Складчатые пояса континентов

Общая характеристика складчатых поясов

Крупные складчатые пояса, разделяющие и обрамляющие древние платформы с докембрийским (архей, нижний и средний протерозой) фундаментом, начали формироваться в позднем протерозое (1,0—0,85 млрд лет). Протяженность складчатых поясов составляет многие тысячи километров, ширина обычно превышает тысячу километров. Главными складчатыми поясами планеты являются следующие (рис.).

1. Тихоокеанский (Круготихоокеанский) пояс, обрамляющий впадину Тихого океана и отделяющий ее от древних платформ (кратонов): Гиперборейской на севере, Сибирской, Китайско-Корейской, Южно-Китайской, Австралийской на западе, Антарктической на юге и Северои Южно-Американских на востоке. Этот пояс нередко делится на два — Западнои Восточно-Тихоокеанские; последний именуется еще Кордильерским.

Рис. 3 Главные складчатые пояса фанерозоя, по К. Сайферту, Л. Сиркину (1979), с изменениями: 1 — складчатые пояса (Т — Тихоокеанский, УО — Урало-Охотский, С — Средиземноморский, СА — Северо-Атлантический, А — Арктический); 2 — древние платформы (кратоны) и их фрагменты

• 2. Урало-Охотский, или Урало-Монгольский, пояс, простирающийся от Баренцева и Карского до Охотского и Японского морей и отделяющий Восточно-Европейскую и Сибирскую древние платформы от Таримской и Китайско-Корейской. Имеет дугообразную форму с выпуклостью к юго-западу. Северная часть пояса простирается субмеридионально и именуется Урало-Сибирским поясом, южная простирается субширотно и называется Центральноазиатским поясом. На севере сочленяется с Северо-Атлантическим и Арктическим поясами, на востоке — с Западно-Тихоокеанским.
• 3. Средиземноморский пояс пересекает земной шар в широтном направлении от Карибского до Южно-Китайского моря, отделяя южную группу древних платформ, до середины юры составлявшую суперконтинент Гондвану, от северной группы: Северо-Американской, Восточно-Европейской, Таримской, Китайско-Корейской. На западе сочленяется с Восточно-Тихоокеанским (Кордильерским), на востоке — с Западно-Тихоокеанским поясами. После полного раскрытия в середине мела Атлантического океана пояс замкнулся на западе, упираясь в последний. В районе Южного Тянь-Шаня практически смыкается с Урало-Охотским поясом.
• 4. Северо-Атлантический пояс отделяет Северо-Американский кратон от Восточно-Европейского и на юге сочленяется со Средиземноморским поясом, а на севере — с Арктическим на западе и Урало-Охотским на востоке.
• 5. Арктический пояс протягивается от Таймыра на северо-востоке до Гренландии вдоль современных северных окраин Азии и Северной Америки, отделяя Сибирский и Северо-Амсриканский кратоны от Гиперборейского (Арктиды). На западе он сочленяется с Урало-Охотским поясом, на востоке — с Северо-Атлантическим.

Все перечисленные складчатые пояса возникли в своей основной части в пределах древних океанских бассейнов или на их периферии (Тихий океан). Предшественником Урало-Охотского юл был Палеоазиатский океан, Средиземноморского пояса — океан Тетис, Северо-Атлантического пояса — океан Япетус, Арктического пояса — Бореальный океан. Свидетельством океанского происхождения складчатых поясов является присутствие в них многочисленных выходов офиолитов — реликтов океанской коры литосферы. Все названные океаны, кроме Тихого, были вторичными, образованными в результате раздробления и деструкции суперконтинента Пангея I, объединявшего в среднем протерозое современные древние платформы. Доказательством такого их происхождения является присутствие в них многочисленных блоков раннедокембрийской континентальной коры — микроконтинентов и несогласное срезание контурами поясов элементов ранней структуры древних платформ; примером последнего могут служить восточные и южные ограничения Восточно-Европейской платформы.

Со времени заложения в позднем протерозое складчатые пояса прошли сложную и длительную историю развития. Эта история включала заложение в их пределах новых глубоководных морских бассейнов с корой океанского или переходного типа, возникновение среди них вулканических и невулканических островных дуг, замыкание этих и ранее существовавших бассейнов в результате столкновения ограничивающих их континентальных глыб или островных дуг или, наконец, этих дуг между собой или с континентальными глыбами. Эти процессы протекали разновременно в разных частях одного и того же пояса. Тем не менее в глобальном масштабе статистически намечаются определенные эпохи заложения бассейнов с океанской корой и окончания их развития с новообразованием континентальной коры — эпохи орогенеза.

