Рифтові системи Землі

Тектонічно-магматичний процес формування зводо-вулканічної рифтової зони, пов'язаний з виникненням і розвитком локальної області розігріву і розщільнення у верхах мантії (гарячої плями) під впливом підйому з нижньої мантії чи навіть від поверхні зовнішнього, рідкого ядра Землі струменя аномально нагрітого глибинного матеріалу (мантійного плюмажу), нерідко умовно називають "активным рифтогенезом". Цей процес, якщо він не супроводжується деяким горизонтальним розширенням кори в межах великої області чи навіть усієї поверхні Землі, може викликати розтягання і рифтоутворення лише у відносно вузькій приосьовій зоні вулканоактивного зводового підняття.

2. Розвиток не пов'язаних зі зводами, невулканічних чи слабовулканічних рифтових зон (тектонотипи ‑ Байкальська і дуже схожа на неї Танганьїкська рифтова зона у Східній Африці) починається з виникнення вузьких і неглибоких подовжених прирозломних западин, що заповнюються тонкоуламковим, але в міру поглиблення і появи уздовж їхніх бортів крайових підняттів поступово грубіють матеріалом. Імпульси просідання і розширення рифтових западин супроводжуються переміщеннями по великомасштабних крайових внутрішніх похилих скидах і могутніх землетрусах із сейсмічними вогнищами у верхній тендітній частині кори, який указує на горизонтальне, поперечне чи діагональне розтягання осі рифта.

Мал.  Модель глибинної будови "зрілої" континентальної рифтової зони в поперечному розрізі.

Горизонтальні стрілки показують напрямок горизонтального розтягання кори і верхньої мантії; вертикальні - підйом верхньої мантії й аномально підвищений тепловий потік під рифтовою зоною

Вулканічні прояви або відсутні, або незначні, локальні і приурочені головним чином до перемичок між окремими рифтовими западинами чи до флангів рифтових зон. Утворення слабко ‑ чи невулканічних рифтових зон приблизно пов'язують із процесом горизонтального розтягання великої області континентальної кори, приблизно поперечного до простягання рифтової зони чи, можливо, деякого загального розширення поверхні Землі у відповідну епоху, що умовно називається "пассивным рифтогенезом". Прояви вулканізму (якщо вони мають місце) починаються не до закладення рифтових западин, а після їхнього виникнення і можуть бути пояснені утворенням "рифтової подушки" у верхах мантії і вогнищ плавлення в ній внаслідок адіабатичного підвищення температури при зниженні тиску в зоні розтягання під рифтовими зонами.

Цілком ймовірно, що найбільш сприятлива для виникнення і розвитку континентальних рифтових зон така геодинамічна ситуація, коли горизонтальному розтяганню, пов'язаному з обстановкою регіонального чи глобального розширення земної кори, піддається район "гарячої плями", у якій верхня частина мантії під впливом мантійного плюмажу виявиться аномально розігрітою і пластичною. У таких областях здійснюється як би синтез процесів, абстрагованих у моделях активного і пасивного рифтогенезу, і рифтоутворення протікає найбільше могутньо.

Про походження земної кори існує багато суперечних уявлень. Найпоширеніші гіпотези: виплавляння та подрібнення-материків; острівного тектоно-вулканічного походження та розростання материків.

Основи гіпотези виплавляння склалися в минулому столітті. Зміст її передає класичне порівняння земної кулі з горном, в якому з руди виплавляють залізо. В процесі розігрівання важкий розплавлений метал осідає, а легкий шлак піднімається, охолоджується у вигляді кірки. Утворення земної кори порівнюється з утворенням шлакової кірки.                                                                                                                                                    * Щ

Сучасні прихильники гіпотези виплавляння для її підтвердження використовують досягнення геохімії та геофізики. Виплавляння вважається одним із проявів загальної глибинної диференціації речовини мантії, що відбувається вибірково, залежно від термодинамічних умов Приймається, що на початку з речовини мантії, подібної за складом до гірської породи перидотиту, виплавилися маси базальту, які суцільним шаром вкрили планету. Потім, також шляхом виплавляння, утворився суцільний шар граніту. На Землі ніби існував єдиний материк. У ході геологічного розвитку він подрібнився. За одними уявленнями це сталося у результаті розломів материка на частки та розповзання або дрейфу розрізнених частин по підкоровій речовині. Таке припущення покладено в основу сучасної гіпотези мобілізму ‑ рухомості материків. Причиною дрейфу вважається обертовий рух Землі навколо осі та породжувані ним відцентрові сили. За іншим варіантом гіпотези мобілізму причиною дрейфу материків є течії підкорової речовини. Уламки материків плавають на ній, наче крига на воді.

