| 2еотектоника 100k |
| 1 | На основании изучения современных вертикальных и горизонтальных движений установлено, что вся поверхность Земли охвачена этими движениями, первые носят колебательный, а вторые — направленный характер Поскольку скорость вертикальных движений, замеренная в подвижных поясах и на континентальных платформах, оказывается соизмеримой, можно предполагать, что на платформах колебательный характер этих движений проявлен более отчетливо, чем в подвижных поясах, те здесь они являются более короткопериодическими В подвижных поясах вертикальные движения также более дифференцированы по площади, те сопряженные волны поднятий и опусканий хуже, чем на платформах, а градиент движений, те изменение скорости движений на единицу расстояния, — на порядок или два выше Помимо изучения вертикальных и горизонтальных смещений земной поверхности проводится изучение изменения ее наклонов специальными приборами — наклономерами, а также деформаций — деформографами Последние представляют собой закрепленные с двух концов кварцевые стержни, изменение длины которых и регистрируется 43 Изучение современного напряженного состояния земной коры и литосферы В последние годы справедливо придается большое значение изучению современного напряженного состояния земной коры и всей литосферы, и соответствующие исследования ведутся в международном масштабе Существует три основных метода определения знака и ориентировки напряжений в земной коре (литосфере): 1) метод определения характера смещений в очагах землетрясений (сейсмофокальный механизм); 2) изучение ориентировки и знака перемещений по геологическим индикаторам — сколовым трещинам, штрихам и бороздам на зеркалах скольжения и тд; 3) изучение напряженного состояния пород в буровых скважинах и горных выработках (штольнях, шахтах) Для определения фокальных механизмов землетрясений необходимо иметь данные регистрации соответствующего землетрясении на нескольких сейсмостанциях, находящихся на разных азимутальных направлениях от эпицентра землетрясения На сейсмограммах, записанных на этих станциях, следует обратить внимание на знак первых вступлений продольных волн Если первое колебание направлено вверх, это означает, что первой пришла волна сжатия, если вниз — волна разрежения (растяжения) Далее необходимо нанести полученные данные на стереограмму, центром которой является эпицентр землетрясения На этой стереограмме должны быть затем обозначены плоскости, проходящие через ее центр и разграничивающие области сжатия и растяжения Эти плоскости носят название нодальных, те узловых, плоскостей и должны быть взаимно перпендикулярны Они и отвечают плоскостям, вдоль которых могло произойти смещение во время данного землетрясения (рис 44) Выбор той или другой возможной плоскости делается исходя из степени согласованности с данными о смещениях на поверхности или о закартированных геологических разрывах Характер смещений устанавливается по распределению областей сжатия и растяжения на стереограмме (см рис 44): при взбросе в центре стереограммы располагается область сжатия, по периферии — растяжения; при сбросе наблюдается обратная картина; при сдвиге стереограмма распадается на чередующиеся квадранты сжатия и растяжения. |
| 2 | В случае негоризонтальной ориентировки двух или всех трех осей напряжений «картинка» утрачивает симметричное расположение областей сжатия и растяжения относительно вертикальной оси стереограммы Следующая группа методов основана на использовании чисто геологических индикаторов Эта группа включает три метода (ЛА Сим) Один из них — анализ ориентировки сопряженных сколовых трещин — был предложен МВ Гзовским Условиями получения правильных результатов при применении этого метода являются наличие следов перемещений но трещинам и использование лишь одновозрастных систем При соблюдении утих условий положение оси сжатия определяется по биссектрисе острого угла между сколовыми трещинами, оси растяжения — по биссектрисе тупого угла, а промежуточной оси — по линии пересечения трещин Другой метод, называемый кинематическим, заключается в использовании в качестве индикатора вектора перемещений штрихов и борозд на зеркалах скольжения в горных породах Метод наиболее полно разработан в России ОИ Гущенко, а за рубежом — французским геологом Ж Анжелье В этом методе изучаются штрихи и борозды, наблюдаемые на зеркалах скольжения, образующихся при сдвиговых смещениях, ориентированных, как правило, вдоль вектора касательных напряжений Некоторую трудность