Тектонические движения земной коры

То, что поверхность Земли никогда не бывает в состоянии покоя, было известно уже древним грекам и жителям Скандинавского полуострова. Они догадывались, что Земля испытывает поднятия и опускания. Доказательством этого являлись древние приморские поселения, оказавшиеся через несколько веков вдали от моря. Причина этого – тектонические движения, которые располагаются в глубинах Земли.

Определение 1

Тектонические движения – это механические перемещения внутри земной коры, в результате которых она изменяет свое строение.

Типы тектонических движений впервые выделил в $1758$ г. М.В. Ломоносов . В своем труде «О слоях Земли » ($1763$) он дает им определение.

Замечание 1

В результате тектонических движений происходит деформация земной поверхности – изменяется её форма, нарушается залегание горных пород, происходят процессы горообразования, возникают землетрясения, вулканизм, глубинное рудообразование. Характер и интенсивность разрушения поверхности Земли, осадконакопление, распределение суши и моря тоже зависят от этих движений.

Распространение трансгрессий и регрессий океана, суммарная толщина осадочных отложений и распределение их фаций, обломочный материал, снесенный в депрессии, являются показателями тектонических движений геологического прошлого. Они имеют определенную периодичность, выражающуюся в изменениях знака и (или) скорости во времени.

Тектонические движения по скорости могут быть быстрые и медленные (вековые), протекающие постоянно. Землетрясения, например, относятся к быстрым тектоническим движениям. Происходит кратковременное, но значительное по силе воздействие на тектонические структуры. Медленные движения незначительны по величине силы, зато по времени растянуты на многие миллионы лет.

Типы тектонических движений рассматривают по признакам:

Направление движения;
Интенсивность воздействия;
Глубина и масштаб их проявления;
Время проявления.

Тектонические движения земной коры могут быть вертикальными и горизонтальными.

Тектонические структуры земной коры

Определение 2

Тектонические структуры – это огромные участки земной коры, ограниченные глубинными разломами, отличающиеся строением, составом и условиями образования.

Важнейшими тектоническими структурами являются платформы и геосинклинальные пояса

Определение 3

Платформы – это устойчивые и стабильные участки земной коры.

По возрасту платформы могут быть древние и молодые, получившие название плит. Древние занимают около $40\%$ суши, а площадь молодых платформ значительно меньше. Строение тех и других платформ двухслойное – кристаллический фундамент и осадочный чехол.

Специалисты в пределах плит различают:

Синеклизы – крупные пологие впадины фундамента;
Антеклизы – крупные и пологие поднятия фундамента;
Авлакогены – линейные прогибы, ограниченные сбросами.

Определение 4

Геосинклинальные пояса – представляют собой вытянутые участки земной коры с активно проявляющимися тектоническими процессами.

В пределах этих поясов выделяют:

Антиклинорий – сложный комплекс складок земной коры;
Синклинорий – сложная форма складчатых дислокаций слоев земной коры.

Помимо геосинклинальных поясов и платформ существуют и другие тектонические структуры – сквозные пояса, рифтовые пояса, глубинные разломы.

Типы тектонических движений

Современная геология выделяет два основных типа тектонических движений – эпейрогенические (колебательные) и орогенические (складчатые).

Эпейрогенические или медленные вековые поднятия и опускания земной коры не изменяют первичного залегания пластов. Они имеют колебательный характер и обратимы. Это значит, что поднятие может смениться опусканием.

Результатом этих движений является:

Изменение границ суши и моря;
Накопление осадков в море и разрушение прилегающей части суши.

Различают среди них следующие движения:

Современные со скоростью $1-2$ см в год;
Неотектонические со скоростью от $1$ см в год до $1$ мм в год;
Древние медленные вертикальные движения со скоростью $0,001$ мм в год.

Орогенические движения происходят в двух направлениях – горизонтальном и вертикальном. При горизонтальном движении горные породы сминаются в складки. При вертикальном движении область складкообразования поднимается, и возникают горные сооружения.

Замечание 2

Горизонтальные движения являются основными , потому что идет смещение крупных участков земной коры относительно друг друга. Конвекционные тепловые потоки в астеносфере и верхней мантии считаются факторами этих движений, а длительность и постоянство во времени – их особенностями . В результате горизонтальных движений образуются структуры первого порядка – материки, океаны, планетарные разломы. К образованиям второго порядка относятся платформы и геосинклинали.

Тектонические нарушения

Лавовые потоки и осадочные породы первоначально залегают в виде горизонтальных слоев, но встречаются такие слои редко. На стенках карьеров и высоких обрывов можно увидеть, что слои чаще всего наклонены или раздроблены – это тектонические нарушения . Они бывают складчатые и разрывные. Выделяются антиклинальные и синклинальные складки.

Определение 5

Антиклинали – это слои горных пород, выпуклостью обращенные вверх. Синклинали – это слои горных пород, выпуклостью обращенные вниз.

Помимо складчатых нарушений существуют разрывные тектонические нарушения, которые образуются тогда, когда крупные трещины раскалывают горную породу на блоки. Эти блоки перемещаются относительно друг друга вдоль трещин и образуют разрывные структуры. Возникают эти нарушения при интенсивном сдавливании или при растягивании горных пород. В процессе растяжения горных пород возникают взбросы или надвиги, а в месте разрыва происходит сокращение земной коры. Разрывные нарушения могут образовывать определенные структуры, а могут встречаться и поодиночке. Примерами таких нарушений являются горсты и грабены.

Определение 6

Горст – это поднятый блок горных пород между двумя сбросами. Грабен – это опущенный блок горных пород между двумя сбросами.

В сплошных слоях земной коры даже без перемещения блоков могут появиться трещины, что является результатом каких-либо напряжений при движении коры. В породах, где появляются трещины, возникают ослабленные зоны, поддающиеся выветриванию.

Трещины могут быть:

Трещины сокращения и уплотнения – идет обезвоживание пород;
Трещины остывания, характерные для магматических лав;
Трещины параллельные контактам интрузии.

Наиболее крупными структурными элементами земной коры являются континенты и океаны. Различия между этими двумя крупнейшими структурными элементами не ограничиваются только типом земной коры, а прослеживаются и глубже, в верхнюю мантию, которая под континентами построена иначе, чем под океанами, и эти различия охватывают всю литосферу, а местами и тектоносферу. В пределах континентов и океанов выделяют менее крупные структурные элементы.

Структурные элементы континентальной земной коры. К числу основных структурных элементов континентов относятся континентальные платформы и подвижные пояса, а также глубинные разломы.

Континентальные платформы (кратоны) представляют собой своеобразные ядра материков и занимают большие части их площадей – порядка миллиона квадратных километров. Они слагаются типичной континентальной корой мощностью 35 – 45 км. Литосфера в их пределах достигает мощности 150 – 200 км, а по некоторым данным – 400 км.

В строении платформ различают два структурных этажа: фундамент и чехол. Мощность осадочного чехла составляет в среднем 3 – 5 км, а в наиболее глубоких прогибах и впадинах достигает 10-12 км. В исключительных случаях (Прикаспийская низменность) – 20 – 25 км. Кристаллический фундамент составляет нижний структурный этаж платформ и сложен преимущественно в различной степени метаморфизированными, а также интрузивно-магматическими породами, среди которых ведущая роль принадлежит граниту. Платформы обычно характеризуются равнинным рельефом, то низменным, то плоскогорным. Некоторые их части могут быть покрыты мелкими, эпиконтинентальными морями, типа современных Азовского, Балтийского, белого. Их характеризует также низкая скорость современных вертикальных движений, слаба сейсмичность, отсутствие или редкое проявление вулканической деятельности, пониженный по сравнению со среднеземным тепловой поток. В общем, платформы – это наиболее устойчивые и спокойные участки континентов.

Наиболее типичными являются древние платформы, т.е. платформы, кристаллический фундамент которых формировался в течение архея – протерозоя. Докембрийские платформы составляют древнейшие и центральные части материков и занимают около 40% их площади; термин «кратон» обычно применяется именно к ним. К числу древних платформ относятся Северо - Американская, Южно-Американская, Восточно-Европейская, Сибирская, Китайско-Корейская, Африканская, Индостанская, Австралийская, Антарктическая, Южно-Китайская. В фундаменте древних платформ преобладают архейские и раннепротерозойские образования. Эти образования, как правило, глубоко метаморфизированны; главную роль среди них играют гнейсы и кристаллические сланцы, широко распространены граниты. Поэтому такой фундамент называют гранито-гнейсовый или просто кристаллический.

