357_p1847_B3_9360

ответствующих рангов, последовательность формирования, выражение в геофизических полях. Выделяются и характеризуются объемные структурно-вещественные (тектоно-стратиграфические) комплексы – структурные этажи, структурные ярусы и подъярусы. Для каждого из подразделений приводится характеристика главных структурно-вещественных особенностей: формационный состав, наличие поверхностей региональных несогласий, складчатых структур, магматических и метаморфических поясов.

В районах распространения покровно-складчатых комплексов дается характеристика отдельных тектонических пластин, в районах проявления вулканической деятельности – описание вулканно-плутонических структур (вулканно-тектонических депрессий, поднятий, кальдер и т. п.). Если имеют место, то отдельно описываются и импактные структуры (астроблемы или метеоритные кратеры). Приводятся подробные данные о пликативных и дизъюнктивных структурах разного порядка (для складок указываются тип, морфология, размах крыльев, ориентировка в пространстве и т. п.; для разломов – морфология, протяженность, азимуты простирания, углы падения сместителя и т. п.). Дается представление и о глубинном строении территории.

Раздел «История геологического развития» является одним из наиболее сложных. На основе всего совокупного материала авторы работы должны изложить свои представления о геологическом развитии района с позиций «учения о геосинклиналях» в исторической последовательности. Такой анализ при всей объективности его проведения, включает в себя и элементы импровизации, отражающие представления автора о развитии геологических процессов.

Методические указания и порядок выполнения работы

Работа выполняется на основе анализа тектонической карты и составленной в процессе выполнения лабораторной работы 4 таблицы структурных этажей, ярусов, формаций и геодинамических режимов (с позиций учения о геосинклиналях).

Вначале проводится анализ фрагмента тектонической карты – территории заданной структурно-формационной зоны. Основная

31

цель – определить латеральное положение структурных этажей и ярусов, особенности свойственных им внутренних пликативных и дизъюнктивных дислокаций, характер взаимоотношений с другими структурно-вещественными комплексами. Затем пишутся разделы «Тектоника» и «История геологического развития» по заданной структурно-формационной зоне на основе анализа тектонической карты с использованием методических пособий.

Отчет о лабораторной работе включает написанный студен-

том раздел «Тектоника» по заданной структурно-формационной зоне тектонической карты Юга Восточной Сибири.

Контрольные вопросы по лабораторным работам 4 и 5

1.Геосинклиналь: определение.

2.Стадии развития геосинклинали.

3.Цикл геосинклинального развития.

4.Латеральная зональность в строении геосинклинали.

5.Тектонический режим эвгеосинклинальный.

6.Тектонический режим миогеосинклинальный.

7.Тектонический режим орогенный.

8.Тектонический режим протоорогенный.

9.Тектонический режим платформенный.

Объясните значение следующих терминов и понятий:

эвгеосинклиналь,

миогеосинклиналь,

массив срединный,

структурно-формационная зона,

структурно-вещественный комплекс,

структурный этаж,

структурный ярус,

геологические формации,

стадия тектогенеза.

32

Лабораторная работа 6

Принципы составления геодинамических карт с позиций тектоники литосферных плит и тектоники

мантийных плюмов

Цель работы: ознакомиться с принципами составления современных геодинамических карт.

Задание:

составить макет-графическую матрицу структурновещественных комплексов к одному из заданных регионов «Геодинамической карты СССР и сопредельных акваторий масштаба

1:2 500 000» [6];

выделить главные типы геодинамических литокомплексов, террейны, определить их возраст, вещественный состав и геодинамические обстановки формирования, типы разрывных дислокаций, наличие сутурных зон;

для современных обстановок определить их генетические типы, установить границы литосферных плит, наличие зон Беньофа, возможное присутствие полосовых магнитных аномалий в океанах.

Исходные материалы:

Геодинамическая карта СССР и прилегающих акваторий масштаба 1:2 500 000 (см. ч. 2, CD-ROM, прил. 5) [6];

научные публикации, учебники, учебно-методические по-

собия [1, 4–11, 13, 16, 19, 23–26];

лекции по дисциплине «Геотектоника».

Объем работы 2 часа.

