Эффузивный магматизм или вулканизм

Совокупность явлений, связанных с извержением магмы на поверхность, называется вулканизмом. Магма, излившаяся на поверхность, называется лавой.

Продукты извержения вулканов

Продукты вулканических извержений подразделяются на три типа:

Ж и д к и е п р о д у к т ы и з в е р ж е н ий представлены лавой. По химическому составу, в основном по количеству кремнезема (SiO₂ ), лавы могут быть кислыми, средними, основными и ультраосновными. Химический состав лав определяет их важнейшие физические свойства - вязкость и подвижность, которые в основном определяют характер извержений вулканов.

Лавы ультраосновного и основного состава, бедные кремнеземом, имеют у выхода на поверхность температуру около 12000 С, характеризуются высокой подвижностью и малой вязкостью, легко растекаются, образуя волнистую поверхность. При подводных извержениях базальтовые лавы имеют подушкообразную поверхность, часто состоят из крупных шаров или труб - шаровые или пиллоу - лавы.

Температура кислых и средних лав (липаритовых и андезитовых) не превышает 750-10000 С, они более вязкие и мало подвижные. Поверхность лавового потока глыбовая, похожа на поверхность реки во время ледохода. Выходя из кратера лава быстро затвердевает, образуя короткие потоки. Лавы с глыбовой поверхностью при застывании часто бывают полностью раздробленными - образуются брекчии.

Т в е р д ы е п р о д у к т ы и з в е р ж е н и й (пирокласты) образуются при вулканических взрывах в результате выбрасывания в атмосферу огромных масс лавы и обломков горных пород взорванных частей кратера. По размерам твердые продукты вулканизма подразделяются на: 1) вулканический пепел (пыль); 2) вулканический песок; 3) лапилли (камешки) размером от горошины до грецкого ореха; 4) вулканические бомбы. Основную часть вулканических извержений составляет пепел, состоящий в основном из мельчайших обломков вулканического стекла, и разносимого на тысячи километров. Пирокласты при осаждении, уплотнении и затвердевании образуют вулканические породы, подразделяющиеся на туфы (накопление в условиях суши) и туффиты, если осаждаются в морях и озерах.

Газообразные продукты извержений выделяются из центрального жерла, побочных кратеров, трещин, затем из лавовых потоков в течение всей стадии извержения. Струи или спокойно парящие массы горячего вулканического газа и пара называются фумаролами. Фумаролы классифицируются по составу выделяющихся газов и по температуре. По данным прямых измерений в различных действующих вулканах среди летучих отмечены: водяной пар, CO₂ , CO, N₂ , SO₂ , S, H₂ , NH₃ , HCl, HF, H₂ S, CH₄ , H₃ BO₂ , Cl, аргон и другие, но преобладают H₂O, CO₂ .Присутствуют хлориды щелочных металлов и железа. Состав газов и их концентрация сильно меняются в пределах одного вулкана в зависимости от места их выхода и времени стадии извержения, от температуры, в общем виде от степени дегазации мантии, т.е. от типа земной коры. Газы вулканов, расположенных на континентах, резко отличаются от газов вулканов, расположенных на островах в океанах.

Типы вулканических построек

Вулканы подразделяются на линейные и центральные, но это деление условно. 1. Линейные вулканы или вулканы трещинного типа приурочены к трещинам в земной коре, используемых магмой в качестве подводящих каналов. 2. Вулканы центрального типа имеют обычно форму конуса, купола, щита. Извержения происходят через центральный трубообразный канал или жерло, по которому магма из очага поднимается к поверхности. У поверхности жерло имеет воронкообразное углубление, называемое кратером. У многократно извергающихся вулканов кратер часто бывает преобразован в большую котловину с крутыми стенками и более или менее ровным дном, называемую кальдерой. Диаметр кальдеры измеряется километрами. Если извержения будут продолжаться, то в центре кальдеры может возникнуть новый конус с кратером и жерлом. Дугообразный вал кальдеры на Везувии называется соммой, а кольцевая долина между соммой и конусом – атрио (лат. «атрио» – внутренний двор).

Классификация вулканических извержений

По характеру извержений и их продуктам вулканы разделяются на четыре категории (табл. 4): 1) эффузивная (наземная); 2) эффузивная (подводная); 3) пирокластовая (смешанная); 4) эксплозивная (газово-взрывная). Эта классификация носит условный характер, т.к. многие вулканы занимают промежуточное положение между выделенными категориями или в связи с изменением состава магмы, вулканы переходят из одной категории в другую. На суше среди современных извержений преобладают газово-взрывные и пирокластовые; в океане и на океанических островах – эффузивные.

