ОтветыГос (1) / 31

№ 31 вулканический и тектонический рельеф

Главными процессами, факторами и условиями формирования рельефа Земли являются тектонические движения и режимы, а также разные формы геодинамической активности на Земле. Их роль в образовании и развитии современного рельефа планеты и структуры земной коры определяется также длительностью проявления тектонических движений и сопутствующих процессов.

По времени участия в формировании современного рельефа выделяются следующие категории тектонических движений: движения геоморфологического этапа развития Земли, новейшие, голоценовые и современные.

геоморфологический этап – это время становления современных материковых выступов и океанических впадин: либо за счет распада Пангеи в новом, мезозой-кайнозойском, глобальном цикле спрединга (или расширения Земли), либо в результате погружения древних материков с глубокой переработкой огромных масс сиалического вещества.

Новейшие тектонические движения - это движения, создавшие основные черты современного или экспонированного рельефа. В областях поднятий, в зависимости от соотношения скоростей поднятия и темпов сопутствующей ему денудации, выделяют конэрозионные и конденудационные обстановки. В первом случае тектонические поднятия прямо выражены в рельефе, во втором они могут проявиться в скрытой форме, будучи зафиксированными в воздыманиях геологических границ. В районах опусканий различают кондепрессионные условия, когда тектоническое прогибание получает прямое выражение в рельефе, и конседиментационные обстановки. В последнем случае погружение в рельефе не выражено или выражено слабо, поскольку скорость накопления коррелятных прогибанию отложений соизмерима с темпом погружения.

Под современными тектоническими движениями понимают таковые, которые проявились в эпоху существования цивилизаций и могут быть реконструированы по историко-археологическим данным. Основными методами их изучения являются повторные нивелировки и триангуляции земной поверхности, а также высокоточные геодезические измерения, в том числе проводимые с искусственных спутников Земли.

Скорости вертикальных современных движений в платформенных областях составляют обычно первые миллиметры в год. В горных областях они увеличиваются до одного сантиметра в год. Среди платформенных скоростей обращают на себя внимание очень большие значения (почти до 10 мм/год) поднятий для докембрийских щитов .

В распределении современных поднятий и опусканий по отношению к структурам фундамента и новейшим движениям обнаруживаются примеры как унаследованности, так и обращенного характера движений. Многим синеклизам соответствуют области современных опусканий, а антеклизам - поднятий, хотя, например, для Волго-Уральской антеклизы отмечены современные опускания, а для Полесья и для Прикаспийской синеклизы - поднятия. Современное тектоническое погружение характеризует и Уральские горы.

Для современных горизонтальных движений, по данным повторных триангуляций, часто фиксируются еще большие скорости.

Выделяют и движения изостатической природы. Помимо компенсационных гляциоизостатических поднятий (после аналогичных погружений) рассматриваются движения литоизостатической природы. К ним относятся погружения обширных территорий под тяжестью накапливающихся мощных осадков. Примером проявления таких движений может служить длительное прогибание Прикаспийской синеклизы. Областям длительного интенсивного размыва могут быть свойственны литоизостатические поднятия. По глубинности проявления тектонические движения делят на экзодинамические или поверхностные, коровые, источники которых находятся в пределах земной коры, и мантийные.

Часто тектонические движения по своему рельефо- и структурообразующему эффекту подразделяются на орогенические и эпейрогенические. Соответственно выделяют две основных формы тектогенеза - орогенез и эпейрогенез (эпейрофорез). Под орогеническими процессами и движениями (дословно - создающими горы) понимаются относительно кратковременные интенсивные перемещения. Эти процессы локализовались в отдельных сравнительно узких зонах - орогенических поясах. Созданные ими горы называют линейными орогенами. Под эпейрогеническими движениями (создающими материки) подразумеваются движения, охватывающие огромные площади. Они относительно медленные, не создают резко выраженных структурных форм (типа линейных складок и шарьяжей) и контрастного тектонически обусловленного рельефа земной поверхности.