Теоретическая часть

Основные положения тектоники литосферных плит и тектоники мантийных плюмов

Тектоника литосферных плит – современная тектониче-

ская парадигма, понятие о системе движущихся (вращающихся) по поверхности геоида тонких и твердых литосферных плит – важнейший элемент новой глобальной тектоники. Литосферные

33

плиты включают в себя земную кору и подстилающую ее «твердую» литосферную часть верхней мантии. Движение литосферных плит теоретически объясняется несколькими механизмами: конвективными движениями вещества в астеносферной части верхней мантии, создающим вязкое трение между текущей астеносферой и плитами; гравитационным сползанием плит с осевых поднятий срединно-океанических хребтов; погружением плит в мантию вследствие отрицательной плавучести погружающихся литосферных плит. Теория объясняет наблюдаемую картину распределения деформаций, сейсмичности, магматизма и образование складчато-надвиговых поясов на Земле. Ключевое положение в ней занимает понятие о геодинамической обстановке – характерной геологической структуре регионального масштаба с определённым соотношением плит. В одной и той же геодинамической обстановке происходят однотипные тектонические и геохимические процессы, что находит отражение в формировании сходных структурно-вещественных комплексов пород (магматических, осадочных, метаморфических), называемых геодинамиче-

скими литокомплексами (по: [4, 8, 9, 23]).

В. Е. Хаин и М. Г. Ломизе [23] приводят шесть основных положений тектоники литосферных плит.

Первой предпосылкой является разделение верхней части твердой Земли на две оболочки, существенно отличающиеся по реологическим свойствам (вязкости), – жесткую и хрупкую литосферу и более пластичную и подвижную астеносферу. Выделение этих оболочек производится по сейсмологическим и магнитотеллурическим данным.

Второе положение тектоники плит, которому она и обязана своим названием, состоит в том, что литосфера естественно подразделена на ограниченное число плит (в настоящее время семь крупных и столько же малых). Основанием для выделения и проведения границ между современными литосферными плитами служит активная вулканическая деятельность и размещение очагов землетрясений.

Третье положение тектоники плит касается характера их взаимных перемещений. Различают три рода таких перемещений и соответственно границ между плитами:

34

1)дивергентные границы, вдоль которых происходит раздвижение плит, – процесс спрединга (образования новой океанической коры);

2)конвергентные границы, на которых идет сближение плит. Они подразделяются на субдукционные (подвиг океанической литосферы под континентальную или океаническую) и коллизионные (столкновение крупных континентальных блоков);

3)трансформные границы, вдоль которых происходит горизонтальное скольжение одной плиты относительно другой по плоскости трансформного разлома.

На дивергентных границах, в зонах спрединга, происходит непрерывное рождение новой океанской коры; поэтому эти границы еще называют конструктивными. В зонах субдукции и коллизии происходит поглощение океанической коры на глубине,

ав зонах коллизии – скучивание континентальной коры, что дает основание называть такие границы деструктивными.

Четвертое положение тектоники плит заключается в том, что при своих перемещениях плиты подчиняются законам сферической геометрии, а точнее теореме Эйлера, согласно которой любое перемещение двух сопряженных точек по сфере совершается вдоль окружности, проведенной относительно оси, проходящей через центр Земли. Выход этой воображаемой оси на земную по-

верхность называется полюсом вращения или раскрытия.

Пятое положение тектоники плит гласит, что объем поглощаемой в зонах субдукции океанской коры равен объему коры, вновь рождающейся в зонах спрединга. Таким образом, субдукция полностью компенсирует спрединг, и объем Земли и ее радиус остаются постоянными вопреки тому, что допускалось гипотезами контракции, пульсации и расширения Земли. Именно это постоянство радиуса Земли обеспечивает достоверность плитно-

тектонических палеореконструкций.

