Происхождение тектонических систем


 

Система островных дуг

Островодужная система состоит по крайней мере из трех злементов: глубоководного желоба, островной дуги и окраинного моря. Как возможный эталон геосинклиналей прошлого эта система издавна привлекает внимание исследователей, но проблема происхождения ее по- прежнему остается неразработанной. Предлагались различные варианты происхождения, которые однако не смогли достаточно убедительно увязать существующие фактические данные по ней (Зоненшаин и др., 1976).

Рассмотрим, что представляет собой каждый из элементов данной системы и попытаемся объяснить их происхождение в отдельности, а потом связать их воедино.

Окраинное море. Область высокого теплового потока, подводного вулканизма, мантийных диапиров, область с субокеанической корой. Многими исследователями принимается как область деструкции земной коры  в результате реализации растягивающих усилий. Действительно, все характеристики регионов этого типа приводит к такому выводу, но с учетом изостатических движений.

Островная дуга. Область высокого теплового потока, наземного вулканизма, ограниченная с фронтальной стороны зоной Беньофа, где происходит надвигание одних блоков на другие. Всеми исследователями современности признается как область, где происходит реализация сил сжатия. С нашей точки зрения, особенности резреза земной коры (корни гор, высокие гипсометрические отметки поверхности) требуют дополнительного вмешательства изостатических движений, без которых объяснить эти особенности  невозможно.

Глубоководный желоб. Низкий тепловой поток, характерный для этих областей, ограничения их со стороны островных дуг зоной Беньофа, позволили считать их областями субдукции. Единственной преградой, но весомой, против такого объяснения остается горизонтальное залегание осадков в их пределах.

Объяснить это явление оказывается можно, прибегая к помощи изостазии. Обратимся к простому мысленному эксперименту Если на ровное место откуда-то перенесем и поставим огромную массу, то, вероятно, оно прогнется. Вокруг подошвы этой массы вероятно, образуются значительные углубления, соизмеримые с просадкой бывшей поверхности. А если еще к тому в эти углубления поступит дополнительный осадочный материал, то углубления очевидно разовьются еще дальше. В рассматриваемом природном случае нагрузки образуются за счет надвига по зоне Беньофа, а углублениям будут соответствовать глубоководные желоба. То есть последние образуются за счет изостатического опускания блока, тяжесть которого увеличивается в результате надвигания.

И так, островная дуга и глубоководный желоб являются порождениями тангенциального сжатия и обусловленного этим изостатического опускания территории, а окраинное море - растяжения и изостатического опускания поверхности.

Современной геологической науке известно, что все элементы рассматриваемой системы взаимосвязаны между собой. “Создается впечатление, - писал Г. Б. Удинцев (1972), что хребет и желоб составляют единую складку, амплитуда которой на всем протяжении более или менее постоянна... Интересно отметить, что подобное постоянство амплитуды складки земной коры, независимо - ее гипсометрического уровня, мы встречаем во многих дугах Тихого Океана" (стр. 270). Это относится к тесной связи развития островной дуги и желоба, что же касается связи развития желоба и дуги, с одной стороны, и окраинного моря, с другой, то здесь мы располагаем обширным  и достоверным историко-геологическим материалом, указывающим на синхронность их развития.

Обращаясь к историческому материалу по геосинклиналям прошедших эпох можно найти многие схожие черты. Так по данным В.И. Шевченко (1978) в Кавказкой складчатой системе в герцинскую и альпийскую эпохи соседствовали участки с доминирующими обстановками сжатия и растяжения. Автор отмечает, что подобная картина развития геосинклиналей необъяснима с позиции ни одной из ныне существующих геотектонических гипотез.

Поиск выхода из создавшегося противоречия привел к следующей принципиальной схеме происхождения рассматриваемой тектонической системы. Приложим к ней горизонтально ориентированные сжимающие усилия. Тогда по плоскостям скола произойдет надвигание одного блока на другой. По известным экспериментальным и тектоническим представлениям плоскость скола наклонится од углом порядка 450 к горизонту и заложится в наиболее благоприятном направлении, каковым является направление под континент. Теперь сменим знак направления, то есть приложим растягивающие усилия. В этом случае могут быть два варианта: надвинутая часть континентального блока вернется в исходное положение, что практически маловероятно, или же, при достаточном развитии глубинных разломов в переходной зоне до момента сжатия, по ним надвинутая часть блока оторвется от возвращающейся в исходное положение. Разрыв может произойти в одном или нескольких местах сразу. В ослабленные участки поднимается пластичный материал из глубин, жесткие блоки по закону Архимеда начнут двигаться вниз. Кроме того, на этих же участках будут происходить процессы заклинивания в результате грабенообразных опусканий коровых блоков. Нет необходимости продолжать далее в таком же духе, так как в итоге мы получили аналогичный с наблюдаемым осложненный тип переходной зоны, состоящей из сопряженных зон опускания, островной дуги и глубоководного желоба. Последний возникает из-за изостатического опускания территории островной дуги. Зоной Беньофа в приведенной схеме являются плоскости скола.

Итак, предлагаемая схема происхождения рассматриваемой системы объясняет  существующие фактические данные по ней. Что же примечательное выявляется в этом объяснении происхождения островодужной системы? Она не требует ни горизонтальных значительных перемещений плит, ни контракции, ни смены эпох растяжения и сжатия, ни изменения гравитационной постоянной, ни расширения или сжатия Земли, ни изменения положения оси вращения Земли и т.д. Основным необходимым условием является частая смена напряжений, вероятно, осуществляющаяся по всему телу Земли. Механизм подобной пульсации есть- это изменение формы Земли с периодом в 1 год в результате эксцентриситета орбиты. Более долгопериодические изменения формы Земли за счет космических факторов мы не используем здесь, так как многие современные островодужные системы имеют возвраст, исчисляемый лишь первыми десятками (10-15 млн.) млн. лет. Но они, вероятно, создают фоновые условия, необходимые для развития процесса образования островодужной системы. Несомненно определенная  роль приливов - они способствуют реализации возникших усилий.

