Террейны Южной Аляски: строение и эволюция аккреционного клина в зоне субдукции

Геология Южной Аляски представляет собой сложную мозаику сросшихся террейнов — отдельных блоков земной коры, ограниченных разломами и присоединившихся к континенту в течение геологического времени. Основу этого коллажа составляют два крупных блока: внутренний супертеррейн Врангеллии (объединяющий террейны Пенинсулар, Врангеллию и Александер) и внешний супертеррейн Чугач—Принс-Уильям. В мезозойскую эру эти супертеррейны были взаимосвязанными компонентами активной конвергентной границы. Супертеррейн Врангеллии формировал магматическую дугу, в то время как супертеррейн Чугач—Принс-Уильям представлял собой крупный аккреционный клин над древней циркум-тихоокеанской зоной субдукции. Их граница маркируется разломом Пограничных хребтов, возникшим в результате субдукционных процессов и впоследствии реактивированным в режимах сдвига и нормального сброса.

Рисунок 1. Поперечное сечение типичного аккреционного клина. На схеме показаны процессы отслоения материала от основания клина и подстилания (базальной аккреции). Стрелками обозначена миграция флюидов вверх по клину, способствующая уплотнению и литификации пород.

В структуре Чугачского террейна на полуострове Кенай выделяются две ключевые литостратиграфические единицы. Внутренний комплекс, известный как комплекс Макхью, представляет собой структурно сложное образование из базальта, кремнистых пород (кремней), аргиллита и грейвакка, включающее несколько крупных ультраосновных массивов. Радиолярии, извлеченные из кремней комплекса, указывают на возраст от среднего триаса до среднего мела. Длительный период субдукции и аккреции, ответственный за формирование комплекса Макхью, вероятно, охватывал большую часть юрского и мелового периодов. Этот комплекс надвинут в сторону океана на более молодые отложения вдоль разлома Игл-Ривер (надвига Чугач-Бей).

Комплекс Макхью и его латеральный аналог — комплекс Уяк на острове Кадьяк — образуют мезозойско-кайнозойское ядро аккреционного клина Чугачского террейна. Его значительная региональная протяженность делает его ключевым архивом для реконструкции тектонической истории северо-восточной Пацифики. Это позволяет проводить сравнительный анализ с другими крупными аккреционными комплексами мира, такими как Францисканский комплекс в Калифорнии и пояс Шиманто в Японии. Эволюцию комплекса Макхью можно разделить на три перекрывающиеся фазы: формирование протолитов, их аккреция с деформацией и метаморфизмом, и наложение более молодых деформационных событий.

Хотя ископаемые остатки в комплексе Макхью редки, они высокоинформативны. Критически важным является стратиграфическое отношение, где радиоляриевый кремнезем залегает на подушечных базальтах. Биостратиграфия показывает, что возраст кремней варьирует от среднего триаса до среднего мела, а в перекрывающих их грейвакках найдены радиолярии ранней юры. Эта последовательность подтверждает модель, согласно которой базальты образовались при спрединге морского дна, кремни отложились как пелагические осадки в океане, а аргиллиты и грейвакки представляют собой желобовые турбидиты, аккумулированные непосредственно перед аккрецией.

Известняки в составе комплекса Макхью делятся на два типа. Первый тип — обломочные известняки в конгломератах, содержащие конодонты от позднего миссисипия до раннего пенсильвана, возможным источником которых является террейн Врангеллии. Второй, более распространенный тип — тектонические блоки (будины), содержащие пермские окаменелости: фузулинид и конодонты тетического типа. Эти находки указывают на мелководное тропическое происхождение, отличное от фауны Врангеллии. Такие блоки могут представлять собой срезанные (обезглавленные) подводные горы (гайоты), что свидетельствует о включении в комплекс фрагментов океанической коры палеозойского возраста.

Ближе к океану комплекс Макхью перекрыт верхнемеловой группой Вальдес. На полуострове Кенай она сложена средне- и тонкослоистыми турбидитами (грейвакками), черными аргиллитами и конгломератами, интерпретируемыми как глубоководные желобовые отложения. Группа Вальдес более однородна, но также интенсивно деформирована: смята в изоклинальные складки и рассечена пологими надвигами. Контакт между комплексом Макхью и группой Вальдес представляет собой зону меланжа: мономиктового в основании группы Вальдес и резко контрастирующего с ним полимиктового меланжа комплекса Макхью.

