Тема 11. Структури земної кори континентальногоі океанічного типів

Земна кора - зовнішня тверда оболонка Землі із середньою товщиною 30-60 км. Земна кора складає біля 1,5% загального об"єму Землі і менше 1% її маси. Земна кора знизу обмежується границею Мохоровичича (скорочено границя Мохо, або М). Нижче кори знаходиться мантія Землі, яка вздовж границі Конрада поділяється на верхню і нижню.

Верхня зона мантії, де речовина знаходиться у підплавленому стані, називається астеносферою; астеносфера разом із земною корою разом складають літосферу.

Близько 70% поверхні Землі вкрито океанічними басейнами, а близько 30% - це суходіл, що його утворюють 6 континентів.

Верхня товща земної кори, що складає осадовий шар. являє собою крихкі або ущільнені осадки; нижче осадового шару земна кора складається з гранітного і базальтового шарів.

Земна кора характеризується неоднорідністю будови і мінливістю товщини. Розрізняють земну кору трьох типів - континентальну, океанічну і перехідну (проміжну). Перший тип включає у собі шари осадовий, гранітний і базальтовий. Загальна товщина кори над континентами сягає у окремих ділянках 75 км. У межах океанічних западин земна кора складається з осадового і базальтового шарів; при цьому товщина осадового шару є мінімальною - від перших сотень метрів до перших кілометрів. Загальна товщина земної кори океанічного типу становить 4-10 км.

Проміжна земна кора приурочена до зони шельфу, де поступово у напрямку від континенту до океанічного дна відбувається виклинювання гранітного шару до повного зникнення при переході до океанічних западин.

Найбільшими структурними елементами земної кори, які не тільки відрізняються за характером будови, але й чітко простежуються на поверхні, є континенти і океани. Різниця між ними полягає не тільки у типі земної кори, але й охоплює цілу низку відмінностей у будові, складі, фізичному стані речовини тощо, не лише земної кори, але й літосфери і навіть верхньої мантії.

Головними структурними елементами океанів є серединно-океанічні хребти, що являють собою своєрідні рухливі пояси з їх осьовими рифтами і океанічні плити, яким відповідають абісальні улоговини та підводні підвищення, що їх ускладнюють.

На континентах до основних структур належать гірські споруди, або орогени (грецьке "орос" - гора), в межах яких подібно до серединно-океанічних хребтів спостерігається підвищена ендогенна активність (землетруси, вулканічні прояви тощо), що сприяє виникненню та розвитку інтенсивних вертикальних і горизонтальних рухів, а також платформи, до яких належать тектонічно спокійні, здебільшого асейсмічні і авулканічні, майже ізометричної форми ділянки континентів значних розмірів, які в геоморфологічному відношенні відповідають, зазвичай, рівнинним областям. Характерною особливістю платформ є практично субгоризонтальне залягання осадових порід, а іноді і базальтових лав.

Області земної кори з активним тектонічним режимом, до яких належать насамперед орогени, інакше називають геосинкліналями, або рухливими геосинклінальними поясами.

Періодичність у розвитку земної кори

У геологічній історії формування земної кори, що вимірюється відрізком часу біля 4,5 млрд. років виділено декілька крупних етапів (мегациклів), кожний з яких складається з декількох циклів.

Перші два мегацикли - катархей (4,5 - 3 млрд. р.) і архей (3 - 1,9 млрд. р.) - відмічається велике розповсюдження ефузивів, виникнення перших водних басейнів з накопиченням древніх осадових відкладів.

Виділити цикли у цих двох мегациклах неможливе, оскільки геологічні об"єкти, що сформувалися у цей час, мають виходи на відносно невеликих за площею ділянках сучасного суходолу і піддалися значному метаморфізму і дислокаціям.

Третій мегацикл охоплює нижній протерозой (1,9 - 1,35 млрд. р.), характеризується тим, що до кінця його намітились основні риси структурного плану Землі.

Четвертий мегацикл - пізньопротерозойський або байкальський (1,35 - 0,6 млрд. р.), характеризується виникненням чіткого поділу на структури, які зберегли майже незмінними риси будови структурного плану до нинішнього часу.

З переходом до палеозою починається п"ятий мегацикл розвитку земної кори - фанерозойський, який вивчений незрівнянно краще і який поділяється на каледонський, герцинський і альпійський цикли. Часто альпійський цикл поділять на мезозойський (кімерійський або тихоокеанський) і власне альпійський цикли.

В розвитку земної кори виділяють окремі геотектонічні етапи, що послідовно змінюють один одний. Виділені мегацикли і цикли відповідають проходженню відповідних епох складчастості. Перший, другий і третій мегацикли поєднуються назвою "докембрійська складчастість", яка включає в себе два етапи - готський та гренвільський; закінчення цих етапів датується серединою пізнього рифею. Байкальський етап (епоха складчастості) охоплює пізній рифей, венд, іноді ранній і частину середнього кембрію. Каледонська складчастість тривала до кінця силуру або до середнього девону; герцинська - до кінця пермі (іноді до середнього тріасу). Альпійський етап часто поділяють на дві стадії: мезозойську (кімерійську), яка продовжувалась до ранньої або середньої юри і альпійську, яка апродовжується до нинішнього часу.

Основні елементи земної кори встановлені на континентах, а в областях архіпелагів і глибоких морів виділені геосинклінальні області (рухомі пояси, орогени), платформи (кратогени) і розділяючі їх крайові прогини (перехідні області). Ці три найважливіші категорії структур чітко виділяються у циклах останнього етапу (крайові прогини відомі починаючи з герцинського циклу).

Загальна спрямованість у розвитку основних структурних елементів земної кори, яка особливо добре вивчена на протязі останнього етапу, полягає у послідовному заміщенні від циклу до циклу площі геосинклінальних областей за рахунок нарощування платформ, ядра яких виникли ще в докембрії або палеозої.

Будова геосинклінальних областей

Геосинклінальні області - це витягнуті у певному напрямку зони аномально високої рухомості, значної розчленованості і підвищеної проникності кори, які характеризуються на ранніх етапах розвитку переважно високоамплітудними низхідними рухами земної кори, а на заключних - інтенсивними висхідними рухами. В орогенну стадію вони являли собою гірськоскладчасті території; з часом внаслідок денудаційних процесів рельєф з гірського міг перетворитися на горбистий і пагорбистій.

Найважливіші ознаки геосинклінальних областей:

- лінійність геосинклінальних зон і геоструктурних елементів, які входять до їх складу;

- великий розмах вертикальних рухів, що зумовлює значну розчленованість рельєфу (геосинкліналі на континентах часто являють собою гірськоскладчасті області);

- велика товщина накопичення осадів (від 10-15 до 20-25 км);

- мінливість товщини і фацій вхрест простягання і відносна витриманість за простягання геоструктурних елементів;

- наявність специфічних формацій;

- інтенсивний магматизм (інтрузивний і ефузивний), що проявляється в усі стадії існування геосинкліналі;

- метаморфізм регіональний і динамометаморфізм;

- висока сейсмічна активність;

- інтенсивний прояв горизонтальних рухів.

Формації геосинклінальних областей

В осадових і вулканогенно-осадових товщах виділяються комплекси порід, що утворюються при певному тектонічному режимі і мають однакове походження. Такі комплекси називаються формаціями.

Основними формаціями геосинклінальних областей є:

- аспідна - піщано-глиниста з деякою кількістю вулканічних туфів і кремнистих порід;

- спіліт-кератофірова;

- вапнякова, у якій карбонати являють собою глибоководні хемогенні утворення;

- флішова - ритмічно перешаровані пачки пісковиків, алевролітів , аргілітів і карбонатних (переважно вапнякових) порід. Товщина ритмів коливається від перших сантиметрів до декількох десятків сантиметрів;

- основних і середніх лав (діабази і порфірити);

- кислих лав (кварцові порфіри);

- моласова - відрізняється наявністю у верхній частині грубоуламкових осадових порід, іноді з вапняками. У нижній частин характеризується розвитком вугленосних лагунних відкладів і соленосних товщ. Характерний сірий і червоний колір порід.

Як правило, у початкову стадію геосинклінального процесу розвитку території формуються аспідна і спіліт-керотофірова формації, у середню - вапнякова, основних і кислих лав і флішова, а в кінцеву стадію - моласова.

До певних формацій приурочені поклади певних корисних копалин. Так, із флішовою формацією пов"язані поклади нафти і газу, з моласовою - вугленосність і соленосність. З формаціями основних, середніх і кислих лав пов"язане різноманітне оруденіння.

Як правило, в початковій стадії геосинклінального розвитку формуються аспідна і спіліт-кератофірова формації, в середній - вапнякова. основних, середніх і і кислих лав, флішова; на кінцевій стадії - моласова.

Структурне розчленування геосинклінальних областей

Геосинклінальні області охоплюють простори, які розділяють прилеглі платформи. Геосинклінальні області поділяються на структурні одиниці меншого розміру - геосинклінальні системи. У геосинклінальних системах виділяються внутрішні зони (евгеосинклінали) і зовнішні зони (міогеосинкліналі).

Евгеосинкліналі - зони, що розташовані у внутрішніх частинах геосинкліналей і характеризуються активним магматизмом і глибоким метаморфізмом прід.

Міогеосинкліналі - це зовнішні зони геосинклінальної системи, яка контактує зазвичай із платформою. Характеризуються інтенсивним переважно теригенним осадконакопиченням, відсутністю магматичних утворень, і слабким ступенем або повною відсутністю метаморфізму.

Евгеосинкліналі і міогеосинкліналі в свою чергу ускладнені геосинкліналями і геоантикліналями, які інакше називають інтрагеосинкліналями і інтрагеоантикліналями ("інтра" - внутрішній) і представляють відповідно прогини і підняття на фоні загального опускання геосинклінальної системи.

Для геосинкліналей характерно:

- переважання від"ємних вертикальних рухів над позитивними;

- великі потужності осадових і вулкагногенно-осадових товщ;

- переважний розвиток відносно тонкоуламкових порід;

- повнота стратиграфічного розрізу без тривалих перерв в осадконакопиченні і стратиграфічних неузгоджень.

Для геоантикліналей характерно:

- переважання позитивних рухів над від"ємними;

- менші товщини осадових і вулканогенно-осадових порід;

- переважний розвиток відносно грубоуламкових порід4

- скорочені розрізи із частими перервами і неузгодженнями.

У процесі розвитку геосинклінальні області перетворюються в складчасті зони, а геосинклінальні системи - в складні складчасті споруди (мегантиклінорії і мегасинклінорії), на місці геосинкліналей і геоантикліналей виникають синклінорії і антиклінорії.

Синклінорій - це складний комплекс складок, який має у поперечному січенні загальну форму крупної синкліналі. Складки, які складають антиклінорій, навпаки, мають загальну форму антикліналі. Деякі синклінорії складного розвитку відомі під назвою "міжгірських прогинів". Ці структури утворюються в кінці геотектонічного циклу і розріз їх закінчується формуванням відкладів моласової формації. У внутрішніх частинах геосинклінальних областей спостерігаються ділянки із спокійним заляганням шаруватих товщ верхнього структурного поверху на більш древньому складчастому фундаменті , які називаються серединними масивами.

Складчастість геосинклінальних областей

Складчастість, розвинута в геосинклінальних областях відрізняється такими рисами:

- безперервністю в розповсюдженні складок на всьому просторі даної геосинклінальної зони;

- однаковим у середньому розвитком антикліналей і синкліналей;

- лінійністю, тобто однаковим характером простягання цілої низки складок. Якщо простягання змінюється, то не для однієї складки, а для їх значної кількості;

- горизонтальною орієнтованістю руху мас, що проявляється у закономірному і однаковому на значній площі напрямку падіння осьових поверхонь складок;

- розвитком нахилених і перекинутих складок, ускладнених насувами.

Типи взаємного розташування складок в

геосинклінальних областях

За простяганням осьових ліній складок на певній території розрізняють:

- паралельне, звичайне для лінійних складок розташування;

- кулісоподібне, при якому кожна наступна складка орієнтована в тому ж напрямку що і попередня, але її початок дещо зміщений у порівнянні з попередньою;

- гірлянда складок утворюється, якщо кулісоподібні складки розгалужуються у двох напрямках вздовж дугоподібної лінії;

- мигдалеподібний пучок складок характеризується розгалуженням і наступним сходженням через деяку відстань низки складок;

- структура "кінський хвіст" характеризується відгалуженням від головної складки декількох дрібніших в одному напрямку і з приблизно однаковим простяганням.

Формування складчастої структури в складчастій зоні здійснюється в результату декількох фаз складчастості, що зумовлює наявність у структурі декількох поверхів. Структурні поверхи (в середньому 2-3 в розрізі складчастої структури відокремлюються регіональними кутовими неузгодженнями.