3.2. Основы структурной геологии

3.2.1. Основные элементы структуры литосферы

Структурная геология является важным элементом общей геоло­гии и занимается изучением истории образования земной коры и со­временных тенденций изменения структуры литосферы.

Наиболее крупными структурными элементами земной коры яв­ляются континенты и океаны. Континенты или материки выходят из акваторий океанов и возвышаются над ними до 8 км, в то время как дно океанов погружается ниже уровня моря до 15 км. Эта разница ощутимо сказывается на мощности литосферы. Верхняя часть литос­феры представлена земной корой и состоит из двух слоев: гранитно­го и базальтового. Так вот гранитный слой, имеющий мощность под континентами от 15 до 30 км, значительно сокращается под океана­ми, а в особенно глубоководной их части целиком исчезает, оголяя базальтовый слой, который так же ощутимо сокращается по мощно­сти. Таким образом, на этих участках литосфера значительно сокра­щается, приближая к поверхности дна мирового океана поверхность Мохоровичича, верхнюю мантию и саму астеносферу, что в значи­тельной степени объясняет тектоническую активность дна Тихого океана.

Именно тектоническая активность отдельных участков земной коры позволила В.П. Гаврилову в 1979 г. выделить и классифициро­вать следующие структурные элементы: платформы и срединные мас­сивы как более стабильные, и геосинклинальные области, орогены — наоборот, наиболее подвижные.

Геосишыинальные области — вытянутые участки литосферы с аномально интенсивными вертикальными и горизонтальными движениями, повышенным магматизмом и метаморфизмом.

В развитии геосинклинальных областей выделяют несколько этапов.

На этапе зарождения происходит растяжение земной коры, ее раскалывание и образование первичной геосинклинальной борозды типа раздвига. В его зоне на поверхность поступает материал ман­тии ультраосновного и основного состава, формируя кору океанско­го типа. В собственно геосинклинальный этап отмечается интенсив­ное погружение ее блоков по ступенчатым разломам.

Вследствие частных инверсий и разноскоростного опускания блоков земной коры происходит раздробление геосинклинальных

- 97 -

областей на ряд продольно вытянутых и чередующихся прогибов (геосинклиналей) и поднятий (геоантиклиналей). В этот период гео- синклинальные области представляют собой моря островного типа, в которых откладываются мощные (до 15—20 км) толщи осадочных, преимущественно карбонатных пород, подвергающихся под дей­ствием высоких давлений и температур глубокому метаморфизму. Обломочный материал поступает со стороны древних платформ, краевые части которых втягиваются в опускания, а также за счет де­нудации геосинклиналей. Так как тектонические процессы сопро­вождаются проявлениями вулканизма, осадочные слои чередуют­ся с гранитными интрузиями, наиболее интенсивными в конце соб­ственно геосинклинального этапа. Именно в этот период происхо­дит смена знака (инверсия) вертикальных движений под влиянием начавшегося горизонтального сжатия.

Начало орогенного этапа отличается сокращением области акку­муляции осадков вследствие разрастания поднятий, уменьшением глубины моря и сменой карбонатных пород терригенными, соленос­ными и угленосными. Одновременно продолжают проявляться гра­нитные интрузии. С этим периодом связано начало формирования передовых прогибов и межгорных впадин. Продолжающееся сжа­тие ведет к складкообразованию. Постепенно море отступает. В за­ключительный период орогенеза геосинклинальная область испыты­вает общее поднятие, превышающее скорость денудации. В резуль­тате образуется горно-складчатая область, представленная горными хребтами, разделенными межгорными впадинами (например, Урал). Иногда по активизированным разломам отмечается образование вул­канов (Казбек, Эльбрус) с наземным извержением базальтовых лав, а в межгорных впадинах может проявляться магматизм с извержени­ем базальтовых и андезитовыхлав.

Подобным образом происходило формирование Альп, Кавказа, Памира и других горных сооружений.

После завершения горообразования интенсивность тектониче­ских движений постепенно снижается. Под действием длительных экзогенных процессов горные хребты разрушаются и ороген пре­вращается в платформу, на которой отлагаются осадочные породы. В результате возникает новая земная кора континентального типа.

Орогены — сооружения литосферы, характеризующиеся относитель­но высокой тектонической активностью и сильно расчлененным релье­фом. Следует различать орогены континентальные и океанические.

