Новосибирский Государственный Университет
Доклад на тему:
“Теория геосинклинального развития Земной коры”
Выполнил: студент 151гр.
Меликов Р.Ф.
Новосибирск
2004
Введение
С самого начала становления научной геологии, с середины 18 века, её главной задачей было объяснение причин движений земной коры, изменений её структуры и явлений магматизма. С
этой целью последовательно выдвигались различные гипотезы: это гипотезы поднятия, контракции, пульсационная, ротационная, расширения Земли, глубинной дифференциации и, наконец, дрейфа материков. Каждая из этих гипотез опиралась на какую-то реально наблюдаемую сторону тектонических процессов и в конечном счете терпела неудачу, так как не учитывала их действительного многообразия и(или) не могла предложить удовлетворительного их механизма. Так, гипотеза поднятия поставила в центр внимания поднятие горных сооружений и сопряженные с ним опускания, но не смогла удовлетворительно объяснить происхождения складчатости, из-за чего и была оставлена. Гипотеза контракции, напротив, главное внимание сосредоточила на объяснении складкообразования и добилась в этом направлении некоторого успеха, но оставила без внимания поднятия, не связанные со складчатостью, и магматизм.
Пульсационная гипотеза пыталась дополнить контракционную представлением о чередовании
в истории Земли эпох сжатия и растяжения, что давало возможность объяснить образование грабенов, заложение геосинклиналей и излияния базальтов, но не раскрывала механизм пульсаций и не учитывала факт одновременного формирования структур растяжения и сжатия.
Гипотеза расширяющейся Земли впервые дала удовлетворительное объяснение образованию молодых океанов, но игнорировала существование древних и тем более складчатых поясов.
Термин “геосинклиналь” имеет долгую, более чем 100-летнюю историю и сложную судьбу. Он давно утратил свой первоначальный смысл синклинали, т.е. прогиба, линейного бассейна глобального масштаба, сначала заполняющегося осадками, а затем испытывающего складчатость и превращающегося в горное сооружение, так как сам автор термина, американский геолог Дж. Дэна , показал, что рядом с подобным прогибом должно существовать поднятие, которое он назвал геоантиклиналью, а затем другими учеными-геологами было выяснено, что в подвижном поясе обычно присутствует не один прогиб и не одно поднятие, так появился термин “геосинклинальный пояс”.
Известно, что ближайшими аналогами подвижных поясов в геологическом прошлом были активные окраины континентов и межконтинентальные пространства с их достаточно сложным строением, включающим элементы пассивных окраин, окраинные глубоководные края, островные дуги с задуговыми, междуговыми и преддуговыми прогибами, глубоководные желоба(всё это ранее описывалось как прогибы – частные геосинклинали и поднятия – геосинклинали) и, наконец, микроконтиненты (“срединные массивы”). Таким образом, появилась возможность прейти от абстрактной геосинклинальной терминологии к конкретной актуалистической интерпретации строения и развития подвижных поясов геосинклинального типа, в дальнейшем превращающихся в складчато-орогенные пояса.
По-иному следует смотреть на стадийность и направленность эволюции этих поясов, установленную учением о геосинклиналях ( главным здесь теперь выступает преобразование тонкой океанической коры в толстую континентальную) и на разделение геосинклинальных систем на внешние амагматичемкие зоны – миогеосинклинали – и магматические внутренние – эвгеосинклинали, в действительности отвечающие : первые – пассивным континентальным окраинам, заложенным на континентальной коре, вторые – окраинным морям, островным дугам,
глубоководным желобам, развившимся на коре океанского типа.
