Внутреннее строение складчатых поясов

Складчатый (подвижный) пояс — тектоническая складчатая структура планетарных масштабов, отделяющая древние платформы друг от друга или от океана. Характеризуется относительно высокой тектонической активностью, формированием магматических и осадочных комплексов. Протяжённость складчатых поясов составляет многие тысячи километров, ширина превышает тысячу километров.

На Земле насчитывают 5 основных складчатых поясов:^[1]

· Тихоокеанский пояс. Окружает Тихий океан, проходя по краю Австралии, Азии, Северной и Южной Америки и Антарктиды. Его восточную и западную часть иногда рассматривают по отдельности. Восточно-Тихоокеанский пояс называют ещё Кордильерским. С внешней стороны Тихоокеанского пояса лежит несколько древних платформ (кратонов): на севере — Гиперборейская, на западе — Сибирская, Китайско-Корейская, Южно-Китайская и Австралийская, на юге — Антарктическая, на востоке — Северо- и Южно-Американская^[1].

· Урало-Монгольский или Урало-Охотский пояс. Тянется примерно от Новой Земли вдоль Урала на юг. Дойдя до Казахстана, сворачивает на восток, после чего простирается через Китай, Монголию и Россию примерно до Сахалина. Его северо-западная часть (идущая с севера на юг) называется Урало-Сибирским поясом, а юго-восточная (идущая с запада на восток) — Центрально-Азиатским. Своей северной частью соединяется с Северо-Атлантическим поясом, восточной — с Западно-Тихоокеанским, а серединой — соСредиземноморским. Урало-Монгольский пояс окаймляет Сибирскую платформу, отделяя её от Восточно-Европейской, Таримской и Китайско-Корейской^[1].

В Урало-Монгольском поясе наблюдаются эпохи складчатости^{[источник не указан 849 дней]}:

· Байкальские — вокруг озера Байкал, Тимано-Печорская область, Северный Таймыр, Енисейский кряж

· Каледонские — центральная часть Казахстана и по реке Иртыш

· Герцинские — Урал с Новой Землей, Южный Тянь-Шань (Согдиана), от озера Балхаш до Северо-Западного Китай

· Салаирские — восточная часть Алтае-Саянской обл., Сев. Монголия

В Урало-Монгольском поясе имеются эпигерцинские плиты

· Западно-Сибирская

· Туранская (Северная и центральная часть)

· Таймырская (Северо-Сибирская)

· Средиземноморский пояс (Альпийско-Гималайский). Начинается в Карибском море (где смыкается с Восточно-Тихоокеанским поясом). Прерывается Атлантическим океаном, после чего тянется на восток по странам Средиземноморья, Ирану, Афганистану и Пакистану. В районе Тянь-Шаня почти соединяется с Урало-Монгольским поясом. Далее проходит к северу от Индии через страны Юго-Восточной Азии и кончается в Индонезии, где граничит с Западно-Тихоокеанским поясом. К югу от Средиземноморского пояса лежат обломки сверхконтинента Гондваны, а к северу — ряд других платформ: Северо-Американская, Восточно-Европейская, Таримская и Китайско-Корейская^[1].

· Северо-Атлантический пояс. Тянется вдоль восточной части Северной Америки на северо-восток. Прерывается Атлантическим океаном, после чего проходит по северо-западному краю Европы. На юге соединяется со Средиземноморским поясом, на севере — с Арктическим и Урало-Монгольским. Разделяет Северо-Американский и Восточно-Европейский кратоны^[1]. Его норвежская часть известна как Феннмаркский пояс, Шотландская с Ирландской — Грампианский, а американская — Ньюфаундлендо-Аппалачский^{[источник не указан 849 дней]}.