Шестое положение тектоники плит усматривает основную причину движения плит в мантийной конвекции. Эта конвекция в классической модели является чисто тепловой и общемантийной,

аспособ ее воздействия на литосферные плиты состоит в том, что эти плиты, находящиеся в вязком сцеплении с астеносферой, увлекаются течением последней и движутся подобно ленте конвейера от осей спрединга к зонам субдукции. В целом схема мантий-

35

ной конвекции, приводящей в движение литосферу, состоит в том, что под срединно-океаническими хребтами располагаются восходящие ветви конвективных ячей, под зонами субдукции – нисходящие, а в промежутке между хребтами и желобами, под абиссальными равнинами и континентами – горизонтальные отрезки этих ячей.

Тектоника мантийных плюмов – раздел геодинамики и геотектоники, предметом которого являются процессы в мантии и в земной коре, связанные с восходящими потоками и (или) мантийными струями (плюмами). Как считают Н. Л. Добрецов и др. [8], а также Л. П. Зоненшайн и М. И. Кузьмин [11], мантийные плюмы представляют собой струи расплавленного вещества, которые поднимаются из глубины мантии к подошве литосферы, а возникающие при этом расплавы могут проникать в литосферу. Плюмы имеют либо чисто тепловую, либо термохимическую природу. В верхней части мантии глубинные плюмы приобретают грибообразную форму и растекаются под подошвой литосферы на значительные расстояния. Интенсивное взаимодействие мантийных плюмов с разогретой литосферой приводит к образованию большого числа локальных плюмов.

Проявлениями мантийных плюмов на поверхности Земли служат специфические магматические образования: вулканы центрального типа, сложенные щелочными базальтами, покровы толеитовых базальтов, бимодальные серии пород, в которых на-

блюдается обогащение легкими редкоземельными элементами и изотопные отношения 3He/4He, 143Nd/144Nd, 87Sr/86Sr, характерные

для неистощенной мантии. По мнению ряда исследователей, с плюмами также связано образование кимберлитовых трубок, интрузий ультраосновных щелочных пород с карбонатитами, а взаимодействие мантийных расплавов с нижней корой может приводить к формированию бимодальных серий и автономных массивов щелочных гранитоидов и сиенитов.

Районы в пределах литосферной плиты, расположенные над локальными плюмами называют «горячими точками», а обширные поля концентрации внутриплитового магматизма (4 000– 10 000 км в поперечнике), не совпадающие с границами литосферных плит и соответствующие им области высоких температур в мантии – «горячими областями». С мантийными плюмами

36

связано формирование многих типов месторождений. Тектоника плюмов является самым важным дополнением к тектонике литосферных плит.

О методике составления Геодинамической карты СССР и прилегающих акваторий (1988)

Геодинамическая карта СССР и прилегающих акваторий масштаба 1:2 500 000 ГКП ПГО (Редакторы Л. П. Зоненшайн, Н. В. Межеловский, Л. М. Натапов. «Центргеология», Картфабрика ВСЕГЕИ, 1988), составлена с позиций мобилизма – тектоники литосферных плит и тектоники плюмов.

При составлении геодинамической карты решались две главных задачи.

1.Выделение структурно-вещественных комплексов определенного состава и внутреннего строения. Выяснение того, в каких геодинамических обстановках и вдоль каких типов границ литосферных плит или внутри плит эти структурно-вещественные комплексы образовались.

2.Определение перемещения блоков литосферы по земной

сфере.

При составлении карты используются многие общие методические подходы тектонического анализа. Традиционно в качестве основы принято понимание тектонической структуры, как системы геологических тел соответствующего ранга в пределах изучаемого трехмерного пространства. Геологические тела определяются по формационным (вещественным), дислокационным, морфологическим, временным и другим характеристикам.

Главным отличием от тектонических карт, составлявшихся ранее на основе учения о геосинклиналях, лежит представление о циклах Вилсона и актуалистический подход к изучению формаций и геодинамических обстановок прошлого. В качестве основных структурных элементов земной коры рассматриваются литосферные плиты. В свою очередь, они подразделяются по типу земной коры на континенты и океаны. Дальнейшее подразделение заключается в выделении индивидуализированных структур- но-вещественных комплексов пород, сформировавшихся в определенных геодинамических обстановках.

37

Все многообразие геодинамических обстановок определяется типами взаимодействия плит и внутриплитовыми процессами. В каждом случае выделяются основные (опорные) геодинамические обстановки, которые обладают своеобразными особенностями строения структурных ансамблей и состава осадочных, магматических и метаморфических пород.

