Тектоническое положение и основные типы зон субдукции. Удивительные явления - спрединг и субдукция Зоны субдукции и коллизии

7. Удивительные явления - спрединг и субдукция

Эти явления иллюстрирует рисунок на с. 74. Начнем со спрединга. Он происходит вдоль срединно-океанических хребтов - границ раздела раздвигающихся плит (эти границы всегда проходят по океаническому дну). На нашем рисунке срединно-океанический хребет разделяет литосферные плиты А и В. Это могут быть, например, Тихоокеанская плита и плита Наска соответственно. Линии со стрелками на рисунке показывают направления движения магматических масс астеносферы. Легко видеть, что астеносфера стремится увлечь плиту А влево, а плиту В вправо и тем самым раздвигает эти плиты. Раздвиганию плит способствует также поток магмы астеносферы, направленный снизу вверх прямо к границе раздела плит; он действует подобно своеобразному клину. Итак, плиты А и В слегка раздвигаются, между ними образуется расщелина (рифт). Давление пород в этом месте падает и там возникает очаг расплавленной магмы. Происходит подводное извержение вулкана, расплавленный базальт изливается через расщелину и застывает, образуя базальтовую лаву. Вот таким образом и наращиваются края раздвигающихся плит А и В. Итак, наращивание происходит за счет магматической массы, поднявшейся из астеносферы и разлившейся по склонам срединно-океанического хребта. Отсюда и английский термин «спрединг», что означает «расширение», «растекание».

Следует иметь в виду, что спрединг происходит непрерывно. Плиты АиВ все время наращиваются. Именно так и осуществляется движение данных плит в разные стороны. Подчеркнем: движение литосферных плит -это не есть перемещение какого-то объекта в пространстве (с одного места на другое); оно не имеет ничего общего с движением, скажем, льдины на поверхности воды. Движение литосферной плиты происходит за счет того, что в каком-то месте (там, где находится срединно-океанический хребет) все время наращиваются новые и новые части плиты, в результате чего ранее образовавшиеся части плиты все время отодвигаются от упомянутого места. Так что данное движение следует воспринимать не как перемещение, а как разрастание (можно сказать: расширение).

Ну а при разрастании, естественно, возникает вопрос: куда девать «лишние» части плиты? Вот плита В разрослась настолько, что достигла плиты С. Если в нашем случае плита В - это плита Наска, то плитой С может служить Южноамериканская плита.

Заметим, что на плите С находится материк; это более массивная плита по сравнению с океанической плитой В. Итак, плита В достигла плиты С. Что же дальше? Ответ известен: плита В прогнется книзу, поднырнет (подвинется) под плиту С и будет продолжать разрастаться в глубинах астеносферы под плитой С, постепенно превращаясь в вещество астеносферы. Это явление называют субдукцией. Данный термин происходит от слов «суб» и «дукция». По-латыни они означают «под» и «веду» соответственно. Так что «субдукция» - это подведение подо что-то. В нашем случае плита В оказалась подведенной под плиту С.

На рисунке хорошо видно, что вследствие прогиба плиты В глубина океана вблизи края континентальной плиты С возрастает - здесь образуется глубоководный желоб. Рядом с желобами обычно возникают цепочки действующих вулканов. Они образуются над тем местом, где «поднырнувшая» литосферная плита, наклонно уходящая в глубину, начинает частично плавиться. Плавление происходит вследствие того, что температура с глубиной заметно повысилась (до 1000-1200 °С), а давление пород возросло пока еще не очень сильно.

Теперь ты представляешь сущность концепции глобальной тектоники литосферных плит. Литосфера Земли - это совокупность плит, которые плавают на поверхности вязкой астеносферы. Под воздействием астеносферы океанические литосферные плиты движутся в направлении от срединно-океанических хребтов, кратеры которых обеспечивают постоянное нарастание океанической литосферы (это есть явление сцрединга). Океанические плиты движутся к глубоководным желобам; там они уходят в глубину и в конечном счете поглощаются астеносферой (это явление субдукции). В зонах спрединга земная кора «подпитывается» веществом астеносферы, а в зонах субдукции она возвращает «излишки» вещества в астеносферу. Эти процессы происходят за счет тепловой энергии земных недр. Зоны спрединга и зоны субдукции наиболее активны в тектоническом отношении. На них приходится основная масса (более 90%) очагов землетрясений и вулканов на земном шаре.

Описанную картину дополним двумя замечаниями. Во-первых, существуют границы между плитами, перемещающимися примерно параллельно друг другу. На таких границах одна плита (или часть плиты) смещается относительно другой по вертикали. Это так называемые трансформные разломы. Примером могут служить большие тихоокеанские разломы, идущие параллельно друг другу. Второе замечание состоит в том, что субдукция может сопровождаться процессами сминания и образования горных складок на краю континентальной коры. Именно так образовались Анды в Южной Америке. Особого разговора заслуживает образование Тибетского нагорья и Гималаев. Об этом мы поговорим в следующем параграфе.