В палеогене консолидированный Чугачский аккреционный клин был прорван интрузиями Санак-Барановского плутонического пояса. Этот магматический эпизод протяженностью около 2200 км вдоль окраины (63–50 млн лет назад) часто связывают с феноменом субдукции срединно-океанического хребта (гребневой субдукции) хребта Кула-Фараллон.

Породы клина пересечены многочисленными поздними хрупкими разломами. В районе залива Тернагейн фиксируются четыре основных направления нарушений: сопряженные сдвиги (восток-северо-восточного и северо-западного простирания), надвиги и менее распространенные сбросы. Совместное действие надвигов и сдвигов вызвало субгоризонтальное укорочение, согласующееся с продолжающейся аккреционной деформацией. Наличие сбросов отражает процесс растяжительного обрушения, характерный для критически напряженных клиньев. В некоторых из этих структур локализованы золото-кварцевые жилы, генетически связанные с близтраншевым магматизмом.

Важным элементом геологии региона являются ультраосновные массивы, протянувшиеся более чем на 1000 км и объединенные в ультрамафит-мафитовый комплекс пограничных хребтов (BRUMC). Обычно это расслоенные интрузии типа дунит-перидотит-габбронорит-тоналий. Преобладает модель, согласно которой BRUMC представляет собой кумуляты основания внутриокеанической дуги, современные вулканитам гор Талкитна. Однако некоторые массивы на полуострове Кенай могут быть фрагментами офиолитовой последовательности, представляющей собой нормальную океаническую литосферу, океаническое плато или субдукционный офиолит. Их точное происхождение остается дискуссионным.

Таким образом, террейны Южной Аляски, и особенно супертеррейн Чугач—Принс-Уильям, служат выдающейся природной лабораторией для изучения долговременной эволюции конвергентных окраин. Комплекс Макхью и группа Вальдес демонстрируют сложную внутреннюю архитектуру аккреционного клина, фиксируя этапы субдукции, аккреции и более поздней деформации. Наличие BRUMC подчеркивает разнородное происхождение коровых фрагментов, аккретированных в единый континентальный массив в результате непрерывного действия тектоники плит. Изучение этого региона имеет фундаментальное значение для понимания механизмов роста континентальной коры.

Анды: геологическое строение, плато Альтиплано и бассейн Амазонки

Геологическая формация и строение Анд. Горы Анды представляют собой крупнейший континентальный орогенный пояс, протянувшийся на 8000 км вдоль западного побережья Южной Америки. Эта система, являющаяся вторым по высоте горным массивом после Гималаев, образовалась в результате длительных геологических процессов. Ее фундамент начал формироваться в позднем протерозое и раннем палеозое вследствие аккреции террейнов к окраине древнего суперконтинента Гондвана. Современный вид Анды приобрели в кайнозойскую эру из-за активной субдукции плит Наска и Антарктической под Южно-Американскую плиту.

Продолжающаяся субдукция привела к формированию вулканической дуги континентальной окраины и мощного аккреционного клина. Интенсивное орогенез (горообразование) с существенным поднятием происходило в течение мелового и третичного периодов. Ключевыми факторами, определяющими современную сейсмичность, вулканизм и тектоническую активность региона, являются скорость, возраст и угол погружения океанической плиты. Результатом этих процессов стало образование цепи с многочисленными пиками выше 6000 метров, включая высочайшую вершину материка — Аконкагуа (6961 м).

Пик Альпамайо в горах Кордильера-Бланка, Перуанские Анды. Пример классического заснеженного пика в зоне активного вулканизма и горообразования.

К характерным геоморфологическим чертам Анд относятся не только высокие хребты, но и внутригорные впадины. Наиболее значимой из них является пустыня Атакама — одно из самых засушливых мест на планете, расположенное на севере Чили. Ее гипераридный климат обусловлен эффектом дождевой тени со стороны Береговой Кордильеры и влиянием холодного Перуанского течения. Пустыня служит естественной лабораторией для изучения экстремальных условий и содержит крупнейшие в мире запасы нитратов.