За останні десять років розроблено ще один варіант гіпотези мобілізму ‑ нову глобальну тектоніку [5]. Причиною розповзання материків за цією гіпотезою є поширення Землі, зокрема, розростання океанічного дна. Материки ламаються та розсуваються напором земних мас з глибини. Поширення дна океану вважається також причиною підняття гір.

Гіпотеза поширення Землі протистоїть існуючій з минулого століття гіпотезі контрактації ‑ стиску Землі в результаті охолодження. Протилежні гіпотези — контракції та поширення Землі — ґрунтуються на одних і тих же термодинамічних умовах земної кулі. Обидві вони не зважають на реальні геологічні факти складу та структури земної кори, пояснювати які покликані [7].

За іншими уявленнями, подрібнення єдиного суцільного гранітного шару на Землі сталося в результаті тектонічного розчленування та поглинання базальтовою речовиною опущених блоків гранітного шару. Процес поглинання основною (базитовою) речовиною гранітних мас відомий під назвою базифікації. Вона вважається оборотним процесом виплавляння сіалю, а утворення ложа Світового океану ‑ результатом базифікації гранітного шару. Штучність гіпотези базифікації очевидна. Крім того, вона виходить з помилкового твердження про загальну оборотність процесу перетворення мінеральної речовини Землі.

Існування і розвиток матеріальної маси Землі відбувається в умовах обертового руху її навколо осі. В цьому русі склалася куляста форма еліпсоїда планети, зумовлена взаємодією полярного ущільнення або стиску і екваторіального поширення. Підпорядкована цим похідні форми тектонічних рухів є джерелом внутрішніх сил усіх геологічних процесів. Космічна речовина, з якої складається Земля, в процесі формування планети безперервно ущільнювалася, розігрівалася і спікалася. Відбувалася й відбувається гравітаційна, теплова і геохімічна диференціація речовини. Виявленням або формою загальної диференціації речовини є вулканізм.

Вулканічний процес — космічне явище, що відбувається на всіх небесних тілах Сонячної системи та поза межами. За фізико-геологічними ознаками вулканізм — це процес виверження розплавленої глибинної речовини планети на поверхню, розрядка напруг стиску та розігрівання. Підраховано, що за час геологічного існування Землі маса виверженого вулканами матеріалу дорівнює масі всіх материків [12].

Як випливає з природних закономірностей поширення та будови земної кори, стиск Землі зумовлює загальне опускання її поверхні, а накопичення вивержених з глибин вулканогенних продуктів у певних місцях утворює підвищення, вулканічні гори

Вулканогенні глибинні продукти диференціації речовини мантії — це єдине джерело матеріалу для утворення всіх типів гірських порід, відомих на Землі. Процес породоутворення, або літогенезу, по суті, є взаємодією вулканогенних мас (попелу, шлаку, продуктів руйнування лави) з водою, повітрям та живими організмами. В результаті цієї взаємодії створюються різні осадочні породи. Приклади всеосяжного перетворення вулканогенного матеріалу в осадочні гірські породи можна спостерігати на будь-якому вулкані та вулканічному острові й простежити в наверстуваннях земної кори порід різного віку.

Ми простежили зміни складу, форм залягання та рельєфу мінеральних мас від планетарної речовини базальтового ложа океану до материкових гірських масивів. Розвивалася материкова кора в різних частинах земної кулі, на різних етапах її існування, але в такій незмінній послідовності: підводні вулканічні утворення — вулканічні острови — острівні дуги — океанічні острови, міні материки (мікроматерики) — материки.

Сучасний вигляд нашої планети, розподіл суші й моря на ній, рельєф і структура материків є свідченням послідовного та необоротного переходу сима в сіаль, океанічної кори в материкову. Перехід відбувається в загривах вулканічних вивержень. Грандіозні вулканічні споруди серед безмежного моря та на гірських хребтах стоять віковічними свідками підняття суші з глибини Світового океану.

РОЗДІЛ 2.

2.1 Серединно-океанічні хребти і рифтові зони Світового океану

2.1.1 Між материками Європи і Африки на сході та Америки на заході лежить Атлантичний океан. У меридіональному напрямку він простягається від Арктики до Антарктиди. Площа його ‑ 93,6 млн. км2 (за іншими даними ‑ 91,14 млн. км2), середня глибина ‑ 3926 м. Береги океану ‑ це обламані та розмиті морем краї материків. Обриси африканського та південно-американського берегів Атлантичного океану дивовижно подібні [3].