Земная кора самый верхний слой Земли, то и изучена лучше всех. В её недрах залегают очень ценные для человека горные породы и минералы, который он научился использовать в хозяйстве. Рисунок 1. Строение Земли Верхний слой земной коры состоит из достаточно мягких горных пород. Они образованы в результате разрушения твёрдых пород (например, песок), отложения остатков животных (мел) или...

Выделяются два тектонических режима: платформенный и орогенный, которым соответствуют мегаструктуры II порядка – платформы и орогены. На платформах развивается рельеф разновысотных равнин различного генезиса, в областях горообразования – горные страны. Платформенные равнины Платформенные равнины развиваются на разновозрастных платформах и являются основной мегаформой рельефа континентов...

А иногда могут образовываться даже провалы. Эти формы широко распространены в среднеазиатских районах. Карст и карстовые формы рельефа. Известняки, гипс и другие родственные им породы почти всегда имеют большое количество трещин. Дождевые и снеговые воды по этим трещинам уходят вглубь земли. При этом они постепенно растворяют известняки и расширяют трещины. В результате вся толща известняковых...

Высокая точка всей Украины гора Говерла (2 061 м) в Украинских Карпатах. Низменности, возвышенности и горы Украины приурочены к различным тектоническим структурам, которые влияли на развитие современного рельефа, на поверхность отдельных частей территории. Низменности. На севере Украины находится Полесская низменность, имеющая наклон к рекам Припять и Днепр. Высоты ее не превышают 200 м, только...

Литосферные плиты - крупные жесткие блоки литосферы Земли, основанием для выделения которых и проведения границ между ними служит размещение очагов землетрясений. Выделяют континентальные и океанические плиты.
Дивергентные границы или границы раздвижения плит. Это границы между плитами, двигающимися в противоположные стороны. В рельефе Земли эти границы выражены рифтами, в них преобладают деформации растяжения, мощность коры пониженная, тепловой поток максимален, и происходит активный вулканизм. Если такая граница образуется на континенте, то формируется континентальный рифт, который в дальнейшем может превратиться в океанический бассейн с океаническим рифтом в центре. В океанических рифтах в результате спрединга формируется новая океаническая кора.
Континентальные рифты.
Раскол континента на части начинается с образования рифта.
Кора утончается, раздвигается начинается магматизм образуется впадина
Заполняется осадочным мат-лом
Формирование океанической коры
Конвергентные границы.
Конвергентными называются границы, на которых происходит столкновение плит. Возможно три варианта:

8. Континентальная плита с океанической. Океаническая кора плотнее, чем континентальная и погружается под континент в зоне субдукции.

9. Океаническая плита с океанической. В таком случае одна из плит заползает под другую и также формируется зона субдукции, над которой образуется островная дуга.

10. Континентальная плита с континентальной. Происходит коллизия, возникает мощная складчатая область. Классический пример - Гималаи.

В редких случаях происходит надвигание океанической коры на континентальную - обдукция.
В зонах субдукции поглощается океаническая кора, и тем самым компенсируется её появление
в срединно-океанических хребтах. В них происходят исключительно сложные процессы, взаимодействия коры и мантии. Так океаническая кора может затягивать в мантию блоки континентальной коры, которые по причине низкой плотности эксгумируются обратно в кору. Так возникают метаморфические комплексы сверхвысоких давлений, один из популярнейших объектов современных геологических исследований.

Большинство современных зон субдукции расположены по периферии Тихого океана, образуя тихоокеанское огненное кольцо. Процессы, идущие в зоне конвергенции плит, по праву считаются одними из самых сложных в геологии. В ней смешиваются блоки разного происхождения, образуя новую континентальную кору.

Активная континентальная окраина возникает там, где под континент погружается океаническая кора. Эталоном этой геодинамической обстановки считается западное побережье Южной. Америки,еёчастоназываютан ийскимтипомконтинентальнойокраины.Дляактивной континентальной окраины характерны многочисленные вулканы и вообще мощный магматизм. Расплавы имеют три компонента: океаническую кору, мантию над ней и низы континентальной коры.

Под активной континентальной окраиной происходит активное механическое взаимодействие океанической и континентальной плит. В зависимости от скорости, возраста и мощности океанической коры возможны несколько сценариев равновесия. Если плита двигается медленно и имеет относительно малую мощность, то континент соскабливает с неё осадочный чехол. Осадочные породы сминаются в интенсивные складки, метаморфизуются и становятся частью континентальной коры. Образующаяся при этом структура называется аккреционным клином. Если скорость погружающейся плиты высока, а осадочный чехол тонок, то океаническая кора стирает низ континента и вовлекает его в мантию.

