Лекция №10 Основные структурные элементы земной коры и литосферы

Лекция №10
Основные структурные элементы земной коры и литосферы
материкового и океанического типов.
Структурные этажи и ярусы. Иерархические классификации структурных
форм
Некоторые из региональных стратиграфических несогласий разделяют резко
отличающиеся по составу, характеру складчатости и типу метаморфизма
толщи, фиксируя значительные изменения в тектоническом режиме между
накоплением верхних и нижних слоев. Такие толщи называются
структурными этажами.
Структурный этаж — это комплекс горных пород (или часть разреза),
обладающий единством структурного плана, сходным региональным
метаморфизмом и магматизмом. От выше- и нижележащих толщ,
обладающих другими структурным планом и степенью метаморфизма, он
отделен угловым несогласием.
Структурные этажи, отвечающие циклам развития земной коры, начинаются
опусканием, осадконакоплением и кончаются поднятием, деформацией
пород, формированием разрывов, магматизмом с последующим перерывом в
осадконакоплении и, наконец, разрушением пород.- Выше- и нижележащие
этажи разделены угловым и азимутальным несогласиями, перестройкой
структурного плана и, чаще всего — складчатости. Структурный этаж
отвечает одному циклу тектоно-магматической активизации. Для Европы эти
циклы называются: байкальский, каледонский, герцинский, альпийский.
На платформах выделяют два (фундамент и осадочный чехол) (рис. 13.2) или
три (фундамент, промежуточный и осадочный чехлы) этажа, а в складчатых
областях их количество может достигать и четырех, в зависимости от числа
циклов тектоно-магматической активизации. Внутри этажей выделяются
структурные ярусы, подъэтажи и подъярусы. Они разделяются
параллельными или угловыми несогласиями, отвечающими перерывам в
осадконакоплении и размыву горных пород без существенной перестройки
структурного плана территории и смены тектонического режима.
Термин «структурный ярус» иногда употребляют в качестве синонима
термина «структурный этаж», иногда для обозначения части структурного
этажа. Это термин менее определенный, чем «структурный этаж».
Структурные подъэтажи и подъярусы — части структурных ярусов и
этажей. В литературе встречается также понятие тектонический этаж.
Иногда его используют как синоним структурного этажа, но правильнее этим
понятием обозначать совокупности структурных этажей в складчатых
системах, характеризующихся общностью развития. В литературе,
посвященной нефтегазо-носности, нередко терминами «струкурный этаж»
или даже «тектонический этаж» неправильно обозначают части осадочного
разреза, разделенные угловыми несогласиями — то есть подъэтажи.
При построении профильных геологических разрезов через площадь, на
которой выделяется более одного структурного этажа, разрез строится
поэтапно, начиная с самого молодого. Структуры каждого этажа имеют свою
форму, и подошва более молодых этажей является верхней границей
распространения пород нижних этажей (как рельеф). Геологические границы
нижележащих этажей по возможности трассируются, прослеживаются с
учетом
их
строения.под
подошвой
вышележащих
этажей.
м-оиотхэт
Понятие структурного этажа отличается от понятия структурногеологической (фациальной) зоны. Этажи выделяются на одной площади и
отвечают этапам ее геологического развития во времени. Структурнофациальные зоны — смежные территории, различающиеся историей
геологического развития, разделенные тектоническим несогласием, чаще
всего надвигом. Покровы (шарьяжи) приводят к тому, что на площади одной
карты могут соседствовать несколько различных структурно-фациальных
зон, совмещенных друг с другом вследствие перемещений по крупным
разломам.
Иерархические классификации структурных форм
Наблюдатель-геолог видит на Земле структуры различного размера,
сформировавшиеся в различное время и образующие системную иерархию
(соподчинение). Структуры малого размера могут осложнять более крупные,
например спорадические антиклинальные складки на горизонтальном
осадочном чехле, или сплошь заполнять все пространство более крупной
структуры.
Маленькие
элементарные
структуры,
наблюдающиеся
непосредственно в обнажениях, обычно захватывают маломощные толщи, а
структуры большого размера, как правило, захватывают значительную часть
осадочной облочки или полностью всю стратисферу. В строении самых крупных — планетарных (глобальных) структур участвует целиком вся земная
кора.
Сложная взаимосвязь разноранговых структур и геологических процессов, а
также постоянное развитие геологической науки, связанное с
усовершенствованием методик исследований, накоплением новых данных,
привели к тому, что существует множество классификационных названий,
учитывающих различные признаки одного и того же явления или структуры.
Различные наименования геометрически сходных структур бывают
обусловлены различиями в теориях их происхождения и различиями тех
исходных данных, на основе которых они были выявлены. Поэтому одна и та
же крупная структурная форма в различных работах и описаниях может
иметь различные наименования. В литературе сейчас соседствует множество
классификаций крупных структур. С некоторой условностью, их можно
разделить на три группы: геодинамическую, геофизическую и
морфологическую (структурную).
Геодинамическая классификация
Геодинамическая классификация построена на основе геодинамической
модели тектоники плит, которая сейчас интенсивно развивается и
модифицируется. В качестве структур первого порядка (самых крупных), в
соответствии с этой классификацией, над мантией выделяются литосферные
плиты — гигантские (тысячи километров в поперечнике) относительно
жесткие, развивающиеся как единое целое участки литосферы, разделенные
линейными подвижными зонами с повышенной тектонической,
сейсмической и вулканической активностью (рис. 14.1). Относительно друг
друга
литосферные
плиты
перемещаются
преимущественно
в
горизонтальном направлении. Всего выделяются семь главных литосферных
плит Земного шара: Евроазиатская, Австралийская, Антарктическая, Тихоокеанская, Северо- и Южно- Американские и Африканская. Внутри них
иногда выделяют более мелкие плиты. В структурном и географическом
плане литосферные плиты включают и континенты (сушу) и океаны.