Э ф ф у з и в н ы е н а з е м н ы е и з в е р ж е н и я проявляются на океанических островах и на побережьях континентов (вдоль зон глубинных корово-мантийных разломов) и связаны с базальтовой магмой. К ним относится исландский (трещинный) тип, гавайский тип. Излияния происходят через широкий трубообразный канал. Извержение

начинается с небольшого выброса газов (без сильных взрывов), затем изливается лава. Конус вулкана плоский и обычно больших размеров. Аналогичные трещинные извержения наблюдались в Японии, на Камчатке (извержение Плоского Толбачика в 1975г). Вулканы гавайского типа известны на островах Самоа, в Новой Зеландии, Исландии, в Восточной Африке (Нирагонго).

П о д в о д н ы е э ф ф у з и в н ы е и з в е р ж е н и я. Это самая большая по численности категория вулканов. Извержения их связаны с трещинами. Лава из трещин вытекает спокойно, без сильных взрывов, при 1-3% количестве пирокластов. Газы в виде пузырьков и струй растворяются в воде, не достигая поверхности, поэтому такие извержения на поверхности океана не фиксируются. Лава образует на дне покровы изометричной формы или узкие длинные потоки с подушкообразной или шаровой текстурой.

П и р о к л а с т о в ы е (с м е ш а н н ы е) и з в е р ж е н и я.Для вулканов смешанной категории характерны выбросы лавы, твердых и газообразных продуктов. Конусы вулканов обладают правильной формой, они центрально-кратерного типа. Конусы в большинстве случаев состоят из переслаивания лавы и твердых продуктов, поэтому их называют стратовулканами. Склоны стратовулканов часто пересекают глубокие радиальные овраги, называемые барранкосами. В этой категории выделяют несколько типов: стромболианский, везувианский, этнинский и другие. В России к вулканам этой категории относятся вулканы на Камчатке и Курильских островах.

Э к с п л о з и в н ы е ( г а з о в о - в з р ы в н ы е ) и з в е р - ж е н и я . Вулканы этой категории извергают огромное количество газа и пара и немного лавы, последняя иногда отсутствует. Извержения чаще связаны с кислой или средней магмой. Магматические очаги располагаются на большой глубине, магма не всегда достигает поверхности. В этой категории выделяется несколько типов: пелейский, плинианский, кракатауский, маарский, бандайсанский.

КЛАССИФИКАЦИЯ ВУЛКАНОВ ПО ХАРАКТЕРУ ИЗВЕРЖЕНИЙ

Таблица4

Поствулканические явления

После окончания вулканического извержения в течение длительного времени наблюдается ряд явлений, указывающих, что в глубине продолжаются активные процессы. Это выделения газов, гейзеры, термы, грязевые вулканы.

В у л к а н и ч е с к и е г а з ы (фумаролы) подразделяются по составу и температуре на : 1) сухие фумаролы с температурой больше 5000 С, в них пары воды отсутствуют или встречаются в небольшом количестве; содержат хлористые соединения натрия и калия, примесь соединений марганца, меди и фтора; 2) сернистые или сольфатары с температурой 90-3000 С, содержат серную и хлористоводородную кислоты; 3) щелочные или аммиачные фумаролы с температурой выше 1000 С, состоят из углекислого аммония и сернистого водорода, присутствуют пары воды; 4) хлоридные углекислые фумаролы или мофетты, температура которых ниже 1000 С.

Г е й з е р ы - периодически действующие пароводяные фонтаны (+800 С , +1000 С). Интервалы извержений колеблются от 10 минут до 5,5 часа. Вода гейзеров минерализована, содержит соли натрия, магния, кальция, кремния. В связи с этим вокруг гейзеров обычно образуются отложения в виде пористых известковистых или кремнистых туфов.

Т е р м а л ь н ы е и с т о ч н и к и (термы) - горячие источники подземных вод. Температура некоторых достигает 90-1000 С. Термы известны почти во всех вулканических областях, они широко развиты во многих молодых горных сооружениях, где приурочены к крупным разломам в земной коре.

Г р я з е в ы е в у л к а н ы (с а л ь з ы). Конусы вулканов 1-2 м, пологие склоны сложены рыхлыми песчано-глинистыми отложениями. Причиной извержения грязи являются вулканические газы и пары, подходящие снизу по трещинам. На своем пути они встречают рыхлые породы, насыщенные водой, выталкивают их на поверхность в виде грязи. Сальзы могут быть сходны с грязевыми вулканами нефте-газоносных областей (псевдовулканами), где движущей силой являются газы не вулканического, а органического происхождения, находящихся под аномально высоким давлением (на Апшеронском, Керченском полуостровах).