Главными эпохами орогенеза являлись байкальская в конце кембрия, каледонская в конце силура — начале девона, герцинская в позднем палеозое, киммерийская в конце юры — начале мела, альпийская в олигоцене — квартере. Они завершают циклы продолжительностью 150—200 млн лет, впервые выделенные еще в XIX в. французским геологом М. Бертраном и поэтому заслуживающие название циклов Бертрана. Каледонская эпоха являлась завершающей для Северо-Атлантического складчатого пояса, герцинская — для большей части Урало-Охотского пояса, киммерийской эпохой завершилось развитие Арктического пояса. Тихоокеанский и Средиземноморский пояса сохранили свою высокую подвижность до наших дней. Все эти складчатые пояса пережили более одного цикла Бертрана, и продолжительность их активного развития охватывает многие сотни миллионов лет. Полный цикл эволюции складчатого пояса, от возникновения до закрытия океана, получил название цикла Вилсона, в честь канадского геофизика, одного из основоположников тектоники плит. Циклы Вилсона проявляются в масштабе всего или почти всего пояса, в то время как составляющие их циклы Бертрана и завершающие их эпохи орогенеза затрагивают лишь отдельные его части.

Существует два главных типа складчатых поясов. Один из них составляют межконтинентальные пояса, возникшие на месте вторичных океанов, образовавшихся в свою очередь в результате деструкции среднепротерозойского суперконтинента — Пангеи I. К этому типу принадлежат все перечисленные выше складчатые пояса, кроме тихоокеанских. Последние составляют второй тип складчатых поясов — окраинно-континентальный, образовавшийся на границе Пангеи I и ее фрагментов с Панталассой — предшественницей Тихого океана. Межконтинентальные пояса заканчивают свое развитие полным поглощением океанской коры и столкновением — коллизией — ограничивающих их континентов. Окраинноконтинентальные пояса еще не закончили свое развитие, и кора Тихого океана продолжает субдуцироваться под эти пояса. Вот почему пояса первого типа именуются еще коллизионными, а второго типа —субдукционными.

Судьба складчатых поясов после окончания их активного развития обычно заключалась в постепенном срезании их горного рельефа и складчато-надвиговых структур денудацией и смене орогенного режима более спокойным, платформенным (см. гл. 13). В дальнейшем отдельные части поясов перекрывались осадочным чехлом и превращались в плиты молодых платформ, как это произошло с северной, западносибирской, частью Урало-Охотского пояса (кроме самого Урала и Енисейского кряжа) и с северной периферией Средиземноморского пояса, ныне занятой Западно-Европейской, Скифской и Туранской плитами. Другие части пояса в новейшую эпоху испытывали повторное горообразование уже во внутриконтинентальных условиях; примеры — Урал, Тянь-Шань, Алтай и ряд других горных сооружений в Урало-Охотском поясе, горные массивы Западной и Центральной Европы — Иберийская Месета, Центральный Французский, Богемский (Чешский) массивы, Гарц, Судеты и другие в Средиземноморском поясе (см. гл. 14).

Нередки также области внутри будущих складчатых поясов, на площади которых в результате проявления одного или двух циклов Бертрана произошло закрытие океанского бассейна, складчатость, горообразование, а затем относительно кратковременное ослабление тектонической активности, которое сменилось новым рифтингом, повторным раскрытием океанского бассейна и дальнейшей его эволюцией в направлении орогенеза. Такова, например, история западной и южной частей Средиземноморского пояса в позднем палеозое, испытавших герцинский орогенез, затем переживших платформенную или близкую к ней («квазиплатформенную») стадию развития в начале мезозоя (Т—J1), повторный рифтинг и спрединг в середине мезозоя (J2—К) и в конечном счете давших начало молодому Альпийско-Гималайскому горному поясу.

2. Литосферные плиты Образование материков и впадин океанов. Современные представления о строении земной коры опираются на гипотезу дрейфа (Перемещение) материков. Ее выдвинул в 1912 г. немецкий ученый Альфред Вегенер. Он предположил, что миллионы лет назад на Земле существовал один гигантский материк Пангея («Единая земля»). Он был окружен единственным океаном, вобравший в себя всю воду. Со временем суперматерикраскололся на Лавразию іГондвану. Позже они также были разбиты трещинами-разломами, и распались на отдельные материковые глыбы. Удаляясь (Дрейфуя), эти обломки Пангеи стали современными материками, а между ними образовались впадины океане.

Однако А. Вегенер не удалось объяснить, как могли двигаться материки. Впоследствии ученые пришли к выводу, что литосфера не может быть сплошной как, например, скорлупа яйца. Ее образуют отдельные блоки — литосферные плиты толщиной от 60 до 100 км. Они разделены глубинными разломами, но вроде гигантская мозаика, плотно прилегают друг к друга. Плиты лежат на вязкой, пластичной поверхности астеносферы. Скользя по ней, они очень медленно перемещаются, будто плавают с разной скоростью.