Формирование континентальных орогенов горно-складчатой об­ласти происходит в одну из тектономагматических эпох, чем и опре­деляется их возраст (например, альпийская складчатость). В зави­симости от области формирования орогены делят на эпи(после)ге- осинклинальные и эпи(после)платформенные. Образование эпи- геосинклинальных орогенов было описано выше. Эпиплатформен-

- 98 -

ные орогены образуются в одну из тектоно-магматических эпох в ре­зультате интенсивных вертикальных восходящих движений по рас­колам в фундаменте на месте бывших складчатых областей, которые долгое время претерпевали платформенный этап развития. Поэто­му они имеют глыбовый характер строения коры. Для глыбовых гор присущи сильнорасчлененный горный рельеф, повышенная сейс­мическая активность и иногда вулканизм, что сближает их с эпиге- осинклинальными орогенами. Примерами эпиплатформенных оро- генов являются Тянь-Шань, Тибет, Алтай, Саяны.

Океанические орогены обычно приурочены к центральным райо­нам океанов, поэтому их называют срединно-океаническими хреб­тами. Они характеризуются высокой сейсмической активностью, вулканизмом и резко расчлененным рельефом, осложненным гор­ными пиками, гребнями, рифтовыми долинами. Наиболее высокие горы (до нескольких километров) могут выступать на поверхности океана в виде островов (Азорские, Пасхи и др.). В центральной ча­сти срединно-океанических хребтов располагаются рифтовые доли­ны. Это глобальные трещины земной коры и мантии глубиной до 5 км и шириной 5—10 км. В настоящее время установлено, что оке­анская кора испытывает растяжение при образовании трещин, па­раллельных рифтовой долине. Через трешины изливается магма, принимающая участие в формировании подводных хребтов. Вы­яснено, что под рифтовой долиной верхняя мантия разуплотнена, а над ней в океанской воде фиксируется мощный тепловой поток, создающий условия для жизнедеятельности специфических орга­низмов. По данным А.С. Монина (1980 г.), такая трещина тянется вдоль Красного моря, берега которого, имеющие почти зеркальные очертания, постепенно удаляются один от другого.

Платформы — после завершения горообразования земная кора, ставшая под действием глубокого метаморфизма достаточно жест­кой, больше не претерпевает интенсивных тектонических движе­ний. Процессами денудации горный рельеф сглаживается, горные хребты разрушаются и продуктами их разрушения заполняются межгорные впадины. На смену геосинклинальному приходит плат­форменный этап развития рассматриваемого участка литосферы. Последний испытывает преимущественно медленные вертикальные тектонические движения, выражающиеся в плавных опусканиях и подъемах разновеликих блоков земной коры по разломам. В об­ласти опускания блоков на жесткий фундамент начинают отклады­ваться осадки, формируя осадочный чехол. Толщина вновь образо­ванной земной коры платформ изменяется от 35 до 55 м.

Таким образом, платформа имеет двухъярусное строение и яв­ляется относительно устойчивым, консолидированным складчато­стью, метаморфизмом и интрузиями участком литосферы изометри­ческих очертаний (по В.Е. Хайну).

- 99 -

Различают платформы континентальные и океанские.

Континентальные платформы разделяют на древние и молодые.

К древним относят платформы, время формирования фундамен­та которых связано с концом раннекарельской тектономагматиче- ской эпохи. Поэтому их называют эпикарельскими (ранний проте­розой). Для них характерен кристаллический фундамент, сложенный интрузивными и глубоко метаморфизованными породами (гранита­ми, гнейсами, кварцитами, габбро и др.). Платформенный чехол за­легает на фундаменте древних платформ с резким региональным не­согласием.

Формирование осадочного чехла древних платформ связано с дифференцированными вертикальными движениями разновели­ких блоков фундамента по разломам. В результате образуются круп­нейшие (надпорядковые) структурные элементы платформы: шиты, антеклизы, авлакогены, синеклизы, перикратонные опускания, плиты. Характерно, что заложение этих структур на древних плат­формах не унаследовано, т.е. не согласуется с положением геосин- клинальных структурных элементов.

Сначала происходит образование авлакогенов. Они имеют грабен- образное строение, формируются в условиях проседания узких зон земной коры и первоначально заполняются континентальными от­ложениями. Авлакогены расчленяют жесткое основание платформы на обширные изометричные участки — щиты.

В продолжающееся погружение авлакогенов втягиваются по раз­ломам склоны щитов, в пределах которых формируются синеклизы, характеризующиеся мощной толщей осадочных пород, что свиде­тельствуете преобладании нисходящих движений в процессе их раз­вития. В общее погружение вовлекаются и отдельные щиты, одна­ко из-за периодических инверсий и меньшей скорости прогибания мощность осадочного чехла и глубина залегания фундамента у та­ких сооружений — антеклиз — значительно меньше, чем у синеклиз, Область платформы, затронутая погружением, получила назва­ние плиты. Таким образом, платформа оказывается разделенной на щиты и плиты. В дальнейшем щиты, не затронутые погружением, испытывают преимущественно восходящие вертикальные движе­ния, в результате чего породы кристаллического фундамента выхо­дят у них на поверхность. У плит, наоборот, преобладают дифферен­цированные нисходящие движения. Иногда в пределах щитов от­дельные блоки опускаются по разломам, и тогда в зоне опускания формируется синеклиза.