Плато Альтиплано: межгорный бассейн. Альтиплано представляет собой обширное плато с внутренним стоком, занимающее площадь около 170 000 кв. км в центральной части Анд. Это тектоническое плато, ограниченное Западной и Восточной Кордильерами, находится на средней высоте 3660 метров над уровнем моря. Регион характеризуется засушливым климатом, разреженной растительностью и наличием солончаков, таких как Уюни. Несмотря на суровые условия, Альтиплано обладает значительными минеральными ресурсами, включая олово, серебро и литий, и является историческим центром развития доколумбовых цивилизаций.

Гидрологическим сердцем Альтиплано является озеро Титикака — крупнейший высокогорный водоем мира, расположенный на границе Перу и Боливии. Озеро лежит на высоте 3815 метров, его площадь составляет 8300 кв. км, а максимальная глубина — 280 метров. Оно подразделяется проливом Тикина на два бассейна: более крупный Лаго-Гранде и меньший Лаго-Пекеньо. Водный баланс поддерживается за счет впадающих рек и теряется в основном через испарение, что делает его чувствительным к климатическим изменениям.

Озеро Титикака имеет огромное культурно-историческое значение. Его берега и острова были заселены с глубокой древности, о чем свидетельствуют руины Тиауанако (культура, существовавшая с 600 г. до н.э.). Для цивилизации инков озеро считалось сакральным местом, связанным с мифами о происхождении мира. Стабильная температура воды (около +14°C) и низкая соленость создают уникальную экосистему, где до наших дней сохранились эндемичные виды, такие как гигантская лягушка тельматообиус.

Бассейн реки Амазонки: восточные предгорья. С восточных склонов Перуанских и Эквадорских Анд берет начало величайшая по водоносности река мира — Амазонка. Ее общая длина составляет около 6275 км, а площадь бассейна превышает 7 млн кв. км. Истоком считается место слияния рек Мараньон и Укаяли. Бассейн реки представляет собой обширный прогиб, заполненный осадочными породами и ограниченный древними Бразильским и Гвианским щитами. Эта геологическая структура обусловила формирование крупнейшего в мире массива влажных тропических лесов — Амазонии.

Гидрологический режим Амазонки крайне сложен и зависит от сезонных дождей в Андах. Река формирует обширную аллювиальную равнину и огромную дельту при впадении в Атлантический океан. Дельта характеризуется сильным влиянием приливной боры — мощной волны, идущей вверх по течению. Экосистема бассейна отличается невероятным биоразнообразием, являясь домом для миллионов видов растений и животных, многие из которых эндемичны. Регион также обладает значительными ресурсами, включая залежи железных руд, бокситов, марганца и золота.

История исследования Амазонки европейцами началась с экспедиции Висенте Яньеса Пинсона в 1500 году. Свое название река получила благодаря Франсиско де Орельяне, столкнувшемуся в 1541-42 гг. с племенами, которые он сравнил с амазонками из греческой мифологии. Значительный вклад в изучение бассейна внесли научные экспедиции Чарльза Дарвина, Александра фон Гумбольдта и Луи Агассиса. Активное освоение внутренних районов началось лишь с развитием пароходного сообщения в середине XIX века, что открыло доступ к ресурсам каучука и ценных пород древесины.

Взаимосвязь природных систем. Анды, Альтиплано и бассейн Амазонки представляют собой единую динамичную систему. Горный хребет выступает в роли климатораздела, перехватывая влагу с Атлантики и формируя осадки, которые питают истоки Амазонки. Одновременно он создает дождевую тень на западе, обуславливая аридность Альтиплано и тихоокеанского побережья. Эрозионный материал, сносимый с Анд реками, формирует плодородные почвы Амазонской низменности и питает седиментационные процессы в устье реки.

Таким образом, Андийский орогенез является ключевым процессом, определившим не только геологию, но и климат, гидрологию и биогеографию всей северной половины Южной Америки. Продолжающиеся тектонические движения продолжают влиять на ландшафт, создавая уникальное сочетание высокогорных пустынь, альпийских озер и влажных тропических лесов в непосредственной близости друг от друга. Изучение этой системы остается критически важным для понимания глобальных климатических изменений и сохранения планетарного биоразнообразия.

Сведения об авторах и источниках:

Авторы: Тимоти Куски

Источник: Энциклопедия наук о Земле и космосе

Данные публикации будут полезны студентам и аспирантам геологических специальностей, профессиональным геологам-тектонистам, специалистам в области геодинамики и региональной геологии, а также всем, кто интересуется фундаментальными процессами формирования и эволюции земной коры.