Основные структурные элементы земной коры и литосферы

Классификации складок

Складчатость и складки

Деформации и дислокации горных пород

Древние тектонические движения

К ним относятся тектонические движения донеогенового возраста. Им обязаны основные структурные элементы земной коры: океаны, континенты, геосинклинали и т.д.

Основными методами изучения являются методы палеотектонического анализа, которые основаны на изучении распространения, состава, мощности, отношения осадочных - вулканических толщ.

Все эти методы базируются на принципах Стено: анализ фаций, анализ формаций, анализ мощностей и перерывов несогласий, объемный метод.

Анализ фаций. Построив карту фаций можно выяснить условия формирования древнего бассейна.

Деформация – временное или постоянное изменение формы или объема тела горной породы с сохранением ее слошности, связанной с перестройкой или перемещением внутренних частиц горной породы.

Дислокации – процесс нарушения первоначального положения слоев, вследствие которого возникают складчатые и разрывные нарушения.

Характер деформаций горных пород определяется величиной воздействующей силы, временем и направлением воздействия на геологическое тело и физическими свойствами породы.

Физические свойства пород определяются не только их составом, но и термодинамическими условиями в местах их залегания. Пластичные породы называются некомпетентными, а хрупкие – компетентными.

Складчатость: 1) процесс деформации и дислокации литосферных слоев; 2) группа складок.

Складчатые системы обладают особыми свойствами: ундуляция – волнообразование; виргация – ветвление, когда образуются пучки расходящихся складок при обтекании жесткого массива или в зонах затухания складчатости; вергентность – опрокидывание поднятий на окраины сопредельных депрессий.

Четко видное/ кулисообразное расположение складок.

Существуют разные принципы классификации складок, но наиболее популярными являются классификации Хайна и Белоусова. Классификация складок по Хайну основана на геолого-генетическом принципе, который учитывает признаки складок, образовавшихся на разных уровнях развития литосферы.

В зависимости от уровня развития Хайн делит складки на 4 категории, каждая из которых выделяет различные по механизму образования типы:

1) категория А охватывает группу поверхностных экзогенных дислокаций. В ней выделяются складки осадочного облекания, уплотнения, разбухания, оползней и гляциодислокаций.

2) категория Б включает покровные эндогенно-экзогенные складки. В ней выделяются гравитационные складки и складки нагнетания.

3) категория В включает в себя складки осадочного чехла, который отражает структуру фундамента. В ней выделяются унаследованные, приразломные, межразломные складки, складки общего сжатия.

4) категория Г включает в себя метаморфогенные и магматогенные складки.

Белоусов предлагает физико-генетическую классификацию складок, в основу которой положен кинематический принцип. Белоусов выделяет следующие типы складчатости:

1) глыбовая;

2) нагнетания;

3) общего смятия;

4) глубинная.

Однако эти классификации не являются в полной мере генетическими, т.к. родословные складок определяются, прежде всего, природой структурообразующих сил, а затем уже формой тектоногенеза и динамикой его проявления. Основываясь на этом, Карташов предложил свою классификацию. По ней выделяется 2 группы складок, которые в свою очередь разделяются на подгруппы:

1) гравитационные складки:

а) складки литодинамического тектоногенеза:

- складки нагнетания сквозные (к такому типу складок относятся всевозможные валы, купола и другие структуры, образованные в результате нагнетания пластичных пород из депрессий в свод поднятия);

- складки нагнетания инверсные образуются подъемом пластичной массы, но не по напластованию, а по вертикали вверх (к такому типу относятся бескорневые антиклинали, которые развиты над депрессиями подстилающего комплекса);

- складки нагнетания бескорневые возникают над склонами депрессий или тектонических ступеней и представляют собой наклонные или лежачие складки, замки которых заполнены пластичной породой;

- складки выпирания образуются при неглубоком залегании пластичной серии пород и неравномерной эрозии перекрывающих ее слоев;

- инверсные мульды;

- грабен проседания;

- сквозные компрессионные мульды возникают в осевых зонах депрессий в результате выдавливания пластичной массы вверх по восстанию пласта;

- кальдеры оседаний образуются в результате оседания верхних слоев земной коры вокруг вулканов или грифонов из-за выхода магмы на поверхность или сопочной брекчии;

- гранитогнейсовые купола – глубинные диапиры расплавленного гранитного вещества, выдавленного по тектонически ослабленным зонам поверхности (характерны для платформ);

- магматогенные складки – дислокации осадочных толщ под действием внедряющихся интрузий.