Островные дуги - это цепочки вулканических островов над зоной субдукции, возникающие там, где океаническая плита погружается под другую океаническую плиту. В качестве типичных современных островных дуг можно назвать Алеутские, Курильские, Марианские острова, и многие другие архипелаги. Японские острова также часто называют островной дугой, но их фундамент очень древний и на самом деле они образованы несколькими разновременными комплексами островных дуг, так что Японские острова являются микроконтинентом.

Островные дуги образуются при столкновении двух океанических плит. При этом одна из плит оказывается снизу и поглощается в мантию. На верхней же плите образуются вулканы островной дуги. Выгнутая сторона островной дуги направлена в сторону поглощаемой плиты. С этой стороны находятся глубоководный желоб и преддуговый прогиб.

За островной дугой расположен задуговый бассейн в котором также может происходить спрединг.

Коллизия континентов. Столкновение континентальных плит приводит к смятию коры и образованию горных цепей. Это неустойчивая структура, она интенсивно разрушается поверхностной и тектонической эрозией. В коре с резко увеличенной мощностью идёт выплавка гранитов из метаморфизованных осадочных и магматических пород. Так образовались крупнейшие батолиты, напр., Ангаро-Витимский Трансформные границы.

Там, где плиты двигаются параллельным курсом, но с разной скоростью, возникают трансформные разломы - грандиозные сдвиговые нарушения, широко распространённые в океанах и редкие на континентах.
Трансформные разломы.
В океанах трансформные разломы идут перпендикулярно срединно-океаническим хребтам (СОХ) и разбивают их на сегменты шириной в среднем 400 км. Между сегментами хребта находится активная часть трансформного разлома. На этом участке постоянно происходят землетрясения и горообразование, вокруг разлома формируются многочисленные оперяющие структуры - надвиги, складки и грабены. В результате, в зоне разлома нередко обнажаются мантийные породы.

По обе стороны от сегментов СОХ находятся неактивные части трансформных разломов. Активных движений в них не происходит, но они чётко выражены в рельефе дна океанов линейными поднятиями с центральной депрессией.
Трансформные разломы формируют закономерную сетку и, очевидно, возникают не случайно, а в силу объективных физических причин. Совокупность данных численного моделирования, теплофизических экспериментов и геофизических наблюдений позволила выяснить, что мантийная конвекция имеет трёхмерную структуру. Кроме основного течения от СОХ, в конвективной ячейке за счёт остывания верхней части потока, возникают продольные течения. Это остывшее вещество устремляется вниз вдоль основного направления течения мантии. В зонах этого второстепенного опускающегося потока и находятся трансформные разломы. Такая модель хорошо согласуется с данными о тепловом потоке: над трансформными разломами наблюдается его понижение.

Сдвиги на континентах.

Спрединг – раздвигание морского дна.

91.Древние и молодые платформы, их строение и развитие; примеры.

ПЛАТФОРМЫ – относительно устойчивые участки земной коры, в которых вертикальные тектонические движения сравнительно слабые и малоконтрастные, слои осадочных пород лежат почти горизонтально и лишь местами образуют пологие складки. Обширные, преимущественно равнинные участки земной коры обычно неправильной многоугольной формы.

Строение двухэтажное.

Нижний слой - ФУНДАМЕНТ - сформировался в доплатформенный этап развития, состоит из сильно дислоцированных метаморфизированных ГП, пронизанных интрузиями (геологическое тело, сложенное из магматических ГП, закристаллизованных в глубине земной коры) и глубокими разломами.

Когда фундамент выступает на поверхность – ЩИТ. Когда фундамент погружен на глубину и покрыт осадочным чехлом – ПЛИТА. На плитах выделяют АНТЕКЛИЗЫ – пологие поднятия и СИНЕКЛИЗЫ – впадины, которые могут осложняться впадинами, валами, сводами, авлакогенами (желобообразные тектонические впадины, линейно ориентированные и ограниченные параллельными глубинными разломами).

Верхний слой – ЧЕХОЛ – залегает несогласно и почти горизонтально, сложен осадочными ГП.

По возрасту складчатого фундамента платформы разделяются на ДРЕВНИЕ(докембрийский фундамент; Восточно-Европейская, Африканская, Сибирская) и МОЛОДЫЕ(палеозойский фундамент; Западно-Сибирская, Средне-Европейская).

Развитие платформ в каждом тектоническом цикле проходит в два этапа. 1)платформы прогибаются, начинается трансгрессия моря, накопление морских осадков, дробление фундамента разрывами и перемещение отдельных глыб с различной скоростью, начинается формирование синеклизы и прерывистых складок, отражающих движение блоков фундамента. Платформы начинают испытывать поднятие, море отступает. В отдельных прогибах образуются заливы, лагуны, частично или полностью отшнурованные от моря. В них местами накапливаются угленосные (во влажном климате) или соленосные (в аридном). В конце каждого тектонического цикла платформа испытывает поднятие и почти полное осушение. 2)завершается формирование различных платформенных складок.