вызывает, однако, однозначное определение направления перемещения по плоскости сместителя (сброс или взброс, правый или левый сдвиг и т п); для решения этой альтернативы необходимо привлечение других геологических данных В связи с этим предпочтение следует отдавать изучению смещений по региональным разрывам, по которым имеется наиболее полная геологическая информация (данные картирования) Третий метод — структурно-парагенетический, или комплексный Он использует две категории индикаторов тектонических напряжении: 1) минерализованные жилы, дайки магматических пород; 2) плоскости рассланцевания, кливажа, сколовые трещины, стилолитовые швы Условиями правильного применения метода являются одновозрастность изучаемых индикаторов и принадлежность их к структурным ансамблям одного ранга Рис 45 Карта неотектонических напряжений европейского севера России, по ЛА Сим (1993): 1, 2 — тектонические напряжения первого (1) и второго (2) порядка, восстановленные кинематическим методом по зеркалам скольжения (стереографические проекции, верхняя полусфера, оси сжатия показаны крестиками, оси растяжения — кружками; стрелки на плоскостях максимальных касательных напряжений указывают перемещение висячего крыла); 3, 4 — субгоризонтальные оси сжатия (3) и растяжения (4) первого (а) и второго (б) ранга, восстановленные методом вторичных нарушений; 5 — неотектонические разломы первого (а) и второго (б) ранга; 6 — прогнозируемые сдвиговые смещения Индикаторы первой категории позволяют, по данным ЛА Сим, уверенно находить положение оси растяжения и менее уверенно — оси сжатия Индикаторы второй категории, напротив, дают возможность более точно определять ось сжатия, чем ось растяжения Метод был успешно применен ЛМ Расцветаевым, ЛА Сим и др Иллюстрацией итогов подобных исследований в сочетании с применением кинематического метода могут служить построения ЛА Сим для европейского севера России и прилегающих зарубежных территорий. |
| 3 | Наиболее интересный и важный результат заключается в том, что этот обширный регион, принадлежащий одной литосферной плите — Евразийской, по характеру полей напряжения разделяется на несколько блоков — субплит: Балтийский щит с ориентировкой напряжений, связанной с раздвижением Северо-Атлантического хребта, Русскую и Тимано-Печорскую плиты — с раздвижением хребта Гаккеля в Арктическом океане; в обеих субплитах преобладают сдвиговые перемещения, а в Уральском возрожденном орогене — взбросовые, с осью сжатия, ориентированной вкрест его простирания Изучение напряженного состояния земной коры в скважинах основано на наблюдениях как естественных деформаций ствола скважины, так и искусственно вызванных деформаций пород слагающих этот ствол В первом случае с помощью либо магнитно ориентированного специального «четырехрукого» прибора, либо акустического телевизионного устройства устанавливается искажение поперечного сечения ствола скважины или сдвиговое нарушение этого ствола, и по ним определяется ориентировка оси максимального сжимающего напряжения В другом случае производится закупорка участка ствола скважины и с помощью закачки воды в нем повышается давление до тех пор, пока не происходит «гидроразрыв» и образуются трещины, ориентированные вдоль минимального сжимающего напряжения Эти трещины иногда являются возобновлением ранее существовавших в породах вокруг ствола скважины Обе эти методики в настоящее время широко применяются в разных странах Для изучения напряженного состояния пород в горных выработках используются трехмерные измерения в образцах этих пород, изолированных от окружающего их объема В России такие исследования проводились на Кольском полуострове и на Урале, проводились они и в Киргизии В 1986 г в рамках Международной программы «Литосфера» группой ученых из 18 стран под общим руководством американского геофизика Мэри Лу Зобак в целях изучения в первую очередь внутриплитной геодинамики было предпринято составление Мировой карты с использованием всех перечисленных выше методов их изучения В 1989 г были опубликованы первые результаты этой работы, в 1992 г — карта, для составления которой было использовано более 4400 пунктов наблюдений, К большому сожалению, почти вся территория бывшего Советского Союза осталась на этой карте, воспроизведенной на рис 46, большим белым пятном, за исключением Урала, Байкальской рифтовой зоны и частично Верхояно-Колымской области, хотя, как указывалось выше, некоторые исследования в этом направлении велись также на Кольском полуострове и в