11. Изучение современного напряженного состояния земной коры и литосферы
В последние годы справедливо придается большое значение изучению современного напряженного состояния земной коры и всей литосферы, и соответствующие исследования ведутся в международном масштабе. Существует три основных метода определения знака и ориентировки напряжений в земной коре (литосфере): 1) метод определения характера смещений в очагах землетрясений (сейсмофокальный механизм); 2) изучение ориентировки и знака перемещений по геологическим индикаторам — сколовым трещинам, штрихам и бороздам на зеркалах скольжения и др.; 3) изучение напряженного состояния пород в буровых скважинах и горных выработках (штольнях, шахтах).
Для определения фокальных механизмов землетрясений необходимо иметь данные регистрации соответствующего землетрясения на нескольких сейсмостанциях, находящихся на разных азимутальных направлениях от эпицентра землетрясения. На сейсмограммах, записанных на этих станциях, следует обратить внимание на знак первых вступлений продольных волн. Если первое колебание направлено вверх, это означает, что первой пришла волна сжатия, если вниз — волна разрежения (растяжения). Далее необходимо нанести полученные данные на стереограмму, центром которой является эпицентр землетрясения.
Следующая группа методов основана па использовании чисто геологических индикаторов. Эта группа включает три метода (Л. А. Сим). Один из них — анализ ориентировки сопряженных сколовых трещин — был предложен М. В. Гзовским. Условиями: получения правильных результатов при применении этого метода являются наличие следов перемещений по трещинам и использование лишь одновозрастных систем. При соблюдении этих условий положение осп сжатия определяется по биссектрисе острого угла между сколовыми трещинами, оси растяжения — по биссектрисе тупого угла, а промежуточной оси -- по линии пересечения трещин.
Другой метод, называемый кинематическим, заключается в использовании в качестве индикатора вектора перемещений штрихов и борозд па зеркалах скольжения в горных породах. Метод наиболее полно разработан и России О. П. Гущенко, а за рубежом — французским геологом Ж Анжелье. В этом методе изучаются штрихи и борозды, наблюдаемые па зеркалах скольжения, образующихся при сдвиговых смещениях, ориентированных, как правило, вдоль вектора касательных напряжений. Некоторую трудность вызывает, однако, однозначное определение направления перемещения по плоскости сместителя (сброс или взброс, правый или левый сдвиг и т. п.); для решения этой альтернативы необходимо привлечение других геологических данных. В связи с этим предпочтение следует отдавать изучению смещений по региональным разрывам, по которым имеется наиболее полная геологическая информация (данные картирования).
Третий метод — структурно-парагенетический, или комплексный. Он использует две категории индикаторов тектонических напряжений: 1) минерализованные жилы, дайки магматических пород; 2) плоскости рассланцевания, кливажа, сколовые трещины, стилолитовые швы. Условиями правильного применения метода являются одновозрастность изучаемых индикаторов и принадлежность их к структурным ансамблям одного ранга.
Индикаторы первой категории позволяют, по данным Л. А. Сим, уверенно находить положение осп растяжения и менее уверенно — оси сжатия. Индикаторы второй категории, напротив, дают возможность более точно определять ось сжатия, чем ось растяжения. Метод был успешно применен Л. М. Расцветаевым, Л. А. Сим и др. Иллюстрацией итогов подобных исследований в сочетании с применением кинематического метода могут служить построения Л. А. Сим для европейского севера России и прилегающих зарубежных территорий (рис 4.5). Наиболее интересный и важный результат заключается в том, что этот обширный регион, принадлежащий одной литосферной плите — Евразийской, по характеру полей напряжения разделяется на несколько блоков — субплит: Балтийский щит с ориентировкой напряжений, связанной с раздвижением Северо-Атлантического хребта, Русскую и Тимано-Печорскую плиты — с раздвижением хребта Гаккеля в Арктическом океане; в обеих субплитах преобладают сдвиговые перемещения, а в Уральском возрожденном орогене — взбросовые, с осью сжатия, ориентированной вкрест его простирания.