Международная группа сейсмологов изучила зону субдукции возле островов Шумагина у берегов Аляски, в которой Тихоокеанская плита погружается под Северо-Американскую континентальную плиту. Ученые обнаружили крутой сброс, отходящий от меганадвига зоны субдукции в тело континентальной плиты. Строение этой зоны похоже на строение сейсмической зоны Тохоку у берегов Японии, где в марте 2011 года произошло мощное подводное землетрясение, вызвавшее разрушительное цунами. До этого зона Тохоку считалась безопасной с точки зрения цунами. Эта работа указывает на то, что подобные цунамигенные структуры в зонах субдукции могут встречаться вдоль всех , поэтому требуются целенаправленные усилия по их выявлению.

Международная группа ученых-геофизиков под руководством сейсмолога Анн Бесель (Anne Bécel) из Обсерватории Земли Ламонт-Доэрти Колумбийского университета опубликовала результаты изучения геологического строения побережья Аляски в районе островов Шумагина - группы островов в восточной части Алеутской гряды , расположенных в 1000 км к юго-западу от Анкориджа. Район относится к так называемой сейсмической зоне Шумагина, считавшейся до этого исследования относительно безопасной с точки зрения вероятности возникновения цунами .

Геофизические исследования проводились при помощи сейсмоакустического метода отраженных волн . Сейсмоакустические методы основаны на изучении скорости распространения звуковых волн от источника возбуждения до сейсмоприемников . В исследовании, о котором идет речь в обсуждаемой статье, источником возбуждения волн была сейсмическая станция , установленная на борту специализированного сейсмологического судна Marcus G. Langseth , а приемные датчики находились на концах 8-километровых кабелей, называемых косами или стримерами (streamer), буксируемых в толще воды вслед за судном.

Сейсмоакустика - основной метод изучения внутреннего строения океанической коры . В однородной среде скорость распространения акустических волн постоянна, но она меняется скачкообразно на границах разнородных сред. Анализируя скорости возвращения отраженных волн (акустическое эхо), можно построить пространственные модели земной коры и определить местоположение отражающих границ. В ходе исследования на основе анализа времени возвращения и степени рассеивания акустического сигнала строились как батиметрические карты поверхности дна, так и разрезы внутреннего строения зоны.

Большинство подводных землетрясений, в том числе цунамигенных (приводящих к возникновению цунами), происходит вдоль активных континентальных окраин , где в зонах субдукции океанические плиты погружаются под континентальные. Если движение плит происходит медленно и равномерно, не сопровождаясь резкими подвижками, риск возникновения цунами минимален. А вот там, где плиты неравномерно проскальзывают друг по другу и периодически происходит их «блокирование», нижняя океаническая плита начинает «утаскивать» верхнюю континентальную плиту или ее отколовшиеся фрагменты за собой. В зоне «блокирования» при этом нарастает напряжение, при достижении критических значений которого происходит срыв: верхняя плита или отколовшиеся от нее краевые блоки высвобождаются вверх, вызывая подъем водных масс (и, как следствие, цунами).

До 2011 года критерий равномерности/неравномерности движения плит в зонах сейсмически активных континентальных окраин и был главным критерием их разделения на цунамигенные и безопасные с точки зрения возникновения цунами. Но в марте 2011 года у берегов Японии, в сейсмической зоне Тохоку , считавшейся до этого нецунамигенной, произошло мощное подводное землетрясение , породившее цунами, в результате которого погибло и пропало без вести больше 18 тысяч человек и были разрушены три ядерных реактора на АЭС Фукусима. Произошедшее было неожиданностью, потому что в зоне Тохоку океаническая плита двигается равномерно, а накапливающиеся напряжения разряжаются в виде частых землетрясений небольшой магнитуды . Но оказалось, что такое поведение плиты не гарантирует безопасности. Тектонические подвижки, вызвавшие цунами, произошли здесь не по плоскости главного меганадвига зоны субдукции, как обычно бывает при цунамигенных землетрясениях, а по разлому-сбросу, отходящему от него.

Японская катастрофа 2011 года заставила ученых скорректировать свои представления о критериях цунамигенности. На примере зоны Тохоку были описаны черты строения потенциально цунамигенных зон, в которых тектонические подвижки, вызывающие образование цунами, могут происходить не по главному меганадвигу (см. Megathrust), являющемуся границей между пододвигающейся океанической плитой и надвигающейся на нее континентальной, а по крутому разлому-сбросу , отходящему от меганадвига вверх (T. Tsuji et al., 2011. Potential tsunamigenic faults of the 2011 off the Pacific coast of Tohoku Earthquake). Перед научным сообществом встала задача выявления в пределах активных континентальных окраин потенциально цунамигенных зон подобного типа, среди тех, что ранее считались безопасными.