В сторону геосинклинальной области глубина погружения фун­дамента и мощность осадочного чехла резко возрастают. Здесь выде­ляется полосообразная зона перикратонного опускания, переходяще­го в передовой прогиб. Последний играет роль сочленения платформы с геосинклинальной областью или эпигеосинклинальным орогеном.

- 100 -

В случае отсутствия краевого прогиба такое сочленение осуществля­ется посредством краевого шва, представляющего собой зону глубин­ного разлома, ограничивающего платформу.

В передовых прогибах выделяют два склона — геосинклиналь- ный и платформенный. Первый наиболее погружен, сложен мощ­ной (до 15 км) толщей осадков, смятых в сопряженные линейные складки, параллельные простиранию прогиба и горным хребтам орогена. Платформенный склон значительно шире геосинклиналь- ного. Мощность осадков в нем постепенно уменьшается, линейная складчатость затухает, уступая место складкам, типичным для плат­формы.

Молодые платформы располагаются между древними на месте бывших геосинклинальных областей. Фундамент молодых плат­форм складчатый. Он сложен эффузивными, интрузивными и оса­дочными породами, незначительно метаморфизованными (сланцы, филлиты) и сильно дислоцированными.

Развитие надпорядковых структурных элементов молодых платформ носит унаследованный с геосинклинальными структур­ными элементами характер, определяющийся положением круп­ных разломов, которые активно проявляются и в платформенный период.

Формирование осадочного чехла молодых платформ также на­чинается с развития авлакогенов, но в связи с тем, что вся плат­форма тоже испытывает прогибание, осадочные породы, заполня­ющие авлакогены, встречаются и вне авлакогенов. В процессе раз­вития осадочного чехла молодые платформы испытывают преиму­щественно прогибание, что обусловливает развитие в их пределах в основном плит. В районах наибольшего прогибания формируют­ся синеклизы, а в районах, испытывающих частичные инверсии, — антеклизы.

Океанические платформы изучены крайне слабо. С ними связы­вают абиссальные равнины дна океана с мощностью коры до 5—7 км.

Срединные массивы — это устойчивые области литосферы за счет регионального метаморфизма и гранитизации. Они участвуют в строении горно-складчатых областей в виде межгорных впадин, в геосинклинальных областях разграничивают смежные области. В пределах платформ срединные массивы образуют наиболее древ­ние блоки фундамента.

Глубинные разломы. Первым четко сформулировал понятие «глу­бинные разломы» академик А. В. Пейве в 1945 г. Согласно его опреде­лению, для глубинных разломов характерны длительность развития и большая глубина заложений, превышающая мощность земной коры. По последним представлениям, глубинные разломы иногда уходят на глубину свыше 700 км. Длина таких разломов достигает не­скольких тысяч километров. Они разбивают земную кору на громад-

- 101 -

ные блоки, которые, претерпевая вертикальные движения относи­тельно друг друга в течение длительного геологического времени, су­щественным образом определяют развитие основных геологических структур тектоносферы и литосферы. В результате этих движений в одних местах создаются условия для накопления осадков, в других — для их интенсивного сноса.

Различают континентальные, океанические и транзитные глу­бинные разломы. Первые в пределах континентов рассекают кору континентального типа. Они подразделяются на краевые швы, трансконтинентальные, внутриплатформенные и внутригорно- складчатые глубинные разломы.

Среди океанических глубинных разломов выделяют пе- риокеанические, трансокеанические и трансформные. Пери- океанические в виде глубоководных желобов отделяют океаны от континентов. Трансокеанические разломы проходят внутри срединно-океанических массивов, образуя глобальную рифто- вую систему, трансформные пересекают срединно-океанические хребты и рифтовые долины.

Транзитные глубинные разломы пересекают и континенты, оке­аны, образуя целый пояс разломов.

Глубинные разломы определяют появление и размещение маг­матических пород и рудных месторождений. Молодые глубинные

Земная кора континентального типа	Земная кора океанического типа	Земная кора континен­тального типа
Континент	Океан	Континент

Осадочный слой

- 102 -

разломы характеризуются современной сейсмической активностью. С ними связаны современный вулканизм, выходы термальных вод в океанах и внутри континентов: на Урале. Тянь-Шане, вдоль Ска­листых гор, на островах Японии и во многих других местах.