Киргизии Рис 46 Генерализованная карта напряжений в литосфере, составленная по международной программе «Литосфера» (МЛ Зобак, 1992) Учтены решения фокального механизма землетрясений, наблюдения в скважинах, штрихи на сместителе разрывов, ориентировка выводных каналов при вулканических извержениях Размер нанесенных на карту знаков пропорционален количеству и согласованности исходных данных 1 — растяжение, образование сбросов; 2 — сжатие с образованием взбросов и надвигов; 3 — сжатие с образованием диагональных сдвигов; 4 — границы литосферных плит; 5 — траектории абсолютного движения литосферных плит согласно модели Минстера—Джордана Что же было выявлено в результате проведенного обобщения. |
| 4 | Авторы этого обобщения, и прежде всего сама МЛ Зобак, различают региональное (первого порядка) и локальное (второго порядка) поля напряжений Региональные напряжения — это напряжения сжатия, они обнаруживают закономерную ориентацию, согласующуюся либо с направлением расхождения литосферных плит от осей спрединга срединно-океанских хребтов, либо с направлением, перпендикулярным к простиранию коллизионных орогенов Соответственно в Северной Европе, в частности в Скандинавии, напряжения ориентированы нормально к простиранию Срединно-Атлантического хребта, а в Западной Европе, в Англии, Франции, Германии, — нормально к простиранию Альпийского орогена Эффект коллизии наблюдается также по другую сторону альпийского пояса в Северной Африке и Индостане Ориентировка первого типа свидетельствует, что ведущая роль в смещении литосферных плит принадлежит их расталкиванию на осях спрединга (ridge push) наряду с затягиванием плит в зоны субдукции (slab pull) и их волочением (drag) Локальные отклонения от регионального поля напряжений отмечены прежде всего в рифтовых зонах Это касается, в частности, Восточно-Африканской рифтовой системы, области Бассейнов и Хребтов в Североамериканских Кордильерах и Байкальском рифтовой системы Утолщение коры, как в Андах или Тибете, или утонение литосферы также ведет к преобладанию растяжения и нормального сбросообразования в фокальных механизмах Отклонения от регионального поля напряжений наблюдается и в связи с мощным осадконакоплением на пассивных окраинах континентов — растяжение под окраинами, сжатие на прилегающей океанской плите По оценке МЛ Зобак, величина локального стресса может быть равна величине регионального стресса или превосходить ее до 2,5 раз Исследования типа проведенных ЛА Сим на севере европейской территории России являются существенной детализацией глобального обобщения, позволяющей, как мы видели выше, выделить в пределах литосферных плит области — субплиты — с напряжениями разных знаков и ориентации Все это очень важно для понимания внутриплитной тектоники и сейсмичности Таким образом, изучение напряженного состояния земной коры и литосферы удачно дополняет материалы регистрации современных тектонических движений и дает возможность получить более полную картину современной тектонической активности и геодинамики Глава 5 Рифтогенез Рисунок Глобальная система современных континентальных и океанских рифтов, главные зоны субдукции и коллизии, пассивные внутриплитные континентальные окраины Рифтовые зоны: Срединно-Атлантическая СА Американо-Антарктическая Ам—А Африкано-Антарктическая Аф—А Юго-Западная Индоокеанская ЮЗИ Аравийско-Индийская А—И Восточно-Африканская ВА Красноморская Кр Юго-Восточная Индоокеанская ЮВИ Австрало-Антарктическая Ав—А Южно-Тихоокеанская ЮТ Восточно-Тихоокеанская ВТ Западно-Чилийская 34 Галапагосская Г Калифорнийская Кл Рио-Гранде — Бассейнов и Хребтов БХ Горда—Хуан-де-Фука ХФ Нансена-Гаккеля НГ Момская М Байкальская Б Рейнская Р 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. |
| 5 | 14 Каскадных гор 15 Центральноамериканская 16 Малых Антил 17 Андская 18 Южных Антил (Скотия) 19 Эоловая (Калабрийская) 20 Эгейская (Критская) 21 Мекран 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 смгод в каждую сторону, в зонах субдукции до 12 смгод Геометрическая правильность размещения глобальной системы современных рифтов относительно оси вращения Земли, по ЕЕ Милановскому, АМ Никишину (1988): 1 кайнозойские оси рифтинга, главным образом активные; 2 океанская литосфера кайнозойского возраста; 3 то же, мезозойского возраста; 4 области с континентальной литосферой; 5 конвергентные границы Юго-восточное окончание океанской рифтовой зоны Нансена Гаккеля и продолжающие ее сейсмически активные разломы, разделяющие Евразийскую и