Общая характеристика
Крупные складчатые пояса, разделяющие и обрамляющие древние платформы с докембрийским фундаментом, начали формироваться в позднем протерозое (1- 0.8 млрд.лет). Протяженность складчатых поясов составляет многие тысячи километров. Главными складчатыми поясами планеты являются следующие:
Тихоокеанский(Круготихоокеанский) пояс, обрамляющий впадину Тихого океана и отделяющий её от древних платформ (кратонов): Гиперборейское на севере, Сибирской, Китайской, Южно-Корейской, Австралийской на западе, Антарктической, на Юге и Северо- и Южно-Американских на востоке. Этот пояс нередко делится на два: Западно- и Восточно-Тихоокеанские; последний именуется ещё Кордильерским.
Урало-Охотский, или Урало-Монгольский, пояс, простираюийся от Баренцева и Карского до Охотского и Японского морей и отделяющий Восточно-Европейскую и Сибирскуюдревние платформы от Таримской и Китайско-Корейской. Имеет дугообразную форму с выпуклостью к юго-западу.
Среднеземноморский пояс пересекает земной шар в широтном направлении от Карибского до Южно-Китайского моря, отделяя южную группу древних платформ, до середины юры составлявшую суперконтинент Гондвану, от северной группы: Северо-Американской, Восточно-Европейской, Таримской, Китайско-Корейской. На западе сочленяется с Восточно-Тихоокеанским, на востоке – с Западно-Тихоокеанским поясами. После полного раскрытия в середине мела Атлантического океана пояс замкнулся на западе, упираясь в последний.
Северо-Атлантический пояс отделяет Северо-Американский кратон от Восточно-Европейского и на юге сочленяется со Средиземноморским поясом, а на севере – с Арктическим на западе и Урало-Охотским на востоке.
Арктический пояс протягивается от Таймыра до северо-восточной Гренландии вдоль современных северных окраин Азии и Северной Америки, отделяя Сибирский и Северо-Американский кратоны от Гиперборейского (Арктиды). На западе он сочленяется с Урало-Охотским поясом, на востоке – с Северо-Атлантическим.
Геосинклинальные пояса.
Древние платформы в позднем протерозое были разделены обширными подвижными поясами с океанскими бассейнами. Переход к ним от платформ осуществлялся постепенно и в краевых зонах, представляющих собой по существу пассивные континентальные
окраины, накапливались мощнейшие толщи терригенно-карбонатных отложений. Например, в Урало-Охотском подвижном поясе в пределах Западного склона Урала в Башкирском антиклинории известен разрез рифейских и вендских отложений мощностью
более 15 км, в котором выделяется четыре серии: бурзянская, юрматинская, каратавская и ашинская, обладающие грубым ритмичным строением. В низах серии представлены конгломератами, разнообразными песчаниками, глинистыми сланцами, редко
прослоями эффузивов, сменяющимися в более высоких горизонтах известняками и доломитами. В более внутренних зонах подвижных поясов, в том числе и Урало-Охотского, раскол континентальной коры зашел гораздо дальше, вплоть до ее полного исчезновения. Поэтому во внутренних зонах активно проявлялся вулканизм, накапливались кремнистые и глинистые осадки. Раздробление континентальной коры приводило к образованию океанских пространств, в которых существовала осевая рифтовая зона и в стороны от нее осуществлялся спрединг океанской коры. Ее реликты мы наблюдаем в виде офиолитовой ассоциации, часто раздробленной, превращенной в меланж и залегающей в виде покровных чешуи серпентинитового меланжа.
Глубоководные океанские бассейны существовали во многих рифейских подвижных поясах, которые на протяжении длительной истории испытывали неоднократную складчатость, проявлявшуюся в разных поясах неодновременно. Складчатые движения,
устанавливаемые по наличию крупных угловых несогласий в разрезах отложений, известны на рубежах 1,2 млрд. лет в Северной Америке и Европе; в 0,9 млрд. лет - по южному обрамлению Сибирской, на Африканской и Южно-Американской
платформах. Складчатость на рубеже позднего рифея и венда получила название байкальской и широко проявилась в Урало-Охотском поясе в области, примыкающей с юга к Сибирской платформе, а также на Урале, в районе Тимана и во многих других местах. Складчатые сооружения, возникшие в эту эпоху, спаялись с платформами и нарастили их, создав байкальские складчатые системы. Однако обширные океанские бассейны рифейского возраста не замкнулись в конце позднего протерозоя, а продолжали эволюционировать и в палеозойское время. Характерной особенностью рифейских платформенных отложений являлось широкое распространение карбонатных пород, главным образом доломитов, что свидетельствует о все еще высоком содержании углекислого газа в морской воде. В то же время известняки, также присутствовавшие в рифейских разрезах, имеют биогенное происхождение и формировались за счет
строматолитов - следов жизнедеятельности синезеленых водорослей, которые способствовали понижению содержания СО2 в воде.
