Литология как наука. Щиты крупные площади выхода фундамента на дневную поверхность, характеризующиеся устойчивым поднятием и обладанием денудации, которые могли ненадолго покрываться полностью или частично мелким морем, например Канадский щит (в ордовикедевоне), Балтийский (кембрийселур), Алданский (кембрий)
 Скачать 0.81 Mb.
|
|
Основные геотектонические гипотезы Поднятия Контракции Пульсационная Ротационная расширения Земли глубинной дифференциации дрейфа материков Щит (определение) Щиты- крупные площади выхода фундамента на дневную поверхность, характеризующиеся устойчивым поднятием и обладанием денудации, которые могли ненадолго покрываться полностью или частично мелким морем, например: Канадский щит (в ордовике-девоне), Балтийский (кембрий-селур), Алданский (кембрий); Основные этапы истории развития геотектоники Первый этап развития 1. Нептунистическое направление, где главное отводилось экзогенным процессам и особенно растворяющему действию воды (Аристотель) 2. Плутоническое направление, считавшее первоисточником движений действия эндогенных сил, особенно подъем магматических расплавов (Эмпедокл). В 11-12 веках возникают первые геологические учения, в частности Абу-Али Ибн-Сина создал стройные для своего времени представления о горообразовании и классифицировал геологические процессы, описал около 100 известных минералов с учетом их известных весов. Леонардо да Винчи положил начало научной геологии. Он считал, что окаменелости, обнаруженные высоко в горах, являются предками нынеживущих в море организмов, а горы поднялись из моря постепенно. Николаус Стено (1669 год) сформировал положения, закладывающие основы ГТ (их всего 5 – в лекциях) Р.Декарт и Г.Лейбниц пытались представить планету как развивающуюся систему с продолжительной и сложной историей. Они предполагали, что первоначально земля была расплавленной, затем стала остывать и покрылась твердой корой. Сгущение паров, охватывающих расплавленную землю, создало мировой океан. (Г.Лейбниц), а уход вод в подземные пустоты, сохранившиеся под корой, привело к образованию суши, включая и горные системы. (Ж.Бюффон) Второй этап развития (вторая половина 18 века - первая четверть 19 века) Возникает научная геология, ее основоположником был А.Г.Вернер (нептунист),. Плутонизм – учение, согласно которому кристаллические ГП происходили при затвердевании магматических расплавов. Ведущую роль эндогенных процессов признавал М.В.Ломоносов, он подчеркивал сопряженность поднятий и опусканий, пытался выделить несколько типов движения земной коры, считал вулканизм результатом действия подземной энергии, расплавляющей массы ГП, но проявления подземного тепла объяснял горением серы (т.е. понятие магмы не воспринимал). Дж.Хаттон (Геттон) связывал также с проявлением«подземного жара» вулканической деятельности и магматизма вообще и считал главным типом движения земной коры – вертикальное движение. Он также развил учение о происхождение осадочных пород на дне водоемов, о вертикальных поднятиях пород и резком нарушении их привычного залегания. Кроме того он указал на изверженное происхождение гранитов, базальтов рудных жил идр. А.Гумбольдт и Л.Бух, продолжая развитие этих идей, сформулировали первую научную тектоническую гипотезу поднятия, которая вытеснила нептунические взгляды. Бухне обнаружил горения серы, конкретизировал понятие о магме, а все поднятия земной коры связывал с расширением и вертикальными движениями магматических масс. В конце 18 века возникла идея Канта-Лапласа о возникновении солнечной системы, а в первой половине 19 века были сформулированы стратиграфические обобщения в учении о чередовании слоистых образований. Были выделены стратиграфические системы (периоды), группы систем – эратемы (эры), установлены границы и в результате составлена общая стратиграфическая шкала (Мурчиссон, Седжвик, Л. Броньяр Омалиус д'Аллуа) Крупный этап в развитии геологического мировоззрения в целом связан с утверждением принципа актуализма, т.е. метода познания геологической истории земли, реконструкции процессов и обстановок прошлого путем выявления особенностей современных геологических процессов (Ч. Лайель). Он противопоставил актуалистические взгляды положениям гипотезы катастрофизма. Актуализм отвечает понятиям униформизма, но в этом случае не предусматривается эволюции геологических процессов в течение длительного времени развития планеты. Союзником Лайеля стал Чарльз Дарвин, отметив продолжающееся и настоящее время поднятия Андов, связав его с землетрясениями, в результате которых береговая полоса периодически поднимается на несколько футов за столетия. Он высказал мнение об образовании коралловых КОЛОНИЙ на потухших вулканах и считал необходимым искать подобные структуры в геологических образованиях. Следовательно, возникло два новых научных направления: эволюционисты и катастрофисты. Представителем катастрофизма является Кувье, считавший, что в результате скачков происходит гибель ранее живущих организмов, и жизнь возникает заново. Складко- игорообразование, а также вулканизм считаются происходящими повсеместно и одновременно в виде катастроф всемирного значения. Эти воззрения были опровергнуты Лайелем в труде «Основы геологии». Третий этап развития (вторая половина 19 века) Л.