Значительно меньшую площадь в структуре материков (5%) занимают молодые платформы, которые располагаются либо по периферии материков, как Средне- и Западно-Европейские, Восточно-Австралийская, Патагонская, либо между древними платформами, например, Западно-Сибирская платформа между древними Восточно-Европейской и Сибирской. Фундамент молодых платформ слагается в основном фанерозойскими осадочно-вулканическими породами, испытавшими слабый или даже начальный метаморфизм. Граниты и другие интрузивные образования, среди которых следует отметить офиолитовые пояса, играют подчиненную роль в составе этого фундамента, который в отличие от фундамента древних платформ именуется не кристаллическим, а складчатым. В зависимости от возраста завершающей складчатости этого фундамента молодые платформы или их части подразделяются на эпикаледонские, эпигерцинские, эпикиммерийские. Молодые платформы в значительно большей степени покрыты осадочным чехлом, чем древние, и по этой причине их часто именуют просто плитами. Выступы фундамента, не затронутые новейшей тектонической активизацией и поэтому не превращенные во внутриконтинентальные орогены, встречаются скорее в виде исключения, одно из них – Казахский щит. Соответственно молодые платформы обладают за пределами таких щитов или массивов равнинным, часто низменным характером.

Поверхность платформ неоднородна. Здесь можно выделить несколько более мелких тектонических единиц:

Кристаллические щиты характерны преимущественно для древних платформ и представляют собой крупные площади выхода на дневную поверхность кристаллического фундамента. На протяжении практически всей геологической истории эти участки континентальной земно коры обнаруживают устойчивую тенденцию к поднятию и денудации, вследствие чего осадочный чехол здесь имеет небольшие мощности. Кристаллические щиты легко выделяются в пределах платформ северного ряда, где они со всех сторон окружены осадочным чехлом (Канадский, Украинский, Алданский, Анабарский, Балтийский щиты), но значительно труднее в пределах платформ южного ряда, особенно Африканской и Индостанской, на большей части площади которых кристаллический фундамент обнажается на поверхности, а осадочный чехол, напротив, распространен более ограниченно, в пределах замкнутых впадин. В пределах молодых платформ кристаллические щиты или кристаллические массивы практически не встречаются.

Антеклизы представляют собой крупные и пологие погребенные поднятия фундамента, в сотни километров в поперечнике. Глубина залегания фундамента и соответственно мощность осадочного чехла в их сводовых частях не превышает 1 – 2 км. Иногда в центре антеклизы имеются относительно небольшие выходы фундамента (Воронежская антеклиза Русской плиты, Оленекская антеклиза в Сибири и т.д.). В некоторых случаях антеклизы являются как бы многовершинными; эти вершины именуются сводами, например Татарский и Токмаковский своды Вогло-Уральской антеклизы.

Синеклизы – крупные, пологие, почти плоские впадины фундамента до 3 – 5 км и относительно более мощным осадочным чехлом. Следует иметь ввиду, что антеклизы и синеклизы – очень пологие структурные формы: угол наклона слоев составляет менее 1 0 . На гондванских платформах синеклизы представляют собой изолированы впадины, окруженные выходами фундамента (синеклизы Конго, Амазонская и т.д.). На платформах северного ряда синеклизы обычно граничат с антеклизами, либо с щитами. Типичными являются Московская синеклиза Русской плиты, Амударьинская синеклиза Туранской плиты и т.д.

Авлакогены – четкие линейные грабен – прогибы, протягивающиеся на многие сотни километров при ширине в десятки, а иногда и сотни километров, ограниченные разломами (сбросами) и выполненные мощными толщами осадков. Глубина залегания фундамента нередко достигает 10 – 12 км, а консолидированные кора и литосфера в целом часто утончены. Геологическая эволюция авлакогенов имеет двоякую природу. В одних случаях, происходит перерождение авлакогенов через равновеликие прогибы в синеклизы и представляет собой обычное явление. Многие ученые, в частности Н.С. Шатский, считают, что в основании большей части, если не всех синеклиз, должны находиться палеорифты – авлакогены. В других случаях в результате процессов сжатия литосферы, авлакогены эволюционируют в складчатые зоны различной степени сложности – валы.

Подвижные пояса. Среди подвижных поясов континентов различают складчатые пояса, эпиплатформенные орогены и рифты.

Складчатые пояса . Представляют собой линейные планетарные структуры, протяженностью во многие тысячи километров и шириной более 1000 км. Занимают окраинно-континентальное или межконтинентальное положения, разделяя и обрамляя континентальные платформы (Тихоокеанский, Урало-Охотский, Средиземноморский, Северо-Атлантический, Арктический). Это очень сложные и разнообразные по строению структуры, которые начали формироваться в протерозое и представляют собой орогенные покрово-складчатые сооружения с повышенной мощностью континентальной коры и сильно расчлененным рельефом. Они сложены мощными слоями осадочных и вулканогенных пород, смятыми в складки и перемещенными относительно друг друга по зонам разломов. Это тектонически активные области континентов, которые отличаются высокой сейсмичностью, интенсивным проявлением процессов магматизма и метаморфизма. Для них характерны значительные скорости и амплитуды тектонических движений. От соседних континентальных платформ складчатые пояса отделяются прогибами, либо краевыми швами, которые представлены глубинными разломами. Основными структурными элементами подвижных поясов являются складчатые области (крупные отрезки поясов, различающиеся историей развития, строением и отделенные друг от друга крупными поперечными разломами; Восточно-Казахстанская, Алтае-Саянская и Монголо-Охотская области Урало-Охотского пояса); складчатые системы (отчетливые линейные структуры, выделяемые в пределах складчатых областей, имеющие протяженность более тысячи километров и разделенные жесткими блоками земной коры – срединными массивами; Уральская, Кавказская, Северо-Тяньшанская системы). Складчатые системы состоят из отдельных синклинориев и антиклинориев. Синклинории - отрицательные структуры, испытавшие длительное погружение и интенсивную складчатость на завершающих этапах развития; характеризуются большими мощностями вулканогенных и осадочных пород, преобладанием тонкообломочных пород; зеркало складчатости имеет вогнутую форму. Антиклинории – положительные складчатые структуры, разделяющие синклинории и граничащие с ними по крупным разломам; свойственно преобладание положительных движений; меньшие мощности толщ, преимущественное распространение грубообломочного материала, складки имеют выпуклое зеркало складчатости. В свою очередь антиклинории и синклинории состоят из большого числа антиклиналей и синклиналей.

Судьба складчатых поясов после окончания их активного развития обычно заключалась в постепенном срезании их горного рельефа и складчато-надвиговых структур денудацией и смене орогенного режима более спокойным платформенным. В дальнейшем отдельные части поясов перекрываются осадочным чехлом и превращаются в плиты молодых платформ, как это произошло с северной, западносибирской, частью Урало-Охотского пояса и с северной периферией Средиземноморского пояса, ныне занятой Западно-Европейской, Скифской и Туранской плитами. Другие части пояса в новейшую тектоническую эпоху испытали повторное горообразование уже во внутриконтинентальных условиях; примеры – Урал, Тянь-Шань, Алтай и ряд других горных сооружений в Урало-Охотском и Средиземноморском поясах.

Эпиплатформенные орогены (внутриконтинентальные орогенные пояса) образуются на месте территорий, длительное время представлявших собой платформу, т.е. их формированию предшествовал платформенный этап развития, вследствие чего они получили название вторичных орогенов, процессы в результате которых возникли эти структуры называют тектонической активизацией платформ. Эпиплатформенные орогенные пояса обладают горным рельефом, высокой сейсмичностью, но низкой магматической активностью.

Различают три основных типа эпиплатформенных орогенов:

1. Структуры непоредственно примыкающие к складчатым поясам. Их образование связано с орогенезом в смежных складчатых поясах. Наиболее крупными представителями этих структур являются горные системы Алтая, Тянь-Шаня, Гиндукуша, Памира, Прибайкалья, Забайкалья, Тибетское нагорье, плато Колорадо, горный Крым;

2. Эпиплатформенные орогены, располагающиеся в пределах пассивных окраин континентов, такие как Аппалачи, Скандинавские горы и т.д. Предполагается, что они образовались в результате сжатия, источником которых были рифтовые зоны срединно-океанических хребтов;

3. Линейные поднятия в глубине платформ, вдали от складчатых поясов и океанов (внутриплатформенные вторичные орогены). Урал, Тиманский кряж, плато Путорана в Сибири, плато Декан на Индостане. Возникновение линейных орогенов связано со сжимающимися напряжениями вдоль древних швов внутри платформ, а изометричных – с выступами астеносферы и восходящими конвективными потоками мантии.

Континентальные рифты это системы сейсмически активных прогибов, возникших в результате растяжения и уплотнения литосферы, сопровождаемого на глубине выступами астеносферного слоя, что обусловило подъем повышенного теплового потока и активную магматическую деятельность. В своем большинстве континентальные рифты сформировались в неоген-четвертичное время на месте крупных сводовых поднятий континентальной земной коры. Образование рифтов можно отнести к процессам тектонической активности платформ. Активным рифтовым зонам континентов присущи ресчлененный рельеф, сейсмичность, вулканизм. Центральное положение в рифтовой зоне обычно занимает долина, шириной 40-50 км, ограниченная сбросами, нередко образующими ступенчатые системы. Тектонические блоки по краям рифта бывают приподняты до отметок 3.000 – 3.500 м и более. Протяженность континентальных рифтов составляет сотни и даже тысячи километров при ширине от нескольких километров до десятков и сотен километров. Наиболее известными представителями этих структур являются Восточно-Африканский пояс, Байкальский и Рейнский рифты. Древними аналогами рифтов являются авлакогены.

