Земная кора геосинклинального типа

В результате исследований Д. Холла и А.П. Карпинского во второй половине XIX века был описан третий тип земной коры – геосинклинальный, формирующийся на границе земной коры континентов и океанического ложа, если зона континентальных окраин развита слабо. Этот тип земной коры является переходным: его развитие начинается в океанической впадине, а заканчивается образованием складчатых гор, входящих в состав континента. Характерной особенностью этого типа земной коры является высокая активность тектонических процессов, проявившаяся в интенсивных вертикальных движениях блоков земной коры, мощном магматизме и складкообразовании. Концепция тектоники плит дополнила учение Холла-Карпинского представлениями о субдукции океанической коры под континентальную, объясняющими чередование в разрезе и по латерали геосинклинальной области блоков с гранитным и базальтовым слоями. Таким образом, современные представления о земной коре геосинклинального типа рассматривается как суммирование данных обеих концепций.

Область развития земной коры геосинклинального типа характеризуется крайней расчлененностью рельефа. Вершины вулканических островных дуг или цепи вулканических гор возвышаются над уровнем океана на 3-5 км, а глубины примыкающих желобов достигают 5-10 км (рис. 93). Таким образом, суммарная амплитуда вертикальных движений блоков земной коры достигает 15 км. Еще одной особенностью этой территории является высокая сейсмичность.

Структурами земной коры геосинклинального типа являются мио- и эвгеосинклинальные прогибы. Для миогеосинклиналей характерна слабая степень метаморфизма и дислоцированности отложений, а также практически полное отсутствие вулканических пород. Эвгеосинклинали отличаются наличием глубинных разломов, достигающих мантии, по которым поднимается расплав спелит-кератофирового состава. Эти вулканиты отличаются высокой щелочностью от подстилающих пород базальтового слоя. Одновременно с вулканизмом здесь проявляется интенсивная интрузивная деятельность, обусловленная частичным плавлением морских осадков океанической литосферной плиты, погружающейся под континентальную. Гранитные батолиты с повышенным содержанием кремнезема и щелочных элементов особенно характерны для зоны субдукции восточной окраины Тихого океана. Со спилит-кератофировой формацией связан медноколчеданный тип месторождений.

Формирование геосинклинального типа земной коры начинается с момента достижения литосферной плитой зоны субдукции на окраине океанической впадины и заканчивается погружением этой плиты в вещество мантии. В течение данного интервала геологического времени происходят процессы складкообразования, поднятие территории и образование гранитного слоя. Эти процессы объединяются под названием «консолидация геосинклинали».

В истории Земли выделяется несколько эпох консолидации геосинклиналей – эпох складчатости. В архее произошли саамская и беломорская складчатости, в протерозое – карельская и байкальская. В первой половине палеозойской эры происходила каледонская складчатость, а во второй половине – герцинская. В течение мезозойской эры произошла мезозойская (киммерийская)складчатость, а в кайнозойской – альпийская. Горноскладчатые сооружения этих эпох получили соответствующие названия (байкалиды, каледониды, герциниды, мезозоиды, альпиды). В современном рельефе континентов хорошо выражены альпиды и значительно хуже – мезозоиды, герциниды и каледониды. Области докембрийской складчатости вошли в состав древних платформ.

Вопросы для самоконтроля

1. Дать определение геологической формации. Привести примеры формаций

2. Охарактеризовать специфические особенности континентальной и океанической земных кор.

3. Назвать основные типы движения литосферных плит.

4. Назвать основные особенности и главные достижения концепции мобилизма.

5. Охарактеризовать основные структуры океанической и континентальной земных кор.

6. Охарактеризовать основной областью осадконакопления складчатых гор? Какой там тип формаций?

7. Перечислить основные особенности земной коры геосинклинального типа.

8. Охарактеризовать формирование земной коры геосинклинального типа.

История развития планеты Земля

По современным представлениям развитие Земли носит четко выраженный этапно-цикличный характер, то есть отличается сочетанием элементов необратимости и повторяемости.