Эли де Бомон, основывавшийся на космогонической теории Канта-Лапласа, сформулировал гипотезу контракции=сжатия (в противовес гипотезе поднятия). Он считал, что земной шар, охлаждаясь,приспосабливает земную кору путем ее смятия к сокращающемуся объему планеты. Дж.Холл и Дж.Дэна разработали учения о геосинклинали. Они отметили, что для складчатых зон характерны большие мощности осадочных отложений. Зоны складчатости возникли на месте глубоких прогибов, т.е. геосинклиналей, завершающих свое развитие путем так называемого замыкания, превращаясь в горно-складчатые сооружения. Кроме того Э.Ог противопоставил геосинклиналям устойчивые континентальные площади, затем получившие название платформ или кратонов. А.П.Карпинский и А.П.Павлов развивали учения платформ. Карпинский показал на примере восточно-европейской платформы своеобразие развития структур, т.е. земная кора на платформе испытывает медленные волнообразные движения, а также при анализе осадконакопления установил положение новой ветви геологии – палеогеографии. Дж.Эри и Дж.Пратт развили учения об изостазии. Суть в том, что ниже твердой оболочки земной коры находится слой ведущий себя в условиях длительного времени как вязкая жидкость. Горы сиалического строения вдавлены в этот слой (силл), и сопровождаются, например, выступами легкого материала (корнями). Э.Зюсс в труде «Лик земли» впервые описал тектоническое строение поверхности земного шара. М.Бертран указал, что складчатые зоны континентов принадлежат 4 основным эпохам горообразования: гуронской (докембрийской), календонской, герцинской и альпийской. Четвертый этап развития (первая половина 20 века) В это время на границе 19 и 20 веков наблюдается кризис контракционной гипотезы, и был выдвинут ряд других гипотез. Например, гипотеза подкоровых течений, пульсирующей и расширяющейся земли. Отличной от всех являлась гипотеза перемещения материков (В.Тейлор и А.Вегенер), которая положила начало новому направлению - мобилизму, допускающему крупные горизонтальные перемещения континентальных масс, в противоположность фиксизму, принимающему их фиксированное положение относительно подстилающей мантии. Предпосылки к возникновению гипотезы: 1. Существование единой первичной континентальной массы Пангеи 2. Распад Пангеи на отдельные части в юре 3. Дрейф континентальной коры по «морю» более плотной океанической коры 4. Вздыбливание горных хребтов на фронтальных краях массивов континентальной коры А. Дю Тойт в серии работ подтвердил сходство геологического строения Африки и южной Америки в палеозое и мезозое и стал одним из сторонников гипотезы дрейфа континентов. Он отстаивал точку зрения о существовании двух «растащенных» континентов северного полушария (Лавразия) и южного полушария (Гондвана), разделенных океаном. Наибольший успех пришелся на долю концепций о ведущем значении вертикальных, особенно восходящих, движений в развитии земной коры связанных с подъемом магмы, являющейся продуктом глубинной дифференциации вещества мантии земли под влиянием разогрева радиогенным теплом (В.В.Белоусов, Р.В. ван Беммелен). Кроме того продолжают разрабатываться учения о геосинклиналях и платформах (Шатский, Белоусов, Пейве, Яншин и др.) Пятый этап развития Он начинается с 60-х годов 20-го века, когда началось интенсивное изучение строения ложа океанов, приведшее к установлению коренных отличий океанской коры от континентальной, к открытию мировой системы срединно-океанических хребтов (СОХ), к обнаружению увеличения мощности морских осадков от хребтов в направлении континентов и др. Эти сведения обусловили возврат к мобилизму в новой форме, т.е тектонике литосферных плит или неомобилизму, которая в настоящее время является господствующей. Основные положения тектоники литосферных плит 1.Верхние части твердой Земли разделяются на две оболочки – жесткую и хрупкую литосферу, включающую надастеносферную мантию и земную кору, и подстилающий астеносферный слой. Выделение этих двух оболочек производится по сейсмологическим данным (скорость сейсмических волн и степень их затухания), а также по магнитотеллурическим данным (степень сопротивления естественным электрическим токам). 