В пределах континентов платформы и складчатые пояса часто пересекаются глубинными разломами. Глубинный разлом – это региональная или планетарная структура разрыва земной коры, обладающая большой протяженностью и значительной глубиной залегания, с которой в течение длительного периода времени связаны интенсивные тектонические, магматические и метаморфические процессы. Глубинные разломы разделяют крупные блоки земной коры, различающиеся тектоническим режимом, структурой и историей развития.

Структурные элементы океанической земной коры. Самыми крупными и значимыми элементами океанского дна являются срединно-океанические хребты, океанские платформы и трансформные разломы.

Срединно-океанические хребты. Образуют планетарную систему общей протяженностью около 60 тыс. км., пересекающую все океаны и занимающую около 1/3 поверхности их дна. Океанская кора в пределах срединно-океанических хребтов имеет минимальную мощность, а местами и вовсе отсутствует; мощность литосферы обычно не превышает 30 км.

Срединно-океанические хребты на всем своем протяжении тектонически и вулканически активны, являются современными зонами спрединга, т.е. зонами расширения океанского дна и наращивания новообразованной океанической коры.

Следует отметить, что срединное положение эти структуры занимают в Атлантческом и Индийском океанах, в то время как в Тихом и Северном Ледовитом – сдвинуты к одной из границ этих океанов. Хребты воздымаются над ложем океана на 1-3 км, их ширина составляет от сотен до 2-3 тыс. км. Некоторые хребты или их отрезки, которые отличаются большей шириной (до 4 тыс. км) и пологими, относительно слабо расчлененными склонами, получили название срединно-океанических поднятий.

В строении СОХ выделяют осевые, гребневые и фланговые зоны.

Осевые зоны хребтов часто выражены узкими (ширина 20-30 км, глубина 1-2 км) центральными рифтовыми долинами, которые отличаются сейсмичностью и высоким тепловым потоком, представляя собой оси активного раздвига с трещинами растяжения, многочисленными центрами вулканических извержений и застывшими лавовыми озерами. Осевые части хребтов служат осевыми зонами выделения внутреннего тепла Земли, являются современными поясами сейсмичности и отвечают непосредственным границам литосферных плит, где происходит новообразование океанской коры.

Гребневые зоны хребтов располагаются по обе стороны рифтовых долин, имеют ширину 50-100 км и отличаются сильно расчлененным рельефом и блоковой тектоникой. Они разбиты продольными разломами на узкие блоки, приподнятые или опущенные относительно друг друга.

Фланговые зоны хребтов имеют наибольшую ширину и плавно понижаются в сторону океанического ложа. Практически асейсмичны.

Океанские платформы/плиты представляют собой крупные площадные структуры, занимающие обширные пространства между срединно-океаническими хребтами и подводными окраинами континентов. Отличаются относительно спокойной тектонической обстановкой, нормальным тепловым потоком и ограниченным проявлением вулканизма. Практически асейсмичны.

Рельеф океанических платформ представляет собой абиссальные равнины (абиссаль -) с осложняющими их поднятиями и хребтами. Некоторые абиссальные равнины, особенно в Атлантическом и Индийском океанах обладают почти идеально плоским рельефом, когда все неровности сглажены достаточно мощным слоем осадков, другие, преимущественно в Тихом океане, характеризуются холмистым рельефом, который отражает все неровности подстилающего базальтового слоя. Среди равнин возвышаются подводные вулканические горы, иногда выступающие над поверхностью океана в виде островов (например остров Реюньон в Индийском океане, Гавайские острова).

В качестве основных структурных элементов океанских платформ выступают котловины и разделяющие их внутренние поднятия.

Котловины обычно занимают пониженные участки абиссальных равнин. Глубина океана над ними составляет 4000 – 6000 м. Эти структуры обладают типичной океанской корой мощность 5-6 км. Примерами котловин могут служить Гвианская, Бразильская, Иберийская в Атлантическом океане; Северо-Западная, Наска, Кокосовая в Тихом океане.

Внутриплитные океанские поднятия которые разделяют котловины представленя крупными подводными возвышенностями и хребтами. Возвышенности имеют как правило овально-округлые очертания (бермудское поднятие в Атлантическом океане). Некоторые из них за плоский рельеф получили название плато. Внутриплитовые хребты являются отчетливыми линейными структурами, протягивающимися на тысячи километров. В отличие от СОХ они асейсмичны. Океанские поднятия воздымаются над смежными котловинами на 2-3 км и более, а их наиболее возвышенные участки образуют острова и целые архипелаги (Бермудские острова, острова Зеленого мыса). Подняти имеют утолщенную океаническую земную кору

Еще одним типом внутриплитных поднятий являются микроконтиненты с утоненной континентальной корой (до 25-30 км). Они характеризуются плоской, выровненной поверхностью рельефа, лежащей на глубине 2-3 км, и морфологически выражены подводными плато с островами в наиболее поднятых частях (Сейшельский архипелаг в Индийском океане).

Трансформные разломы – это разломы, расчленяющие СОХ на отдельные сегменты, смещенные относительно друг друга на сотни километров. В рельефе дна трансформные разломы выражены уступами, высотой более 1 км и вытянутыми вдоль них узкими ущельями глубиной до 1,5 км. Вдоль разломов наблюдается проявление вулканической деятельности. Наиболее крупные из трансформных разломов пересекают не только СОХ и абиссальные равнины, но могут продолжаться и в пределах смежных континентов (разлом Мендосино в Тихом океане). На пересечении СОХ трансформными разломами нередко возникают крупные вулканические постройки, нередко выступающие над поверхностью воды в виде островов (Азорские острова; о. Пасхи)

Наиболее крупными структурными элементами земной коры являются континенты и океаны, характеризующиеся различным строением земной коры. Следовательно, эти структурные элементы должны пониматься в геологическом, вернее даже в геофизическом смысле, так как определить тип строения земной коры возможно только сейсмическими методами. Отсюда ясно, что не все пространство, занятое водами океана, представляет собой в геофизическом смысле океанскую структуру, так как обширные шельфовые области, например в Северном Ледовитом океане, обладают континентальной корой. Различия между этими двумя крупнейшими структурными элементами не ограничиваются типом земной коры, а прослеживаются и глубже, в верхнюю мантию, которая под континентами построена иначе, чем под океанами, и эти различия охватывают всю литосферу, а местами и тектоносферу, т.е. прослеживаются до глубин примерно в 700 км.

В пределах океанов и континентов выделяются менее крупные структурные элементы, во-первых, это стабильные структуры - платформы, которые могут быть как в океанах, так и на континентах. Они характеризуются, как правило, выровненным, спокойным рельефом, которому соответствует такое же положение поверхности на глубине, только под континентальными платформами она находится на глубинах 30-50 км, а под океанами 5-8 км, так как океанская кора гораздо тоньше континентальной.

В океанах, как структурных элементах, выделяются срединно-океинские подвижные пояса, представленные срединно-океанскими хребтами с рифтовыми зонами в их осевой части, пересеченными трансформными разломами и являющиеся в настоящее время зонами спрединга, т.е. расширения океанского дна и наращивания новообразованной океанской коры. Следовательно, в океанах как структурах выделяются устойчивые платформы (плиты) и мобильные срединно-океанские пояса.

На континентах как структурных элементах высшего ранга выделяются стабильные области - платформы и эпиплатформенные орогенные пояса, сформировавшиеся в неоген-четвертичное время в устойчивых структурных элементах земной коры после периода платформенного развития. К таким поясам можно отнести современные горные сооружения Тянь-Шаня, Алтая, Саян, Западного и Восточного Забайкалья, Восточную Африку и др. Кроме того, подвижные геосинклинальные пояса, подвергнувшиеся складчатости и орогенезу в альпийскую эпоху, т.е. также в неоген-четвертичное время, составляют эпигеосинклинальные орогенные пояса, такие, как Альпы, Карпаты, Динариды, Кавказ, Копетдаг, Камчатка и др.

На территории некоторых континентов, в зоне перехода континент-океан (в геофизическом смысле) находятся окраинно-континентальные, по терминологии В.Е. Хаина, подвижные геосинклинальные пояса, представляющие собой сложное сочетание окраинных морей, островных дуг и глубоководных желобов. Это пояса высокой современной тектонической активности, контрастности движений, сейсмичности и вулканизма. В геологическом прошлом функционировали и межконтинентальные геосинклинальные пояса, например Урало-Охотский, связанный с древним палео-Азиатским океанским бассейном, и др.