5.1. Догеологический этап (стадия )

Догеологический этап развития Земли, начавшийся около 4,6 млрд. лет назад в результате взрыва сверхновых звезд, недоступен для исследования геологическими методами. Отдельные сведения о нем получены на основе изучения метеоритов и планет Солнечной системы. При взрыве возникло газопылевое облако, вещество которого имело сравнительно невысокую температуру. Под воздействием гравитации в центре облака образовалось сгущение газа и пыли, которое по мере возрастания плотности разогрелось до температуры, запускающей термоядерную реакцию – родилось Солнце. Частицы, оставшиеся вокруг него, притягиваясь, образовали будущие планеты, причем вначале их было очень много. В результате аккреции (столкновения и слипания) размеры планет расли, а количество уменьшалось. Протолуна была захвачена Землей и частично вошла в её состав, а «остаток» протолунного вещества сохранился в виде современной Луны.

На самом раннем этапе своего развития Земля была еще холодной и тектонически пассивной планетой. Разогрев, начавшийся около 4,2 млрд. лет назад, произошел, в основном, за счет выделения тепла при гравитационной дифференциации, обусловившей образование оболочек Земного шара. По расчетам О.Г. Сорохтина на долю гравитационной дифференциации пришлось не менее 4/5 энергии, необходимой для разогрева мантии и внешнего ядра Земли. Другим источником энергии могли быть «приливно-отливные движения» пластичного вещества недр, обусловленные воздейстивем Луны. После захвата, расплавления и разрушения Протолуны на Землю выпала большая часть её поверхностного вещества и железного ядра. Луна сформировалась из обеднённого железом силикатного вещества разрушенной планеты. Поверхность Земли в то время буквально сотрясали интенсивные экзогенные землетрясения, вызываемые лунными приливами, периодичность которых состаляла 8-10 часов. Луна вращалась тогда по очень близкой к Земле орбите (радиус примерно 25 тысяч км, в то время как сейчас – 384 тысячи км). Однако, в связи с приливным отталкиванием Луны от Земли, лунные приливы снизились сначала до 130 м, к началу архея до 7 метров, а сейчас они составляют 46 см. Лунные приливы в догеологическое время способствовали «накачке» приливной энергии в образовывающуюся астеносферу, что в конечном результате привело к расплавлению верхней мантии, примерно 4 млрд. лет назад. Еще одним источником энергии были метеориты, при падении которых выделялось некоторое количество тепла (импактная энергия). При достаточно крупных размерах метеоритов возрастала масса планеты и, соответственно, её гравитационное поле. В итоге увеличивались возможности захвата мелких космических тел.

Согласно современным представлениям гидросфера сформировалась в догеологическую стадию развития Земли. Большинство исследователей считает, что вода была принесена ледяными метеоритами и ядрами комет. Однако американские ученые доказали, что космические тела, за счет «слипания» которых образовалась Земля, содержали достаточное количество воды для образования Мирового океана.

5.2. Докембрий

Геологическая стадия развития Земли, начавшаяся более 4,1 млрд. лет назад, продолжается до настоящего времени. Обычно геологическую стадию подразделяют на докембрий и фанерозой. Продолжительность докембрия составляет около 3,5 млрд. лет, продолжительность фанерозоя – около 0,542 млрд. лет. Авторами данной книги принята схема расчленения докембрия и фанерозоя, соответствующая Общей стратиграфической шкале (табл. 3).

Таблица 3

Древнейшие горные породы, являющиеся основными источниками информации о геологическом прошлом Земли, образовались около 4,1 млрд. лет назад. Большая часть этого гигантского интервала геологического времени относится к докембрию (продолжительностью около 3,6 млрд. лет). Отложения докембрия обычно лишены органических остатков, интенсивно дислоцированы и глубоко метаморфизованы, поэтому при их изучении мало применимы стратиграфический, палеонтологический методы, а также метод фациального анализа. При мысленной реконструкции условий образования докембрийских отложений главной проблемой оказывается их глубокий метаморфизм. Большая часть информации, получаемой при изучении докембрийских пород, характеризуется не условиями их образования, а изменениями, происходившими в процессе их дальнейшего существования. Основными методами изучения докембрия являются методы формационного и изотопного анализов. В результате широкого применения последнего объем научного материала, полученный во второй половине ХХ века, многократно превысил тот, что был накоплен за предшествующие полтора столетия существования исторической геологии.