б) складки свободного скольжения пластов:

- покровные складки представляют собой разные пликативные дислокации, возникающие в горных районах при свободном гравитационном сползании пластов горных пород под действием силы тяжести;

- оползневые складки – дислокации, появляющиеся в результате отрыва и сползания по склонам слоев горных пород незначительной мощности (делятся на подводные и наземные);

- гляциодислокации – небольшие складки, образовавшиеся в результате смятия поверхностных слоев Земли движущимся ледником.

2) складки физико-химических процессов:

а) складки эндогенные физико-химических процессов:

- глыбовые складки, которые представляют собой приподнятые или опущенные блоки складчатого основания с припаянными к ним и разорванными слоями пород осадочного чехла;

- штамповые складки образуются в осадочном чехле под воздействием вертикально движущихся блоков жесткого основания;

- надразломные складки;

- приразломные складки – складки, образовавшиеся на крыльях взбросов и взбросонадвигов под действием сил горизонтального сжатия;

- складки волочения.

б) складки экзогенные физико-химических процессов:

- складки облекания, которые представляют собой прогибы слоев, облекающих выступы подстилающего рельефа;

- складки уплотнения – малоапмплитудные дислокации, образующиеся при диагенезе осадков из-за неравномерного уплотнения разных пород;

- складки разбухания образуются за счет разбухания некоторых горных пород, обладающих высокой способностью к набуханию.

Разрывные нарушения – нарушение сплошности пород с горизонтальным, наклонным или вертикальным смещением стенок разорванного слоя или комплекса слоев. По размерам разрывные нарушения делятся на 3 типа: трещины, собственно разрывные нарушения, глубинные разломы.

Трещины – разрывы с очень незначительной величиной смещения стенок. Природа трещин тектоническая и они возникают в хрупких слоях, испытывающих напряженно-деформационное состояние.

Разрывные нарушения характеризуются значительными вертикальными и горизонтальными смещениями стенок разорванных слоев.

Глубинные разломы – зоны разграничения и одновременно шовного сочленения крупных блоков и тектонических элементов литосферы. Имеют большие протяженности длиной от десятков до сотен метров, большое заложение глубиной от десятков до сотен километров и длительную историю развития.

Глубинные разломы располагаются системами параллельных разломов, определяющих развитие крупных тектонических структур. Эти планетарные структуры называются миниаментами. Основными признаками, по которым выражается глубина разломов, явялются:

1) Структурный признак – вдоль разломов располагаются крупные дислокации;

2) Литолого-стратиграфический признак. В зоне глубинного разлома обнаружены породы разного состава и возраста;

3) Геофизический признак (зоны различных различий ориентаций аномалий на крыльях разломов);

4) Геотермический (в природных зонах наблюдается повышенная величина теплового потока;

5) По магматическому признаку: к разломам приурочены в основном очаги интрузивного и эффузивного магматизма.

6) По геоморфологическому признаку (в разломной зоне с поверхности наблюдается зона контакта горных стран с предгорными равнинами).

Не все признаки глубинных разломов могут проявляться, поэтому для уверенного установления глубинного разлома необходимо доказать наличие трех признаков (по Хайну):

1) большая протяженность;

2) глубина заложения;

3) длительность развития.

Кроме того, глубинные разломы классифицируются по глубине заложения (по Хайну): сверхглубинные, т.е. разломы, проникающие в среднюю мантию до глубины 700км; среднеглубинные – разломы, начинающиеся в астеносфере; подкоровые – разломы, которые берут свое начало в верхней мантии; коровые – разломы, рассекающие земную кору до кровли мантии.