Среди форм тектогенеза обычно выделяются: а) пликативная, обусловленная связными деформациями поверхностей напластования и выравнивания, без разрыва сплошности слоев горных пород; б) дизъюнктивная, связанная с разрывными деформациями, с нарушением сплошности земной коры, земной поверхности, а также ландшафтно-геоэкологической оболочки; и в) инъективная, определяемая внедрением вещества в уже сформированную стратиграфическую последовательность пластов. Они приводят к образованию соответствующих дислокаций в тектоносфере и форм земной поверхности, тесно связаны между собой во времени и пространстве.

Геоморфологическое проявление пликативной формы неотектогенеза.

Формы залегания слоёв: 1 горизонтальное и наклонное, 2 складчатое

Горизонтальное - нормальное залегание, наклонное и складчатое - дислокации. Дислокация - залегание, отличное от нормально возникшего в процессе деформации. Пологое – наклон исчисляется минутами. В случае пологого залегания горных пород в направлении падения пластов на дневную поверхность выходят все более молодые породы. Флексура-переходная форма, где увеличивается угол залегания пластов.

Складчатое залегание. Полный перегиб пластов, при котором меняется не только угол, но и направление. Элементы складок: - крыло, ядро, замок. Угол складки - угол образованный линиями, являюшимися продолжениями крыльев. Осевая линия - лин. образованная пересечением осевой поверхности (осевая поверхность делит угол складки пополам) с дневной. Шарнир – лин. пересечения любой поверхности напластования с горизонтальной поверхностью. Длина складки – расстояние по осевой лин. между участками погружения одного и того же слоя. (только в плане). Ширина – расст между осевыми лин соседними складками. Высота – расст по вертикали между замками смыкающихся антикл и синекл складок. Классификация складок: -по относительному возрасту ядра : антикл-ядро древнее, чаще выпуклая форма, синкл-ядро молодое, вогнут; –по положению осевой лин: прямые, наклонные, лежачие, опрокинутые; –по форме замка: крутые, пологие, сундучные; – по соотношению длины и ширины: линейные, брахиформы,куполообразные.

Закономерности пространственного размещения новейших пликативов: а) упорядоченное размещение дислокаций, их группировка в волнообразные поднятия и прогибы; б) частое наложение их друг на друга; в) согласованные изгибы шарниров продольных сопряженных синклинальных и антиклинальных зон в местах их пересечения разнопорядковыми поперечными дислокациями; г) подчиненность «волн» на континентальных платформах простираниям их краевых швов и прилегающих к ним подвижных поясов; д) уменьшение амплитудности «волн» и находящихся в их составе отдельных пликативов по мере удаления их от подвижных поясов.

Геоморфологическое проявление дизъюнктивной формы неотектогенеза. Линейные морфоструктуры, являющиеся результатом геоморфологического и ландшафтного проявления (на топокартах, аэрофото- и фотокосмических снимках) разнопорядковых разрывных нарушений, получили название линеаментов. Перемещения блоков горных пород вдоль поверхностей сместителей в пределах раздвигов, нормальных сбросов часто сопровождаются инъективной формой тектогенеза (трещинным вулканизмом и вулканизмом центрального типа) с образованием щитовых вулканов. Смещения по многим разломам часто приводят к формированию приразломных складок. В более жестких блоках или тектонических этажах (в кристаллических фундаментах) одинаковые напряжения обычно обусловливают преобладание глыбово-разрывной формы тектогенеза. В менее жестких они приводят к формированию связных пликативных дислокаций. Например, разломы в фундаменте часто сопровождаются флексурами, брахискладками, мульдами, куполами, группирующимися в линейные надразломные зоны, с валами и прогибами в осадочном чехле.

Вдоль зон разломов, образованных в геодинамических условиях сжатия (взбросов и надвигов), речные долины не закладываются, ввиду отсутствия в их пределах естественных лотков стока. Раздвиги связаны с высокоамплитудными горизонтальными и (или) вертикальными смещениями. В первом случае они располагаются в тыловых частях крупных надвигов (шарьяжей) между протяженными субпараллельными сдвигами. В качестве примера можно рассматривать современную Центрально-Камчатскую зону рифтового типа, развивающуюся в тылу глубинного поддвига литосферных плит. Во втором случае они формируются вдоль осей молодых поднятий. Примерами их являются как рифтовые континентальные и океанические зоны, так и грабены рифтового типа, образующиеся на солянокупольных диапировых поднятиях.

