плотного вещества, уменьшение указывает на меньшую плотнос

СОСТАВ И СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА МАНТИИ И ЯДРА ЗЕМЛИ
Непосредственно ниже границы Мохо располагается высокоскоростной твердый слой верхней мантии, распространяющийся до различных глубин под океанами и континентами, который совместно с земной корой на

ОТНОСИТЕЛЬНАЯ ГЕОХРОНОЛОГИЯ
стратиграфия - одна из ветвей геологической науки, в задачу которой входят расчленение толщ осадочных и вулканогенных пород на отдельные слои и их пачки; описание содержащихся в них остатков

Абсолютная геохронология
1) радиометрические методы, основанные на постоянстве скорости распада радиоактивных изотопов (см. таблицу). Пока вещество находится в жидком состоянии (ж

Абсолютная геохронология
1) радиометрические методы, основанные на постоянстве скорости распада радиоактивных изотопов (см. таблицу). Пока вещество находится в жидком состоянии (ж

Эффузивный магматизм (вулканизм).
II. Эффузивный магматизм или вулканизм - процесс проникновения магмы в земную кору и выход ее в жидком расплавленном состоянии на поверхность Земли. При этом , происходит резкое снижение t и P в ра

Продукты извержения вулканов.
Различают жидкие, твердые и газообразные продукты извержения вулканов. 1) Газообразные (летучие): водяной пар, оксид углерода (CO), азот (N2), оксид серы (SO),

Современное состояние тектоники плит
За прошедшие десятилетия тектоника плит значительно изменила свои основные положения. Ныне их можно сформулировать следующим образом: Верхняя часть твёрдой Земли делится на хрупкую л

Основные события в развитии Земной коры в докембрии и палеозое
Докембрийский этап Палеозойский этап Основные особенности геологической истории Земли в Палеозое Историю фо

Докембрийский этап
Охватывает архейский и протерозойский эоны. Начало этапа ~4.5 млрд. лет, верхняя граница- 570 млн. лет. Архей подразделяют на ранний и поздний, а протерозой на: ранне-среднепротерозойскую и позднеп

Итоги развития Земной коры в докембрии
1.Сформировался гранитный слой и началось образование осадочного слоя. 2.Образование устойчивых участков- докембрийских платформ и подвижных геосинклинальных поясов. 3.Изменение х

Палеозойский этап
Палеозой ~ 340 млн. лет- эра древней жизни. Подразделяется на ранний и поздний, в каждом из которых проходил свой этап складчатости - Каледонский и Герцинский.

Палеогеография
В раннем палеозое северные платформы в кембрии покрывало мелководное море, а Гондвана была сушей, с участками оледенения. В ордовике происходит одна из крупнейших трансгрессий моря, охватившая все

Основные особенности геологической истории Земли в Палеозое
1. Развитие земной коры происходило в два этапа - Каледонский и Герцинский. Особенность в формировании геосинклинальных складчатых поясов - завершение складчатости в Каледонский этап лишь на их отд

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги