2015-04-12
635
Висхідні потоки речовини мантії сильно розтягують континентальну літосферу, але часом не в змозі розірвати її. В даному випадку над висхідним мантійним плюмом утворюються впадини, які з часом заповнюються осадочними породами і утворюють так звані осадочні басейни – області, де знаходяться поклади корисних копалин, зокрема нафти і газу [36].
Найпопулярнішу модель утворення впадин на поверхні континентів в 1978 році запропонував англійський геофізик Д. Маккензі. Він розглядає наявність двох головних фаз цього процесу. Перша фаза – швидке розтягування літосфери, яке призводить до підвищення її температури, потоншення літосфери і прогинання її поверхні. Під час другої фази відбувається повільне застигання тонкої ділянки літосфери, ущільнення речовини і її занурення. Але ця модель не завжди могла пояснити явища, що спостерігаються: характер занурення континентальної поверхні, передбачений моделлю, часто не співпадав з реальністю. Потрібна була нова концепція, яка б могла краще описувати реальні осадочні басейни і відповідати геофізичним спостереженням.
Регіональна сейсмічна томографія дедалі частіше виявляє позитивні аномалії швидкостей поперечних хвиль на глибинах 70-100 км безпосередньо під осадочними басейнами. Є там і області підвищеної сили тяжіння. Ці спостереження свідчать, що у верхніх шарах мантії є щільна речовина. Але яким чином вона там утворилась? Відповідь дають дослідження, які нещодавно провели російські вчені А. Ісмаїлзаде, Л. Лобковський та Б. Наймарк. Вони запропонували чисельну модель розвитку депресій на поверхні Землі, яка виявилась такою, що її можна застосовувати до багатьох регіонів Північної Америки та Євразії.
У результаті розтягнення континентальної літосфери, викликаного висхідним плюмом, у верхніх частинах мантії виникають досить великі лінзи базальтових порід щільністю 3000 кг/м3. При подальшому охолодженні ці лінзи зазнають фазового переходу, перетворюючись на еклоґіти – породи з аномально високою щільністю 3500 кг/м3 (рис.3.5). Обважнілі породи занурюються у більш легку мантію, що оточує їх, викликаючи прогини земної поверхні [36].
Рисунок 3.5 – Утворення платформного осадового басейну в області колишнього кристалічного щита
Ця проста модель змогла пояснити аномалії сейсмічних хвиль і гравітаційного поля, а також механізм занурення реальних земних структур. Вона об’єднала в собі горизонтальні рухи з вертикальними (рис.3.6) і вказала на значимість тих і інших. Так відбувається нарощування літосферної плити в області океанічного хребта та її занурення поблизу океанічного жолоба [37].
Рисунок 3.6 - Схема походження вертикальних та горизонтальних рухів літосфери. 1-внутрішні моря; 2-крупні підняття на континенті; 3-серединно-океанічний хребет; 4-глибоководний жолоб; 5-острівна дуга; 6-крайове море.
Підведемо декотрі загальні підсумки.
По суті, майже всі можливі варіанти минулого Землі вкладаються всього у 4 теорії:
-теорія фіксисму рахує, що нічого глобально не змінювалося, - як розміри планети, так і положення материків на її поверхні сталі і незмінні;
-теорія тектоніки плит відкидає зміни розмірів планети, але допускає окреме “турне” материків її поверхнею;
-теорія пульсації рахує формування на поверхні Землі зон розтягання та складок її кори результатом періодичного розширення і стискування самої планети;
-теорія розширення допускає значне збільшення розмірів Землі і пояснює данною причиною зміни абрису її поверхні.
Теорії фіксизму та пульсації давно вже не розглядаються наукою обгрунтовано, тому що не спроможні пояснити такі практично 100 % встановлені факти як:
-материки змінюють своє положення відносно один одного і відносно полюсів Землі;
-змінюються розміри океанів;
-колись сучасні материки складали єдине ціле.
Залишаються теорія тектоніки плит та розширення навколо яких теж відбуваються суперечки між ведучими науковцями всього світу.
Так, російські вчені В. Ларін, А. Скляров та інші (ж-л “Открытия и гипотезы”, № 6, 7, 2004) запропонували нові моделі еволюції Землі та її майбутнього.
А. Скляров, базуючись на розробках В. Ларіна, О. Сорохніна, Є. Мілановського та ін., вщент розбив теорію тектоніки плит, хоча і надав їй належне у вирішенні окремих задач. Автор піддав жорстокій критиці моделі реконструкції минулого Землі. На підставі аналізу материкових і океанічних плит, їх віку та складу (за теорією тектоніки плит) А. Скляров задається питанням: “Куда подевались плиты промежуточного возраста? … и т.д. и т.п.” і далі: ”Для объяснения всего этого теория тектоники плит придумала такую штуку как спрединг и субдукция”. Але за цією моделлю практично всі окраїни материків повинні бути гірськими підняттями, але цього не спостерігається ні по узбережжям Атлантичного, ні по окраїнам Індійського океанів (крім як Анди на узбережжі Тихого океану в Північній Америці). А. Скляров приходить до висновку, що:”Значит, спрединг и субдукция вовсе не доказаны!!!”. Хоча існують деякі протиріччя – факт нарощування океанічної кори в серединно-океанічних розломах (СОР). Нова кора росте, а стара нікуди не занурюється. Вибратися з цього протиріччя можливо, коли припустити, що всі явища відбуваються на фоні збільшення розмірів Землі.
В. Ларін запропонував гідридний склад ядра Землі (“Гіпотеза від початку гідридної Землі”). Він допустив, що в ядрі повно водню, який в ядрі знаходиться в складі гідридів, а в рідинному зовнішньому – в якості розчину в металі. Він запропонував таку схему будови Землі при якій знімається головна перепона на шляху теорії розширення: появу в розрахунках великих тисків для надр Землі. Головним геолого-тектонічним наслідком гіпотези від початкової гідридної Землі є значне, можливо, багатократне (за час геологічної історії)збільшення об’єму, що обумовлено безпосереднім “розущільненям надр” планети при дегазації водню і переході гідридів в метали. В. Ларін запропонував теорію не тільки як ту, що вирішує декотрі проблеми “рудных месторождений и объясняющую ряд процессов в истории Земли, но и объясняющую серьезную почву для гипотезы расширения нашей планеты”, нехай і в’язкості непрямих наслідків.
А. Скляров створив тривимірну модель”неросширенной” Землі та знайшов логічний зв’язок з сучасним положенням материків та гарячих висхідних мантійних потоків, а також з орієнтацією серединно-океанічних розломів і траєкторією слідів висхідних потоків. На основі даної моделі ним пропонується механізм розширення Землі, який витримує перевірку зовсім різними фактичними даними і при тому пояснюються цілий ряд питань із історії нашої планети. І на кінець, в результаті стадій проведених ним досліджень пропонується варіанти подальшої еволюції Землі:
-при повній втраті ядром Землі водню процес розширення завершується (як і в моделі Ларіна В.);
-планета не витримує темпів дегазації, і водень, що виділяється з надр, розриває її на шматочки.
Останній варіант для Землі маловірогідний.
Питання для самоперевірки
1 Назвіть основні теорії та гіпотези утворення і еволюції Землі.
2 Які гіпотези та відкриття вчених стали основою для створення теорії тектоніки плит?
3 Які геологічні та палеонтологічні дані свідчать за дрейф континентів?
4 Чи доведені в теорії тектоніки плит наявність процесів спредінгу та субдукції?
5 В чому полягає сутність теорії плюмів?
6 В чому полягають відмінності між континентальними і океанічними плитами літосфери?
7 Як можна пояснити відсутність проміжних (за віком) літосферних плит?
8 В рамках якої моделі можна пояснити наявність величезних за площею розширення трапових утворень?
9 Чи наша планета розширяється?
10 Чи справедлива гідридна модель ядра Землі?
11 В рамках якої теорії можливе вирішення питання про утворення континентальної і океанічної кори?
12 Який прогноз майбутнього нашої планети Ви можете надати?
3.2 Роль геодинамічних процесів у формуванні родовищ корисних копалин
3.2.1 Особливості ендогенних геодинамічних процесів
Геодинамічні процеси активно впливають на формування і переформування родовищ корисних копалин. Процеси внутрішньої динаміки визначають місцезнаходження та особливості залягання глибинних поліметалічних, рудних та вуглеводневих родовищ. Процеси зовнішньої динаміки, пов’язані з розвитком екзогенних деструктивних явищ та акумуляцією, обумовлюють формування розсипних родовищ корисних копалин, дорогоцінних металів, будівельної сировини. Виявлення взаємозв’язків і напрямку геодинамічних процесів, що протікають в земній корі, дозволяють обґрунтовано розширити можливості геолого-пошукових робіт [15-18, 21, 22, 34-37].
На платформах найбільш активні процеси в межах розломних структур. У зонах розтягування, які формуються на платформах, переважають від’ємні тектонічні рухи, вини–кають скиди, відмічається зростання товщини осадового чохла, підвищена водна і газова проникність. Особливо різкі контрасти спостерігаються в сучасних рифтових зонах, де відбувається переміщення крупних геоблоків. Рухи земної кори на платформах вивчені гірше, ніж в складчастих областях. Дослідження встановили, що у відносно стабільних платформних областях переважають повільні опускання зі швидкістю 1-2 мм/рік.
Формування та переформування родовищ корисних копалин контролюється процесами, які відбуваються в тектоносфері, розподілом температури та тисків.
Значні тектонічні елементи характеризуються наявністю в них корисних копалин. Ці тектонічні елементи характеризуються певною орієнтацією, як правило вони утворюють певні пояси, які простежуються на сотні кілометрів. Великі диз’юнктивні порушення або розломи розміщуються на межі геологічних областей і відповідно відокремлюють платформу від гірських споруд. На платформах розташовуються специфічні корисні копалини, які пов’язані з інтрузіями ультраосновного та лужного складу і контролюються тектонічними порушеннями глибинного походження. З передгірськими прогинами пов’язані також родовища, як рудних, так і нерудних корисних копалин. Переважно це родовища нафти, газу, кам’яного вугілля, родовища міді, солей і інші.
3.2.2 Особливості екзогенних геодинамічних процесів
Найпоширеніші з них – гравітаційні схилові процеси (сповзання осадового покриву), карст і суфозія.
Під гравітаційними процесами розуміють денудацію на природних схилах та штучних скосах, які проявляються у вигляді зміщення ґрунтового матеріалу на більш низькі гіпсометричні рівні під дією сили тяжіння, без суттєвого впливу будь – яких транспортуючих агентів. До них належать - зсуви, завали, поверхнева і глибинна повзучість, осипання та інші явища.
Процес повзучості – це поступове зміщення ґрунтів на схилах без розриву суцільності здеформованого геологічного тіла. Воно відбувається під дією сили тяжіння і супутніх зовнішніх факторів: зволоження і висихання, нагріву і охолодження, замерзання і відтанення. Повзучість поділяють на поверхневу і глибинну. Також розрізняють площинну, колообертальну і загальну повзучості.
Зсувні процеси – це процеси зміщення гірських порід (ґрунтів) під впливом сили тяжіння на більш низький гіпсометричний рівень при збереженні контакту з нерухомою основою. Зсув – це геологічне тіло, сформоване зсувним процесом і обмежене поверхнею зміщення та земною поверхнею.
Зсуви поділяються по місцю прояву на поверхневі та глибинні, а по генезису – на зсуви ковзання, видавлювання, випучування, течії, просідання, розрідження.
Процес формування завалів - це обвалювання гірських порід з короткочасним відривом від основи під час переміщення. Вони часто відбуваються разом із зсувами.
Процес утворення осипів є спорідненим із завалами і полягає у відокремленні зруйнованих вивітрюванням уламків скельних і напівскельних порід та сповзання їх по схилу.
Карстові процеси і суфозія пов’язані з діяльністю підземних вод і розчиненням вміщаючих порід.
Утворюються вони на поверхні земної кори або її приповерхневій зоні. Виникнення такого типу мінерально-сировинних ресурсів пов’язане з процесами дії на мінерали гірських порід, поверхневих і ґрунтових вод, атмосфери, а також органічних речовин. Стійкі в ендогенних умовах мінерали на земній поверхні руйнуються за рахунок процесів вивітрювання, як механічно, так і хімічно і на їх місці виникають нові мінерали, які стійкі в екзогенних умовах. Ті продукти вивітрювання, які залишаються на місці або переміщуються на незначну відстань називаються залишковими корисними копалинами. Ті продукти руйнування, які проникають у вигляді розчинів в нижні горизонти і там реагують з породами і рудами утворюють інфільтраційні корисні копалини. Ті продукти вивітрювання, що переносяться поверхневими водами, як у вигляді механічних домішок так і у вигляді розчинів на значні віддалі і нагромаджуються в кінцевих водоймищах називають осадочними корисними копалинами.