Сбросы, формирование которых также отражает геодинамические условия растяжения, часто выражаются в рельефе орографическими уступами, бортами речных долин с диссимметричным поперечным профилем. Сдвиги обычно проявляются в рельефе через согласованные горизонтальные (плановые) смещения элементов и форм земной поверхности относительно друг друга.

Надвиги сопряжены со сдвигами, ограничивающими и пересекающими их в плане под прямыми или тупыми углами. Линии надвигов за счет очень пологих падений сместителей отображаются в криволинейных или более сложных формах земной поверхности. Диаклазы (трещины, разломы без видимых смещения крыльев), развитые в фундаментах или в нижних горизонтах осадочных чехлов, выражаются в рельефе не орографически, а через особенности горизонтального расчленения земной поверхности и в почвенно-геоботанических элементах ландшафта. Все они отчетливо проявляются на фотоизображениях рельефа и ландшафта в виде линеаментов разной геометрии: от спрямленных до криволинейных и даже кольцевых.

К ландшафтным признакам проявления дизъюнктивов (особенно четко отображающихся на дистанционных материалах) относятся линейные границы разной геометрии: 1) растительных сообществ и изменения густоты и видового состава растительного покрова; 2) почвенного покрова и влажности; 3) болот, заболоченных лесных массивов и мочажин в тундре, лесотундре и северной тайге; 4) гарей в тайге; 5) вытянутых понижений и их комплексов (суффозионные западины) с аномальным термическим режимом и химизмом грунтовых вод, зонально вытянутыми солончаками, сорами, площадями засоленных почв, цепочками родников и колодцев в аридных областях.

В гидросети проявляются лишь те разломы и диаклазы, ориентировка которых соответствует первичным и вторичным уклонам земной поверхности.

Морфологическое проявление инъективной формы неотектогенеза и морфоструктуры центрального типа. К геоморфологическому проявлению магматической деятельности относится не только все многообразие новейших вулканических процессов, с которыми связываются самые быстрые и значительные по площадям и относительным превышениям изменения в положении земной поверхности, но и образование различных интрузивных тел. Рельефообразующее значение движений, обусловленных интрузивной деятельностью, довольно трудно отделить от собственно тектонических движений. Отпрепарированные интрузии, внедрившиеся в доновейшее время, выражаются в рельефе за счет своей посттектонической активности и литоморфных особенностей (разной степени устойчивости к денудации) слагающих их пород.

Интрузивные породы являются наиболее прочными. Секущие интрузии, представленные батолитами, разнообразными штоками и дайкам (по-разному выражаются в рельефе горных стран, нагорий и высоких равнин В орогенных горных областях батолиты, для которых характерен исключительно кислый и умеренно-кислый вещественный состав (граниты и гранодиориты), образуют совместно с вмещающими породами преимущественно центральные части крупных сводообразных возвышенностей. Характерным примером являются Хибинский и Ловозерский щелочные плутоны (штоки) в пределах Балтийского щита, поднятые за новейший этап на 1км. В данном случае новейшее поднятие определяется выжиманием древних плутонов вверх по кольцевым разломам, ограничивающим штоки, в условиях интенсивного всестороннего горизонтального сжатия.

При препарировке малых (трещинных) секущих интрузий - даек и жил, в рельефе обычно возникают лишь небольшие возвышенности типа монадноков При препарировке согласных (силлов) и квази-согласных (лакколитов, лополитов, факолитов, интрузивных куполов) интрузивов часто образуются столообразные одиночные возвышенности. Проявление в рельефе магматических аппаратов за счет селективной (избирательной) денудации наиболее характерно в областях развития структурно-денудационного рельефа.

Среди типов вулканических извержений выделяют площадной (ареальный), трещинный (линейный) и центральный вулканизм. В первом случае излияния лав происходят из многочисленных центров, при этом формируются трапповые формации. Типичными их примерами являются траппы Тунгусской синеклизы пермо-триасового возраста, плато Декан в Индии позднемелового-палеогенового возраста и другие.