Изучение напряженного состояния земной коры в скважинах основано на наблюдениях как естественных деформаций ствола скважины, так и искусственно вызванных деформаций пород слагающих этот ствол. В первом случае с помощью либо магнитно-ориентированного специального «четырехрукого» прибора, либо акустического телевизионного устройства устанавливается искажение поперечного сечения ствола скважины или сдвиговое нарушение этого ствола, и по ним определяется ориентировка оси максимального сжимающего напряжения. В другом случае производится закупорка участка ствола скважины и с помощью закачки воды в нем повышается давление до тех пор, пока не происходит «гидроразрыв» и образуются трещины, ориентированные вдоль минимального сжимающего напряжения. Эти трещины иногда являются возобновлением ранее существовавших в породах вокруг ствола скважины. Обе эти методики в настоящее время широко применяются в разных странах.
Для изучения напряженного состояния пород в горных выработках используются трехмерные измерения в образцах этих пород, изолированных от окружающего их объема. В России такие исследования проводились на Кольском полуострове и на Урале, проводились они и в Киргизии.
12. РИФТОГЕНЕЗ
Современная тектоническая активность распределена крайне неравномерно и сосредоточена главным образом на границах литосферных плит. Двум главным видам этих границ соответствуют и главные геодинамические обстановки. На дивергентных границах развивается рифтогенез, которому посвящена настоящая глава, здесь же мы рассмотрим активность трансформных границ, поскольку они связаны в первую очередь с рифтовыми зонами океанов. Конвергентное взаимодействие литосферных плит выражается субдукцией, абдукцией и коллизией.
Термином рифтовая долина (англ. rift — расщелина) Дж. Грегори в конце прошлого века обозначил ограниченные сбросами грабены Восточной Африки, образующиеся в условиях растяжения. Впоследствии Б. Уиллис противопоставил их рампам — праграбенам, зажатым между встречными взбросами. Понятие, имевшее вначале главным образом структурное содержание, в дальнейшем, особенно в последние десятилетия, обогащалось представлениями о геологических условиях и вероятных глубинных механизмах формирования этих линейных зон растяжения, о характерных магматических и осадочных образованиях и, таким образом, наполнялось генетическим содержанием. Складывалось современное понимание рифтогенеза, которое четверть века назад вошло в концепцию тектоники плит как один из важнейших ее элементов. При этом оказалось, что большинство рифтовых зон (в новом, широком их понимании) находится в океанах, однако там рифты как структуры, контролируемые сбросами, имеют подчиненное значение, а главным способом реализации растягивающих напряжений служит раздвиг.
5Л. Глобальная система рифтовых зон
Большинство современных рифтовых зон связаны между собой, образуя глобальную систему, протянувшуюся через континенты и океаны. Осознание единства этой системы, охватившей весь земной шар, побудило исследователей искать планетарные по своему масштабу механизмы тектогенеза и способствовало рождению «новой глобальной тектоники», как в конце 60-х годов называли концепцию тектоники литосферных плит.
В системе рифтовых зон Земли большая ее часть (около 60 тыс. км) находится в океанах, где выражена срединно-океанскими хребтами. Эти хребты продолжают один другой, а в нескольких местах связаны между собой «тройными сочленениями»: на соединениях Западно-Чилийского и Галапагосского хребтов с Восточно-Тихоокеанским, на юге Атлантического океана и в центральной части Индийского. Пересекая границу с пассивными континентальными окраинами, океанские рифты продолжаются континентальными. Такой переход прослежен к югу от тройного сочленения Аденского и Красно-морского океанских рифтов с рифтом долины Афар: вдоль нее с севера на юг океанская кора выклинивается и начинается континентальная Восточно-Африканская зона. В Арктическом бассейне океанский хребет Гаккеля продолжается континентальными рифтами на шельфе моря Лаптевых, а затем сложной палеотектонической зоной, включающей Момский рифт.