Учение о геосинклиналях в 1973 г. отметило свое столетие с того времени, как американский геолог Д. Дэна ввел это понятие в геологию, а еще раньше, в 1857 г., также американец Дж. Холл сформулировал в целом эту концепцию, показав, что горно-складчатые структуры возникли на месте прогибов, ранее выполнявшихся разнообразными морскими отложениями. В силу того, что общая форма этих прогибов была синклинальной, а масштабы прогибов очень большими, их и назвали геосинклиналями.

За прошедшее столетие учение о геосинклиналях набирало силу, разрабатывалось, детализировалось и благодаря усилиям большой армии геологов различных стран сформировалось в стройную концепцию, представляющую собой эмпирическое обобщение огромного фактического материала, но страдавшую одним существенным недостатком: оно не давало, как совершенно справедливо полагает В.Е. Хаин, геодинамической интерпретации наблюдаемых конкретных закономерностей развития отдельных геосинклиналей. Устранить этот недостаток в настоящее время способна концепция тектоники литосферных плит, возникшая всего лишь 25 лет назад, но быстро превратившаяся в ведущую геотектоническую теорию. С точки зрения этой теории геосинклинальные пояса возникают на границах взаимодействия различных литосферных плит. Рассмотрим основные структурные элементы земной коры более подробно.

Древние платформы являются устойчивыми глыбами земной коры, сформировавшимися в позднем архее или раннем протерозое. Их отличительная черта - двухэтажность строения. Нижний этаж, или фундамент сложен складчатыми, глубоко метаморфизованными толщами пород, прорванными гранитными интрузивами, с широким развитием гнейсовых и гранитогнейсовых куполов или овалов - специфической формой метаморфогенной складчатости (рис. 16.1). Фундамент платформ формировался в течение длительного времени в архее и раннем протерозое и впоследствии подвергся очень сильному размыву и денудации, в результате которых вскрылись породы, залегавшие раньше на большой глубине. Площадь древних платформ на материках приближается к 40 % и для них характерны угловатые очертания с протяженными прямолинейными границами - следствием краевых швов (глубинных разломов). Складчатые области и системы либо надвинуты на платформы, либо граничат с ними через передовые прогибы, на которые в свою очередь надвинуты складчатые орогены. Границы древних платформ резко несогласно пересекают их внутренние структуры, что свидетельствует об их вторичном характере в результате раскола суперматерика Пангеи-1, возникшего в конце раннего протерозоя.

Верхний этаж платформ представлен чехлом, или покровом, полого залегающих с резким угловым несогласием на фундаменте неметаморфизованных отложений - морских, континентальных и вулканогенных. Поверхность между чехлом и фундаментом отражает самое важное структурное несогласие в пределах платформ. Строение платформенного чехла оказывается сложным и на многих платформах на ранних стадиях его образования возникают грабены, грабенообразные прогибы - авлакогены (от греч. "авлос" - борозда, ров; "ген" - рожденный, т.е. рожденные рвом), как их впервые назвал Н.С. Шатский. Авлакогены чаще всего формировались в позднем протерозое (рифее) и образовывали в теле фундамента протяженные системы. Мощность континентальных и реже морских отложений в авлакогенах достигает 5-7 км, а глубокие разломы, ограничивавшие авлакогены, способствовали проявлению щелочного, основного и ультраосновного магматизма, а также специфического для платформ траппового магматизма с континентальными толеитовыми базальтами, силлами и дайками. Этот нижний структурный ярус платформенного чехла, соответствующий авлакогенному этапу развития, сменяется сплошным чехлом платформенных отложений, чаще всего начинающимся с вендского времени.

Среди наиболее крупных структурных элементов платформ выделяются щиты и плиты. Щит - это выступ на поверхность фундамента платформы, который на протяжении всего платформенного этапа развития испытывал тенденцию к поднятию. Плита - часть платформы, перекрытая чехлом отложений и обладающая тенденцией к прогибанию. В пределах плит различаются более мелкие структурные элементы. В первую очередь это синеклизы - обширные плоские впадины, под которыми фундамент прогнут, и антеклизы - пологие своды с поднятым фундаментом и относительно утоненным чехлом.

По краям платформ, там, где они граничат со складчатыми поясами, часто образуются глубокие впадины, называемые перикратонными (т.е. на краю кратона, или платформы). Нередко антеклизы и синеклизы осложнены второстепенными структурами меньших размеров: сводами, впадинами, валами. Последние возникают над зонами глубоких разломов, крылья которых испытывают разнонаправленные движения и в чехле платформы выражены узкими выходами древних отложений чехла из-под более молодых. Углы наклона крыльев валов не превышают первых градусов. Часто встречаются флексуры - изгибы слоев чехла без разрыва их сплошности и с сохранением параллельности крыльев, возникающие над зонами разломов в фундаменте при подвижке его блоков. Все платформенные структуры очень пологие и в большинстве случаев непосредственно измерить наклоны их крыльев невозможно.

Состав отложений платформенного чехла разнообразный, но чаще всего преобладают осадочные породы - морские и континентальные, образующие выдержанные пласты и толщи на большой площади. Весьма характерны карбонатные формации, например, белого писчего мела, органогенных известняков, типичных для гумидного климата и доломитов с сульфатными осадками, образующимися в аридных климатических условиях. Широко развиты континентальные обломочные формации, приуроченные, как правило, к основанию крупных комплексов, отвечающих определенным этапам развития платформенного чехла. На смену им нередко приходят эвапоритовые или угленосные паралические формации и терригенные - песчаные с фосфоритами, глинисто-песчаные, иногда пестроцветные. Карбонатные формации знаменуют собой обычно "зенит" развития комплекса, а далее можно наблюдать смену формаций в обратной последовательности. Для многих платформ типичны покровно-ледниковые отложения.

Платформенный чехол в процессе формирования неоднократно претерпевал перестройку структурного плана, приуроченную к рубежам крупных геотектонических циклов: байкальского, каледонского, герцинского, альпийского и др. Участки платформ, испытывавшие максимальные погружения, как правило, примыкают к той пограничной с платформой подвижной области или системе, которая в это время активно развивалась.

Для платформ характерен и специфический магматизм, проявляющийся в моменты их тектономагматической активизации. Наиболее типична трапповая формация, объединяющая вулканические продукты - лавы и туфы и интрузивы, сложенные толеитовыми базальтами континентального типа с несколько повышенным по отношению к океанским содержанием оксида калия, но все же не превышающим 1- 1,5 %. Объем продуктов трапповой формации может достигать 1-2 млн. км 3 , как, например, на Сибирской платформе. Очень важное значение имеет щелочно-ультраосновная (кимберлитовая) формация, содержащая алмазы в продуктах трубок взрыва (Сибирская платформа, Южная Африка).

Кроме древних платформ выделяют и молодые, хотя чаще их называют плитами, сформировавшимися либо на байкальском, каледонском или герцинском фундаменте, отличающемся большей дислоцированностью чехла, меньшей степенью метаморфизма пород фундамента и значительной унаследованностью структур чехла от структур фундамента. Примерами таких платформ (плит) являются: эпибайкальская Тимано-Печорская, эпигерцинская Скифская, эпипалеозойская Западно-Сибирская и др.

Подвижные геосинклинальные пояса являются чрезвычайно важным структурным элементом земной коры, обычно располагающимся в зоне перехода от континента к океану и в процессе эволюции формирующим мощную континентальную кору. Смысл эволюции геосинклинали заключается в образовании прогиба в земной коре в условиях тектонического растяжения. Этот процесс сопровождается подводными вулканическими излияниями, накоплением глубоководных терригенных и кремнистых отложений. Затем возникают частные поднятия, структура прогиба усложняется и за счет размыва поднятий, сложенных основными вулканитами, формируются граувакковые песчаники. Распределение фаций становится более прихотливым, появляются рифовые постройки, карбонатные толщи, а вулканизм более дифференцированным. Наконец, поднятия разрастаются, происходит своеобразная инверсия прогибов, внедряются гранитные интрузивы и все отложения сминаются в складки. На месте геосинклинали возникает горное поднятие, перед фронтом которого растут передовые прогибы, заполняемые молассами. - грубообломочными продуктами разрушения гор, а в последних развивается наземный вулканизм, поставляющий продукты среднего и кислого состава - андезиты, дациты, риолиты. В дальнейшем горно-складчатое сооружение размывается, так как темп поднятий падает, и ороген превращается в пенепленизированную равнину. Такова общая идея геосинклинального цикла развития.

Рис. 16.2. Схематический разрез через срединно-океанский хребет (по Т. Жюто, с упрощением)

Успехи в изучении океанов привели в 60-е годы нашего века к созданию новой глобальной геотектонической теории - тектоники литосферных плит, позволившей на актуалистической основе воссоздать историю развития подвижных геосинклинальных областей и перемещения континентальных плит. Суть этой теории заключается в выделении крупных литосферных плит, границы которых маркируются современными поясами сейсмичности, и во взаимодействии плит путем их перемещения и вращения. В океанах происходит наращивание, расширение океанской коры путем ее новообразования в рифтовых зонах срединно-океанских хребтов (рис. 16. 2). Поскольку радиус Земли существенно не меняется, новообразованная кора должна поглощаться и уходить под континентальную, т.е. происходит ее субдукция (погружение).