Существуют океанические, континентальные и смешанные литосферные
плиты. В зависимости от взаимных перемещений плит, зоны, разделяющие
литосферные плиты, различаются по строению и имеют свои названия.
Если литосферные плиты раздвигаются (перемещаются в противоположных
горизонтальных направлениях), между ними возникают зоны спрединга,
представленные
рифтовыми
системами
(например,
СрединноАтлантическая). Рифтовые системы разделены на сегменты гигантскими
разломами-сдвигами, называемыми трансформными разломами.
Если плиты перемещаются навстречу друг другу, возникают зоны субдукции
и коллизии. Зона субдукции возникает, если одна литое-ферная плита
надвигается (наползает) на другую. Последняя по наклонной плоскости
погружается в недра Земли. Поверхность, по которой она погружается
называется зоной Беньофа и характеризуется повышенной сейсмичностью.
Например, Тихоокеанская плита погружается под Евроазиатскую. Граница
проходит с севера на юг через Камчатку, Сахалин, Курилы, Японию. Край
погружающейся плиты опускается, уходит под мантию и постепенно
горизонтальные
перемещения
трансформируются
в
мантийные
вертикальные. Когда две плиты сталкиваются без преимущественного
погружения одной из них, возникают зоны коллизии — дробления,
метаморфизма пород, воздымания земной коры и интенсивного роста гор.
Например, Анды (Кордильеры) возникли на границе Тихоокеанской и
Американских плит, а Гималаи - на границе столкнувшихся и спаявшихся
более мелких Сибирской и Индокитайской плит. Если две плиты скользят
друг относительно друга в виде сдвига, такие границы называются
трансформными.
В зависимости от строения земной коры в литосферных плитах выделяют
океанические и континентальные структуры. Эти структуры не всегда
совпадают с очертаниями континентов и океанов, ибо во многих местах
прибрежная часть океана (континентальный шельф) — это залитая водой
часть континента.
Океанические структуры характеризуются следующими признаками:
1. В целом океаны представляют собой синформную (синклинальную)
структуру поверхности геоида (рис. 14.2).
2. Осадочные породы не метаморфизованы и практически не подвергались
складчатости.
3.
Возраст осадочных пород в основном не превышает мелового и
закономерно изменяется — чем ближе к срединно-океаническим хребтам,
тем моложе самые древние породы (рис. 14.3).
4. Толщина земной коры в океанических структурах меняется — от 0 в
срединно-океанических хребтах до 10—15 км в прибрежных зонах.
5.
Исключительно основной вулканизм. Линия, разделяющая области
проявления основного и кислого вулканизма, называется андезитовой
линией.
Континентальные структуры характеризуются следующими признаками:
1.
В целом континенты представляют собой антиформную (антиклинальную) структуру поверхности геоида.
2. В составе земной коры, хотя бы в нижних ее частях, всегда
присутствуют метаморфизованные и смятые в складки толщи. Соответственно в составе земной коры континентов выделяют области
разновозрастной складчатости общего смятия возрастом от карельской до
альпийской. Те области, где складчатые процессы завершились давно,
превратились в платформы, а молодые складчатые области (мезозойские и
кайнозойские) являются горными странами.
3.
Возраст осадочных и метаморфических пород может колебаться от
четвертичного до архейского и закономерно изменяется -чем глубже, тем,
как правило, обнаруживаются более древние породы.
4. Астеносфера либо не выражена, либо выражена плохо (рис. 14.4).
5. Толщина земной коры не менее 30—35 км, а иногда достигает 70-75 км.
6. Присутствует как кислый, так и основной магматизм. Состав основных
пород отличается от основных пород океанов. ««■"• « *****
Кроме больших континентов, выделяются микроконтиненты -некоторые
участки в океанах, имеющие кору континентального типа, например, о.
Мадагаскар, поднятия Ломоносова, Менделеева в Ледовитом океане и др.
Геофизическая классификация
По данным геофизических методов, Земля разделяется на оболочки по
комплексу физических свойств, главное из которых — разная скорость
прохождения сейсмических волн от поверхности до центра Земли. По этому
параметру выделяются внутреннее и внешнее ядро, мантия, состоящая из
множества отдельных слоев, литосфера, земная кора. Земная кора, в свою
очередь, делится на континентальную (трехслойную) и океаническую
(двухслойную), в которых прослеживаются более тонкие слои. При этом в
одних местах границы между слоями выделяются более, а в других — менее
четко. Океаническая кора, кроме того, обладает следующими геофизическими особенностями:
1. Верхняя мантия океанов имеет хорошо выраженную астеносферу (слой
Гутенберга).
2. Повышенный тепловой поток.
3. Полосовое магнитное поле.
Морфологическая (структурная) классификация
Морфологическая (структурная) классификация рассматривает основные
элементы земной коры, главным образом, по ее внешним признакам. Самые
крупные из них - надранговые континенты и океаны выделяются по тем же
признакам и характеризуются теми же особенностями, что и у
геодинамических классификаций.
Континенты и океаны состоят из структур 1 ранга — платформ, складчатых
поясов (геосинклиналей), рифтовых систем и областей возрожденной
тектонической активности (эпиплатформенных орогенов). Каждая из
вышеперечисленных структурных форм состоит из более мелких,
характерных для той или иной структуры, форм.