В позднем протерозое в различных местах континентов фиксируется похолодание климата, сопровождавшееся покровными оледенениями. Тиллиты с возрастом от 950 до 660 млн. лет обнаружены в Гренландии, Скандинавии и на северо-западе Русской плиты, на Шпицбергене, в Австралии, Китае, Центральной Европе, Африке, Южной Америке и в других местах. Устанавливаются три крупных ледниковых периода, приходящиеся на конец рифея и венд. Такое повсеместное оледенение свидетельствует не только о холодном климате и существовании больших континентальных массивов, но также и о том, что они находились в высоких широтах, т.е. имели иное, чем сейчас, расположение по отношению к координатной сетке.
Таким образом, в рифейское время происходили усиленный рифтогенез - раскалывание Пангеи-1 и новообразование океанской коры, а также формирование осадочного чехла на огромных пространствах древних платформ. Тектоника плит более или менее отчетливо начала проявляться лишь с позднего рифея. Около 1,5-1,4 млрд. лет назад в раннем рифее появляются следы древнейших, предположительно эукариотических организмов, так называемых акритах, округлой формы, размером до нескольких мм, чаще - в десятки микрометров. Возможно, это оболочки одноклеточных водорослей.
В позднем рифее и в венде, т.е. в конце позднего протерозоя, появляется новая группа эукариотов - бесскелетных организмов, насчитывающая свыше 30 разновидностей и получившая название эдиакарской фауны по наименованию рудника Эдиакара в Южной Австралии. Фауна эдиакарского типа, систематическая принадлежность которой до сих пор не ясна, найдена только в странах Восточного полушария. Она представлена медузоидами и аннелидами (кольчатыми червями), практически не имеющими ничего общего с раннекембрийской скелетной фауной, среди которой не обнаружены возможные
потомки эдиакарских форм. Возможно, что в это время в морской воде еще сохранялось повышенное содержание С02, что не позволяло организмам выделять известь и строить скелет. В кембрийской фауне по существу нет потомков позднепротерозойской эдиакарской фауны. Это одна из палеонтологических загадок. Судя по составу осадочных пород, для позднего протерозоя в целом можно говорить о преобладании жаркого и влажного климата, в котором зональность, свойственная фанерозойскому климату, проявлялась еще слабо. Рельеф на земном шаре был, скорее всего, слабо расчлененным. Хотя содержание кислорода в атмосфере повысилось, о чем говорит широкое развитие
красноцветных пород, последняя все же была углекислой, что вызывало парниковый эффект. По поводу эволюции атмосферы в докембрийское время, конечно, еще много догадок и предположений, но ряд ученых считает, что в венде произошло важное событие, выразившееся в повышении содержания кислорода. Была пройдена так называемая точка Пастера, выше которой многие микроорганизмы способны функционировать в условиях окислительных реакций, что привело к увеличению эффекта
озонного экрана. А это, в свою очередь, сразу же снизило проникающую способность коротковолновой части ультрафиолетового излучения, что позволило уже в кембрии начаться расцвету органической жизни.