Географическое распространение действующих вулканов

На континентах и островах Земли за период 3000 лет зафиксировано примерно 1000 действующих вулканов. Основная часть современных и четвертичных вулканов располагается в пределах трех глобальных поясов, протягивающихся через весь земной шар.

1. К р у г о - Т и х о о к е а н с к и й. Потухшие вулканы неоген-четвертичного возраста находятся во внешних частях пояса, действующие во внутренних (ближе к океану). Действующих вулканов около 340.

2. С р е д и з е м н о м о р с к о - И н д о н е з и й с к и й протягивается в широтном направлении грубопараллельно экватору. В нем 117 действующих и затухающих наземных вулканов. Большинство вулканов сосредоточено на островах Индонезии и Средиземного моря.

А т л а н т и ч е с к и й - вытянут в меридиональном направлении. Много вулканов на островах, особенно много вулканов подводных в пределах срединно-океанского хребта. На побережьях материков вулканы почти отсутствуют.

В описанных трех поясах 90% всех ныне действующих вулканов. К остальным 10% относятся вулканы Восточной Африки, несколько вулканов на островах Индийского океана, потухшие вулканы Сибири, Забайкалья, Прибайкалья, внепоясные вулканы Тихого океана - подводные и островные. На территории России 51 действующий вулкан - на Камчатке, Курильских островах.

3.4. МЕТАМОРФИЗМ

Метаморфизм (от греч. “метаморфо” - преображаюсь, подвергаюсь превращению) - изменение осадочных и магматических горных пород в твердом состоянии под влиянием эндогенных факторов. Под воздействием процессов метаморфизма происходит перекристаллизация исходных пород, изменение минерального и нередко химического состава.

Факторы метаморфизма

Т е м п е р а т у р а - главный фактор метаморфизма, определяемый геотермическим градиентом. Но геотермический градиент величина очень изменчивая (от 60 до 1500 С и более на 1 км), переход от катагенеза к метагенезу может происходить на разной глубине - от первых километров до 15 км и больше. В скважине, пробуренной на о.Исландия, начало метаморфизма отмечено на глубине 0,5 км. В то же время в Прикаспийской и Южно-Каспийской впадинах на глубинах до 20 км залегают осадочные толщи, не испытавшие метаморфизма. Метаморфические преобразования начинаются при температурах 150-2000 С (по одним авторам) и 300-3500 С - по другим, и прекращаются, когда температуры достигают точки плавления –700 - 10000 С.

Д а в л е н и еподразделяется на стрессовое, или одностороннее, связанное с тектоническими движениями, с глубиной относительная величина стресса уменьшается, и всестороннее (гидростатическое), обусловленное массой вышележащих горных пород. Стрессовое давление лучше всего проявляется в верхней части земной коры складчатых зон, вызывает механические деформации горных пород, их дробление, расслаивание.

Ф л ю и д ы- к ним относятся H₂O, CO₂ , CO, CH₄ , H₂ , H₂ S, SO₂ и другие, они переносят тепло, растворяют минералы горных пород, переносят химические элементы, активно участвуют в химических реакциях, играют роль катализаторов. В “сухих системах”, лишенных флюидов, даже при высоких температурах и давлениях метаморфические изменения почти не происходят.

Типы метаморфизма

Метаморфизм подразделяется на два основных типа: региональный с несколькими разновидностями и локальный, разделяемый на контактовый и дислокационный.

Р е г и о н а л ь н ы й м е т а м о р ф и з м охватывает огромные площади. Главный фактор - повышение температуры, а давление, за исключением группы голубых сланцев и эклогитов, играет второстепенную роль. В зависимости от температурных условий региональный метаморфизм подразделяется на три группы: 1 - низкотемпературный (300 - 5000 С), 2 - среднетемпературный (500 - 6500 С), 3 - высокотемпературный (более 6500 С).

К о н т а к т о в ы й метаморфизм проявляется на контактах магматических расплавов, внедрившихся в земную кору, с вмещающими породами. Вблизи контакта образуется ореол метаморфических пород, обычно охватывает как вмещающие породы (экзоконтактовый метаморфизм), так и краевые части самого магматического тела (эндоконтактовый метаморфизм). Ширина зоны контактового ореола может изменяться от сантиметров до первых километров. Основные факторы: температура и химически активные растворы и газы, роль давления второстепенна.

Д и с л о к а ц и о н н ы й(динамометаморфизм) проявляется главным образом в верхних частях земной коры, в зонах развития дислокационных структур. Основной фактор - одностороннее давление. Под его влиянием происходит либо хрупкое разрушение (катаклаз), либо, в более глубоких зонах в связи с повышением температуры их пластическое течение вдоль плоскости разлома к поверхности, где давление наименьшее.