Океан ніби виповнює тріщину між розламаними та розсунутими частинами суші, а місцем розсування слугує Серединно-Атлантичний хребет став відомий у своїй північній частині ще в 50-х роках минулого сторіччя, але докладне його вивчення, що заклало основи уявлення про єдину планетарну систему серединно-океанічних хребтів, було проведено лише в 1953-1963 р., у результаті чого він був описаний у роботах Б. Хейзена і його співробітників.

Потім радянськими дослідниками він був простежений до півночі від Ісландії.

Глибина океану над Серединним Атлантичним хребтом ‑ 2000 - 3000 м. Окремі частини його виступають над рівнем води, утворюючи океанічні острови. Середня ширина хребта ‑ понад 1000 км. На схід і захід від нього лежать глибокі улоговини дна Атлантичного океану: Норвежська, Європейсько-Африканська, Північно-Американська, Африканська, Бразильська і Антарктико-Атлантико-Індійська. В них глибина океану місцями перевищує 6000 ‑ 7000 м. До океанічних улоговин хребет знижується круто. На його схилах виявлено 2 ‑ 3 рівні підводних плато, поділених високими уступами [13].

Гребінь Серединного Атлантичного хребта має поздовжні розломи. По ньому проходить западина (грабен, або рифт), розміщена між розломами. Глибина рифту перевищує 2000 м, ширина його ‑ приблизно 30 км, схили його сильно розчленовані. Місцями вздовж нього розташовані вулкани. З продуктів вулканічних вивержень на рифті Серединного хребта, в Північній частині Атлантичного океану утворився острів Ісландія. Рифт іноді подвоюється або зникає. Змінюється також його глибина. За походженням рифт ‑ розрив земної кори, викликаний, на думку одних дослідників, її розтяганням, а інших ‑ стиском.

У структурі Серединного Атлантичного хребта важливе значення мають численні поперечні розломи. Деякі з них простягаються на велику відстань простежуються під материками. Поперечні розломи поділяють Серединний хребет на багато блоків та масивів. Удовж розломів розрізнені частини хребта часто пересунуті на значну віддаль, зокрема в екваторіальній частині Атлантичного океану ‑ на кілька сот кілометрів у західному напрямку.

Поперечні розломи часто з'єднують хребти з острівними дугами. Вони являють собою граничні утворення між такими глобальними деформаціями земної кори, як гірські кряжі, острівні дуги, рифти та блоки, що ніби вклинюють або трансформують їх одні в одні. Такі розломи мають назву трансформні.

Утворення поперечних, переважно широтних, розломів Серединного хребта ще не знайшло достатнього з'ясування. Гіпотеза острівного утворення та розростання материкової земної кори пояснює виникнення поперечних розломів широтного простягнення взаємодією сил полярного стиску та екваторіального розтягання земної кулі в процесі обертання її навколо осі. Розтягнення земної кори в екваторіальній зоні вважається також головною причиною зсувів блоків Серединного хребта у широтному напрямку.

Геологічна будова Серединного Атлантичного хребта, за даними геофізичних досліджень і буріння, виконаних в останні роки, характеризується такими особливостями. В осьовій частині цього підводного підняття осадовий шар відсутній або має дуже малу потужність (десятки метрів). Прихильники гіпотези розсування океанічного дна пояснюють це тим, що кора тут молода й осадки поверх неї не відкладалися. Однак відсутність осадового шару в приосьовій частині Атлантичного хребта пояснюється насамперед тим, що цей підводний хребет значно вилучений від джерел зносу. Осадки, що зносяться з континентів, накопичуються в глибоководних улоговинах і на хребет, що піднімається, не попадають. Відсутність осадків можна пояснити і тим, що осадові утворення поховані на хребті під лавами, що вилилися на них.

Гребінь хребта складається з базальту. У центральній частині рифту вік його визначають від сучасного до 18 млн. років. Подекуди виявлені важкі ультраосновні породи — серпентизовані перидотити, які місцями чергуються з блоками габро та базальту і становлять, так званий другий сейсмічний шар у корі серединно-океанічних. У цьому переконують результати глибоководного буравлення. Однак до другого шару входять лежачі між шарами лав осадові породи. В другому шарі можуть бути і сильно серпентізовані ультра основні породи, що укладаються по фізичних властивостях в той інтервал швидкостей, що властивий другому шару океанічної кори.