Эти районы отмечены мощной вулканической деятельностью, сейсмичностью, наличием островных дуг, окраинных морей, глубоководных желобов, как, например, на восточной периферии Евразии. Все эти процессы отмечают собой активную континентальную окраину, т.е. зону взаимодействия океанской и континентальной коры. Напротив, те участки континентов, которые составляют с частью океанов единую литосферную плиту, как, например, по западной и восточной окраин Атлантики, называются пассивной континентальной окраиной и лишены всех перечисленных выше признаков, но характеризуются мощной толщей осадочных пород над континентальным склоном (рис. 16.3). Сходство вулканогенных и осадочных пород ранних стадий развития геосинклиналей, так называемой офиолитовой ассоциации, с разрезом коры океанского типа позволило предположить, что последние закладывались на океанской коре и дальнейшее развитие океанского бассейна приводило сначала к его расширению, а затем закрытию с образованием вулканических островных дуг, глубоководных желобов и формированию мощной континентальной коры. В этом видят сущность геосинклинального процесса.

Таким образом, благодаря новым тектоническим идеям, учение о геосинклиналях обретает как бы "второе дыхание", позволяющее реконструировать геодинамическую обстановку их эволюции на базе актуалистических методов. Исходя из сказанного, под геосинклинальным поясом, (окраинно- или межконтинентальным) понимается подвижной пояс протяженностью в тысячи километров, закладывающийся на границе литосферных плит, характеризующийся длительным проявлением разнообразного вулканизма, активного осадконакопления и на конечных стадиях развития превращающийся в горно-складчатое сооружение с мощной континентальной корой. Примером таких глобальных поясов являются: межконтинентальные - Урало-Охотский палеозойский; Средиземноморский альпийский; Атлантический палеозойский; окраинно-континентальные - Тихоокеанский мезозойско-кайнозойский и др. Геосинклинальные пояса подразделяются на геосинклинальные области - крупные отрезки поясов, отличающиеся историей развития, структурой и отделяющиеся друг от друга глубокими поперечными разломами, пережимами и т.д. В свою очередь, в пределах областей могут быть выделены геосинклинальные системы, разделяющиеся жесткими блоками земной коры - срединными массивами или микроконтинентами, структурами, которые во время погружения окружающих районов оставались стабильными, относительно приподнятыми и на которых накапливался маломощный чехол. Как правило, эти массивы являются обломками той первичной древней платформы, которая подверглась дроблению при заложении подвижного геосинклинального пояса.

В конце 30-х годов нашего столетия Г. Штилле и М. Кэй подразделили геосинклиналии на эв- и миогеосинклинали. Эвгеосинклиналью ("полной, настоящей, геосинклиналью") они называли более внутреннюю по отношению к океану зону подвижного пояса, отличавшуюся особо мощным вулканизмом, ранним (или начальным) подводным, основного состава; наличием ультраосновных интрузивных (поих мнению) пород; интенсивной складчатостью и мощным метаморфизмом. В то же время миогеосинклиналь ("не настоящая геосинклиналь") характеризовалась внешним положением (по отношению к океану), контактировала с платформой, закладывалась на коре континентального типа, отложения в ней были слабее метаморфизованы, вулканизм также был развит слабо или совсем отсутствовал, а складчатость наступала позднее, чем в эвгеосинклинали. Такое разделение геосинклинальных областей на эв- и миогеосинклинальные прекрасно выражено на Урале, в Аппалачах, Североамериканских Кордильерах и в других складчатых областях.

Важную роль стала играть офиолитовая ассоциация пород, широко распространенная в разнообразных эвгеосинклиналях. Нижняя часть разреза такой ассоциации состоит из ультраосновных, часто серпентинизированных пород - гарцбургитов, дунитов; выше располагается так называемый расслоенный или кумулятивный комплекс габброидов и амфиболитов; еще выше - комплекс параллельных даек, сменяющийся подушечными толеитовыми базальтами, перекрываемыми кремнистыми сланцами (рис. 16.4). Такая последовательность близка разрезу океанской коры. Значение этого сходства трудно переоценить. Офиолитовая ассоциация в складчатых областях, залегающая, как правило, в покровных пластинах, является реликтом, следами былого морского бассейна (не обязательно океана!) с корой океанского типа. Отсюда не следует, что океан отождествляется с геосинклинальным поясом. Кора океанского типа могла располагаться только в его центре, а по периферии это была сложная система островных дуг, окраинных морей, глубоководных желобов и т.д., да и сама кора океанского типа могла быть в окраинных морях. Последующее сокращение океанского пространства приводило к сужению подвижного пояса в несколько раз. Океанская кора в основании эвгеосинклинальных зон может быть как древней, так и новообразованной, сформировавшейся при раскалывании и раздвиге континентальных массивов.

Литосфера- внешняя сфера «твердой» оболочки Земли. Верхняя часть ее называется земной корой. Средняя плотность земной коры составляет 2,8 г/см 3 . Она отделяется от верхней мантии границей резкого изменения скорости распространения сейсмических волн с 6 до 8 км/с. На материках это происходит на глубине 35 – 70 км; в пределах океанов - 5 - 15 км. Эта граница получила название границы Мохоровичича(по имени открывшего её югославского ученого Андрея Мохоровичича).

Земная кора различна по составу, строению и мощности на континентах и в океане (рис. 3.1).

Рис. 3.1. Схема строения литосферы: 1 – вода океана; 2 – осадочный слой; 3 - гранитный слой; 4 – базальтовый слой; 5 - верхняя мантия; 6 – межблоковые разломы

Континентальная (материковая) кора имеет мощность 30-40 км, достигая 70-75 км под Гималаями и Андами. В строении континентальной коры различают три слоя:

· осадочный слой, состоящий из осадочных пород мощностью до 20 км и плотностью 1,8 – 2,5 г/см 3 ;

· «гранитный», образованный гранитоидами - светлоокрашенными горными породами мощностью 10 - 40 км и плотностью 2,5 – 2,8 г/см 3 . Скорость распространения волн в этом слое 5,5 – 6,2 км/с;

· «базальтовый», скорость распространения сейсмических волн в этом слое 6,1-7,4 км/с, что характерно для базальта, отсюда название слоя - базальтовый. Мощность базальтового слоя 15-30 км. Граница между гранитным и базальтовым слоем называется границей Конрада.

Океаническая кора обычно не содержит «гранитного» слоя, а мощность осадочного слоя, представленного глубоководными осадками, не превышает 600 – 700 м. Нижний «базальтовый» слой распространен повсеместно и имеет мощность 4,1-5,8 км.

Сплошность земной коры прерывается большим количеством вертикальных и наклонных нарушений, разбивающих её на блоки. Некоторые нарушения уходят в мантию, образуя коромантийные блоки.

Структурными элементами земной коры являются литосферные плиты (платформы), геосинклинали (подвижные пояса) и океанические плиты.

Платформы (массивы, глыбы) занимают огромные пространства на Земле. К ним относятся Русская платформа, Австралийская, Северо-Африканская и др. Платформы чаще всего имеют двухэтажное строение. Их основанием (фундаментом) являются складчатые осадочные породы либо метаморфические и магматические породы. На фундаменте располагаются породы осадочного происхождения в относительно горизонтальном залегании, которые называются осадочным чехлом платформы. Для платформ, как наиболее жестких частей земной коры, характерны сравнительно спокойные колебательные движения вертикального характера.

Платформы являются центральной частью более обширных структурных образований - литосферных плит с континентальной корой, на которых располагаются современные материки.

океанические плиты - это обширные области дна океанов, которые являются слоем океанической коры базальтового состава, с незначительным по мощности осадочным чехлом. В них через рифтовые зоны, или зоны спрединга (англ. spreading, от spread- растягивать, расширять) поступают вещество и тепло из верхней мантии, постоянно наращивая океаническую кору.

На современном уровне знаний утвердились представления о развитии Земного шара в последние 4 млрд лет путем его расширения. Глобальные тектонические процессы сопровождались постепенным увеличением радиуса Земли и её поверхности за счет постоянного прироста площади океанических плит. Действующее со стороны расширяющихся океанов горизонтальное давление на континенты не является уравновешенным. При преобладающем давлении с какой-либо стороны происходит перемещение литосферных плит, «дрейф» материков по верхней мантии Земли.

перемещаясь по верхней мантии Земли, континентальные плиты надвигаются на океанические, которые, являясь более тяжелыми, погружаются, переплавляются и уходят в глубины Земли (рис. 3.1).

Между континентальными и океаническими плитами находятся глубокие прогибы, которые называются геосинклиналями (от греч.Ge - земля + Syn - вместе + Klino – наклоняюсь). Геосинклиналь - обширная, обычно линейно вытянутая, дугообразная в плане тектоническая структура, отличающаяся повышенной подвижностью, большой мощностью осадочных отложений, которые легко проницаемы для внедряющейся

в них магмы.