У д а р н ы й(импактный - англ.”импакт” - ударное воздействие) метаморфизм - возникает при воздействии на горные породы мощной ударной волны, вызванной падением на землю крупных метеоритов. Выделяется огромное количество кинетической энергии, которая расходуется на преобразование вещества пород, подвергнувшихся воздействию ударной волны. При образовании метеоритного кратера (астроблемы) породы разрушаются, дробятся, перемещаются, плавятся, испаряются. Метаморфические породы, образовавшиеся при ударном метаморфизме, называются импактитами.

3.5. ОСНОВНЫЕ СТРУКТУРНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ЗЕМНОЙ КОРЫ И ЛИТОСФЕРЫ

В рельефе Земли выделяются континентальные массивы и океанские впадины, характеризующиеся различным строением земной коры. Это разделение не только геоморфологическое, но и геофизическое, т.к. определить строение земной коры возможно только сейсмическим методом. Различие между этими двумя крупнейшими структурными элементами не ограничивается типом земной коры, а прослеживается в верхнюю мантию, которая под континентами построена иначе, чем под океанами. Следовательно, эти структурные элементы одновременно являются и важнейшими структурными элементами литосферы. В пределах океанов и континентов выделяются менее крупные структурные элементы.

В о к е а н а х:срединно-океанские хребты - подвижные пояса с рифтами в их осевой части и океанские плиты (абиссальные котловины, осложненные подводными возвышенностями).

Н а к о н т и н е н т а х:горные сооружения или орогены (греч. “орос”-гора) и платформы - относительно стабильные области. Внутреннее строение горных сооружений обычно сложное. Они состоят из нагромождения складок, пронизанных интрузиями, часто разделены на блоки сбросами и сдвигами. Но предыстория этих сооружений разделяется на два типа. Одни из них сложены относительно молодыми морскими отложениями до палеогеновых включительно и горообразование здесь впервые наступило в новейшее время после накопления мощных морских осадков. Это молодые горные сооружения: Карпаты, Кавказ, Копетдаг. Их называют первичными, эпигеосинклинальными. Второй тип горных сооружений образован более древними породами - раннемезозойскими, палеозойскими, докембрийскими. Они впервые были подняты в виде гор задолго до неоген-четвертичного времени. Затем эти первичные хребты были денудированы, нередко до основания, а в новейшее время испытали вторичное поднятие. Эти сооружения называют вторичными, эпиплатформенными (Тянь-Шань, Алтай, Саяны, хребты Прибайкалья и Забайкалья).

Для первичных гор характерна сводовая структура, а для вторичных сводово-глыбовая или глыбовая. Горные сооружения разделяются и окаймляются понижениями, часто занятыми аллювиальными низменностями или морями, в основании которых залегают мощные толщи моласс - грубообломочные продукты разрушения гор. Такие прогибы и впадины называются предгорными (или передовыми, или краевыми) и межгорными. Большой Кавказ с севера окаймлен Западно- и Восточно-Кубанским и Терско-Каспийским передовыми прогибами, разделенными поперечными перемычками. От Малого Кавказа он отделяется Рионской и Куринской межгорными впадинами, между которыми выступает Дзирульское поперечное поднятие.

Континентальные рифты

Рифт (англ. rift - расселина, ущелье) - линейно вытянутая на несколько сотен километров (иногда больше 1000 км) щелевидная или рововидная структура глубинного происхождения. Различают рифты: 1) внутриконтинентальные; 2) межконтинентальные; 3) внутриокеанские. Примером внутриконтинентального рифта может служить Байкальский рифтовый пояс протяженностью около 2500 км (от оз.Косогол до Токинской впадины). Представляет собой сложную систему взаимосвязанных грабенов, среди которых рифтовая впадина Байкала длиной около 800 км с вертикальной амплитудой смещения до 5 км ( по другим данным до 7 км). В процессе своего развития континентальные рифты могут вести к расколу континентов, сначала к образованию межконтинентальных, а затем и океанских рифтов, последующее расширение которых приводит к образованию океанских впадин. Пример - Африкано-Аравийский рифтовый пояс протяженностью 6500 км от Мертвого моря на севере до р.Замбези на юге. Между Мертвым морем и северным концом Эфиопского рифта расположен межконтинентальный рифт Красного моря; Аденский залив также межконтинентальный рифт, на востоке он сочленяется с Аривийско-Индийским срединным хребтом. Ширина раздвига: для Эфиопского рифта - 24-30 км, для Красноморского рифта - 60-80 км, для Аденского рифта - 250-400 км.