Глубинные разломы по разграничению тектоничеких элементов делятся на: периокеанические, т.е. разломы, разделяющие материки и океаны; перикратонные – разломы, разделяющие платформы и геосинклинали; внутригеосинклинальные – разломы, разграничивающие миогеосинкилнальные и эвгеосинклинальные прогибы; межглыбовые – разграничивающие крупные структуры внутри платформ; трансокеанические, которые представляют собой системы параллельных сдвигов северо-восточной части Тихого океана; разломы рифтовых поясов.

У Белоусова классификация глубинных разломов следующая:

1) глубинные врезы – вертикальные разломы, разграничивающие крупные области поднятий и погружений земной коры с различной историей развития;

2) общекоровые сдвиги – зоны горизонтального перемещения крупных блоков литосферы на десятки и сотни километров;

3) общекоровые сбросы, которые представляют собой системы параллельных разрывов, образующих крупные грабены;

4) общекоровые раздвиги – крупные зияющие трещины земной коры без существенного вертикально смещения крыльев;

5) общекоровые надвиги – зоны надвигания континентальных плит на океанические.

Пейве выделяет еще один тип глубинных разломов – межпластовый срыв–разлом с горизонтально-наклонной плоскостью сбрасывателя. Располагаются такие разломы между слоями мантии, литосферы и коры.

Кроме того, сейсмозондированием установлены еще 2 типа разломов, выраженных на глубине крупноамплитудными сбросами до 5-7 км, а в верхних слоях – взбросами и надвигами. Эти разломы назвали сбросо-надвигами скольжения и инверсионными сбросо-взбросами.

Сбросо-надвиги скольжения образуются в результате сползания наклонно-залегающих слоев с поднятого крыла сброса на опущенное крыло, при этом искривляется плоскость сбрасывателя.

Инверсионные сбросо-взбросы образуются в зонах длительного погружения блоков земной коры по взбросам в связи с незначительным погружением приподнятого крыла или поднятием погруженного крыла.

Магматизм, грязевой вулканизм и гидровулканизм

Все эти процессы обычно проявляются в областях тектонической активизации. Они связаны с дизъюнктивными дисклокациями, участвуют в структурообразовании и определяют основные черты локальной и некоторые методы глобальной тектоники земной коры.

Магматизм – совокупность геологических процессов, связанных с движением магмы, ее проникновением из глубин в земную кору и на дневную поверхность. В результате образуются различные интрузивные и эффузивные тела, в земной коре развиваются магматогенные поднятия и депрессии, в результате чего преобразуется геология района.

Характер магматизма определяется двумя основными факторами: проницаемостью земной коры и типом магмы. Магматизм обычно интенсивно проявляется в подвижных поясах Земли, на платформах и в рифтовых зонах. В геосинклинальных областях магматизм изменяется с эволюцией геосинклинальной области.

На первой стадии развития геосинклинали, т.е. когда происходит погружение литосферы, проявляется эффузивный подводный магматизм, состоящий из лав ультраосновного и основного состава. Эти лавы после метаморфизации преобразуются в спелито – диабазо – киратофировую формацию.

На второй стадии развития геосинклинали – предорогенной, продуктами вулканизма являются андезито-базальты, которые формируют андезитовую формацию.

На третьей стадии – раннеорогенной, преобладает интрузивный гранитоидный магматизм, в результате которого образуются гранитные батолиты.

В четвертой стадии – орогенной, проявляется уже назменый вулканизм, в основном реалитовый и андезитовый, и образуется порфировая формация.

На пятой стадии – тафрогенной, проявляется финальный магматизм, состоящий из лав базальтового состава, которые заполняют грабены и покрывают долины в эпигеосинклинальных прогибах.

На платформах магматизм выражается трещинным излиянием базальтов, которые покрывают огромные территории.

