Понятие о геосинклиналях

Типы земной коры

Земная кора залегает на мантии, имеет мощность 5-75 км и составляет 1/200 радиуса Земли. В земной коре по данным сейсмических исследований выделяется три слоя (рис. 4.1) – осадочный (скорость прохождения волн 1,8-5 км/с), гранитно-метаморфический (5,6-6,3 км/с) и базальтовый (6,0-7,6 км/с). Осадочный слой мощностью до 25 км образован осадочными породами с плотностью от 1,8 до 2,2 г/см³. Однако на 40% поверхности земной коры он отсутствует. Гранитно-метаморфический (до 30 км) слой с плотностью от 2.65 до 2,75 г/см³ сложен кислыми и средними магматическими, а также метаморфическими породами. Метаморфиты представлены гнейсами и сланцами различного состава. В некоторых работах этот слой называют «сиалическим» по главным составляющим элементам Si и Al.

Базальтовый («симатический» по преобладающим Si и Mg) слой плотностью 2,9-2,95 г/см³ слагает нижнюю часть земной коры. Он отделен от мантии разделом Мохоровичича, на котором скорость прохождения упругих волн увеличивается до 8 км/сек. В нижней части слоя развиты базитогранулиты и эклогиты. Мощность базальтового слоя под океанами составляет в среднем 10 км, ниже начинается мантия. Предполагается, что её верхняя часть имеет ультраосновной состав. На глубине 120-150 км в мантии отмечается слой, называемый астеносферой, где скорости сейсмических волн понижены из-за особого состояния вещества. Всё, что выше астеносферы, т.е. осадочный, гранитно-метамор-фический, базальтовый и самая верхняя часть мантии, называется литосферой. Высокая пластичность астеносферного слоя определяет возможность горизонтального смещения жестких блоков литосферы.

В литосфере выделяется континентальный и океанический типы земной коры и три переходных – субконтинентальный, субокеанический и срединно-океанический. Континентальный тип развит в пределах материковой суши и крупных островов (Калимантан, Цейлон, Гренландия), под шельфовыми морями. Мощность континентальной коры от 25 до 75 км, наибольшая в горных странах. Кора состоит из всех трёх слоёв, но определяющим для этого типа является гранитно-метаморфический слой.

Океанический тип характеризует все четыре океанических впадины. В них осадочный слой сразу налегает на базальтовый. Осадки океанов представлены глубоководными кремнисто-глинистыми и кремнисто-карбонатными разностями. Субконтинентальная кора отличается от континентальной общей меньшей мощностью и утонённым гранитным слоем. Субокеанический тип, развитый в котловинных морях, островных дугах и глубоководных прогибах, отличает большая мощность осадочного чехла (15-20 км), залегающего на базальтах. Срединно-океанический тип характеризуется отсутствием осадочного и наличием только базальтового слоёв. Смена типов коры происходит в пределах континентального склона, где гранитный слой выклинивается в сторону океана. В этом же направлении поднимается поверхность Мохо. Участки развития субконтинентального и субокеанического слоёв тяготеют к периферии океанов.

Главнейшими элементами материков являются платформы и орогенные области (складчатые пояса). Они сформировались в результате длительного геологического развития соответствующих участков земной коры, начавшегося с заложения геосинклинальных поясов. Они закладываются как на континентальной коре (энсиалические), так и океанической (энсиматические). Формирование континентальной коры происходит за счёт океанической, и одной из моделей этого процесса является геосинклинальная теория.

Понятие о геосинклиналях

Геосинклиналь – это обширная, подвижная, проницаемая область земной коры, где первоначально накапливались мощные осадочные и вулканогенные породы, которые затем сминались в складки, интрудировались породами разного состава, метаморфизовались, выводились на дневную поверхность с образованием горных складчатых сооружений. Заложение, развитие геосинклинали и превращение её в горную область объясняется разуплотнением в результате разогрева вещества мантии и подъёмом мантийных плюмов.

Крупнейшие, глобальной протяженности участки земной коры геосинклинального строения называются геосинклинальными (подвижными) поясами; соподчинённые крупные подразделения – геосинклинальными областями. Входящие в их состав более мелкие участки, отличающиеся некоторыми особенностями своего состава и строения, представляют собственно геосинклинали. Геосинклинальный пояс – подвижный и проницаемый элемент литосферы, для которого характерны наборы определённых формаций, закономерная направленность магматических явлений, интенсивная дислоцированность и метаморфизм осадков и вулканитов. В современном понимании геосинклинальный пояс – один из типов подвижных поясов Земли, возникающий на границах крупных литосферных плит (океанических и континентальных) или внутри них.

В пределах пояса интенсивно накапливаются осадочные и вулканические толщи в морских, часто глубоководных, затем островодужных и мелководных условиях. Подвижный пояс испытывает интенсивные тектонические деформации, региональный метаморфизм и гранитизацию с превращением в складчато-надвиговые сооружения с мощной континентальной корой, разделённые межгорными и окаймленные предгорными прогибами. Процессы поднятия земной коры, внедрения крупных масс кислых интрузий наи-более проявляется в центральной части геосинклинали, которую Г. Штиле назвал эвгеосинклиналью. По её краям расположены миогеосинклинали, содержащие гораздо меньше эффузивных толщ, а также интрузий, и сложенные в целом более молодыми породами. (рис. 4.2). Выделяется два этапа развития геосинклинали: собственно геосинклинальный и орогенный. Первый включает две стадии – начального погружения и предорогенную, второй – раннеорогенную и собственно орогенную.