Там, где срединно-океанские хребты подходят к активной континентальной окраине, они могут поглощаться в зоне субдукции. Так, у Андской окраины заканчиваются Галапагосский и Западно-Чилийский хребты. Другие соотношения демонстрирует Восточно-Тихоокеанское поднятие, над продолжением которого па надвинутой Северо-Американской плите образовался континентальный рифт Рио-Гранде. Подобным образом океанские структуры Калифорнийского залива (представляющие собой, по-видимому, ответвление главной шрифтовой зоны) продолжаются континентальной системой Бассейнов и Хребтов.
Отмирание рифтовых зон по простиранию носит характер постепенного затухания .или бывает приурочено к трансформному разлому, как, например, па окончании хребтов Хуан-де-Фука и Америка но-Антарктического. Для Красноморского рифта окончанием служит Левантийский сдвиг.
Охватывая почти всю планету, система рифтовых зон кайнозоя обнаруживает геометрическую правильность и определенным образом ориентирована относительно оси вращения геоида. Рифтовые зоны образуют почти полное кольцо вокруг Южного полюса па широтах 40—60° и отходят от этого кольца меридионально с интервалом около 90° тремя затухающими к северу поясами: Восточно-Тихоокеанским, Атлантическим и Индоокеанским. Как показали Е. Е. Милановский и А. М. Никишин (1988), может быть, с некоторой условностью намечен на соответствующем месте и четвертый, Западно-Тихоокеанский, пояс, который прослеживается как совокупность задуговых проявлений рифтогенеза. Нормальное развитие рифтового пояса здесь было подавлено интенсивным западным смещением и субдукцией Тихоокеанской плиты.
Закономерна и ориентировка векторов растяжения в рифтовых зонах, преобладают близмеридиональные и близширотные. Последние максимальны в приэкваториальных областях, убывая вдоль хребтов как в северное, так и в южном направлении.
Вне глобальной системы находятся лишь немногие из крупны рифтов. Это система Западной Европы (включающая Рейнский грабен), а также системы Байкальская и Фэнвеп (Щаш си), приуроченные к разломам северо-восточного простирания, активность которых, как полагают, поддерживается коллизией континентальных плит Евразии и Индостана.
12. Континентальный рифтогенез
Активным рифтовым зонам континентов свойственны расчлененный рельеф, сейсмичность, вулканизм, которые отчетливо контролируются крупными разломами, преимущественно сбросам Главный современный пояс континентального рифтогенеза, протянувшийся почти меридионально более чем на 3 тыс. км через всю Восточную Африку, так и был назван поясом Великих африканских разломов. Образующие его зоны разветвляются и сходятся подчиняясь сложному структурному рисунку.
Рельеф, структура и осадочные формации. Центральное положение в рифтовой зоне обычно занимает долина шириной до 40— 50 км, ограниченная сбросами, нередко образующими ступенчатые системы. Такая долина иногда протягивается вдоль сводового поднятия земной коры (например, Кенийский рифт), но может формироваться и без него. Тектонические блоки на обрамлении рифта бывают приподняты до отметок 3000—3500 м, а горный массив Рувензори на севере Танганьикской зоны возвышается до 5000 м. Нередко рифты осложнены продольными или диагональными горстами.
В своей верхней, обнаженной части сбросы наклонены к горизонту под углом 50—60° и круче. Однако, судя по сейсмическим профилям, многие из них выполаживаются на глубине, их называют листричеокими. При смещении по сбросам нередко заметна и сдвиговая компонента (на Байкале левосторонняя). Для сейсмоактивных разломов растяжение по сбросам и сдвиги определяются и при решении фокальных механизмов. Как показал В. Г. Казьмин (1987), диагонально ориентированные разрывы со сдвиговым смещением и их эшелонированные системы в ряде случаев переносят движение от одного раскрывающегося рифта к другому и в этом отношении аналогичны трансформным разломам океанского рифтогенеза. В сложно построенных рифтовых зонах, таких как Восточно-Африканская, сбросы и сдвиги образуют закономерные и весьма выразительные парагенезы.
Вдоль некоторых сравнительно полого ориентированных разрывов параллельно их сместителю развивается динамотермальный метаморфизм, о чем можно судить в тех случаях, когда при дальнейшем растяжении метаморфиты обнажились или приблизились к поверхности.
