Складчатые пояса континентов

Общая характеристика складчатых поясов. Крупные складчатые пояса, разделяющие и обрамляющие древние платформы, начали формироваться в позднем протерозое. Протяжённость складчатых поясов составляет многие тысячи км, а ширина обычно превышает тысячу км. Главными складчатыми поясами являются (рис. 8.16):

1. Тихоокеанский (Круготихоокеанский) - альпийский.

2. Урало-Охотский (или Урало-Монгольский) - герцинский.

3. Средиземноморский (или Альпийско-Гималайский) - альпийский.

4. Северо-Антлантический - каледонский.

5. Арктический - киммерийский.

Рис. 7.16. 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.

Все перечисленные складчатые пояса возникли в своей основной части в пределах древних океанических бассейнов или на их периферии. Предшественником Урало-Охотского пояса был Палеоазиатский океан, Средиземноморского – океан Тетис, Северо-Антлантического – океан Япетус, Арктического – Бореальный океан. Свидетельством океанского происхождения складчатых поясов является присутствие в них офиолитов – реликтов океанской коры. Все названные океаны (кроме Тихого) были вторичными, образованными в результате раздробления и деструкции суперконтинента Пангея-I, объединявшего в среднем протерозое все современные древние платформы. В глобальном масштабе статистически намечаются определённые эпохи заложения бассейнов с океанской корой и окончания их развития с новообразованием континентальной коры – эпохи орогенеза.

Главными эпохами орогенеза являлись байкальская (в конце докембрия), 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 в конце XIX века французским геологом М.Бертраном и поэтому получили название в честь его – циклы Бертрана.

Все складчатые пояса пережили более одного цикла Бертрана, и продолжительность их активного развития охватывает многие сотни млн. лет. Полный цикл эволюции складчатого пояса (от возникновения до закрытия океана) получил название цикла Вилсона (Уилсона), в честь одного из основоположников тектоники плит канадского геофизика Дж.Т. Вилсона, выделившего их в 1986 году. Циклы Вилсона проявляются в масштабе всего или почти всего пояса, в то время как составляющие их циклы Бертрана затрагивают лишь отдельные его части.

Циклы Вилсона (Уилсона) включают 6 стадий: 1) континентальный рифтогенез (пример, Восточно-Африканская рифтовая система); 2) ранняя стадия (Красноморский рифт); 3) зрелая стадия (Атлантический океан); 4) стадия угасания (западная часть Тихого океана); 5) заключительная стадия (Средиземное море); 6) реликтовая стадия или геосутура (линия Инда в Гималаях). Для каждой стадии характерен определённый тип движений (поднятие, растяжение, сжатие, снова поднятие), тип осадков и магматитов.

Существует два типа складчатых поясов: 1) межконтинентальные (или коллизионные); 2) окраинно-континентальные (или субдукционные).

После окончания активного развития складчатого пояса орогенный режим сменяется платформенным. Отдельные части поясов могут быть эродированы и перекрыты осадочным чехлом, превращаясь в плиты молодых платформ (например, северная периферия Средиземноморского пояса ныне занята Западно-Европейской, Скифской и Туранской плитами). Другие части пояса в новейшую эпоху испытывали повторное горообразование уже во внутриконтинентальных условиях (например, Урал, Тянь-Шань, Алтай и ряд других горных сооружений Урало-Охотского пояса. Нередко внутри будущих поясов в результате проявления двух циклов Бертрана рифтинг, спрединг, закрытие океанского бассейна и орогенез, а между ними субплатформенный режим, проявляются дважды.

Внутреннее строение складчатых поясов. Внутреннее строение складчатых поясов очень сложное, по сути, любой пояс представляет собой коллаж разнородных структурных элементов – обломков континентов, островных дуг, образований ложа океанов и их окраинных морей, внутриокеанских поднятий и др. Складчатые пояса принято подразделять на отдельные складчатые системы, находящиеся между блоками (срединными массивами или микроконтинентами) континентальной коры или между ними и настоящими континентами. Складчатые системы занимают в поясе окраинное положение и пограничное с континентальными платформами и имеют условно зональное строение. Выделяются краевые прогибы, внешние и внутренние зоны орогенов.

При сочленении с плитой платформы отделяются от них краевыми или передовыми прогибами (Предуральский, Предкавказский, Предкарпатский), а при сочленении со щитом – прогибы отсутствуют (например, надвинутые скандинавские каледониды с Балтийским щитом). Прогибы вначале могут заполняться глубоководными глинисто-кремнистыми осадками, затем эвапоритами, молассами иногда в виде клиноформ. В последующем увеличивается роль тектонических покровов, олистостром и асимметричной складчатости.

Внешние зоны периферических складчатых систем в отличие от внутренних зон более однообразны по строению и развитию. Они расположены на той же континентальной коре, что и кора (фундамент) прилегающей платформы. Фундамент платформ ступеньчато, либо полого по системе листрических сбросов, погружается под осадочный комплекс внешних зон. Этот комплекс – образования шельфа и континентального склона, обычно сорван с фундамента и перемещён на десятки и более сотни км в сторону платформы и представляет собой чешуйчато-надвиговую структуру, иногда надвинутую на толщи передового прогиба (Аппалачи, Канадские Кордильеры, Большой Кавказ, Пиренеи, Альпы, Карпаты и т.д.). Ширина внешних зон колеблется от первых десятков до первых сотен км и максимально - до 900 км в Верхоянско-Колымской системе. На основании амагматичности этих зон в своё время Г.Штилле выделял эти структуры как миогеосинклинали, в отличие от эвгеосинклиналей, т.е. настоящих высокомагматичных геосинклиналей внутренних зон.