Первая стадия характеризуется растяжением земной коры и её опусканием по ступенеобразным разломам на глубину до 10 и более километров. Погружение сопровождается формированием нижней терригенной формации. Одновременно проявляется эффузивный магматизм с образованием офиолитовой, спилит-кератофировой, диабазовой, кремнистой, яшмовой формаций. В миогеосинклиналях в это время происходит накопление сланцево-граувакковой, аспидной (черносланцевой), глинисто-карбонатной формаций. На окраине прилегающей платформенной суши аспидная формация нередко замещается угленосной. В эвгеосинклинальной части осадочные и эффузивные породы прорваны интрузиями габброидов и гипербазитов.

В эту стадию большая часть геосинклинали представляет море со значительными глубинами, а снос осуществляется с окружающих возвышенных участков. Мощность осадочных пород может достигать 10 и более километров. К концу стадии вследствие разных скоростей опускания дна морского бассейна в различных частях геосинклинали образуются участки относительных поднятий (интрагеоантиклинали) и опусканий (интрагеосинклинали). Это сопровождается внедрением плагиогранитов.

Во вторую, предороген-ную, стадию море мелеет, превращается в архипелаг остро-вов, разделённый проливами. В геосинклинали накапливаются известняки (в краевых частях) и мощные ритмично построенные толщи, образующие флишевую формацию. Происходят излияния лав среднего состава, слагающих порфировую (андезитовую) формацию. К концу стадии интрагеосинклинали исчезают, а интрагеоантиклинали слива-ются в одно центральное поднятие. Это общая инверсия, соответствующая главной фазе складчатости в геосинклинали, которая сопровождается внедрением крупных синорогенных интрузий гранитоидов. Происходит смятие пород в складки, осложнен-ные надвигами. Всё это вызывает региональный метаморфизм. На месте интрагеоантиклиналей возникают антиклинории, на месте интрагеосинклиналей – синклинории. Геосинклиналь закрывается, превращаясь в складчатую область. В развитии геосинклиналей важную роль играют глубинные разломы, уходящие в мантию. Они определяют контуры геосинклиналей, их магматизм, разделение на структурно-фациальные зоны. Внутри прогиба обычны срединные масссивы, ограниченные разломами. Это блоки более древней складчатости платформенного типа.

Третья стадия – орогенная характеризуется преобладанием поднятий и сокращением областей аккумуляции. Осадконакопление происходит на ограниченных площадях в межгорных и предгорных прогибах за счёт разрушения центрального поднятия. При этом образуется нижняя моласса или шлир. В межгорных прогибах она обломочная морская или континентальная, в предгорных – такая же, но часто встречается лагунная. В зависимости от климатических условий лагунные молассы бывают двух типов: в гумидных зонах угленосные, как паралические, так и лимнические, в аридных – соленосные. В породах нижней молассы нередко встречаются крупные залежи нефти и газа (Предкавказье). Отложения подвергаются интенсивным пликативным дислокациям. Эффузивный вулканизм ослабевает и выражен наземными излияниями кислых и щелочных пород. Продолжается внедрение гранитоидных интрузий в виде батолитов. Поднятия с внутренних частей разрастается к периферии, море оттесняется к краям возникающей складчатой страны.

Четвёртая стадия – собственно орогенная характеризуется увеличением скорости центрального поднятия и образованием горной страны – складчатого сооружения с резко расчленённым рельефом. В межгорных прогибах формируется континентальная верхняя моласса с преобладанием мощных толщ конгломератов с прослоями песчаников, алевролитов и глин. Воздымание горного сооружения сопровождается раскалыванием его сводовой части, надвиганием на край соседней платформы, интенсивным проявлением конечного вулканизма. Последний представлен порфировой формацией, отличающейся значительным разнообразием состава – от базальтов и андезито-базальтов через андезиты, дациты, до риолитов и трахитов. В центральной части орогена наблюдается оживление магматической деятельности и формируется формация кислых и щелочных гранитоидов. По краям поднятий образуются предгорные прогибы, в которые может проникать мелкое море. Таким образом, геосинклиналь переходит в складчатую область. Слои осадочных пород интенсивно дислоцируются, магматическая деятельность проявляется во всех формах. Мощность моласс в межгорных прогибах может достигать 10 и более км. Итогом развития геосинклинального процесса является образование континентальной коры со всеми тремя слоями – базальтовым, гранитным и осадочным.

Затем, в результате эрозии горная страна разрушается, её территория выравнивается, и она превращается в платформу – малоподвижную жёсткую выровненную область, где амплитуды вертикальных движений и мощности осадков невелики. Породы на платформах неметаморфизованы, залегают обычно горизонтально, а изверженные образования представлены базальтами. Таким образом, платформы – это стабильные жёсткие участки земной коры континентов с двухэтажным строением. Нижний этаж сложен кристаллическими породами, верхний – осадочными.