Группа под руководством Анн Бесель, изучив внутреннее строение сейсмической зоны Шумагина, расположенной на активной континентальной окраине, обнаружила здесь все три характерные особенности строения таких потенциально цунамигенных зон: 1) поверхность соприкосновения океанической и континентальной плит неровная (гетерогенная); 2) во фронтальной зоне надвигающейся континентальной плиты формируется клиновидная аккреционная призма , сложенная деформированными осадочными отложениями , собранными в сложные складки ; 3) фронтальная клиновидная призма отделена от основной части континентальной плиты скошенным в сторону континента разломом-сбросом, уходящим корнями к границе между континентальной и океанической плитами (главному меганадвигу зоны субдукции). Последний пункт самый важный.

На сейсмоакустических разрезах и батиметрических картах обнаруженная сбросовая структура выглядит как пятиметровый уступ (рис. 2), расположенный в 75 км от глубоководного желоба вверх по континентальному склону , а сам разлом , пересекающий все, даже самые молодые отложения, тянется параллельно берегу Аляски примерно на 150 км, уходя на глубину 30 км, отделяя от основной континентальной плиты клиновидный фрагмент, расположенный во фронтальной части плиты между ней и погружающейся океанической плитой. При любых, даже небольших подвижках по обнаруженному сбросу этот фрагмент может быть выдавлен вверх, что вызовет резкий подъем морского дна и образование цунами.

На разрезе (рис. 2, а) видно, что эпицентры большинства мелких землетрясений приурочены к месту сочленения сброса с плоскостью меганадвига на глубине примерно 35 км от поверхности. Это, по мнению авторов, указывает на то, что сбросовая структура является активной и в ее основании постоянно происходят подвижки. Возможно, именно с такой тектонической подвижкой было связано и единственное документально зафиксированное породившее цунами землетрясение в зоне Шумагина, произошедшее в 1788 году и описанное в хрониках первых русских переселенцев на Аляске. Высота волны тогда достигала десяти метров.

Конфигурация сброса, которую авторам удалось выявить при многоканальной сейсмической записи отраженных волн, указывает на то, что это нормальный сброс - разлом, у которого поверхность смещения наклонена в сторону опущенного блока, в данном случае - в сторону континента. Угол этого наклона составляет 40–45°. Подвижки по такому сбросу могут происходить как с вертикальной составляющей в процессе движения плит, так и с горизонтальной - при поперечных движениях вдоль самого разлома. Спровоцировать подвижки могут и землетрясения в соседней с зоной Шумагина сейсмической зоне Семиди , где, по наблюдениям, разрядки тектонических напряжений происходят каждые 50–70 лет.

Исследование показало, что такие структуры, как нормальные сбросы во фронтальной части надвигающейся континентальной плиты, могут присутствовать и в других сейсмических зонах активных континентальных окраин, помимо зоны Тохоку. По мнению авторов, сейчас, когда стало ясно, что такие структуры могут быть цунамигенными, необходимо по возможности провести дополнительные исследования и в других сейсмических окраинных зонах, считавшихся ранее безопасными.

Что касается оценки цумигенного потенциала сброса, выявленной в зоне Шумагина, авторы считают, что смещения по нему могут, в зависимости от динамики развития этой структуры, вызвать как локальное цунами, так и волну транстихоокеанского масштаба.

В коллизионных областях гималайского типа главным процессом поглощения литосферы, обеспечивающим горизонтальное сокращение этих областей, является континентальная субдукция. Это понятие было введено в 1975 году швейцарским исследователем Альбертом Балли, который в крайне запутанной статье предположил возможность пологого погружения (субдукции) холодной континентальной коры под также континентальную, но горячую и, стало быть, более плавучую литосферу. Сейчас эта идея поддержана детальными геофизическими исследованиями.

Рис. 26. Глобальная система современных континентальных и океанских рифтов, главные зоны субдукции и коллизии, пассивные (внутриплитные) континентальные окраины. а – океанские рифты (зоны спрединга) и трансформные разломы; б – континентальные рифты; в – зоны субдукции: островодужные и окраинно-материковые (двойная линия); г – зоны коллизии; д – пассивные континентальные окраины; е – трансформные континентальные окраины (в том числе пассивные); ж – векторы относительных движений литосферных плит, по Дж. Минстеру, Т. Джордану (1978) и К. Чейзу (1978), с дополнениями; в зонах спрединга – до 15-18 см/год в каждую сторону, в зонах субдукции – до 12 см/год.