Наряду с эффузивным магматизмом, на платформах проявляется интрузивный магматизм. В рифтовых зонах периоды магматизма подчинены стадиям тектогенеза. В основном это вулканизм из лав базальтового типа и в период рождения грабенов вулканизм протекает вместе с накопленем моласы и в результате в рифтовых зонах образуется вулканогенно-молассовая формация, а на стадиях активного рифтогенеза магматизм предшествует образованию эвапоритовой толщи. В результате образуется вулканогенно-эвапоритовая формация.

В океанических рифтах вулканизм проявляется сильнее, т.е. его продуктивность составляет 4 км3 в год, в результате чего образуются вулканические хребты и острова.

Грязевой вулканизм заключается в истечении из земных недр газо-водяной смеси с частицами горной породы, которые называют сопочной брекчией. Наземные постройки грязевых вулканов сложены сопочной брекчией и морфологически выражены возвышениями в виде усеченных конусов с выпуклыми, прогнутыми или плоскими вершинами.

Подземные вулканы. К ним относятся палеовулканы, т.е. вулканы, прекратившие свою деятельность в прошлом и перекрытые осадками. Существуют также подводные грязевые вулканы, которые выложены в рельефе дна коническими выступами.

Обычно все грязевые вулканы приурочены к газовым и газо-нефтяным скоплениям, и находятся в сводах или сводовых частях антиклинальных поднятий. Обычно приурочены к региональным разломам, которые выполняют роль каналов, по которым грязь поступает на поверхность.

Наряду с образованием грязевых покровов в результате гидровулканизма извержение грязи приводит к формированию депрессионных структур – компенсационных геосинклиналей.

Гидровулканизм – комлекс явлений, связанных с прорывом высоконапорных термальных пластовых жидкостей по разного рода нарушениям в результате разрядки напряженного состояния горных пород. По сути гидровулканизм близок к грязевому вулканизму. Отличие состоит в том, что при гидровулканизме выталкивающей силой является гидродинамическая сила. В результате гидровулканизма образуются не вулканические постройки, а образуются эрозионные впадины.

Под термином тектоническая структура в геологии понимают – обособленный участок земной коры, литосферы (тектоносферы), отличающийся от сопределельных участков определенным сочетанием состава и условий залегания слагающих их пород.

Самыми крупными тектоническими структурами литосферы являются плиты, в пределах которых в зависимости от особенностей строения выделяют океаны и континенты.

Литосферные плиты – обширные участки литосферы, ограниченные сравнительно узкими зонами сейсмической и вулканической активности. Толщина литосферных плит меньше, чем их ширина.

Литосферные плиты могут быть океаническими, континентальными смешанными.

Основными литосферными плитами являются:

1) Северо-Американская плит;

2) Южно-Американская плита;

3) Евроазиатская плита;

4) Индоавстралийская;

5) Антарктическая;

6) Тихоокеанская – океаническая плита.

Границы между плитами могут быть конвергентными и дивергентными.

В пределах континентов основную площадь литосферных плит занимают платформы.

Надпорядковыми структурными элементами земной коры являются океаны и континенты, причем границы океанических и континентальных структур.

Океаны – крупнейшие тектонические структуры земной коры океанического типа, в пределах которых не протекали геосинклинальные процессы. Континенты – крупнейшие тектонические структуры земной коры континентального или промежуточного типа, в пределах которого протекали или протекают геосинклинальные процессы. Граница между континентами и океанами проводится по границе выклинивания гранитно-метаморфического слоя.

Геосинклинали – подвижные пояса Земли, характеризующиеся устойчивым прогибанием на начальных стадиях своего развития и инверсией тектонического режима на заключительной стадии.

Платформы – относительно малоподвижные структуры литосферы, в пределах которых почти отсутствуют сейсмичность и вулканизм. Они обладают изометрической формой, сглаженным низменным рельефом. Их состояние близко к изостатическому равновесию. Они делятся на океанические и континентальные.

Рифтовые зоны – участки в пределах океанических и континентальных платформ, имеющих блоковое строение, испытавших тектонические движения нисходящие.