Платформы

Не все денудированные площади древних складчатых сооружений были вовлечены в новейшее горообразование. Значительная часть их стала испытывать медленное опускание, была покрыта мелким морем, в котором накапливались маломощные осадки. Так образовались платформы, имеющие на большей части двухярусное строение. Нижний ярус (этаж, фундамент) сложен складчатыми, глубоко метаморфизованными толщами пород, прорванных гранитными интрузиями. Верхний этаж (чехол) представлен неметаморфизованными отложениями - морскими, континентальными и вулканогенными, пологозалегающими с угловым несогласием на фундаменте. В чехлах многих платформ на ранних стадиях образования возникают грабены-авлакогены (греч. “авлос” - борозда, ров; рожденный рвом) Н.С.Шатский. Авлакогены чаще формировались в позднем протерозое и образовывали в теле фундамента протяженные системы. Мощность континентальных и реже морских отложений в авлакогенах достигает 5-7 км. Глубокие разломы, ограничивающие авлакоген, способствовали проявлению магматизма. Авлакогенный этап развития платформенного чехла сменяется сплошным чехлом платформенного этажа. Наиболее крупные структурные элементы платформ - щиты и плиты. Щит - выход на поверхность фундамента платформы. Плита- часть платформы, на которой фундамент погружен на глубину и покрыт всюду осадочным чехлом. В пределах плит различают более мелкие структурные элементы. Это синеклизы - обширные плоские впадины , под которыми фундамент прогнут и антеклизы - пологие своды с поднятым фундаментом и относительно утоньшенным чехлом (рис. 30). Пример антеклиз на Восточно-Европейской платформе - Белорусская и Воронежская; синеклиз - Московская, Украинская. Бурением в основании синеклиз нередко обнаруживают авлакогены: Среднерусский авлакоген в основании Московской синеклизы, Днепровско-Донецкий в основании Украинской синеклизы.

Среди платформ различают древние и молодые. Древние платформы устойчивые глыбы земной коры с докембрийским фундаментом. (Восточно - Европейская, Сибирская). Площадь древних платформ на материках примерно 40%, для них характерны угловатые очертания с протяженными прямолинейными границами (разломы). Складчатые системы либо надвинуты на платформы, либо граничат с ними через передовые (краевые) прогибы, на которые надвинуты складчатые орогены. Молодые платформы сформировались на байкальском, каледонском, герцинском фундаменте (эпибайкальская Тимано - Печерская, эпигерцинская Скифская, эпипалеозойская Западно-Сибирская). Древние платформы занимают в основном внутренние части континентов, являясь их ядрами, а молодые платформы занимают пространства между ними или окаймляют их; далее на периферии располагаются вторичные орогены, затем первичные.

Геосинклинальная теория развития складчатых горных систем

В 1857году геолог Джеймс Холмсподметил, что мощность пород в складчатой области Аппалачей в 4-5 раз превышает мощность осадочной толщи того же возраста во внутренних районах США. Это открытие привело к созданию геосинклинальной теории формирования гор. Удлиненная область мощных осадков, позднее превращающуюся в горную систему, получила название геосинклинали. Долгое время оставался спорным вопрос: где находятся современные аналоги геосинклиналей. Только в 50-60 годы нашего столетия после интенсивных геолого-геофизических исследований дна океанов вопрос получил определенное решение. Современными геосинклиналями нужно считать: 1) переходные зоны между континентами и океанами западно-тихоокеанского типа с многочисленными окраинными морями, островными дугами и глубоководными желобами и 2) морские пространства между континентами типа современных Средиземного и Карибского морей; и морей и островов Индонезийского архипелага. Соответственно выделяется два типа геосинклиналей окраинно-континентальный и межконтинентальный. Таким образом под геосинклинальным поясом понимается подвижный пояс протяженностью в тысячи км, закладывающийся на границе литосферных плит, характеризующийся длительным проявлением разнообразного вулканизма, активного осадконакопления и на конечных стадиях развития превращающийся в горно-складчатое сооружение с мощной континентальной корой (межконтинентальные - Урало-Охотский палеозойский, Средиземноморский альпийский, окраинно-континентальный - Тихоокеанский мезо-кайнозойский и другие).