В начале своего развития они представляют собой морские бассейны, дно которых испытывает прогибание. В них сносится обломочный материал, накапливаются многокилометровые толщи осадков. Примером геосинклиналей такой стадии развития являются Японское и Средиземное моря.

Рис. 3.2. Положение и динамика основных структурных элементов земной коры. 1 – гранитный слой континентальной коры; 2 – базальтовый слой; 3 – осадочный слой; 4 - направление горизонтальных сдвигов от океанических рифтов; 5 – вынос глубинных базальтовых расплавов и тепла через рифтовые зоны

Со временем, в результате горизонтального движения и давления плит, геосинклинальные осадки, зажатые между плитами, сминаются в складки и, являясь более легким материалом по сравнению с расплавом океанической коры, как бы выталкиваются («всплывают») из-под воды в виде горных сооружений. Так возникли складчатые горные хребты Альп, Карпат, Крыма, Кавказа, Памира и т. д. Для районов геосинклиналей типичны интенсивные и разнообразные тектонические движения. Это вызывает изменение первоначального положения пород. Горизонтальное залегание пород сменяется смятием, перемещением, разрывами. Районам геосинклиналей свойственны повышенная сейсмичность (землетрясения). К ним приурочено большинство современных вулканических поясов.

Тепловой режим земной коры

Развитие земной коры происходило последние 4 млрд лет за счет поступающей энергии Солнца и внутреннего тепла Земли. Примерное количество поступающей солнечной энергии на поверхность Земли – 1,72*10 17 Вт. Конвективный перенос тепла из внутренних сфер Земли к её поверхности оценивается в 3,05*10 13 Вт. Соотношение поступающей энергии на поверхность Земли от Солнца и из недр планеты составляет 140:1, что обусловливает сложный характер изменений температуры в толщах горных пород.

В верхней части земной коры выделяют три температурные зоны: I - сезонных колебаний, II-постоянной температуры и III-нарастания температур (рис. 3.3). Изменение температур в зоне I определяется климатическими условиями местности – сезонной прогреваемостью и промерзанием почвогрунтов.

Рис. 3.3. Схема распределения температур в земной коре

Общая мощность зоны I достигает 12-15 м. По мере углубления в недра Земли влияние суточных и сезонных колебаний температур уменьшается и на глубине примерно 15-40 м находится зона постоянной температуры, равная среднегодовой для данной местности. В северном полушарии она равна +15,5°С, а в южном - +13,6°С.

В пределах зоны III температура с глубиной возрастает. Величина нарастания температуры на каждые 100 м глубины называется геотермическим градиентом,а разность глубин, при которой температура повышается на один градус, называется геотермической ступенью. Средняя величина этой ступени составляет 33 м. В районах вулканической деятельности, где в недрах земли располагаются участки расплавленной магмы, величина геотермической ступени уменьшается до 5-7 м.

О температуре глубоких зон земной коры и верхней мантии можно судить по температуре лав вулканов. Она примерно равна +1 500°С.

За счет энергии Солнца происходят основные геодинамические процессы на поверхности Земли. Их принято называть экзогенными. Источниками внутреннего или эндогенного тепла, является энергия, постоянно возникающая за счет гравитационного уплотнения ядра и распада радиоактивных элементов, находящихся в земной коре и мантии. За счет эндогенного тепла в земной коре происходят такие процессы, как горообразование, тектонические деформации и подвижки, землетрясения. Возникают и существуют очаги и зоны расплавленных магм, вулканические пояса и геотермальные системы.

Совокупность долговременных в геологическом масштабе времени эндогенных и экзогенных процессов в земной коре привело к формированию современного облика и состава земной поверхности, в том числе современной конфигурации континентов и морей, их структурного и вещественного строения.

Вещество земной коры

Вещество земной коры представлено различными горными породами (гранитами, песчаниками, песками, глинами и др.), которые, в свою очередь, состоят из минералов.

Минералы - это природные соединения, имеющие определенный химический состав и внутреннее строение, образующиеся в недрах земной коры и на ее поверхности. Они представляют собой хорошо ограненные кристаллы или зерна с элементами огранки, обладающие определенными физическими свойствами.

3.3.1. Происхождение минералов

В земной коре содержится более I7 000 видов и разновидностей минералов, но лишь около 100 из них имеют широкое распространение и слагают главнейшие горные породы. Эти минералы называют породообразующими, а остальные - второстепенными.

Все многообразные процессы их образования можно разделить на три группы: эндогенные, экзогенные и метаморфические.

Эндогенные процессы протекают в недрах Земли. Минералы рождаются по мере кристаллизации магмы - силикатного огненно-жидкого расплава, при высоких температурах и давлениях. Эти минералы плотные, с большой твердостью, стойкие к воде, кислотам, щелочам (кварц, силикаты и др.).

Экзогенные процессы свойственны поверхности земной коры, где имеют место сложные явления взаимодействия литосферы с гидросферой, атмосферой и биосферой. В этих процессах минералы образуются на суше, а также путем выпадения их из водных растворов (озер, морей и др.). Экзогенные минералы в большинстве случаев имеют низкую твердость и активно взаимодействуют с водой или растворяются в ней.

Метаморфические процессы - это перерождение ранее образовавшихся минералов (эндогенных и экзогенных) под воздействием высоких температур, давлений, а также магматических газов и воды.

Контрольные вопросы и задания

1. Что такое относительное и абсолютное летоисчисление?
2. На чем базируется стратиграфический метод?
3. На чем основан литолого-петрографический метод?
4. В чем заключается палеонтологический метод?
5. Расскажите о стратиграфической шкале.
6. Какие методы определения абсолютного возраста существуют? Расскажите о них.
7. Расскажите о геохронологической шкале.

ТЕКТОНИЧЕСКИЕ ДВИЖЕНИЯ И ТЕКТОНИЧЕСКИЕ СТРУКТУРЫ ЗЕМНОЙ КОРЫ

Тектонические движения многообразны. Одни приводят к формированию крупных поднятий и прогибов, другие выражаются в смятии слоев в складки, третьи являются причиной образования разломов и разрывов. Выделяются два основных вида тектонических движений: вертикальные и горизонтальные .

Вертикальные движения земной коры приводят к ее выгибанию (относительному поднятию) и прогибанию на больших территориях. Особенностью вертикальных колебательных движений земной коры является их непрерывное и повсеместное проявление на протяжении всей геологической истории.

В современном распределении континентов и океанов, в процессах горообразования, вулканизма главное значение имеют горизонтальные движения, которые приводят к смятию слоев в складки. Участок коры, смятый в складки, не может вернуться к первоначальному состоянию. Дальнейшее преобразование структурной формы может происходить только в направлении большего усложнения складчатой структуры.

Тектонические движения вызываются накоплением тепла в недрах Земли в результате радиоактивного распада неустойчивых элементов, что приводит к нарушению равновесия масс горных пород.

Земля - третья от Солнца планета Солнечной системы. Благодаря своим уникальным, быть может, единственным во Вселенной природным условиям она стала местом, где возникла и получила развитие органическая жизнь.

Площадь поверхности Земли 510,2 млн км 2 , из которых примерно 70,8% приходится на Мировой океан. Его средняя глубина около 3,8 км, максимальная (Мариинская впадина в Тихом океане) равна 11 022 км, объем воды 1370 млн км 2 , средняя соленость 35 г/л. Суша составляет соответственно 29,2% и образует шесть материков и острова. Она поднимается над уровнем моря в среднем на 875 м. Горы занимают свыше 1/3 поверхности суши .

Тектонические структуры земной коры - это обособленные участки, отличающиеся от смежных участков определенными особенностями строения, истории геологического развития и состава слагающих их пород. Движения земной коры и более глубоких оболочек, приводящие к образованию и изменению различных тектонических структур, называют тектоническими.

Самыми крупными тектоническими структурами земной коры являются материки и океаны (рис. 1.1) . Коренные различия между ними заключаются в отсутствии под океанами гранитного слоя, в уменьшении толщины базальтового слоя и неглубоком залегании поверхности Мохоровичича под океанами по сравнению с континентами. Выделяют материковую (континентальную), океаническую и переходную кору.

К числу основных структурных элементов континентов относятся континентальные платформы и подвижные пояса.

Океан Материк Океан

Рис. 1.1. Строение земной коры под материками и океанами : 7 - осадочный слой; 2 - гранитный слой; 3 - базальтовый слой

Континенты характеризуются определенными чертами:

1) увеличенная мощность земной коры, в составе которой присутствует гранитно-метаморфический слой;
2) верхняя мантия имеет неоднородную астеносферу, она обеднена базальтами и более холодная;
3) присутствует как основной, так и кислый магматизм;
4) континентальная литосфера сформировалась за счет геосин-клинальных процессов, которые и привели к образованию мощного гранитно-метаморфического слоя.

Материки не заканчиваются у кромки океана, а продолжаются под океаническими водами.