Рифтовая система

Данная система состоит из двух элементов: рифта и сводового поднятия, то есть сопряженных зон поднятия и опускания. Опускания, как предполагается на основании изучения разреза коры, вулканизма, теплового потока данной системы образуются в результате растяжения и утонения материковой коры, соответственного подъема поверхности мантии (Артемьев, 1966). Опускание дневной поверхности, изменение разреза земной коры происходит по законам изостазии.

Происхождение второго элемента- свода остается до сих пор неясной. Идея, согласно которой свод образуется за счет разуплотнения вещества в глубоких горизонтах Земли за счет общего подъема температуры, а рифтовые грабены -при растяжении холодных верхних слоев, оказалась не жизненной, так как расчеты показали, что величины растяжения на рифтах в десятки раз больше, возможных при этом способе (Белоусов. 1975).

Но тем не менее факт образования рифтов на осевых частях сводов остается непоколебимым.

А что если предположить, что механизм образования рифтовой системы является таким же как и островодужной системы, но с некоторой модернизацией?.

Допустим, при растяжении земной коры в каком-то месте произошло нарушение сплошности жесткой коры и сюда, навстречу друг другу, двинулись клин материковой коры и, по закону изостазии, платичный материал глубинных слоев. При смене направления вектора напряжения клин и внедрившийся материал мобильного слоя не дают возможности сокращению данного размера раздвига на данном месте и происходит поддвигание материала коры в обе стороны. Повторив бесчисленно раз этот опыт и каждый раз заклинивая образующие раздвиги при растяжении, получим разрез земной коры, близкий  к наблюдаемым в природе. При этом на глубине мощность и объем коры уменьшается, они соразмерно увеличиваются на ближайшей периферии.

Данный механизм образования рифтовой системы объясняет все, известные мне современные данные по ней. Становится ясным, почему к борту грабена прижимаются наиболее высокие положительные формы рельефа - увеличение мощности земной коры, сопровождающееся уменьшением ее плотности, приводит к изостатическому подъему поверхности. Никакого раздвига "плит" по обе стороны рифта при этом не происходит, они практически остаются на прежнем месте.

Горная система

Эта система состоит из гор, межгорных и предгорных прогибов. Характерна практически прямая зависимость между глубинами прогибов и высотой гор (Петрушевский, 1955). Механизм образования их аналогичен предыдущим, лишь с одним отличием: прогибы быстро заполняются осадками, в результате чего подъем поверхности мантии под ними не столь заметен как, скажем, на окраинных морях и рифтах. Поэтому возможно не происходит интенсивного излияния магм, а магматизм, возможно, является глубинным. На это дополнительно влияет, вероятно,  большая мощность земной коры и глубокое по сравнению с ранее рассмотренными системами залегание астеносферного слоя.

Выводы

Рассмотренные выше системы имеют неотектонический возраст. Предложить, что за столь короткий срок произошло расширение или сжатие Земли, контракция такого размера, перемещение плит, которые обеспечивала бы наблюдаемые перемещения была бы равносильно возрождению катастрофического произвола, тем более, что источники подобных "явлений" всегда оставались за пределами фактов и известных факторов развития.

Сопряженность зон опускания и поднятий, или растяжения  и сжатия вытекает из двух предпосылок - объем земного шара за период образования рассмотренных систем остается постоянным, а перестройка разреза земной коры происходит с сохранением изостатического равновесия. Без последнего наблюдаемые процессы не могут развиваться вовсе.

С приведенных выше позиций неправильной является основа гипотезы тектоники плит, согласно которой растяжения в одной стороне плиты компенсируются сжатием в противоположной ее стороне за тысячи километров.

При близком  генезисе рассмотренных структур бросается в глаза их различие или различный режим их развития. Эти различия обусловлены различием в строении регионов, где происходит формирования систем. Островодужная системе скорей характерна только для переходных от материков к океанам зонам, где как известно для возникновения зтой системы существуют необходимые условия - наклонная поверхность раздела слоев. Горные системы и системы рифтов скорее всего образуются в тех участках Земли, где по обе стороны строение коры близко по физико-механическим свойствам.

Сопряженность зон опускания и поднятия, установленная еще Д. Дэна в 1873 г. и единодушно подтвержденная многими советскими и зарубежными исследователями, как сторонниками фиксизма так и сторонниками мобилизма, является одной из закономерностей геологии мобильных зон (геосинклиналей) фанерозоя и зримой части протерозойского интервала развития Земли. Поэтому можно сказать, что вышеприведенная схема происхождения современных тектонических систем, может быть применена и для систем прошлого.

По нашим выкладкам все вышеотмеченные тектонические системы современности имеют единую генетическую природу, если это так, то,  несмотря на различный режим развития и различное соотношение формации в них, они должны быть названы одним и тем же именем, напр., геоклиналиями. Кроме того, сюда же должны быть отнесены геоклинали континентального подножия (или дельтагеосинклинали).Такой подход к "гео(син)клиналям" в общем сложился за 100 лет развития учения с "геосинклиналях" (Хомизури, 1976), но невозможность вложения в прокрустова ложе (например, геосинклиналь Обуэна, 1967) различных видов мобильных зон, хотя и подчиняющихся единой направленности развития, очевидной не была.



Реклама