Итак, обломки Пангеи — Материки, а также впадины океанов располагаются на литосферных плитах и вместе с ними способны перемещаться. Большинство плит включают как материковую, так и океаническую земную кору.

Рис. 4. Литосферные плиты прошлых эпох

Рис. 5. Современные литосферные плиты

Движения литосферных плит. Силы, способные двигать плиты литосферы, зарождаются внутри нашей планеты. Поэтому их называют внутренними силами Земли. Они возникают при распаде радиоактивных веществ и перемещения расплава в верхней мантии. Внутренние силы толкают литосферные плиты, и они движутся вдоль разломов. Различают медленные горизонтальные и вертикальные движения земной коры.

Наиболее значительны горизонтальные движения литосферных плит. Двигаясь, плиты способны сближаться, раздвигаться или смещаться друг относительно друга. Если плиты сближаются, то при столкновения их края заминаются в складки и на поверхности образуются горы. Например, на стыке плит Индо-Австралийской и Евразийской возникли горы Гималаи. Если же сталкиваются материковая и океаническая плиты, то океаническая, что имеет большую плотность, погружается под материковую. Тогда на материке равно возникают горы, а вдоль побережья — глубоководные впадины (желоба). Например, на стыке плит Наска і Южноамериканской возникли горы Анды и Перуанский и Чилийский глубоководные желоба.

Если плиты раздвигаются, То образуются разломы. Больше разломов возникает на дне океанов, где земная кора тоньше. Разломами расплавленное вещество мантии поднимается из недр. Она расталкивает края плит, выливается и застывает, заполняя пространство между ними. Так в местах разрывов на дне океана происходит наращивание земной коры. Там образуются новые участки земной коры в виде гигантских валоподобных поднятий, которые называют срединно-океаническими хребтами. Например, при раздвижении Южноамериканской и Африканской плит на дне Атлантического океана образовался Южно-атлантические срединно-океаническими позвоночник. Итак, под океанами земная кора непрерывно обновляется.

Внутренние силы Земли вызывают и вертикальные движения: медленные поднятия и опускания отдельных участков земной коры. Например, северная часть Скандинавского полуострова поднимается на 1 см в год, а море отступает. Об этом свидетельствуют слои песка и глины с остатками морских организмов, залегающих на высоте свыше 150 м над уровнем моря. Следовательно, эта территория некогда была его дном, а потом поднялась на такую высоту. В то же время побережье Нидерландов уже несколько веков опускается со скоростью 3 мм в год и Северное море наступает на сушу. Жители вынуждены защищать обжитые земли, возводя высокие (До 25 м) дамбы и плотины вдоль побережья. Отдельные участки в этой стране уже находятся ниже уровня моря. В Украине наибольшие поднятия зафиксировано на востоке в Кировоградской и севера Житомирской областей — почти 9 мм / год. В то же время побережья Черного моря в районе Одессы опускается со скоростью почти 1 см / год. Вертикальные движения происходят очень медленно, но постоянно и повсеместно. Они охватывают огромные участки и сопровождаются отступлением или наступлением моря. Поднятие участков со временем меняется опусканием и наоборот. Поэтому вертикальные движения называют колеблющимися движениями земной коры. Такие движения происходят очень медленно — от 2 до 10 см в год. Они незаметны для человека. Обнаружить их удалось благодаря сопоставлению космических снимков, сделанных из искусственных спутников Земли.

Как видим, мантия несет на себе земную кору, как тонкий лист бумаги, двигая ее, местами разрывая или сминая в складки.

Рис. 6. Разлом Сан-Андреас в Калифорнии образовался в результате раздвижения плит

Стойкие и подвижные участки земной коры. Движения литосферных плит указывают, что на земной поверхности является относительно устойчивые и подвижные участки. Относительно устойчивые участки называются платформами. Это литосферные плиты, лежащие в основе материков и океанических впадин. Подвижными участками являются зоны швов между относительно устойчивыми плитами. Эти зоны достаточно узкие, но простираются на тысячи километров. Поэтому их называют сейсмическими поясами (С греческого «сейсмос» — Колебания). Они совпадают с местами глубинных разломов на суше и в океанах (в срединно-океанических хребтах и глубоководных желобах).

Ученые установили, что литосферные плиты движутся, по крайней мере горизонтально, по строгим математическими законами. Зная их современное расположение, направление и скорость движения, можно смоделировать с помощью компьютера положение плит в любой момент: то ли в прошлом или в будущем. Считают, например, что из миллионы летАвстралия сместится на север, Атлантический и Индийский океаны расширятся, а Тихийуменьшится в размерах.

Итак, литосфера находится в постоянном движении. Ее движения — это природные явления, по-разному проявляются в различных ее частях.