Докембрийская история Земли насчитывает около 4 млрд. лет, и только для расчленения верхнего протерозоя в ограниченном масштабе применим палеонтологический метод. К концу архея уже существовал гранитогнейсовый слой земной коры и огромные
пространства были охвачены гранитизацией и складчатостью. В раннем протерозое охлажденная кора подвергается дроблению, и формируются подвижные пояса и платформенные блоки. Разрозненные архейские массивы в конце раннего протерозоя
спаялись в единое целое - материк Пангею-1, который начал распадаться в позднем рифее, что сопровождалось образованием рифтогенных структур, а в дальнейшем и подвижных поясов, которым противостояли крупные платформы.
Этапы развития геосинклинальных поясов
В развитии геосинклинальных подвижных поясов, областей и систем в самом обобщенном виде выделяются два основных этапа: собственно геосинклинальный и орогенный. В первом из них различаются две главные стадии: раннегеосинклинальная и
позднегеосинклинальная. В последнее время наметилось выделение еще и предгеосинклинальной стадии, отвечающей формированию системы пологих впадин, сменяющихся раскалыванием континента и образованием рифтов, сопровождаемых
накоплением грубообломочных отложений за счет размыва плечей рифтов, щелочным - основным и щелочным - ультраосновным магматизмом. Такая предгеосинклинальная стадия хорошо документируется в Урало-Охотском и Атлантическом поясах, т.е. в
подвижных геосинклинальных поясах межконтинентального типа. В окраинно-континентальных поясах подобная стадия может заключаться либо в образовании вулканических дуг на коре океанского типа, либо в откалывании крупных блоков от
континентов, формированием окраинных морей и островных дуг, как, например, на востоке Евразии.
Раннегеосинклинальная стадия характеризуется процессами растяжения, расширения океанского дна путем спрединга и одновременно - сжатия в краевых зонах, где возникают наклонные сейсмофокальные зоны Беньофа, приуроченные преимущественно к границам континентальных и океанских плит. Для ранней стадии характерны кремнисто-вулканогенные толщи, залегающие на габброидах и дайковом комплексе 2-го слоя океанской коры. Вулканиты представлены подушечными базальтовыми лавами, спилитами и т.д. В краевых зонах накапливается сланцевая (аспидная) формация - мощные глинистые толщи; сланцево-базальтовые образования; внедряются силлы и дайки габброидов. Следовательно, для ранней стадии развития геосинклиналей наиболее характерны сланцево-кремнисто-вулканогенные толщи огромной (до 10-15 км) мощности, впоследствии испытавшие и самый сильный метаморфизм.
Позднегеосинклинальная стадия начинается в момент усложнения внутренней структуры подвижного пояса, которое обусловлено процессами сжатия, проявляющимися все сильнее в связи с начинающимися закрытием океанского бассейна и встречным движением литосферных плит. Все это приводит к поглощению океанской коры в зонах субдукции, образованию сейсмофокальных зон Беньофа и появлению вулканических островных дуг, возникновению впадин тыловых (окраинных) морей.
Можно сказать, что это время господства островных дуг, недаром стадия иногда называется островодужной. В данное время преобладают вулканические продукты дифференцированных 6азальт-андезит-дацит-риолитовых серий, причем резко возрастает
эксплозивность магмы, что приводит к формированию мощных толщ туфов и туфобрекчий, которые, смешиваясь с терригенными осадками, образуют столь характерные для этой стадии вулканогенно-обломочные толщи. Кроме вулканических на данной стадии образуются и невулканические дуги. Поздние стадии развития геосинклиналей отмечены образованием флишевой формации, состоящей из терригенных и карбонатно-терригенных пород, прослойки которых мощностью в единицы и десятки сантиметров ритмично чередуются в толще до нескольких километров. Ритм начинается с более грубого песчаника, гравелита, сменяется тонким песчаником и алевролитом и заканчивается аргиллитом и карбонатными породами. Флиш образуется из мутьевых, или турбидных потоков, которые многократно, подобно лавинам, скатываются с континентального склона и, растекаясь на большие расстояния, постепенно отлагают взвешенные частицы, более грубые из которых, естественно, выпадают первыми. Дальнейшие сжатие и сокращение пояса приводят к образованию тектонических покровов, фронтальная разрушающая часть которых дает начало обвальным и подводно-оползневым толщам - олистостромам, с включенными в них пластинами пород - олистоплаками и отдельными глыбами - олистолитами. Олистостромы бывают тесно связаны с серпентинитовым меланжем, образовавшимся при сжатии и выдавливании в виде покровов пород офиолитовой ассоциации. На этой стадии развития все толщи, особенно на глубине, подвергаются региональному метаморфизму с участием флюидов, происходит складчатость, формируются крупные гранитные интрузивы - батолиты, с увеличенным содержанием калия, что свидетельствует о существовании мощной
континентальной коры.