Северо-Американскую литосферные плиты По ЛМ Парфенову и др (1988) Внизу фокальные механизмы сейсмических очагов на этой активной границе, по Д Куку и др (1986): 1 зоны спрединга (НГ зона Нансена—Гаккеля) 2 глубоководные желоба (зоны субдукции) 3 трансформные разломы 4 взбросы 5 сбросы и сдвиги 6 зоны рассеянного рифтинга; 7 движение литосферных плит и микроплит; 8 фокальные механизмы сейсмических очагов 9 суша в пределах Евразийской (а) и Северо-Американской (б) плит Литосферные плиты и микроплиты: ЕА Евразийская СА Северо-Американская Т Тихоокеанская; ЗБ Забайкальская; Ам Амурская; Ох Охотоморская Современная тектоническая активность распределена крайне неравномерно и сосредоточена главным образом на границах литосферных плит Двум главным видам этих границ (см гл 31 соответствуют и главные геодинамические обстановки На дивергентных границах развивается рифтогенез, которому посвящена настоящая глава, здесь же мы рассмотрим активность трансформных границ, поскольку они связаны в первую очередь с рифтовыми зонами океанов Конвергентное взаимодействие литосферных плит выражается субдукцией, обдукцией и коллизией (см гл 6) Сведения о сравнительно слабых, но важных по своим геологическим последствиям внутриплитных тектонических процессах будут даны в главе 7 Термином рифтовая долина (англ, rift расщелина) Дж Грегори в конце прошлого века обозначил ограниченные сбросами грабены Восточной Африки, образующиеся в условиях растяжения Впоследствии Б Уиллис противопоставил их рампам грабенам, зажатым между встречными взбросами Понятие, имевшее вначале главным образом структурное содержание, в дальнейшем, особенно в последние десятилетия, обогащалось представлениями о геологических условиях и вероятных глубинных механизмах формирования этих линейных зон растяжения, о характерных магматических и осадочных образованиях и, таким образом, наполнялось генетическим содержание. |
| 6 | Складывалось современное понимание рифтогенеза, которое четверть века назад вошло в концепцию тектоники плит как один из важнейших ее элементов При этом оказалось, что большинство рифтовых зон (в новом, широком их понимании) находится в океанах, однако там рифты как структуры, контролируемые сбросами, имеют подчиненное значение, а главным способом реализации растягивающих напряжений служит раздвиг 51 Глобальная система рифтовых зон Большинство современных рифтовых зон связаны между собой, образуя глобальную систему, протянувшуюся через континенты и океаны (рис 51) Осознание единства этой системы, охватившей весь земной шар, побудило исследователей искать планетарные по своему масштабу механизмы тектогенеза и способствовало рождению «новой глобальной тектоники», как в конце 60-х годов называли концепцию тектоники литосферных плит В системе рифтовых зон Земли большая ее часть (около 60 тыс км) находится в океанах, где выражена срединно-океанскими хребтами (см рис 51), их перечень дается в гл 10 Эти хребты продолжают один другой, а в нескольких местах связаны между собой «тройными сочленениями»: на соединениях Западно-Чилийского и Галапагосского хребтов с Восточно-Тихоокеанским, на юге Атлантического океана и в центральной части Индийского Пересекая границу с пассивными континентальными окраинами, океанские рифты продолжаются континентальными Такой переход прослежен к югу от тройного сочленения Аденского и Красноморского океанских рифтов с рифтом долины Афар: вдоль нее с севера на юг океанская кора выклинивается и начинается континентальная Восточно-Африканская зона В Арктическом бассейне океанский хребет Гаккеля продолжается континентальными рифтами на шельфе моря Лаптевых, а затем сложной неотектонической зоной, включающей Момский рифт (см рис 53) Там, где срединно-океанские хребты подходят к активной континентальной окраине, они могут поглощаться в зоне субдукции Так, у Андской окраины заканчиваются Галапагосский и Западно-Чилийский хребты Другие соотношения демонстрирует Восточно-Тихоокеанское поднятие, над продолжением которого на надвинутой Северо-Американской плите образовался континентальный рифт Рио-Гранде Подобным образом океанские структуры Калифорнийского залива (представляющие собой, по-видимому, ответвление главной рифтовой зоны) продолжаются континентальной системой Бассейнов и Хребтов Отмирание рифтовых зон по простиранию носит характер постепенного затухания или бывает приурочено к трансформному разлому, как, например, на окончании хребтов Хуан-де-Фука и Американо-Антарктического Для Красноморского рифта окончанием служит Левантийский сдвиг Охватывая почти всю планету, система рифтовых зон кайнозоя обнаруживает геометрическую правильность и определенным образом ориентирована относительно оси вращения геоида (рис 52) Рифтовые зоны образуют почти полное кольцо вокруг Южного полюса на широтах 40—60град и отходят от этого кольца меридионально с интервалом около 90град тремя затухающими к северу поясами: Восточно-Тихоокеанским, Атлантическим и Индоокеанским. |