Якими ж породами складний третій шар серединно-океанічних хребтів? Це, мабуть, саме складне питання. Дотепер залишається неясним, яка потужність третього шару під серединно-океанічними хребтами. Гравіметричний вимір показує, що серединно-океанічні хребти характеризуються мінімумом сили ваги в редукції Буге. Це може свідчити про те, що хребтам властиве потовщення кори. Деякі сейсмічні дані це підтверджують. Так, під островом Ісландія, розташованому на Атлантичному підвідному хребті, потужність кори досягає 40 км. Однак на деяких інших ділянках того ж підвідного хребта стовщення кори не виявлено.

Аналіз геологічної історії Північної Атлантики переконує, що серединно-океанічні хребти, хоча б частково, були закладені там, де раніше був геосинклінально-складчастий пояс. Отже, під другим шаром, що складається з перешаровування базальтів і осадових порід, повинні бути метаморфізовані породи древнього геосинклінального пояса [13].

У деяких випадках зразки таких порід, що виступають серед більш молодих утворень, виявлені на островах. У Серединно-Атлантичному хребті це найдавніші ультраосновні породи (перидотити) з островів Святого Петра і Святого Павла, метаморфізовані базальтоїди, зібрані в декількох місцях у гребневій зоні хребта, основні і кислі магматичні породи віку 1600-1500 млн. років із гребеня хребта на 45° пн.ш. Західніше, на східному схилі хребта з глибини 4255 м підняті глинисті сланці і кременисті вапняки кембрійського віку. Глинисті сланці, алевроліти палеозойського віку драговані "Академіком Курчатовим" з поверхні хребта до півночі від Ісландії. Геосинклінальний комплекс відкладів, що складає основу серединно-океанічного хребта, повинний досягати значної потужності (10-15 км і більш), і ним, можливо, складене все потовщення третього шару під підводним хребтом.

Крім характерної для океану кори океанічних улоговин і серединно-океанічних хребтів, поширені й інші типи кори, властиві островам, западинам, підводним плато, острівним, дугам, обмеженим глибоководними жолобами.

Потоки та покриви базальту, вивержені в сучасну епоху й недавно. Неодноразово на осі серединного хребта знаходили пліоценові і навіть міоценові відкладення, зцементовані базальтовою лавою На схилах Серединного Атлантичного хребта залягають базальтові маси вивержені раніше. Чим ближче до материка, тим вони старіші. Найдавніші базальти залягають біля материка Північної Америки. Вони вкриті осадочними відкладами середньоюрського віку.

Розсування або розростання океанічного дна почалося понад 165 млн. років тому. Швидкість його змінювалась від 0,3 до 6,0 см./ рік. Дно Атлантичного океану на 30° північної широти розростається з постійною швидкістю 2 см/рік.

Розростання океанічного дна, за уявленнями прибічників неомобілізму, є однією з причин дрейфу материків. Спрощено це замальовується так. Земна кора Атлантичного океану разом із Серединним хребтом пересувається на захід до Антильських островів. Ще далі на захід вона заглиблюється під материк Америки й зникає. Одночасно на схід від Серединного хребта земна кора Атлантичного океану впирається у материк Африку, зрушує його на схід. Виходить, що розростання дна океану відбувається лише на схід від Серединного хребта, який переміщується на захід.

Серединний хребет Атлантичного океану вивчений найбільш детально. Він простягається вздовж осі на всю довжину океану і на півночі за материковим схилом з'єднується з підводним хребтом Північного Льодовитого океану. Звідти, вигинаючись, із заходу обходить острови Шпіцберген, простує до Ісландії й далі — до Азорських островів. Між ними та Ісландією виникає відгалуження Атлантичного Серединного хребта у напрямку Девісової протоки між Гренландією та Лабрадором. Воно тягнеться також у напрямку на Гібралтар центральній частині Атлантичного океану, між Азорськими островами та екватором (острів Сан-Паулу). Серединний хребет утворює велику дугу, опуклу на захід до Центральної Америки. У Південній частині Атлантичного океану він простягається в напрямку островів Вознесіння, Трістан-де-Кунья та Буве. В цьому районі є відгалуження хребта, що простежується до Південно-Антильських островів. Далі Атлантичний Серединний хребет повертає на схід, з півдня огинає Африку й з'єднується з Серединним Індійським хребтом.

По сучасних уявленнях, серединний хребет між Шпіцбергеном і Гренландією своїм східним схилом примикає до материкового підніжжя і простягається у вигляді вузького гребеня, розбитого поздовжніми дислокаціями типу рифтів і ускладненого підводними вулканічними піками. Зона хребта збігається з поясом епіцентрів землетрусів. Південніше Шпіцбергену простягання хребта міняється з меридіонального на субширотне.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7