Легенда (блок условных обозначений) к Геодинамической карте СССР и прилегающих акваторий

Блок условных обозначений к карте построен на основе выделения геодинамических комплексов тех или иных геодинамических обстановок (см. ч. 2, CD-ROM, прил. 5, лист 16).

К границам раздвижения литосферных плит (дивергентный тип границ) отнесены океанические и континентальные рифтовые зоны. Океанические рифтовые зоны подразделены по возрасту (интенсивность фиолетового цвета) на восемь градаций, которые выделены по линейным магнитным аномалиям, отражающим не только время формирования океанической коры, но и масштаб спрединга на данный момент. Кроме того, выделена не разделенная по возрасту океаническая кора геологического прошлого (офиолиты). Показаны комплексы пород первого и второго слоев океанической коры и структуры осевого рифта и краевых сбросовых уступов.

Континентальные рифтовые зоны (оранжевый цвет) подразделены по возрасту. Выделены крапом главные типы вулканических, интрузивных и осадочных комплексов; выделены характерные структуры: сбросы, грабены, поперечные разломы.

Подобный же подход предложен для выделения образований границ сближения литосферных плит (конвергентный тип границ): синий цвет для окраин островодужного типа и зеленый – для активных континентальных окраин андского типа.

Вещественные комплексы зон столкновений или коллизионных образований выделены в бордовых и красных тонах и дополнены широким перечнем структур: сутуры, реконструированные зоны субдукции, границы тектонических покровов и другие. Среди метаморфогенных образований предлагается обратить внимание на гранитогнейсовые купола, пояса голубых сланцев

38

(низких температур и высоких давлений) и зеленых сланцев (высоких температур и низких давлений).

Отдельными цветовыми тонами показаны осадочные чехлы платформ, в том числе недеформированные (коричневые цвета) и деформированные (бордово-коричневые) и образования фундамента платформ.

В особую группу выделены образования областей внутриплитного магматизма связанного с мантийными плюмами (желтый цвет) со специфическими для них магматическими сериями.

Многочисленные дополнительные знаки позволяют распознать олистостромы, барьерные рифы, вулкано-тектонические структуры и другие.

Второй крупный блок карты представляет собой восемнадцать схем палеогеодинамических (палинспастических) реконструкций, восстанавливающих положение древних плит и включенных в их состав материков с 540 млн до 35 млн лет в геологической истории Земли. Этот блок карты сопровождается своей легендой (условными обозначениями).

Методические указания и порядок выполнения лабораторной работы

Работа выполняется в два этапа.

На первом этапе проводится детальное знакомство с методикой составления Геодинамической карты СССР и сопредельных акваторий, с условными обозначениями к этой карте и с дополняющими карту схемами районирования территории по отдельным возрастным срезам.

На втором этапе составляются условные обозначения к одному из заданных регионов карты путем выборки уловных знаков, имеющихся на заданном фрагменте геодинамической карты и их идентификации в общем блоке легенды к карте.

Необходимо выполнить в определенной последовательности следующее операции.

1. Выделить структурно-вещественные комплексы определенных геодинамических обстановок формирования (геодинамические литокомплексы).

39

2.Составить в графическом виде возрастные вертикальные

илатеральные колонки. При этом показать синхронные седиментогенезу и прорывающие осадочные толщи магматические тела.

3.Представить результаты этой части выполненной работы в виде таблицы, отражающей смену структурно вещественных комплексов, как по возрасту, так и по латерали, дать им краткую характеристику (см. ч. 2, CD-ROM, прил. 5, табл. 2).

4.Составить детальную графическую матрицу структурновещественных комплексов, их возраста и геодинамических обстановок формирования по заданной части (региону) геодинамической карты в виде таблицы (см. ч. 2, CD-ROM, прил. 5, табл. 2).

Отчет о лабораторной работе включает таблицу (макет – графическую матрицу) геодинамических литокомплексов, их возраста и геодинамических обстановок формирования по заданной части (фрагменту) Геодинамической карты СССР и сопредельных территорий [6].

40