Орогенный этап сменяет позднегеосинклинальную стадию и, как правило (но не всегда), тоже состоит из ранне- и позднеорогенной стадий. На первой из них темп поднятия орогена еще невелик, он слабо расчленен и в заложившихся перед его фронтом передовых прогибах накапливаются тонкообломочные породы - тонкие молассы, часто сосуществующие в зависимости от климатических условий с соленосными и угленосными толщами. В позднюю стадию горное сооружение растет быстрее, оно расширяется, передовые прогибы как бы "накатываются", смещаются в сторону платформ и заполняются грубообломочной молассой. В самих горных сооружениях возникают межгорные впадины, нередко развивающиеся на срединных массивах. Для орогенного этапа очень характерен наземный среднещелочной андезит-дацит-риолитовый вулканизм с формированием крупных стратовулканов и вулканотектонических впадин, выполненных игнимбритами. С вулканитами тесно связаны интрузивы такого же состава, образующие вулканоплутоническую формацию. На этой же стадии могут возникать так называемые краевые вулканические пояса, маркирующие протяженные зоны разломов, возможно в местах столкновения плит, или древние зоны Беньофа. Образовавшийся горно-складчатый эпигеосинклинальный пояс, в конце концов, начинает разрушаться, подвергается растяжению и в нем возникают наложенные грабены, заполненные либо угленосными, либо континентальными терригенно-вулканогенными отложениями. Такой процесс называется тафрогенезом. Последовательность событий в развитии подвижного геосинклинального пояса следует понимать только как некую самую общую картину. В действительности, практически каждая геосинклинальная область и система обладают индивидуальными чертами, одни этапы и стадии в них "смазаны", другие, наоборот, проявлены ярче. После сказанного целесообразно вернуться к современным структурным элементам земной коры. Как мы убедились, в настоящее время на земном шаре выделяются континенты, океаны и переходные зоны между ними. По существу, вся история геологического развития и сводится к взаимодействию между этими структурными элементами. Континенты меняли свои очертания, размеры, форму и местоположение. Океаны то возникали, то исчезали. Переходные зоны также не оставались фиксированными ни во времени, ни в пространстве.То, что раньше называли геосинклиналями, как раз и представляют собой переходные, очень сложные зоны вместе с океанами или их частями. Именно на их месте и возникли те складчатые или горно-складчатые пояса, которые мы наблюдаем в настоящее время на континентах. Однако достоверно реконструировать историю развития таких складчатых поясов иногда
просто невозможно. Это особенно касается палеозойской истории, не говоря уже о рифейской или более ранней. Да и развитие океана Тетис, располагавшегося между Африкано-Аравийским и Евразийским континентами, также реконструируется
пока далеко не однозначно. Все это вынуждает нас частично использовать старую терминологию, наполняя ее содержание новым смыслом. Континенты и океаны характеризуются различным строением земной коры и являются крупнейшими структурными элементами. В океанах выделяются срединно-океанические подвижные пояса с трансформными разломами и зонами спрединга и стабильные структуры. К континентам приурочены платформы, эпиплатформенные и эпигеосинклинальные орогенные пояса, активные и пассивные континентальные окраины. Теория тектоники литосферных плит, обладающая предсказательной функцией, хорошо объясняет расположение всех структур земной коры в настоящем и в геологическом прошлом, тогда как геосинклинальная концепция является лишь суммой эмпирически накопленных фактов.