Рифтовые зоны : СА - Срединно-Атлантическая; Ам-А – Американо-Антарктическая; Аф-А - Африкано-Антарктическая; ЮЗИ – Юго-Западная Индоокеанская; А-И – Аравийско-Индийская; ВА – Восточно-Африканская; Кр – Красноморская; ЮВИ – Юго-Восточнач Индоокеанская; Ав-А – Австрало-Антарктическая; ЮТ – Южно-Тихоокеанская; ВТ – Восточно-Тихоокеанская; ЗЧ – Западно-Чилийская; Г – Галапагосская; Кл – Калифорнийская; БХ – Рио-Гранде – Бассейнов и Хребтов; ХФ – Горда – Хуан-де-Фука; НГ – Нансена-Гаккеля; М – Момская; Б – Байкальская; Р – Рейнская.

Зоны субдукции : 1 – Тонга-Кермадек, 2 – Новогебридская, 3 – Соломон, 4 – Новобританская, 5 – Зондская, 6 – Манильская, 7 – Филиппинская, 8 – Рюкю, 9 – Марианская, 10 – Идзу-Бонинская, 11 – Японская, 12 – Курило-Камчатская, 13 – Алеутская, 14 – Каскадных гор, 15 – Центральноамериканская, 16 – Малых Антил, 17 – Андская, 18 – Южных Антил (Скотия), 19 – Эоловая (Калабрийская), 20 – Эгейская (Критская), 21 – Мекран.

Сейсмичность областей континентальной субдукции

Субдуцирование холодной литосферы сопровождается глубинной сейсмичностью, которая оконтуривает зону поддвига. В гималайском регионе глубинная сейсмичность наблюдается главным образом в Бадахшано-Памирской зоне, где известны очаги с глубиной до 280 - 300 км. Очаги сосредоточены в круто-наклоненной зоне, довольно резко оборванной по краям, пересекаюшей Гиндукуш, Бадахшан и Центральный Памир. В целом, сейсофокальная зона погружается на северо-запад. Вниз по падению сейсмическая зона становится вертикальной и более всего это напоминает тонушие в континентальной литосфере и астеносфере вертикально поставленные плиты тяжелой океанской коры.

Аналогичная картина (правда, меньшего масштаба) наблюдается перед фронтам Аравийской плиты, в Загросе, в Альпах и некоторых других местах. Ранние объяснения этого явления были следующими. Подошедшие с юга к Евразии континентальные массы (Индостан, Аравия, Африка) были сегментами океанических плит, и между ними и Евразией, по крайней мере до эоцена, существовал океанический бассейн, известный под названием Океан Тетис. Захлопывание этого бассейна сопровождалось нормальной субдукцией океанической литосферы под Евразию, и только начиная с олигоцена началось собственно коллизионное взаимодействие. Cубдуцированная океанская кора оторвалась от континентальной, разорвалась на несколько пластин и стала тонуть практически вертикально. Вопрос, стало быть, в том, что происходило дальше.

В рамках идеи континентальной субдукции вслед за океанским сегментом плиты начинает погружаться и континентальная литосфера. Возможность субдуцирования определяется тем обстоятельством, что в зоне контакта взаимодействующие континентальные литосферы имеют разную плавучесть: верхняя разогрета предшествующей океан-континентальной субдукцией, а нижняя, подъехавшая "на хвосте" океанской, холодная. В результате образуется многоэтажная конструкция, в которой отдельные составляющие первоначально находились неопределенно далеко друг от друга. На рис. показана структура нескольких коллизионных горно-складчатых сооружений, образовавшихся за счет континентальной субдукции.

Рис. 27. Континентальная субдукция, Гималаи

Типы горно-складчатых поясов, развитых на континентальных субдукционных границах

Изучение горно-складчатых поясов, развитых на континентальных субдукционных границах показывает, что они включают две разные группы, различающиеся по структурному стилю, метаморфизму, степени постколлизионных деформаций, топографии, геоморфологии, а также по геометрии и вещественному составу предгорных прогибов. По мнению Л. Ройден, геологические особенности каждой из групп горно-складчатых поясов вероятно связаны с соотношением скоростей субдукции и общей конвергенции, и соответственно, с величиной горизонтального напряжения сжатия, передаваемого поперек субдукционной границы. На первый взгляд не очень понятно, как могут различаться скорость схождения плит и скорость субдукции - кажется, что это один и тот же процесс и скорости должны быть равны. Дело, однако, в том, что субдукция - это только один из механизмов компенсации или поглощения материала в коллизионнах зонах, другие механизмы связаны с образованием различных структур сжатия; по этой и другим причинам скорость движения субдуцирующей плиты может меняться с глубиной. Если скорость с глубиной увеличивается, общая скорость субдукции меньше скорости схождения (конвергенции); если уменьшается - больше скорость конвергенции.