Благодаря новым тектоническим идеям, учение о геосинклиналях обрело второе дыхание, позволило воссоздать историю развития геосинклинальных поясов. Для начальной стадии развития геосинклинали характерно растяжение земной коры, накопление отложений мощностью от 6 до 20 км. Стадия осадконакопления может длиться сотни миллионов лет. Затем развитие геосинклинали связано с преобладанием процессов сжатия над растяжениями и с активностью сверхглубоких высокосейсмичных наклонных разломов - зон ВЗБ (Вадати - Заварицкого -Беньофа), без которых не существует настоящих геосинклиналей. Вдоль этих зон происходит сближение литосферных плит. При этом более плотная плита погружается под менее плотную и подвергается частичному плавлению, а остатки от плавления превращаются в сверхплотную породу – эклогит (пироксены + гранат) -3,3- 4,2 г/см3 погружающиеся глубоко в мантию. Над зоной ВЗБ в верхах мантии висячего крыла возникают магматические очаги, обусловившие появление на поверхности вулканов, вытягивающихся в цепочки - островные дуги. Денудация вулканов создает шлейфы вулканогенно-осадочных пород, слагающих склоны дуги, обращенные к окраинному морю и глубоководному желобу. На противоположной континентальной окраине моря накапливаются чисто осадочные образования - продукты размыва континента. На заключительной орогенной стадии происходит заполнение окраинного моря осадками и вулканитами, сближение островной дуги с континентом, а возрастающее сжатие приводит к смятию осадков и вулканитов в складки, образованию надвигов и шарьяжей, региональному метаморфизму нижней части толщи. Все эти процессы ведут к формированию новой континентальной коры на месте океанской (или субокеанской). Новообразованная кора обладает повышенной мощностью и меньшей плотностью, она “всплывает” для обеспечения изостатического равновесия, что способствует становлению на месте складчатых систем высоких гор с корнями, вдающимися в мантию. Горные сооружения, возникшие на месте геосинклиналей, называются эпигеосинклинальными или первичными. Если первичные хребты были разрушены, а затем вновь подняты, то такие горы называются вторичными, эпиплатформенными, возрожденными.

3.6. ГЕОТЕКТОНИЧЕСКИЕ ГИПОТЕЗЫ

На протяжении двух столетий развития геологии как науки предложено несколько десятков гипотез геотектонического развития. Такое обилие гипотез и их недолговечность объясняется недостатком наших знаний о Земле. Все разработанные к настоящему времени геотектонические гипотезы рассматриваются с двух позиций: фиксизмаимобилизма. С позиций фиксизма(лат.”фиксис” - неподвижный) основная роль в формировании структур земной коры отводится вертикальным тектоническим движениям. Первая гипотеза, гипотеза поднятий (М.В. Ломоносова и шотландца Дж. Хаттона) возникла во второй половине CUIII в., она сокрушила нептунизм. Сторонники гипотезы основную роль отводили вертикальным движениям земной коры, они считали, что поднятия вызываются подъемом из глубин Земли магмы, которая местами изливается на поверхность. Складки образуются в результате раздвигающего действия поднимающейся магмы и оползания слоев со склонов поднятий.

Г и п о т е з а к о н т р а к ц и и(лат. “контракцио” - стягивание, сжатие) предложена французским геологом Л.Эли де Бомоном в 30-е годы CIC в. и представляла логическое продолжение гипотезы Канта- Лапласа. Он исходил из того, что первоначальное состояние нашей планеты было полностью расплавленное, огненно-жидкое. Постепенное охлаждение земного шара сверху привело к образованию твердой земной коры, которая в дальнейшем приспосабливалась к уменьшающемуся, вследствие дальнейшего охлаждения, объему ядра. При этом кора должна коробиться, сжиматься в складки. Эта гипотеза занимала монопольное положение до начала CC в. П у л ь с а ц и о н н а я г и п о т е з а(американский ученый В. Бухер, советские ученые М.А. Усов, В.А. Обручев). Согласно гипотезе объем Земли пульсирует, то возрастая, то уменьшаясь. В фазы расширения образуются разломы, геосинклинали, изливаются базальты. В фазы сжатия отложения геосинклиналей деформируются, образуются горные складчатые системы.К о н ц е п ц и я г л у б и н н о й д и ф ф е р е н ц и а ц и и в е щ е с т в а В.В. Белоусова. Примерно такая же гипотеза была разработана голландским геологом Р.В. ван Беммеленом и названа ундационной (от слова волна). В ней главная роль приписывается вертикальным движениям. Основные положения концепции. Базальтовый расплав поднимается в виде гигантских перевернутых капель к подошве литосферы и если литосфера проницаема, базальты изливаются на поверхность и литосфера проседает. Возникают геосинклинальные прогибы, заполняющиеся осадками и вулканитами. Накопившиеся осадки делают невозможным дальнейший прорыв базальтов к поверхности, они застывают на глубине, а тепло передается геосинклинальным толщам, которые под влиянием тепла метаморфизуются, частично плавятся, превращаясь в гранит. Метаморфизм и гранитизация сопровождаются увеличением объема пород, что ведет к утолщению коры, смятию в складки геосинклинальных толщ, подъемом их на поверхность и образованием горного рельефа. Так образуются первичные орогены. Кора этих орогенов и возникающих на их месте платформ становится малопроницаемой для магмы, поэтому при подъеме магма приподнимает кору, что вызывает образование вторичных орогенов. Если поднимаются очень большие массы базальта, они вызывают обрушение континентальной коры, отдельные глыбы которой поглощаются базальтом, а их тугоплавкие остатки оседают на дно астеносферы. Этот процесс приводит к замещению континентальной коры океанской корой и образованию океанских впадин. Г и п о т е з а р а с ш и р я ю щ е й с я З е м л и(венгерский геофизик О.Хильгенберг и южноафриканский астроном Дж. Хельм) выдвинута в середине 30-х годов. По мнению авторов, во время существования Пангеи и ранее, размеры Земли были меньше современных, поэтому вся ее поверхность в то время была покрыта континентальной корой. В раннем мезозое по неизвестным причинам началась фаза расширения Земли (продолжается и сейчас). В результате сплошная континентальная оболочка оказалась разорванной, а между ее обломками (континентами) возникли океанские впадины с океанической корой на поверхности. По расчетам О. Хильгенберга, мезозойский радиус Земли был в 1,45 раза меньше современного и примерно равнялся 4400 км.