| 7 | Как показали ЕЕ Милановский и АМ Никишин (1988), может быть, с некоторой условностью намечен на соответствующем месте и четвертый, Западно-Тихоокеанский пояс, который прослеживается как совокупность задуговых проявлений рифтогенеза Нормальное развитие рифтового пояса здесь было подавлено интенсивным западным смещением и субдукцией Тихоокеанской плиты Под всеми четырьмя поясами до глубин в первые сотни километров томография обнаруживает отрицательные аномалии скоростей и повышенное затухание сейсмических волн, что объясняют восходящим током разогретого вещества мантии (см рис 21) Правильность в размещении рифтовых зон сочетается с глобальной асимметрией как между полярными областями, так и относительно Тихоокеанского полушария Закономерна и ориентировка векторов растяжения в рифтовых зонах, преобладают близмеридиональные и близширотные Последние максимальны в приэкваториальных областях, убывая вдоль хребтов как в северном, так и в южном направлении Вне глобальной системы находятся лишь немногие из крупных рифтов Это система Западной Европы (включающая Рейнский грабен), а также системы Байкальская (рис 53) и Фэнвей (Шаньси), приуроченные к разломам северо-восточного простирания, активность которых, как полагают, поддерживается коллизией континентальных плит Евразии и Индостана 52 Континентальный рифтогенез Активным рифтовым зонам континентов свойственны расчлененный рельеф, сейсмичность, вулканизм, которые отчетливо контролируются крупными разломами, преимущественно сбросами Главный современный пояс континентального рифтогенеза, протянувшийся почти меридионально более чем на 3 тыс км через всю Восточную Африку, так и был назван поясом Великих африканских разломов Образующие его зоны разветвляются и сходятся, подчиняясь сложному структурному рисунку В рифтах этого пояса образовались озера Танганьика, Ньяса (Малави) и другие; среди приуроченных к нему вулканов — такой гигант, как Килиманджаро, и известный своей активностью Ньирагонго Байкальская рифтовая система также принадлежит к числу наиболее представительных и хорошо изученных Рельеф, структура и осадочные формации Центральное положение в рифтовой зоне обычно занимает долина шириной до 40 – 50 км, ограниченная сбросами, нередко образующими ступенчатые системы Такая долина иногда протягивается вдоль сводового поднятия земной коры (например, Кенийский рифт), но может формироваться и без него Тектонические блоки на обрамлении рифта бывают приподняты до отметок 3000—3500 м, а горный массив Рувензори на севере Танганьикской зоны возвышается до 5000 м Нередко рифты осложнены продольными или диагональными горстами В области Бассейнов и Хребтов Северной Америки растяжение земной коры распределилось по обширной (почти 1000 км) площади, где образовались многочисленные сравнительно мелкие грабены, разделенные горстами, что создает сложный тектонический рельеф Иногда, как, например, на востоке Бразильского щита, наблюдаются системы асимметричных односторонних грабенов В целом асимметрия структуры и рельефа характерна для многих континентальных рифтовых зон. |
| 8 | В своей верхней, обнаженной части сбросы наклонены к горизонту под углом до 60 градусов Однако, судя по сейсмическим профилям, многие из них выполаживаются на глубине, их называют листрическими (греч ковшеобразные) При смещении по сбросам нередко заметна и сдвиговая компонента (на Байкале левосторонняя) Для сейсмоактивных разломов растяжение по сбросам и сдвиги определяются и при решении фокальных механизмов Как показал ВГ Казьмин (1987), диагонально ориентированные разрывы со сдвиговым смещением и их эшелонированные системы в ряде случаев переносят движение от одного раскрывающегося рифта к другому и в этом отношении аналогичны трансформным разломам океанского рифтогенеза В сложно построенных рифтовых зонах, таких как Восточно-Африканская, сбросы и сдвиги образуют закономерные и весьма выразительные парагенезы Вдоль некоторых сравнительно полого ориентированных разрывов параллельно их сместителю развивается динамотермальный