(1) На субдукционных границах, где скорость всей плитной конвергенции меньше, чем скорость субдукции, наведенные горизонтальные напряжения сжатия невелики, и региональные деформации перекрывающей плиты происходят при горизонтальном растяжении. Тектоническим выражением таких отступающих субдукционных границ являются:

- топографически низкие горы,

- небольшая эрозия или денудация,

- низкотемпературный метаморфизм или отсутствие такового

- минимальное вовлечение пород кристаллического фундамента в коллизионные структуры

- малая - до нулевой - скорость постколлизионного схождения

- аномально глубокие передовые прогибы с длительной историей морского осадконакопления в них

Анализ сейсмических и гравитационных данных поперек отступающих субдукционных границ (Апеннины, Карпаты, система Гелленид) показывает, что субдукция контролируется гравитационными силами, возникающими в связи с малой плотностью субдукционных пластин на глубинах между примерно 40 и 80 км в Карпатах, 50 и 150 км в Апеннинах, 50 и 250 км в Гелленидах.

(2). На субдукционных границах, где скорость общей плитной конвергенции больше, чем скорость субдукции, передача горизонтального сжимающего напряжения поперек плитной границы является существенной, и региональные деформации перекрывающей плиты происходят в условиях горизонтальном сжатии. Тектоническим выражением таких продвигающихся субдукционных границ являются:

- топографически высокие горы;

- складчато-надвиговые пояса;

- большая величина эрозии и денудации;

- выходы на дневную поверхность высоко-метаморфизованных пород;

- интенсивные деформации кристаллического основания вплоть до среднекоровых глубин;

- затяжная история молассовой аккумуляции в сопряженных передовых прогибах.

5.2.1 Неотектоника Гималайской области

Анализ гравитационных и сейсмических данных поперек двух продвигающихся субдукционных границ, развитых в континентальной литосфере Западных Альп и Гималаев (рис. 27) показывают, что надвиговые пакеты транслировались на большие расстояния над литосферой форланда (относительно границы субдукции); вероятно, что движения поперек субдукционных границ контролируются дальнодействующими напряжениями, связанными с глобальнымыи движениями плит.

В Гималайской коллизионной области холодная и оттого более тяжелая континентальная литосфера, двигающаяся на хвосте океанской, погружается под более разогретую, и оттого более легкую и пластичную литосферу южной окраины Евразии, а разогрета последняя именно из-за того, что ранее под нее субдуцировала океанская кора; при этом скорость сближения (конвергенции) Индии и Евразии превосходит скорость субдукции (рис. 27). При такой континентальной субдукции в нормальном случае образуется следующий латеральный ряд структур:

Предгорный прогиб (аналог глубоководного желоба при океан-континентальной субдукции) - интенсивно прогибающаяся структура, мигрирующая на пододвигающуюся (холодную) плиту, обычно заполненная молассами большой мощности, которые вблизи шва деформированы в моновергентные складчато-надвиговые пакеты низких предгорий;

Далее, за мощным региональным надвигом расположены высокие предгорья, сложенные доколлизионными породами, также интенсивно деформированными - они представляют собой континентальный аналог аккреционной призмы;

За ними еще одна надвиговая зона, отделяющая так называемую кристаллическую зону - высокогорную область, сложенную комплексами высоко метаморфизованных пород, включающих породы фундамента древних платформ (структурный аналог островной дуги);

В тылу гор расположены высокогорные плато, сложенные, как правило доколлизионными осадками и молассами межгорных впадин, деформированными в меньшей степени, чем в горном сооружении; очень часто в эти плато встроены небольшие рифтовые впадины, перпендикулярные горному поясу и соответственно параллельные векторам сближения и напряжениям сжатия;

А ними расположена тыловая межгорная впадина; взаимодействие блоков плато и межгорной впадины может приводить к образованию граничных тыловых гор и структур сдвигового происхождения, например присдвиговых бассейнов.

Интенсивные поднятия коллизионных горных сооружений этого типа связаны с двумя главными факторами: разогревом коры в зоне сначала океанской, а затем континентальной субдукции и ее термальным деформированием, а во-вторых - скучиванием в зоне коллизии легкой континентальной литосферы, резким увеличением из-за этого мощности легкой коры и ее изостатическим поднятием.

Максимальные абсолютные высоты здесь наблюдаются в кристаллической зоне и достигают, как вам известно, более чем 8 км. При этом, из-за большой скорости денудации, эта величина составляет примерно половину от общей амплитуды поднятия. Определенные Фостером и другими скорость откапывания склонов пика К2 или Чогори в Каракаруме - второй по высоте вершины Мира - по трекам распада в апатитах и цирконах дало среднюю скорость денудации 3-6 мм/год и величину денудационного среза в 7000 м при средней высоте поднятой поверхности около 6000 м. Если учесть, что в сопряженном Сиваликском передовом прогибе подошва моласс залегает на глубине 6-8 км, общие дифференцированные вертикальные движения в этой коллизионной зоне достигают 22-24 км за новейший этап.