Мобилисткие гипотезы(лат. “мобилис” - подвижный) -основное значение в формировании структур земной коры придают горизонтальным перемещениям блоков материков и океанического дна. Гипотеза горизонтального перемещения (дрейфа) материков получила развитие между 1910-40 гг. и связана с именами американского ученого Ф. Тейлора и немецкого геофизика А. Вегенера. Одним из главных ее защитников был А. Вегенер, предложивший в 1912 г. модель, исходившую из следующих предпосылок:

1. В начале мезозоя материки составляли единый суперматерик Пангею, и в юре он начал распадаться - в результате обособились современные континенты, а между ними - молодые океаны. Исходным материалом послужил факт поразительного подобия очертаний материков, ныне разделенных Атлантическим океаном - Северной и Южной Америки, с одной стороны, Европы и Африки - с другой.

2. Сходство наземных фауны и флоры, населявших южную группу материков в позднем палеозое и раннем мезозое, т.е. до распада Пангеи.

3. В позднем палеозое все южные материки были охвачены покровным оледенением. При современном расположении материков это обширное оледенение объяснить невозможно.

4. Исходя из гипсографической кривой, показывающей, что в рельефе Земли существуют две основные ступени - поверхность материковых равнин и ложе океана и закона изостазии, требующего уравновешивания этого контроля, Вегенер заключил, что континенты и океаны подстилаются разными породами: континенты в основном гранитами, а океаны - базальтами, отсюда вывод, океаны не могли образоваться путем погружения континентальной коры, а должны были возникнуть в результате удаления гранитного слоя с их поверхности. Гипотеза Вегенера имела первоначально большой успех, в 30-е годы оказалась почти забытой.

Все эти четыре основных положения Вегенера нашли полное подтверждение в исследованиях 50-60 годов.

1.2. ТЕКТОНИКА ЛИТОСФЕРНЫХ ПЛИТ

Идеи мобилизма были возрождены на новой основе. К числу крупных открытий 50-х годов, повлиявших на развитие гипотезы, относятся:

1. Подтверждение существования астеносферы;

2. Доказательство коренного отличия по составу и мощности континентальной коры от океанической;

3. Доказательство уменьшения мощности и возраста подошвы осадочного слоя океанов к осям срединно-океанских хребтов;

4. Открытие мировой системы срединно-океанских хребтов с их осевыми рифтами;

5. Открытие полосовых магнитных аномалий в океанах;

6. Открытие явления палеомагнетизма (породы сохраняют ориентировку магнитного поля времени своего образования).