В Северо-Атлантическом поясе наблюдаются такие эпохи складчатости^{[источник не указан 849 дней]}:

· Каледонские — Норвегия, Шотландия, Ирландия, восточная часть Гренландии, Северные Аппалачи и Ньюфауленд

· Герцинские — Южные Аппалачи

· Альпийские — Исландия

· Арктический пояс тянется вдоль северного края Северной Америки и Азии — от Канадского Арктического архипелага через северо-восточную Гренландию до Таймыра. В районе Гренландии он смыкается с Северо-Атлантическим поясом, а в районе Таймыра и Новой Земли (на своём восточном конце) — с Урало-Монгольским. К югу от Арктического пояса лежат Северо-Американский и Сибирский кратоны, а к северу — Гиперборейский (Арктида)^[1]. Иногда Арктический пояс называют Инуитский^{[источник не указан 849 дней]}.

В Арктическом поясе наблюдаются такие эпохи складчатости^{[источник не указан 849 дней]}:

· Каледонские — Инуитские острова^[en] и Северная часть Гренландии.

Все складчатые пояса состоят из множества разнородных элементов. Это могут быть обломки континентов, островные дуги, фрагменты дна океанов и их окраинных морей, а также внутриокеанические поднятия. В частности, там бывают и очень крупные (размером в сотни километров) обломки протерозойских суперконтинентов. Ранее такие обломки называли срединными массивами, а сейчас (как и аналогичные структуры в океанах) — микроконтинентами. Части складчатого пояса, разделённые континентами и/или микроконтинентами, называют складчатыми системами. К таким системам относятся, например, Уральская, Южно- и Северо-Тяньшаньская, Большой Кавказ и др. В пределах складчатого пояса несколько складчатых систем со сходной структурой или происхождением могут образовывать складчатую область^[2].

Передовой (краевой) прогиб — прогиб, расположенный между платформой и складчатой областью, превращающейся в орогенный пояс.

Внешняя зона периферической складчатой системы — зона, образующаяся путём роста и слияния многочисленных островных дуг, аккреционных призм, отмерших дуг, подводных хребтов и океанических плато.

Внутренняя зона орогена — зона столкновения двух или более крупных континентальных блоков и характеризующаяся сильным сжатием за счёт их надвигания друг на друга и метаморфической переработки.

Субдукция

Классическая плейттектоническая субдукция предусматривает наличие хотя бы с одной стороны океанической литосферы, что противопоставляется континентальной субдукции (коллизия континент-континент).

Субдукционные границы - это высокосейсмичные границы (почти всегда выражаются в рельефе глубоководными желобами), самые мощные толчки приурочены именно к ним.

Желобом в геологии называют именно субдукционные желоба, все остальное - троги.

Почему субдукцию нельзя просто назвать литосферным поддвигом, надвигом? Это связано с более сложной кинематикой процесса субдукции: чаще всего обе плиты имеют встречное движение, реже наблюдается неподвижность одной из плит (чаще всего верхней).

Географическое размещение зон субдукции.

1.Большинство зон субдукции находятся на обрамлении Тихого океана (за исключением некоторых зон). Это пошло от того, что в начале мезозоя на позднем этапе развития Пангеи вокруг нее была кольцевая зона субдукции: она начиналась у Австралии, охватывала Пангею почти полностью до юга Северной Евразии и заворачивалась внутрь кольца по южному краю Северной Евразии.

2.Чисто географически зоны субдукции в Атлантике - в зоне Малых Антил и Южных Антил (дуга Скотия). Но это зоны субдукции не первичные: раньше дуга Скотия шла по западной границе Анд (т.е. в Тихом океане), а затем выпятилась в Атлантический океан и была отсечена от Тихого океана более поздней зоной субдукцией. То же самое произошло и с Малыми Антилами.

3.От Тихого океана до Гибралтара (с юго-востока на северо-запад) - хвост от Тихоокеанского кольца:

- Зондская зона субдукции - активнейшая на настоящее время, вызывает цунами и землетрясения. Океаническая литосфера сложной Индо-Австралийской плиты пододвигается под утоненную континентальную литосферу Евразийской единицы.

- Коллизионная граница Тибета - сложная Индо-Австралийская плита смыкается с Евразийской своей континентальной частью.

- Зона субдукции Макран (юг Пакистана) - океаническая часть Индо-Австралийской плиты и Евразийская плиты.

- Коллизия Загроса.

- Зона субдукции Восточного Средиземноморья (Эгейское море - ее задуговой бассейн).