метаморфизм, о чем можно судить в тех случаях, когда при дальнейшем растяжении метаморфиты обнажились или приблизились к поверхности Для осадочных формаций континентальных рифтов, преимущественно молассовых, характерно сочетание с тем или иным количеством вулканитов, вплоть до случаев, когда осадочные формации полностью замещаются вулканическими Согласно Е Е Милановскому, мощность кайнозойского заполнения рифтов может достичь 5—7 тыс м (например, в Южно-Байкальском), но обычно не превышает 3—4 тыс м Преобладают обломочные отложения озерного (в том числе озерные турбидиты), аллювиального, пролювиального, а в Байкальских впадинах также флювиогляциального и ледникового происхождений Как правило, снизу вверх грубость обломочного материала возрастает В климатических условиях рифта Афар оказалось возможным накопление эвапоритов В зоне вулканизма вынос вещества гидротермальными растворами создает условия и для отложения специфических хемогенных осадков — карбонатных (в том числе содовых), кремнистых (диатомовых, опаловых), сульфатных, хлоридных Магматизм и его продукты Континентальный рифтогенез сопровождается магматизмом и лишь локально его поверхностные проявления могут отсутствовать Так, в частности, нет надежно установленного вулканизма в рифте озера Байкал, но в той же системе в Тункинском и Чарском рифтах есть трещинные излияния базальтов Нередко вулканы размещаются асимметрично — по одну сторону от рифтовой долины, на ее более высоком борту Магматические породы исключительно разнообразны, среди них широко представлены щелочные разности Характерны контрастные (бимодальные) формации, в образовании которых участвуют как мантийные базальтовые выплавки (и их производные), так и анатектические, преимущественно кислые расплавы, формирующиеся в континентальной коре В контрастных формациях Восточно-Африканского пояса наряду с щелочными оливиновыми базальтами, трахитами и фонолитами В И Герасимовский и А И Поляков указывают риолиты, комендиты, пантеллериты В калиевых сериях встречаются лейцититы и лейцитовые базаниты, Есть щелочные ультрабазиты и сопутствующие им карбонатиты Согласно М Уилсон (1989), данные о содержаниях редких элементов и изотопных отношениях неодима и стронция в разных вулканических формациях Восточно-Африканского пояса свидетельствуют о неодинаковой степени контаминации мантийных магм коревым веществом. |
| 9 | Оказалось, что в некоторых сериях все разнообразие пород было обусловлено фракционной кристаллизацией Геофизические характеристики По геофизическим данным мощность коры под континентальными рифтами уменьшается и происходит соответствующий подъем поверхности Мохоровичича, которая находится там в зеркальном соответствии с наземным рельефом Мощность коры под Байкальским рифтом снижается до 30—35 км, под Рейнским — до 22—25 км, под Кенийским — до 20 км, причем на север, вдоль долины Афар, она доходит до 13 км, а далее под осевой частью долины появляется океанская кора В мантийном выступе под рифтом породы разуплотнены (скорости продольных волн варьируют в интервале 7,2—7,8 кмс), их упругие характеристики снижены до значений, свойственных мантийной астеносфере Поэтому их рассматривают либо как астеносферный диапир (для рифтов Рио-Гранде и Кенийского), либо как линзовидную «подушку», вытянутую вдоль рифтовой зоны и в какой-то степени обособленную от главного астеносферного слоя Такая линза мощностью 17 км обнаружена сейсмическим зондированием под Байкалом Замечено, что в асимметричных рифтах гребень мантийного выступа чаще всего не совпадает с осью долины, а смещен в сторону более высокого крыла Там же размещаются и центры вулканизма Неглубокое залегание астеносферы ограничивает глубинность сейсмических очагов Они размещаются в утоненной коре, и в зависимости от ее мощности предельная глубина очагов варьирует от 15 до 35—40 км Решение фокального механизма очагов устанавливает сбросовые и подчиненные им сдвиговые смещения Близость разогретой астеносферы, вулканизм и повышенная проницаемость нарушенной разломами коры выражаются в геотермическом поле, тепловой поток в рифтах резко повышен Магнитотеллурическим зондированием определена высокая электропроводность пород в астеносферном выступе В гравитационном поле рифтовой зоне соответствует отрицательная аномалия Буге, протянувшаяся широкой полосой и, как считают, обусловленная разуплотнением мантийных пород На фоне прослеживаются более резкие отрицательные аномалии над рифтовыми впадинами с их рыхлым осадочным заполнением