При трещинном вулканизме излияния происходят вдоль трещин. Этой разновидности свойственно резкое преобладание основных базальтовых лав. При вулканизме центрального типа происходят, как правило, многократные излияния из одного и того же центра Он сопровождается формированием в рельефе различных вулканических построек центрального типа.

В настоящее время в пределах континентов трещинный и площадной вулканизм наблюдается весьма редко, хотя в геологическом прошлом он пользовался широким распространением. На срединно-океанических хребтах, как и в других районах Мирового океана, эти типы вулканизма развиты широко. Часто данное обстоятельство трактуется как следствие преобладания в современных океанах геодинамических обстановок растяжения.

Среди вулканических аппаратов центрального типа выделяются маары, экструзивные купола, щитовые вулканы и стратовулканы. Маары являются реликтовыми формами одноразовых (моногенных) извержений и вулканических взрывов. В результате их возникает элементарный вулканический аппарат, состоящий из подводящего канала (или трубки взрыва, диатремы) и его расширенного «устья» - кратера, незаполненного вулканическими продуктами. Во влажном климате в таких кратерах формируются озера.

Экструзивные купола представляют собой вулканические тела, образующиеся за счет заполнения подводящих каналов легкой вязкой магмой, выжимаемой вверх под давлением вулканических газов, особенно обильно содержащихся в кислых лавах (вулкан Мон-Пеле). Они образуют характерные купола и обелиски.

Щитовые вулканы сложены почти исключительно лавовыми потоками основного состава - базальтами. Они встречаются как на срединно-океанических хребтах, так и на океанических плитах (гайоты), в «горячих точках» и на островных дугах. В последнем случае они сложены базальтами щелочно-известковистых серий. Для щитовых вулканов характерны наибольшие размеры, их склоны образованы лавовыми потоками длиной до 70км и более, а относительные превышения достигают 8км (вулканы Мауна-Лоа, Мауна-Кеа и Килауэа на Гавайских островах). Углы склонов за счет спокойного растекания горячей базальтовой лавы, обедненной летучими компонентами, не превышают 10є. Они имеют обычно четко выраженные кратеры – кальдеры (Нгоро-Нгоро в Африканской рифтовой зоне достигает 32км в диаметре).

Стратовулканы, в отличие от щитовых вулканов, сложены переслаивающимися эффузивными потоками и прослоями пирокластического материала, состоящего из вулканических продуктов, выброшенных в атмосферу при эксплозивных извержениях (вулканический песок, вулканические бомбы, комочки лавы - лапилли). При крупных эксплозивных извержениях пирокластический материал разносится на большие расстояния и осаждается на земную поверхность из воздушной или водной среды. Он формирует породы, называемые туфами. При переслаивании пирокластического материала и собственно осадочных пород формируются так называемые туффиты.

Для стратовулканов, сложенных более вязкими средними и кислыми лавами, присущи более крутые склоны (до 20є и более). Они довольно быстро разрушаются стекающими поверхностными водами, особенно там, где в их строении велико участие рыхлого пирокластического материала. В результате формируются характерные системы радиальных рытвин - барранкосов.

Для стратовулканов характерно присутствие кальдер в привершинной части. Иногда крупные кальдеры образуются взрывом, при полном уничтожении вершинной части древнего вулканического аппарата, как это было при извержении вулкана Кракатау. В центральной части кальдеры обычно располагается молодая растущая вулканическая гора, гораздо меньших размеров - сомма. Понижение между краями кальдеры и соммой называется атрио.

Вокруг некоторых крупных стратовулканов и щитовых вулканов располагаются обширные, в несколько раз превышающие диаметр самих вулканических построек, кольцеобразные вулкано-тектонические депрессии. Их формирование связано с оседанием земной поверхности по мере истощения глубинного магматического очага и нарастания конусовидной горы.

Японскими авторами выделено 6 типологических серий вулканических аппаратов Земли, с их распространением в следующем соотношении (указано в процентах): стратовулканы - 62%, щитовые вулканы – 11%, кальдерные – 7%, моногенные – 6% и щитовые вулканы с кальдерой – 3%.

Под кольцевыми структурными формами (структурами центрозональными или центрального типа) в тектоносфере и обусловленными ими кольцевыми морфоструктурами на земной поверхности понимаются тектономагматические комплексы геологических (в основном магматических) нестратифицированных тел и дислокаций, тесно связанных между собой пространственными и генетическими соотношениями.