Граница внешних зон с внутренними зонами достаточно условна и обычно проводится по первому от платформы «офиолитовому шву».

Внутренние зоны орогенов – складчатых поясов и складчатых систем отличаются большой разнородностью и разнообразием. Наиболее характерный элемент для них – офиолитовые покровы разного происхождения (спрединговых зон, окраинных морей, энсиматических вулканических дуг). Они могут располагаться либо на осадочных образованиях внутреннего края внешних зон, либо на их кристаллическом фундаменте в результате обдукции. При этом фундамент может испытать ремобилизацию при прогреве тепловыми потоками, в результате чего образуются гранитогнейсовые купола.

Во внутренних частях коллизионных межконтинентальных орогенов нередко наблюдаются покровы кристаллических пород, ранее принадлежавших другому континентальному ограничению бассейна с океанической корой. Периферическим системам этих орогенов свойственно асимметричное строение с вергентностью, направленной к смежным платформам и распространяющейся на внутренние крылья передовых прогибов.

В окраинно-континентальных орогенах их обращённое к океану крыло образовано обычно изоклинально-чешйчато-надвиговыми комплексами аккреционной призмы, включающими серпентенитовый меланж и тектонические обдуцированные линзы офиолитов. Для этих зон характерен высокобарный метаморфизм (высокого давления и низких температур). В их тылу простираются пояса гранитных батолитов и высокотемпературных метаморфитов. Окраинно-континентальные складчатые пояса характеризуются дивергентным строением, связанным с поддвиганием под них с одной стороны океанической плиты (субдукция типа Б), а с другой – континентальной платформы (субдукция типа А) (например, Кордильеры Северной и Южной Америки).

Развитие складчатых поясов. Необходимо отметить, что по простиранию складчатых поясов происходят существенно различающиеся изменения в развитии, структуре, ширине и др. параметров. В основном они связаны с конфигурацией границ сталкивающихся в процессе конвергенции литосферных плит.

С появлением тектоники плит история складчатых поясов рассматривается в рамках идей цикла Вилсона. Но необходимо учитывать, что развитие складчатых поясов шло разными путями, а потому имеет много индивидуальных черт. Общим является для них то, что бассейн с корой океанического типа, в конце концов, превращается в ороген с мощной (до 60-70 км) и зрелой континентальной корой, т.е. обстановка преобладающего растяжения и опускания сменяется в конце цикла обстановкой сжатия и поднятия. Разнообразие проявляется лишь в различии условий заложения бассейнов океанического типа и условий формирования орогенов, особенно на средних стадиях их развития.

В целом, выделяется несколько стадий (как указывалось выше) в развитии складчатых поясов:

1) Заложение подвижных поясов.

2) Начальная стадия развития подвижных поясов.

3) Зрелая стадия подвижных поясов.

4) Орогенная стадия развития подвижных поясов (главная стадия образования складчатых поясов), разделяющаяся на две подстадии: а) раннеорогенную, когда горообразование идёт за счёт тектонического скучивания, вызванного тангенциальным сжатием, сопровождающимся метаморфизмом, гранитизацией и накоплением моласс; б) позднеорогенную, когда темп воздымания складчатого сооружения резко ускоряется с сопутствующим лавинным осадконакоплением, интенсивной вулканической деятельностью, тектоническим скучиванием, региональным метаморфизмом и гранитизацией.

5) Тафрогенная стадия развития подвижных поясов. Орогенная стадия длится не более первых десятков млн. лет, а по её окончании наступает релаксация напряжений тангенциального сжатия и оно сменяется растяжением. Горные сооружения как бы расползаются по листрическим сбросам с образованием тафрогенов (грабенов), часто выполненных континентальными угленосными, красноцветными осадками, перемежающимися с покровами толеитовых базальтов. Эта стадия в определённом смысле гомологична раннеавлакогенной стадии развития древних платформ.

Складчатость – процесс изменения залегания горных пород в земной коре, проявляющийся в изгибании различных по форме (пластообразных и др.) и по масштабу геологических тел под влиянием тектонических движений и отчасти экзогенных процессов (более широкий термин – «складкообразование»).

Складчатость может проявляться в краткий либо длительный промежуток геологического времени. Длительные и многоактные процессы складчатости называются эпохами складчатости, имеющими общепланетарное распространение. Например, саамская или архейская, карельская, свекофеннская (1850-1600 млн. лет назад), готская (~12000 млн. лет назад), свеконорвежская или дальсландская (гренвильская) (1000-800 млн. лет назад), байкальская (650-550 млн. лет назад), каледонская или салаирская (500-395 млн. лет назад), герцинская (395-210 млн. лет назад), киммерийская (от 210 млн. назад до олигоцена), альпийская (олигоцен – до настоящего времени) складчатости. Кроме того, существуют генетические, кинематические и динамические классификации складчатости.

В генетической классификации выделяются эндогенные покровные типы (складчатость регионального сдавливания, гравитационного скольжения, диапировые, связанные с разрывами и перемещениями магмы и др.) и глубинные типы (складчатость вертикального течения и т.д.).

В кинематической классификации выделяется три типа: складчатость общего смятия (полная или голоморфная), проявляющаяся при горизонтальном или наклонном осевом сжатии; прерывистая или идиоморфная; складчатость, проявляющаяся при местном вертикальном сжатии; складчатость, проявляющаяся гравитационным путем.

Кроме вышеуказанных типов, выделяются следующие разновидности складчатости: глыбовая, нагнетания, волочения, течения, скольжения, дисгармоничная, унаследованная, прерывистая, поперечная и др.