2.Теория обязана своим названием тому, что литосфера подразделена на ограниченное число плит, где выделяют 7 крупных (Тихоокеанская, Северо-Американская, Южно-Американская, Африканская, Евразийская, Австралийская, Антарктическая) и несколько мелких (например,Наска, Кокос, Аравийская и т. д.). Внутренние части плит асейсмичны, для них не характерны, за исключением особых случаев, вулканические проявления, а в приделах плит вулканизм объясняется действием, так называемых, горячих плюмов, проявляющихся на поверхности в горячих точках. 3.Различают следующие типы перемещений и соответствующие границы между плитами Дивергентные границы – границы раздвигов в спрединговых зонах, т.е. происходит раздвижение плит, приуроченных к осевым зонам СОХ и в зонах межконтинентальных рифтов. Здесь происходит непрерывное рождение новой океанской коры и эти границы называют конструктивными. Конвергентные границы – границы на которых происходит сближение плит, обычно выражающееся поддвигом океанской коры под континентальную или другую океанскую плиту, т.е. это процесс субдукции. Такие границы приурочены к осевым зонам глубоководных желобов, сопряженных с островными дугами, при этом новая океанская кора перемещается астеносферными течениями в направлении субдукции, т.е. происходит своеобразная компенсация. Пластины поддвигающейсякоры и опускающейся в мантию, называют слебы. Конвергентные границы поэтому называют диструктивными. Коллизионные границы являются границами столкновения континентальных плит Трансформные границы – границы, вдоль которых по трансформным разломам происходит горизонтальное скольжение плит 4. Объем, возникающий в зонах спрединга земной коры, равен объему, поглощающейся вдоль конвергентных границ, коры. Радиус Земли остается постоянным. 5. Движение плит обусловлено механизмом мантийной астеносферной конвекцией, т.е. зонами спреденга, в СОХ располагаются восходящие ветви конвективных потоков, а в зонах субдукции – нисходящие. 6. Горизонтальное движение плит может быть описано законами сферической геометрии, т.е.теоремой Эйлера, согласно которой любое перемещение двух сопряженных точек по сфере совершается вдоль окружности, проведенной относительно оси, проходящей через центр Земли. Выход этой воображаемой оси на земную поверхность называется полюсом вращения (раскрытия), а трансформные разломы дают направление и показывают направление, так называемых, эйлеровых шил. Плита (определение) К плитам относят области сплошного развития осадочного чехла. Пример: Русская, Среднесибирская, Западносибирская, Сахарская и другие плиты. Кроме того, сюда относят зоны перекратонных опусканий- зоны пологого или ступенчато-моноклинального погружения фундамента в сторону смежных подвижных поясов (прим. Их часто называют геосинклинальными поясами). Для них характерна повышенная мощность осадков до 10-12 км. По составу и генезису осадков их относят к открыто-морским, паралическим и лагунным формациям Структурные этажи платформ фундамент или нижний структурно-формационный этаж, породы которого сильно дислоцированы, разбиты разломами, подверглись региональному дислокационному и локальному метаморфизму. Кроме того, в его строении принимает участие интрузивные и эффузивные породы и всё это придаёт ему жёсткость и прочность. Второй этаж- тафрогенный (рифтогенный, авлакогенный) представлен отложениями, заполняющими авлакогены или тафрогены, возникшие на ранних стадиях развития платформ. По генезису: континентальные, а в средних горизонтах- мелководно-морские отложения. Степень их дислоцированности- умеренная и слабая. Ортоплатформенный (плитный) этаж с субгоризонтальным залеганием осадочных толщ, перекрывающих огромные платформенные толщи. Углы падения от 1 до 3 градусов. Состав: песчано-глинистый, терригенный, вулканогенные образования встречаются редко (базальты). Характерны тектонические структуры этажа: плиты, синеклизы, антеклизы, пологие валы, своды, купола. Редко объединяют с ортоплатформенным, т.н.платобазальтовым или трапповый этаж. Сущность принципа специализации 1. Все границы между структурными элементами должны иметь одну и ту же геологическую природу, т.