Понятие о платформах зародилось в конце XIX в. в противопоставление подвижным поясам земной коры, к тому времени получившим название «геосинклинали». Термин «платформа» появился впервые в 1904 г. во француском переводе капитального труда австрийского геолога Э. Зюсса «Лик Земли». В 1921 г. для стабильных частей континентов австралийский тектонист Л. Кобер предложил термин «кратоген» (от греч. кратос - крепкий, устойчий), который немецкий ученый Г. Штилле сократил до названия «кратон».

Платформы представляют крупные и относительно устойчивые в тектоническом отношении участки земной коры, имеющие в поперечнике тысячи километров. Их характеризуют определенные черты: возраст формирования, место расположения и наличие двух структурных этажей.

Выделяют платформы двух видов: континентальные и океанические.

Континентальные платформы занимают огромные площади в миллионы квадратных километров и сложены континентальной корой мощностью до 30-45 км. Литосфера в их пределах достигает мощности 150-200 км, а по некоторым данным - до 400 км.

Платформы характеризуются выравненным низменным или плоскогорным рельефом, небольшой скоростью тектонических движений, слабой сейсмичностью, отсутствием или редкими проявлениями вулканической деятельности, пониженным тепловым потоком. Это наиболее устойчивые и спокойные области континентов. Часть территории платформ покрыта водами морей (таких, как Балтийское, Белое, Азовское). Они отличаются возрастом формирования, местом расположения и наличием двух структурных этажей.

Океанические платформы на дне океанов (океанические котловины) имеют стандартную океаническую земную кору и слабый осадочный чехол. В строении платформы различают два структурных этажа: первый (нижний) - консолидированный складчатый фундамент и второй (верхний) - осадочный чехол.

Фундамент представлен образованиями геосинклинального пояса, области или системы, сильнодислоцированными, метамор-физованными, пронизанными многочисленными интрузивными телами. Принято выделять фундамент кристаллический и складчатый. Кристаллический фундамент сложен гранитами, гнейсами, слюдяными сланцами, т.е. преимущественно интрузивными магматическими и глубокометаморфизованными породами. Складчатый фундамент сложен в основном эффузивными магматическими образованиями и сильнометаморфизованными породами: глинистыми сланцами, филлитами, роговиками и др., в значительной степени дислоцированными.

По времени формирования складчатого фундамента различают два основных типа платформ: древние и молодые.

Древние платформы занимают около 40% площади континентов. К их числу относятся Северо-Американская, Восточно-Европейская, Сибирская, Южно-Американская (Бразильская), Африканская (Африкано-Аравийская), Австралийская, Антарктическая и др. Они, как правило, ограничены краевыми швами - крупными глубинными разломами и окаймлены складчатыми поясами.

Фундамент древних платформ сформировался в условиях геосинклинального тектонического режима. В нем преобладают мета-морфизованные (от зеленосланцевой до гранулитовой фации метаморфизма), интенсивно дислоцированные архейские и раннепротерозойские образования; значительно меньше распространены позднепротерозойские. Главную роль среди них играют гнейсы и кристаллические сланцы, широко распространены гранитоиды. В связи с этим такой вид фундамента называют гранитогнейсовым или просто кристаллическим.

Значительные площади фундамента древних платформ перекрыты неметаморфизованными отложениями платформенного чехла мощностью 3-5 км, а в некоторых случаях - 15-18 км и более. Состав отложений разнообразен, но чаще всего преобладают осадочные породы морского и континентального происхождения, образующие выдержанные на большой площади пласты и толщи. Весьма характерны карбонатные породы - известняки, писчий мел, доломиты, мергели, широко распространены пески, глины, песчаники, аргиллиты, реже встречаются конгломераты, эвапо-риты, угленосные отложения, фосфориты. Кроме того, в состав чехла могут входить покровы континентальных базальтов (плато-базальты) и изредка - кислые вулканиты. Для многих платформ типичны покровно-ледниковые отложения.

Осадочный чехол древних платформ возник в условиях платформенного тектонического режима и представлен породами, отложившимися в верхнем протерозое, палеозое, мезозое и кайнозое. На долю древних платформ приходится около 40% площади современных материков Земли.

Молодые платформы занимают значительно меньшую площадь континентов (около 5%) и располагаются либо по периферии древних платформ, как Восточно- и Западно-Европейские, Восточно-Австралийская и Патагонская, либо между ними, например Западно-Сибирская платформа между древними Восточно-Европейской и Сибирской. Рельеф молодых платформ - равнины и низменности - аналогичен таковому древних платформ. Они отличаются большой дислопированностью чехла, меньшей степенью метаморфизма пород фундамента и значительной унаследованно-стью структур чехла от структур фундамента.

Фундамент молодых платформ составляют испытавшие денудацию складчатые пояса, закончившие свое развитие в позднем силуре - среднем девоне (каледонские), в поздней перми - среднем триасе (герцинские) или в ранней - средней юре (киммерийские). Они сложены в основном фанерозойскими осадочно-вулканогенными породами, испытавшими складчатые деформации и слабый (зеленосланцевая фация) или даже только начальный метаморфизм.

Платформенный чехол молодых платформ представлен осадочными породами палеогенового, неогенового и четвертичного периодов практически без следов метаморфизма. Осадочные породы имеют малую толщину (2-3 км, реже - более), покрывают поверхность складчатого фундамента, зачастую с резким угловым несогласием. Несогласие отражает геологическую историю платформы: складчато-глыбовый фундамент сформировался в орогенный этап развития геосинклинальной системы, затем происходило опускание территории и на поверхности «орогена» накапливались породы чехла. Осадочные и вулканогенные образования чехла залегают с углами 1-3° и очень редко - больше. Местами строение чехла осложнено грабенами и грабенообразными прогибами - авлакогенами (от греч. - бороздой рожденные).

Платформы в большей части граничат со складчатыми системами через передовые прогибы. В некоторых территориях наблюдается надвиг складчатых структур орогенов на передовые прогибы. Наиболее крупными структурами континентальных платформ, ко-

торые выделяются по положению фундамента, являются щиты и плиты (рис. 1.2).

Синеклиза

Антеклиза

Складчатое основание

Рис. 1.2. Схема строения платформы

Щиты характерны для древних платформ. Это крупные в тысячу и более километров в поперечнике площади выхода на поверхность платформенного фундамента. В течение большей части истории геологического развития они испытывают устойчивое воз-дымание (и, следовательно, денудацию), лишь изредка и ненадолго покрываясь мелким морем.

Примерами таких структур служат Алданский, Анабарский, Балтийский, Канадский, Украинский щиты. Менее крупные выходы на поверхность фундамента, длительное время перекрывавшиеся осадками, называют кристаллическими массивами (например, Воронежский массив); они обычно образуют ядра анте-клиз.

Плиты - части платформ с развитым осадочным или вулканогенно-осадочным чехлом, обладающие тенденцией к опусканию. По площади они не уступают щитам или даже превосходят их. Фундамент молодых платформ целиком или почти целиком перекрыт чехлом, и по этой причине их часто называют просто плитами. Помимо щитов и плит в структуре платформ нередко выделяются зоны перикратонных опускании - окраинные перикратонные прогибы. Такие зоны наиболее отчетливо выражены между щитами и подвижными поясами (Ангаро-Ленская зона Сибирской платформы, зона Великих равнин между Канадским щитом и Скалистыми горами).

Зоны перикратонных опусканий характеризуются пологим моноклинальным или ступенчато-моноклинальным погружением фундамента в сторону подвижных поясов. Эти зоны представляют внутренние части пассивных континентальных окраин (отвечают внутреннему шельфу) и отличаются повышенной мощностью (до 10-12 км) морских осадков по сравнению с плитами.

В пределах древних и молодых платформ выделяют более мелкие структурные элементы - антеклизы, синеклизы и авлакогены. Эти структуры сложены породами платформенного чехла, но их морфология во многом определяется строением поверхности фундамента.

Антеклизы представляют собой пологие поднятия в сотни километров в поперечнике, имеющие форму сводов с утоненным (мощностью не более 1-2 км) чехлом и приподнятым фундаментом. Разрез чехла обычно изобилует перерывами в осадконакоплении и сложен мелководными или континентальными отложениями. Иногда в центре антеклиз имеются относительно небольшие выходы фундамента (Воронежская антеклиза Русской плиты, Оленек-ская антеклиза в Сибири и др.). В некоторых случаях антеклизы являются как бы многовершинными; эти вершины именуются сводами (Татарский и Токмовский своды Волго-Уральской антеклизы).

Синеклизы - это обширные, пологие, почти плоские прогибы, под которыми фундамент опущен, а мощность чехла достигает 3-5 км и более (Московская, Тунгусская и другие синеклизы). Они отличаются более полным и глубоководным разрезом осадочного чехла. Подобно тому как антеклизы могут распадаться на несколько сводов, синеклизы могут состоять из нескольких впадин, разделенных сводами или седлами. Несколько таких впадин различают в пределах Тунгусской синеклизы. Обычно синеклизы граничат с антеклизами или со щитами. Встречаются они в пределах самих щитов. Углы наклона слоев в пределах синеклиз и антеклиз, как правило, не превышают Г.