и положительные аномалии, маркирующие полосы внедрения основных и ультраосновных магматических пород Механизмы рифтогенеза Физические модели образования рифтов учитывают наблюдаемую концентрацию растяжений в сравнительно узкой полосе, где происходит соответствующее уменьшение мощности континентальной коры Вдоль ослабленной зоны образуется все более тонкая шейка вплоть до разрыва и раздвига континентальной коры с их заполнением корой океанского типа В разных рифтах такой критический момент наступает, по-видимому, при разной предельной толщине сиалической коры (в Красноморском и Аденском рифтах она была утонена приблизительно вдвое) и означает переход от континентального рифтогенеза к океанскому Модели континентального рифтогенеза: а — классическая модель симметричных горстов и грабенов б — модель Смита и других с субгоризонтальным срывом между ярусом хрупких и ярусом пластичных деформаций в — модель У Гамильтона и других с линзовидным характером деформаций г — модель Б Вернике, предусматривающая асимметричную деформацию на основе пологого сброса Поскольку у земной поверхности растяжение в континентальных рифтах происходит посредством сбросовых смещений, первоначальная, классическая модель рифтогенеза учитывала только эти хрупкие деформации. |
| 10 | По подсчетам Ж Анжелье и Б Колетты, суммарный эффект смещения по сбросам дает растяжение на 10—50% в Суэцком заливе до 50—100% в Калифорнийской системе и до 200% на юге области Бассейнов и Хребтов На одном из отрезков долины Афар подсчеты У Мортона и Р Блэкка дали трехкратное растяжение Столь высокие значения получили удовлетворительное объяснение в более поздних моделях, которые строились с учетом изменения механических свойств пород с глубиной, по мере нарастания давлений и температур Модель Р Смита предусматривает в низах коры, под ярусом хрупких деформаций, существование яруса пластических деформаций При этом по мере растяжения сбросы изгибаются и выполаживаются в своей нижней части, становятся листрическими Опускание блоков по таким сбросам сопровождается их вращением опрокидыванием, а степень растяжения нарастает от краев рифтовой зоны к ее центру Тот же эффект может быть получен и при допущении, что в средней части коры существует еще один, переходный, ярус деформаций, где смещение рассредоточено по множеству мелких диагональных сколов или субгоризонтальных поверхностей скольжения Все эти варианты рифтогенеза предусматривают локальное утонение коры под действием растягивающих напряжений с образованием симметрично построенной рифтовой зоны Д Маккензи 1978 дал количественную оценку последствий такого утонения: изостатическое опускание коры и встречное поднятие астеносферного выступа, которому этот исследователь отводит пассивную роль Еще одну модель, учитывающую новые данные о глубинном строении континентальных рифтов и свойственную многим из них асимметрию, предложил Б Вернике 1981 Ведущая роль отводится крупному пологому сбросу 10—20град, при образовании которого, возможно, используются внутрикоровые астеносферные слои По мере растяжения висячее крыло осложняется ступенчатой системой мелких листрических сбросов, в то время как на другом крыле доминирует уступ, соответствующий плоскости главного сброса С ним же связывают упоминавшийся выше динамотермальный метаморфизм и выход метаморфитов на поверхность при дальнейшем скольжении висячего крыла вниз по сместителю Модель Б Вернике удачно объясняет и ряд других особенностей строения и развития асимметричных рифтов При утонении коры путем смещения по пологому сбросу астеносферный выступ должен находиться не под осевой частью рифта, а под висячим крылом, подпирая и приподнимая его, что и наблюдается на многих профилях На этом же высоком борту рифта локализуется вулканизм Подобная асимметрия хорошо выражена в Восточно-Африканском поясе, вдоль которого чередуются рифты с относительно приподнятым западным и восточным крылом С учетом новых геофизических данных не вызывает сомнения многообразие глубинного строения зон континентального рифтогенеза Поэтому ни одна из перечисленных моделей не может претендовать на универсальность, а механизм формирования рифта меняется в зависимости от таких условий, как мощность, строение, температурный режим коры и скорость растяжения Механизм гидравлического расклинивания В основе всех перечисленных моделей лежит компенсация растяжения коры ее механической деформацией хрупкой или пластичной, уменьшением мощности и образованием шейки. |
| … |
Комментарии