е. определяться по фиксированному списку свойств 2. Несобственные признаки при условии установления корреляционных соотношений с основными признаками и их интерпретации на языке этих признаков 3. Несоблюдение принципа ведет к выделению на одной и той же карте несравнимых структурных элементов различной геологической природы Структурные элементы геосинклиналей Сбросы, разломы различных типов и рангов, складки, синклинорий и антиклинории Главнейшие формации геосинклинального этапа собственно геосинклинальный, с преобладанием погружений, морского режима и мощного осадконакопления, и орогенный, с преобладанием поднятия и горообразования. Две стадии в геосинклинальном этапе первая, раннегеосинклинальная стадия характеризовалась заложением морского бассейна, накоплением относительно глубоководных осадков, подводным основным вулканизмом (диабазы, спилиты, кератофиры), получившим от Г. Штилле название инициального и в общем отвечавшим верхней эффузивной части офиолитовых комплексов, в то время как нижняя его часть, представленная габброидами и гипербазитами, рассматривалась как интрузивная и более поздняя. Вторая, позднегеосинклинальная, стадия знаменовалась расчленением геосинклинального бассейна на частные прогибы и поднятия, накоплением флишевых и карбонатных толщ, подводным, отчасти наземным вулканизмом среднего—кислого состава, названным Г. Штилле субсеквентным и в целом соответствующим в современном понимании островодужному. Орогенные формации отложением морских моласс в передовых и тыльных прогибах, гранитоидным плутонизмом, субаэральным средним и кислым вулканизмом, региональным метаморфизмом, и позднеорогенная стадия с усилением воздымания орогенов, сменой нижних морских моласс верхними, континентальными и грубообломочными, базальтоидным вулканизмом — финальным, по Г. Штилле Типы земной коры 1. Континентальный тип земной коры Тип со средней мощностью 35-40 км и 80% его образовалось в раннем докембрии, более миллиарда 500 миллионов лет назад, и имеет сиалический состав. В ее вертикальном сечении различают несколько слоев: 1.1 Осадочный (чехол, слой) Слой от 0-10 (20км во впадинах) в состав входят осадочные породы преимущественно континентального и мелководноморского генезиса с участием покровов вулканитов, а также интрузий (силлов, даек), преимущественно основных и ультраосновных пород. Он распространен не повсеместно, скорость продольных волн в нем 2-5 км/сек, максимальное значение характерно для карбонатных пород. Возраст до миллиардов 700 миллионов лет. 1.2. Верхний слой консолидированной коры. Может выступать на дневную поверхность в щитах и массивов платформ, и вскрыт на глубину 12 км Кольской скважиной. В Южной Индии золотодобывающая шахта вскрыла этот слой на 3,2 км, а в южной Африке на 3,8 км. Но в целом мощность 15-20 км на платформах, и 25-30 км в горных сооружениях. В составе кристаллические сланцы, гнейсы, кварциты, граниты. Скорость продольных волн 6-6,5 км/сек. Она отличается повышенной вязкостью и хрупкостью, и разбита многочисленными разломами и трещинами, и подвижки по разломам являются причиной очагов землетрясений. 1.3 Нижний слой консолидированной коры Слой отличается более высокой степенью метаморфизма слагающих ее пород, то есть характерно амфиболитовая и гранулитовая фации метаморфизма и повышенное содержание более основных разностей (гранулит-базитовый). Обладает по сравнению с предыдущим слоем пониженной плотностью, то есть более пластичная, и скорость Vp 6,4-7,7 км/сек. 2. Океанический/океанский тип земной коры. Составляет 56% поверхности земли. 2.1 Осадочный. Мощность слоя не более 1 км в абиссальной части и 10-15(20) км по периферии океана. В составе глинистые, кремнистые и карбонатные глубоководные осадки. Карбонаты распространены до критических глубин, в среднем 4-4,5 км, ниже которых кристаллические карбонаты переходят в раствор. Vp 2-5 км/сек и возраст не более 170 млн. Лет. 2.2 Второй слой в верхней части сложен базальтами с редкими и тонкими прослоями, пелагических осадков, с комплексом даек долеритов в основании. Мощность 1,5-2 км и Vp 4,5-5,5 км/сек. Эта часть изучена глубоководным бурением, драгированием и наблюдением подводных аппаратов, и в восточной части Тихого океана вскрыт на глубину 1836 м. 2.3 Третий слой в верхней части сложен массивными изотропными габбро, а в нижней - расслоенным комплексом, в котором габбро часто чередуется с ультраосновными породами, такими как лерцолиты, пироксениты. Мощность слоя 5 км. Vp 6-7,5 км/сек. Слой был разбурен в юго-западной части Индийского океана к югу от Мадагаскара. Полные разрезы наблюдались в Атлантике в стенках разломов. Она развита в пределах ложа океанов и глубоководных котловин окраинных морей, таких как Японское, Южноохотское, Карибское. В пределах складчатых поясов континентов наблюдается кора океанского типа более древняя, вплоть до раннего кембрия, называемая офиолитами (?). Переход коры континентального типа к океаническому происходит обычно в пределах континентального склона на глубинах океана около 2 км, где сиаль выклинивается. |