Одна из главных причин, вызывающих осложнения в осадочном чехле платформ, - это глубинные разломы. Крылья разломов испытывают разнонаправленные перемещения, которые сказываются на перекрывающих их осадочных образованиях - возникают условия для формирования плит, антеклиз, синеклиз и других структур.

Хребты представляют собой вытянутые аналоги щитов, на поверхность выходят как кристаллические, так и дислоцированные породы складчатого фундамента.

Хребты небольших размеров выделяются в виде кряжей (Тиман-ский и др.). Массивы (выступы) - крутые платформенные структуры, перекрытые маломощным осадочным чехлом. К положительным структурам чехла относят гряды, своды, валы и зоны поднятий. Гряды - линейные структуры значительных размеров горстового типа, перекрытые маломощным чехлом; своды - крупные округлые структуры чехла мощностью около 2 км; валы - значительные по размерам, вытянутые структуры осадочного чехла, объединяющие несколько блоковых структур, меньших по протяженности - Окско-Цнинский вал и др.; зона поднятий объединяет несколько линейных горстовидных поднятий в чехле платформы.

Авлакогены - линейные грабен-прогибы, протягивающиеся на многие сотни километров при ширине в десятки, иногда более сотни, километров и выполненные мощными толщами осадков, а нередко и вулканитов, среди которых особенно характерны базальты повышенной щелочности. Среди осадков типичны соленосные и угленосные формации. Развитие авлакогенов сопровождается опусканием фундамента и одновременным формированием платформенного чехла. Глубина залегания фундамента нередко достигает 10-12 км, а кора и литосфера в целом утонены, что объясняется подъемом разуплотненной мантии.

Такое глубинное строение характерно для континентальных рифтов. Их древней и погребенной разновидностью - палеорифтами - авлакогены и являются. Примерами авлакогенов могут служить Тиманская, Пачелмская и Днепрово-Донецкая структуры. Авлакогены чаще всего формировались в рифте и слагали нижний структурный подъярус платформенного чехла. В верхней части чехла авлакогены могут быть выражены развитием над ними сине-клизов или зонами складчатости с образованием валов. Валы представляют собой пологие линейные поднятия протяженностью в несколько десятков километров; как правило, они состоят из более мелких антиклинальных структур.

В осевой части широких авлакогенов нередко наблюдаются гор-стовые поднятия, как, например, Сунтарский горст в Вилюйском авлакогене. В пределах авлакогенов и глубоких синеклиз с мощными соленосными толщами широко распространены соляные ди-апиры - купола и валы (например, в Днепрово-Донецком авлакогене и Прикаспийской синеклизе).

К отрицательным структурам осадочного чехла платформ, помимо отмеченных синеклиз и авлакогенов, относят перикратонные опускания, впадины, прогибы и др. Перикратонные опускания - широкие зоны длиной до 1000 км, имеющие глубокопогруженный фундамент, с большими мощностями осадочного чехла. Перикратонные опускания располагаются по краям платформы.

Впадины представляют собой крупные изометрические платформенные структуры. Вытянутые аналоги впадин - прогибы.

Среди структур меньших размеров различают моноклинали, флексурно-разрывные зоны, уступы и др.

Краткий разбор современных структур земной коры показывает, что каждая глобальная структура носит сугубо индивидуальные черты развития и становления. Механизм перехода от геосинкли-нального пояса области к горноскладчатым областям и платформам до конца не раскрыт. Традиционно развитие материков рассматривалось с позиции континентальной геологии. Новые данные исследований океанов показали, что ключ к разгадке появления материков и океанов лежит на дне океана. Но было бы очень просто объяснить появление орогенов и возникновение океанов только одним перемещением литосферных плит.

Подвижные пояса. Среди подвижных поясов континентов различают складчатые пояса и континентальные орогены.

Складчатые пояса - линейные планетарные структуры протяженностью в тысячи километров и шириной, как правило, более 1000 км, занимают окраинно-континентальное или межконтинентальное положение, разделяя континентальные платформы (Тихоокеанский, Урало-Охотский, Средиземноморский, Северо-Атлантический, Арктический пояса). Прежде их называли геосинкли-нальными или геосинклинально-орогенными, складчатыми геосинклинальными поясами, а в современной литературе - просто складчатыми или орогенными, имея в виду первичный (эпигеосин-клинальный) орогенез, непосредственно сменяющий режим преобладающих погружений и накопления морских осадков.

Континентальные орогены получили название горно-складчатых или складчатых областей, которые, в свою очередь, подразделяются на эпиконтинентальные и эпиплатформенные. Эпиконтинен-талъные орогены проявились на завершающем этапе развития гео-синклинальной системы при значительном внедрении кислых батолитов и повышенной сейсмичности. Примером являются горноскладчатые области альпийского тектономагматического цикла: Альпы, Кавказ, Карпаты, Гималаи, Памир, Южно-Американские Анды и др. Эпиплатформенные орогены отличаются наличием высокой сейсмической активности, восходящими движениями, сильной расчлененностью рельефа и глыбовым строением самого орогена. Примером таких орогенов могут быть Тибет, Тянь-Шань, Монголо-Охотский пояс.

Основными структурами континентальных орогенов являются антиклинории и синклинории.

Антиклинории - крупные (протяженностью сотни километров) и сложные складчатые структуры в целом антиклинального строения. В ядре антиклинориев располагаются более древние по-

роды, чем на крыльях структуры. Несколько антиклинориев образуют мегантиклинорий, например Большого Кавказа.

Синклинории - крупные и сложные складчатые структуры в целом синклинального строения. Ядро синклинориев сложено более молодыми образованиями, чем крылья. Совокупность синклинориев составляет мегасинклинорий, например Афгано-Таджикская депрессия. В пределах горно-складчатой области выделяют структуры, меньшие по размеру, чем вышеописанные - древние глыбы, краевые прогибы, краевые массивы и наложенные впадины.

Переходные области - это переходные зоны между континентами и океанами, которые имеют особое значение в «тектонической жизни» земной коры и литосферы. Здесь накапливается основная масса осадков и вулканитов, они подвергаются, сразу или через некоторое время, наиболее интенсивным деформациям, континентальная кора замещается субокеанической или океанской, а океанская преобразуется в континентальную.

С практической точки зрения - это области основных зон неф-тегазонакопления. Переходные области обычно именуют континентальными окраинами , хотя они в такой же мере являются окраинами океанов, занимая 20% их площади. Их подразделяют на два типа: пассивные и активные . Главная особенность пассивных окраин - их внутриплитное положение и низкая сейсмическая и вулканическая активность. Они характерны для молодых океанов - Северного Ледовитого, Индийского и Атлантического. Образовались они в позднемезозойско-кайнозойское время и продолжают развиваться.

Активные окраины прослеживаются от окраинных морей к ложу океана и включают в себя островные дуги, глубоководные котловины и глубоководные желоба. Эти структуры представляют геосинкли-нальные пояса и области, которые являются зонами современной тектонической активности. В переходной зоне располагаются также крупнейшие сверхглубинные разломы , уходящие корнями в недра Земли на глубины 400-700 км.

Типичный пример современной активной окраины - тихоокеанская окраина Южной Америки.

Дно океана (ложе) характеризуется рядом геофизических признаков: относительно повышенным тепловым потоком; специфическим зебровидным магнитным полем; повышенным значением гравитационного поля.

В океане выделяют следующие геоморфоструктуры: подводные материковые окраины (окраины моря), ложе океана (котловины, хребты и возвышенности), срединно-океанические хребты и переходные зоны (рис. 1.3).

Рис. 1.3.

ООО

7 - шельф; 2 - материковый склон; 3 - материковое подножие; 4 - морские котловины; 5 - островные дуги; 6 - глубоководные желоба; 7 - абиссальные равнины; 8 - океанические валы и возвышенности; 9 - срединно-океанические хребты; 70 - крупні нейшие разломы

Обычно материки окружены окраинными морями, дно которых является продолжением материков и представлено материковым шельфом, материковым склоном и материковым подножием, развивающимися в едином (пассивном) тектоническом режиме. В шельфе различают также ее осушенную часть (прибрежные равнины). Состав океанической коры имеет трехслойное строение:

1) осадочный слой;
2) базальтовый слой (с включениями остатков планктонных организмов, состоящих из карбонатной и кремнистой основы);
3) так называемый дайковый пояс, выраженный серией небольших магматических интрузий основного состава, плотно пригнанных друг к другу.

Граница между континентом и океаном проводится по линии выклинивания гранитно-метаморфического слоя, что почти соответствует изобате 2-2,5 км. В качестве микроконтинентальных структур исследователи рассматривают и некоторые участки океана, имеющие кору континентального типа, например, о. Мадагаскар и Новозеландское плато.