1.2 Связь типов метаморфизма с тектоническими процессами

Рассмотрим эту связь в рамках трех гипотез:

- Классической геосинклинальной гипотезы;

- Плейтектонической гипотезы (тектоники плит);

- Плюм-тектоники.

Классическая геосинклинальная гипотеза основана на вертикальных перемещениях земной коры (Г. Штилле, Ж. Обуэн, В.В. Белоусов, М. М. Тетяев). В настоящее время насчитывается около 80 типов геосинклиналей: Уральская, Кавказская, Тихоокеанская и др. Геосинклинальная гипотеза предполагает три стадии развития:

1 стадия – погружение геосинклиналей на разные глубины ~25-30 км (максимум до 60-100 км). Процесс сопровождается накоплением осадков, излияниями базальтов и андезитов. Чем глубже погружается геосинклинальная область, тем больше горные породы подвергаются влиянию повышенных температур и давления. На этой стадии действуют метаморфизм нагрузки (погружения), динамический метаморфизм (локальный и региональный), а также контактовый. В синеклизах метаморфизм нагрузки с невысокими величинами температуры и давления приводит к образованию месторождений нефти, газа и угля.

2 стадия – инверсионная, характеризуется наиболее сильным тепловым потоком. В эту стадию процесс опускания геосинклиналей сменяется процессом поднятия (момент инверсии). Начинает действовать мощный фактор стресса или ориентированного давления с образованием сланцеватости и складчатости. Региональный метаморфизм проявляется наиболее сильно. В это же время внедряются гранитные батолиты, которые приносят тепло. Вокруг них образуются ореолы контактового метаморфизма.

3 стадия – позднегеосинклинальная. Заключается в перемещении отдельных блоков земной коры относительно друг друга и развитии стрессовых процессов. Внедряются магматические тела, которые являются источником тепла и причиной контактового метаморфизма. Проявляются все типы метаморфизма, но слабее чем на предыдущих стадиях.

Плейтектоническая гипотеза предполагает горизонтальные движения тектонических плит. В ее основу положена идея о перемещении континентов Альфреда Вегенера, изложенная в книге «Происхождение континентов и океанов (1915). Гипотеза выдвинута Д. Вилсоном (1963) и обоснована В. Морганом (1972). По их представлениям, хрупкая литосфера разбита на крупные плиты, которые перемещаются по пластической литосфере. При этом между плитами существует три типа взаимодействия: дивергентные (расхождения), конвергентные (схождения), трансформные (скольжения), которые протекают в две стадии:

1 стадия – стадия дивергенции, или горизонтального растяжения земной коры (спрединга), при которой происходит расхождение плит

2 стадия – стадия конвергенции, схождения или поддвигания плит друг под друга (субдукция), надвигания (обдукция) или столкновения (коллизия). В стадию растяжения земной коры протекают метаморфические процессы, аналогичные тем, которые имеют место в стадии погружения геосинклинальной гипотезы, а в стадию схождения плит – метаморфические процессы, аналогичные процессам инверсионной стадии классическое гипотезы (региональный метаморфизм, контактовый метаморфизм около гранитных батолитов).

Плюм-тектоника родилась в рамках плейтектоники.

Зона «плюма» - зона интенсивного вертикального теплового потока по радиусу Земли и выраженного на поверхности в виде горячих пятен и точек (hot spots). Примеры: Исландия, Гавайи и др. (рис.1.1)

Примером «плюма» на поверхности Юпитера является Большое Красное пятно, наблюдавшееся астрономами с давних пор. По современным спутниковым данным это овальная область 13 000x40 000 км, в которой вещество пятна – гидрид фосфора или фосфин PH3 –движется против часовой стрелки со скоростью 6 суток за полный оборот. Вещество поступает из недр Юпитера и разлагается на поверхности. Тепловые поля наблюдаются и на Венере. Плюм-тектоническая

гипотеза находится в стадии развития. Она лучше гармонирует с геосинклинальной

Рис.1.3 Метаморфические «тепловые купола» в Северном Мичигане, (Джеймс, 1955) Зоны метаморфизма: 1 – биотитовая, 2 – гранатовая, 3 – ставролитовая, 4 - силлиманитовая

гипотезой, поскольку вертикальные тепловые струи лучше объясняют преимущественно вертикальный характер движений земной коры.

Она хорошо объясняет специфичность тектонических форм типа тепловых куполов Мичигана (рис.1.3), минералогической зональности типа Барроу в Грампианских горах Шотландского нагорья (рис.1.4), а также гранито-гнейсовых куполов архея в сравнении с фанерозоем. Предполагается, что в архее земная кора была горячей, отчасти расплавленной и текучей, тогда как в протерозое она стала холоднее и тоньше, но всё ещё оставалась вязкой.

Рис.1.4 Метаморфические зоны Грампианских гор в Шотландии

(по Кеннеди, 1948)

Узкая ставролитовая зона здесь не показана; отсутствие соответствующих пород ограничивает географическое распространение ставролитовой зоны. Зоны метаморфизма: 1 – силлиманитовая, 2 – кианитовая, 3 – гранатовая, 4 – биотитовая, 5 - хлоритовая

Когда подобная протерозойская кора располагалась над зоной восходящего теплового потока (плюма), она растягивалась под действием вертикального вязкого течения, что приводило к формированию магматогенно-метаморфогенных чашеобразных гранитогнейсовых куполов, чередующихся с отрицательными формами рельефа (брахисинклиналями). В фанерозое плюм-тектоника представлена рифтогенными структурами.