Рассмотриваются не только собственно концентрических форм с симметрией круга, но и их фрагментов (частей окружностей и кругов). В этом случае к кольцевым структурам могут относиться и линии крупных надвигов, а также линии изменяющейся кривизны, соотносимые с эллипсами, гиперболами и параболами. Д.В.Лопатин (1991) дополнительно выделяет центрозональные морфотектонические образования, представленные зонально организованными роями малых структурных форм земной поверхности, естественно группирующихся и четко проявляющихся на материалах дистанционных съемок.

К своеобразному морфологическому проявлению инъективных процессов относится и формирование метеоритных кратеров (астроблем). Следы импактных воздействий на ЗП и тектоносферу могут достигать размеров до 1000км в диаметре. К 1978 году было установлено более 100 астроблем.

В развитии рельефа нашей планеты исключительно большую роль играют эндогенные процессы, обусловливающие важнейшие черты рельефа Земли. Эндогенные формы рельефа подразделяются на планетарные, тектонические и вулканические формы, очень тесно связанные между собой.

Планетарные и тектонические формы рельефа

Планетарные и тектонические формы рельефа в своем возникновении и развитии обусловлены процессами формирования земной коры и тектоническими движениями.

Наиболее крупными величайшими формами рельефа планеты являются материковые выступы и океанические впадины. Они возникают в результате глобальных процессов тектогенеза и отражают коренные различия не только в строении земной коры, но и верхней мантии. Материки представляют собой обширные возвышенности со средней высотой около +0,8 км над уровнем моря, океаны — еще более грандиозные впадины со средней глубиной — 4,2. Границы их не совпадают с береговой линией, так как в пределы материков входят шельфы и континентальные склоны до изобаты — 2500 м. Материкам отвечает более мощная (до 40—70 км) трехслойная земная кора, включающая «гранитный» слой до 10—20 км мощности. В океанах земная кора утоняется до 5—15 км, «гранитный» слой выклинивается и основную часть коры слагает «базальтовый» слой, также сильно уменьшающийся в мощности. Коренные различия между материками и океанами проявляются и глубже в верхней мантии — в глубинной литосфере и астеносфере. Под континентами толщина литосферы вдвое возрастает по сравнению с океанами, меняется и ее состав. Астеносфера, наоборот, под океанами оказывается более мощной — до 300 км, а под материками сокращается до 130—150 км. Именно указанные соотношения — большая мощность и меньшая плотность литосферы в пределах материков обеспечивают их более высокое положение над ложем океанов вследствие изостатического «всплывания» материков.

Вторая категория эндогенных форм, имеющая очень много общего с предыдущей — это крупнейшие формы рельефа планеты — мегарельеф, осложняющий строение и материковых и океанических пространств. Ряд исследователей большинство этих форм рассматривает как планетарные и относит к предыдущей категории. Однако развитие крупнейших форм рельефа более тесно связано с собственно тектоническими процессами. Местами эти формы переходят из океанической области в континентальную, как бы накладываясь на них.

Сюда относятся материковые платформенные равнины, крупнейшие системы высоких гор и глубоких впадин, системы островных дуг и глубоководных желобов, срединно-океанические хребты и абиссальные океанические равнины. Эти формы рельефа связаны с развитием тектонических структур второго порядка — подвижных поясов и устойчивых платформ. Платформам в рельефе отвечают равнины: материковые — со средним уровнем +0,5 км, океанические—с глубинами —4,5 км. Они имеют соответствующий тип строения, земной коры и верхней мантии. Подвижные пояса характеризуются своеобразным и сильно расчлененным рельефом. Выделяют четыре основных типа подвижных поясов, которым отвечают особые типы мегарельефа. Все они отличаются также и по особенностям строения земной коры и верхней мантии. Морфологически подвижные пояса характеризуются огромной протяженностью, достигающей нередко десятков тысяч километров, и большой расчлененностью рельефа, амплитуда которого по экстремальным точкам доходит до 20 км, причем резко возрастают градиенты высот. Например, к востоку от Филиппин они достигают 12 км на 130 км. Отмечаются резкие колебания мощности земной коры и литосферы. С подвижными поясами связаны зоны крупнейших глубинных и сверхглубинных разломов, уходящих в мантию на 700 км от поверхности. В связи с этим подвижные пояса проявляют и наиболее высокую сейсмичность, и высокую вулканическую активность.