Заключение
Уже в начале геологической истории (с появлением на земной поверхности огромных масс воды и с началом действия глобального климатического круговорота воды) экзогенные геологические и геоморфологические процессы встали весьма схожими с современными. Это наложило отпечаток и на тектонические процессы, в которых стали принимать участие осадочные породы, отсутствовавшие до того времени на поверхности Земли.В начале геологического времени еще весьма активно протекали процессы вулканизма, регионального метаморфизма и гранитизации. Наряду с магматическими процессами и метаморфизмом широкое распространение получило осадкообразование, мощное накопление осадочных и вулканогенных толщ, а в фазы кульминации тектонических напряжений - и складкообразование.Уже в архее начинает проявляться геосинклинальный процесс. В результате его действия, включающего в себя складчатость, метаморфизм и гранитизацию, происходила консолидация обширных областей земной коры. Она сопровождалась увеличением масс горных пород гранитного слоя материковой коры, возрастанием ее мощности и поднятием поверхности над уровнем моря. Геосинклинальный процесс - это сложный многофазовый цикличный тектонический процесс, дифференцированный на две основные стадии: собственно геосинклинальную и орогенную. Первая стадия - это интенсивное прогибание поверхности и накопление мощных осадочных и вулканогенных пород. Образование на месте прогиба горных возвышенностей, нередко высокогорного облика, дало основание назвать вторую стадию геосинклинального процесса орогенной стадией. Соответственно и геосинклинальный пояс получает "переименование": во второй стадии своей эволюции он называется орогенным поясом (т. е. горным поясом). Одновременно к нему применим и термин "складчатый пояс". Это название сохраняется за ним и для последующей фазы разрушения гор, поскольку основная масса слагающих пояс пород представлена складчатыми комплексами. Таким образом, развитие геосинклинали, т. е. формирование геосинклинальной тектонической структуры - основного элемента материковой коры, находится в неразрывной связи с эволюцией рельефа. Современное состояние Земли характеризуется высокой тектонической (вулканической) активностью. Правда, по сравнению с ранней историей и археем, когда в огромных масштабах происходило расплавление вещества недр, современный вулканизм имеет меньший масштаб. Тем не менее он активно проявляется во всех действующих геосинклиналях, а отчасти и на платформах. Весьма интенсивный вулканизм и магматизм в целом присущи и срединно-океаническим хребтам.
Начиная с мезозоя большая тектоническая активность захватила и океаническую кору. В осевых зонах океанов образовались глубинные разломы типа рифтов, имеющих тенденцию к расширению. Возникли срединно-океанические хребты, образовавшие глобальную систему общей протяженностью более 60 тыс. км. В настоящее время современную структуру земной коры материков рассматривают как результат действия геосинклинального процесса. Различие отдельных частей материковой коры определяется возрастом их консолидации, т. е. проявлением заключительной фазы геосинклинального развития. И геосинклинальный процесс, и другие, прежде всего экзогенные, процессы в ходе времени не оставались неизменными, а претерпевали эволюцию, обусловленную, в частности, появлением и развитием на Земле нового природного компонента и одновременно мощного фактора - органического мира и, наконец, человека. Последний из семи основных тектонических этапов развития земной коры называют мезо-кайнозойским, континентально-океаническим этапом, он охватывает 250 млн. лет. Это небольшой отрезок истории Земли, и особенность его в том, что наряду с продолжающимся геосинклинальным развитием материков, а отчасти и океана в движение пришла и литосфера океанических впадин.
Литература
Белоусов В.В. Основы геотектоники. М., 1975.
Хаин В.Е., Михайлов А.Е. Общая геотектоника. М., 1985
В.Е. Хаин, М.Г. Ломизе Геотектоника с основами геодинамики, 1995г.
Данные Интернет
|