5.2.2 Неотектоника Кавказа

Рис. 28. Скорости горизонтальных перемещений в северной Турции и на Большом и Малом Кавказе по данным McClusky S. etal, 2000). Показано положение основных активных разломов.

Рис. 30. Геологическая карта Кавказа

Рис. 31. Разрез через западную часть Кавказа

Другой коллизионой структурой гималайского типа является всем известный Кавказ. На представленных картах показано геологическое строение и новейшая структура Кавказа. Самое грубое неотектоническое районирование Кавказа может быть следующим. Выделяется два крупнейших продольных поднятия - Большого Кавказа, сложенного допалеозойскими, палеозойскими и мезозойскими комплексами, и Малого Кавказа, сложенного в целом более молодыми - мезозойско-кайнозойскими породами, в том числе офиолитами и молодыми вулканитами. Эти поднятия разделяются системой продольных впадин - Рионской и Куринской, вы-полненных в разной степени деформированными и погруженными молассовыми толщами. Все эти неоструктурные элементы продольно сегментированы и отдельные сегменты довольно сильно различаются по строению и стилю деформаций.

Максимальные высоты Кавказы около 5,5 км приурочены к молодым вулканическим массивам на Большом Кавказе - Эльбрусу и Казбеку, минимальный уровень - это уровень Каспийского моря, т.е. ниже уровня мирового океана. Считается, что к концу раннего миоцена - к сарматскому веку - на месте Кавказа существовал сильно выравненный рельеф, остатки которого сохранились на Малом Кавказе (частично под миоплиоценовыми эффузивами, частично откопанными из-под них и на отдельных участках Большого Кавказа. Поднятие горной страны, точнее, ее новейшее, позднеальпийское деформирование началось с конца сармата и охватывало три основных фазы.

Условия, определяющие структурное развитие региона

Различные тектонические структуры развиваются в разных типичных для них режимах тектогенеза. Сам характер режима определяется тектоническими условиями, существующими на данной территории в данный отрезок геологического времени.

Основными показателями тектонических условий являются:

1) величина эндогенной энергии, проявившейся в данном регионе;

2) величина гравитационной неуравновешенности вещества в литосфере.

Белоусов определил основные условия, определяющие структурное развитие региона, к которым относятся:

1) проницаемость литосферы для жидких и газообразных флюидов;

2) формой магматизма, составом лав, объемом лавы;

3) процессами деформации, метаморфизма и гранитизации;

4) контрастностью и степенью интенсивности тектонических движений;

5) соотношения между суммарной амлитудой положительных и отрицательных вертикальных движений;

6) соотношение между вертикальными и горизонтальными движениями.

На границах между океаническим и материковым полушарием расположен самый крупный в мире Тихоокеанский подвижный пояс, его длина составляет приблизительно 56000км. Он делится на западный и восточный Тихоокеанский подвижный пояс.

Материковое полушарие обладает более мозаичным и сложным строением, чем океаническое. Оно состоит из 6 отдельных континентальных массивов, разделяемых 4 океаническими впадинами.

Континентальные массивы образуют 2 группы: западную – Новый свет и восточную – Старый свет.

Новый свет – Северная Америка, Южная Америка, Антарктида - они образуют пояс, протягивающийся в меридианальном направлении.

Старый свет – Евразия, Африка, Австралия.

Восточная граница отделена от западной границы впадиной Атлантического океана. Восточная граница имеет тенденцию к делению на 2 подгруппы: Евроафриканская, Австралоазиатская.

Материки делятся и в широтном направлении: северное и южное полушарие разделены средиземноморским геосинклинальным поясом.

Взаимодействие литосферных плит при встречном движении, т.е. на конвергентных границах, порождает тектонические процессы, которые проникают глубоко в мантию. Эти процессы сложны и многообразны. На тектонических картах эти процессы выражаются зонами тектоно-магматической активности, такими как островные дуги, континентальные окраины андского типа и складчатые горные сооружения.

Различают два главных вида конвергентного взаимодействия литосферных плит: субдукцию и коллизию.

Субдукция развивается там, где на конвергентной границе сходятся континентальная и океаническая кора или океаническая с океанической, и при их встречном движении более тяжелая литосферная плита уходит под другую и затем погружается в мантию.

Коллизия – столкновение литосферных плит, развивается там, где континентальная кора сходится с континентальной их их встречное движение затруднено и компенсируется деформацией литосферы, ее утолщением и образованием горных складчатых систем.

Обдукция – движение на край континентальной коры фрагментов океанической коры. Происходит чрезвычайно редко.