На континентах выделяют эпигеосинклинальные и эпиплатформенные орогенные пояса, которым отвечают горные системы.

Эпигеосинклинальные орогенные пояса развиваются на складчатых сооружениях геосинклинальных областей на заключительном, или орогенном этапе их развития. Они характеризуются сочетанием наиболее высоких горных систем и глубоких впадин, резкой расчлененностью земной коры, в строении которой выделяются участки максимальных мощностей (до 70 км) с типичным континентальным строением, отвечающие высочайшим поднятиям (Гималаи), и глубокие впадины (Черное; Тирренское моря) с резко утонченной корой субокеанического типа, т.е. лишенной гранитного слоя, но имеющей большой мощности осадочный чехол. К этому типу относится Средиземноморский горный пояс, развившийся на межматериковом геосинклинальном поясе, и горный пояс Кордильер Америки, образовавшийся на окраинно-материковом поясе.

Эпиплатформенные орогенные пояса отличается тем, что в горообразование вовлекаются участки, пережившие длительное платформенное развитие. Эти связаны с процессами вторичной тектонической активизации земной коры. Эти пояса развиваются на коре материкового типа повышенной мощности (до 55—65 км) и характеризуются преобладанием поднятий, однако местами имеются и крупные опускания (Южный Тянь-Шань). Крупнейший внутриконтинентальный пояс этого типа тянется от Памира через Тянь-Шань, Алтай и Прибайкалье. Пояса сходного рода примыкают к эпигеосинклинальным поясам (Скалистые горы США) и к океаническим впадинам (Аравийско-Африканский пояс).

К зоне, переходной от материков к океанам, приурочены горные сооружения «островных дуг, глубоководные желоба и впадины окраинных морей. Они соответствуют окраинно-материковым геосинклинальным поясам и обладают особым переходным типом земной коры с промежуточной и сильно изменчивой мощностью, с полосами нечетко выраженного гранитного слоя (субконтинентальный тип коры, характерный для зрелых островных дуг), или с утоненным базальтовым слоем и довольно мощным осадочным чехлом (субокеанический тип, характерный для впадин). Важная особенность этих поясов выражена в сильном разуплотнении под ними верхней мантии, что связано, возможно, с выступами астеносферы, обусловливающими высокую тектоническую и вулканическую активность островных дуг. Размах рельефа между островными дугами и сопровождающим их глубоководными желобами составляет 10—11 км. Над впадинами окраинных морей (Берингова, Охотского) они возвышаются на 4,5—-6,5 км. Более молодые дуги, типа Алеутской или Марианской, — глубоко погружены и выступают над уровнем океана лишь в виде отдельных островов. Зрелые дуги, типа Японской или Индонезийской, представляют цепи сложно построенных горных хребтов, образующих крупные острова.

Срединно-океанические хребты или рифтогенные пояса представляют собой грандиозные по размерам мегаформы. Их общая длина превышает 60 000 км, а в ширину они достигают 1500 км, местами до 4000 км. Над уровнем океанических впадин они возвышаются на 1-4 км и обладают очень сложным рельефом. В ложе земной коры им соответствует обширное поднятие, так что на дно океана выходит, как предполагают, непосредственно базальтовый слой. По строению верхней мантии они близки к островным дугам и также отличаются высокой сейсмичностью и вулканической активностью.

Характерной чертой срединно-океанических и некоторых эпиплатформенных поясов является возникновение вдоль их осевой части необычайно протяженных рифтовых впадин — сравнительно узких линейных грабенов — рифтов. К рифтам приурочены озеро Байкал, Красное море, озера Восточной Африки. Континентальные рифты смыкаются с рифтовыми зонами срединно-океанических хребтов, образуя единую планетарную систему, что позволяет выделять рифтогенез как особый тип развития земной коры. Пояса образования рифтов носят название рифтогенов.