- Коллизия Греции-Аппенин - континентальный Адриатический массив сталкивается с Евразией.

- Ионийская зона субдукции (Калабрийская островная дуга).

- Гибралтарская зона субдукции - Атлантическая литосфера субдуцирует на восток под континент.

Т.о., наблюдается "пунктирное" строение этой области распространения субдукционных границ.

В рамках долгожиувщего субдукционного пояса имеют место отмирание и перескоки зон субдукции. Только на одном участке Тихоокеанского кольца есть зона субдукции, которая с момента своего формирования не менялась - почти на всем протяжении Анд (кроме Эквадорских и Колумбийских).

Направление наклона зон субдукции:

Если зона субдукции объединяет континентальную и океаническую литосферу, то субдукция идут под континент. Во внутриокеанической ситуации океаническая литосфера разновозрастная (зона субдукции Новых Гибрид, Тонга-Кермадек): более древняя литосфера будет погружаться под более молодую, т.к. она более холодная, более плотная.

Типы зон субдукции:

1. Внутриокеанические зоны субдукции (Марианский тип): .

Окраинно-континентальный тип

3. Японский тип:

Геофизические характеристики зон субдукции:

- Многоканальное сейсмическое профилирование - дает сейсмические границы для небольших глубин (первые десятки км).

Распределение горных масс с разными скоростными характеристиками (глубины до 20 км).

Томография - объемное изучение распространения скоростных и плотностных характеристик литосферы (по V_p, V_s, Q - степень размягченности вещества). Моделируется состояние слэба от момента начала субдукции и дальше, на выходе - как разогревается слэб. Соотношение слэба с нижней мантией:

- Без проникновения слэба в мантию (слэб ложится на мантию)

- Частичное проникновение (слэб в зоне пересечению сминается, утолщается)

- Полное проникновение

Методы, выявляющие сейсмическую анизотропию вещества. Выявляются такие структуры, как окна слэба.

Данные гравиметра: отрицательные аномалии в ряде случае интерпретируются, как впадины (глубоководные желоба).

-Данные магнитометрии: особенно четко выражается субдукция толстой холодной литосферы. Кроме того, важную роль играют линейные магнитные аномалии - они затягиваются в зону субдукции и просвечивают до определенных глубин.

-Магнито-теллурическое зондирование (МТЗ) - слэб обладает высоким сопротивлением и слабой проводимостью по сравнению с окружающим веществом. Породы с повышенной проводимостью - размягченные, расплавленные, флюидонасыщенные. На диаграммах проводимости обычно виден сам слэб, участки расплавленного вещества под островными дугами и другие участки с различными геоэлектрическими характеристиками.

-Данные геотермии: самый низкий тепловой поток -у глубоководного желоба, затем он быстро возрастает при приближении к вулканической цепи (кондуктивный перенос с магмой), в задуговом бассейне тепловой поток доже достаточно высокий (выше, чем в океане).

-Данные о сейсмофокальных зонах. Первую сейсмофокальную зону обнаружил и опубликовал в 1935 г. японский сейсмолог Вадати. Он обнаружил, что по удалению от океана очаги землетрясений становятся все более глубинными и проследил наклонную сейсмофокльную зону. Современная карта сейсмофокальных зон Японии очень похожа, охватывает большие глубины, под Японию прослеживается субдуцирующая плита, разделенная на зоны с разными углами погружения, т.е. это три отдельных зоны субдукции (Японскую, Идзу-Бонийскую и Нанкай). Сейчас есть подобные данные почти по всем зонам субдукции. С 1938 по 1945 г. была опубликована сводка по всем сейсмофокальным зонам Земли (Гутенберг и Рихтер), в 1946 г. была опубликована статья Заварицкого "Данные, которые нужно учитывать при тектонических построениях" на тему магматизма сейсмофокальных зон. 1949-1955 г.- сводка по сейсмофокальным зонам, опубликованная Беньофом.

Глубинность сейсмофокальных зон составляет от 50 до 700 км.

Интервал двойной зоны: в верхней плоскости напряжения сжатия, в нижней - растяжения.

Там, где слэб ложится на нижнюю мантию - очаги по напряжениям сжатия.