В результате этих открытий американские ученые Г. Хесс и Р. Дитц в 1962 году выдвинули гипотезу спрединга, т.е. разрастания океанского дна. При расширении рифтов, приуроченных к осям срединно-океанских хребтов, происходит рождение новой океанской коры, выплавляемой из астеносферы. Через год англичане Ф. Вайн и Д.Мэтьюз на основе этой гипотезы объяснили линейные магнитные аномалии, расположенные параллельно и симметрично относительно осей срединных хребтов и характеризовались прямой и обратной намагниченностью. Полосы по одну сторону хребта, как при зеркальном отражении, в точности повторялись по другую сторону. По их мнению, океанская кора, образующаяся в срединно-океанских рифтах, остывая, намагничивается (прямо или обратно) в зависимости от направления геомагнитного поля в момент данного этапа раздвижения и перемещается к периферии океана. В дальнейшем линейные аномалии были классифицированы по возрасту и выяснилось, что наиболее древние аномалии отстоят дальше всего от рифтов срединно–океанских хребтов. Идея подтверждается полным сходством картины аномалий, полученных в Атлантическом, Тихом и Индийском океанах. В 1967 году сотрудниками Ламонтской геофизической обсерватории в США была построена шкала инверсий магнитного поля и на этой основе разработана магнитохронологическая шкала до 160 млн. лет.

В 1968 году американскими геологами и геофизиками была сформулирована новая тектоническая гипотеза “тектоники литосферных плит” или “ новая глобальная тектоника”, или тектоника плит. С у щ н о с т ь г и п о т е з ы: литосфера, подстилаемая астеносферой (менее вязкой, более пластичной по отношению к выше - и нижележащим пластам), разделена на 6-8 крупных жестких монолитных плит, вдоль границ которых концентрируется вся тектоническая и сейсмическая активность. Плиты состоят из океанической или континентальной коры или той и другой вместе. Разные части Индийского океана относятся к Африке, Индии и Австралии. Литосферные плиты могут испытывать перемещение трех типов: 1) раздвиг (спрединг) происходит в рифтовых зонах срединно-океанских хребтов (границы дивергентные, конструктивные или растяжения); 2) сжатие происходит в зонах ВЗБ - глубоководных желобах окраинных частей океанов вдоль сверхглубоких разломов (границы конвергентные, деструктивные), 3) сдвиг происходит вдоль трансформных разломов (трансформные или скользящие границы). Перемещения литосферных плит происходят по законам сферической геометрии, что делает возможным с помощью палеомагнитных данных рассчитывать движение плит. В зонах спрединга происходит расширение океанов (подтверждается наблюдениями со спутников). В зонах ВЗБ океанская кора поглощается в мантии. Этот процесс называется субдукцией. Считается, что субдукция полностью компенсирует спрединг, поэтому объем Земли остается неизменным. Причиной горизонтального перемещения литосферных плит считается тепловая конвекция в мантии Земли. Рифты срединно - океанских хребтов располагаются над восходящими нагретыми струями вещества мантии, а глубоководные желоба над нисходящими. Океаническая литосфера движется от рифтов к зонам ВЗБ, где и поглощается. Скорость конвективных потоков 1-3 см/год.

ЛИТЕРАТУРА

Аллисон А., Палмер Д. Геология. – М.: Мир, 1984. – 568 с.

Белоусова О. Н., Михина В. В. Общий курс петрографии. – М.: Недра, 1972. – 342 с.

Годовиков А. А. Минералогия. – М.: Недра, 1975. – 519 с.

Ершов В. В., Новиков А. А., Попова Г. Б. Основы геологии. – М.: Недра, 1986. – 310 с.

Живаго Н. В., Пиотровский В. В. Геоморфология с основами геологии. –М.: Недра, 1971. – 288 с.

Жуков М. М., Славин В. И., Дунаева Н. Н. Основы геологии. – М.: Геогеолтехиздат, 1961. – 626 с.

Зоненшайн Л. П. Тектоника плит и минеральные ресурсы. – М.: Знание, 1984. – 48 с. – (Новое в жизни, науке, технике). Сер. «Науки о Земле», № 11).

Короновский Н. В., Якушова А. Ф. Основы геологии. – М.: Высш. шк., 1991. – 416 с.

Мамсуров М. С. Сейсмология и сейсмометрия. – М.: Знание, 1982. – 48 с. – (Новое в жизни, науке, технике. Сер. «Науки о Земле», № 4).

Маракушев А.А. Петрография. – М.: Изд – во МГУ,1993 .– 320 с.

Михайлов А. Е. Структурная геология и геокартирование. – М.: Недра, 1984. – 464 с.

Монин А. С. История Земли. – Л.: 1977. – 228 с.

Пособие к лабораторным занятиям по общей геологии. / В. Н. Павлинов, А. Е. Михайлов, Д. С. Кизевальтер и др./ - М.: Недра, 1988. – 149 с.

Раст Х. Вулканы и вулканизм. – М.: Мир, 1982. – 344 с.

Якушова А. Ф. Геология с элементами геоморфологии. – М.: Изд – во МГУ, 1978, 1983.

Якушова А. Ф., Хаин В. Е., Славин В. И. Общая геология. – М.: Изд – во МГУ, 1988. – 448 с.