Для осадочных формаций континентальных рифтов, преимущественно молассовых, характерно сочетание с тем или иным количеством вулканитов, вплоть до случаев, когда осадочные формации полностью замещаются вулканическими. Преобладают обломочные отложения озерного (в том числе озерные турбидиты), аллювиального, пролювиального, a также флювиогляциального и ледникового происхождений. Как правило, снизу вверх грубость обломочного материала возрастает. В климатических условиях рифта Афар оказалось возможным накопление эвапоритов. В зоне вулканизма вынос вещества гидротермальными растворами создает условия и для отложения специфических хемогенных осадков — карбонатных, (.в том числе содовых), кремнистых (диатомовых, опаловых), сульфатных, хлоридных.
Магматизм и его продукты. Континентальный рифтогенез сопровождается магматизмом и лишь локально его поверхностные проявления могут отсутствовать. Так, в частности, нет надежно установленного вулканизма в рифте озера Байкал, но в той же системе в Тункинском и Чарском рифтах есть трещинные излияния базальтов. Нередко вулканы размещаются асимметрично — по одну сторону от рифтовой долины, на ее более высоком борту.
Магматические породы исключительно разнообразны, среди них широко представлены щелочные разности. Характерны контрастные (бимодальные) формации, в образовании которых участвуют как мантийные базальтовые выплавки (и их производные), так и анатектические, преимущественно кислые расплавы, фор шарующиеся в континентальной коре.
Геофизические характеристики. По геофизическим данным мощность коры под континентальными рифтами уменьшается и происходит соответствующий подъем поверхности Мохоровичича, которая находится там в зеркальном соответствии с наземным рельефом. Мощность коры под Байкальским рифтом снижается до 30—-35 Юл, под Рейнским — до 22—25 км, под Кенийским — до 20 причем на север, вдоль долины Афар, она доходит до 13 км, a далее под осевой частью долины появляется океанская кора..
Механизмы рифтогенеза. Физические модели образования рифтов учитывают наблюдаемую концентрацию растяжении в сравнительно узкой полосе, где происходит соответствующее уменьшение мощности континентальной коры. Вдоль ослабленной зоны образуется все более тонкая «шейка», вплоть до разрыва и раздвига континентальной коры с их заполнением корой океанского типа. В разных рифтах такой критический момент наступает, по-видимому, при разной предельной толщине сиалической .коры (в Красноморском и Аденском рифтах она была утонена приблизительно вдвое) и означает переход от континентального рифтогенеза к океанскому.
Поскольку у земной поверхности растяжение в континентальных рифтах происходит посредством сбросовых смещений, первоначальная, классическая модель рифтогенеза учитывала только эти хрупкие деформации.
Механизм гидравлического расклинивания. В основе всех перечисленных моделей лежит компенсация растяжения коры ее механической деформацией (хрупкой или пластичной), уменьшением мощности и образованием «шейки». Магматизму при этом отводится пассивная роль. Между тем при наличии на глубине очагов базальтовой магмы (с ее высокими жидкостными свойствами) вступает в действие принципиально иной механизм.
Гидравлическим разрывом (гидроразрывом) называют процесс образования и распространения трещин в горных породах под давлением жидкости, в том числе магматического расплава. Растяжение земной коры может выразиться зияющими трещинами отрыва лишь па самых малых глубинах — до 2—3 км, Глубже, с увеличением всестороннего давления и температур, хрупкий отрыв сменяется, как уже отмечалось, скалыванием по все более многочисленным плоскостям, а затем переходит в пластичную деформацию. Поскольку системы базальтовых даек берут начало на больших глубинах, формирование их путем пассивного заполнения зияющих трещин исключено. Единственный возможный механизм представляет активное внедрение посредством гидроразрыва пород с последующим раздвиганием стенок трещины.
Для континентальных рифтов механизм гидравлического расклинивания становится значимым па завершающем этапе их развития, когда утонение коры приближается к критическим величинам, а снижение нагрузки на астеносферный выступ способствует большему отделению базальтовых выплавок.
В тех случаях, когда развитие континентального рифта прекращается на более ранней стадии, он сохраняется как ослабленная зона, борозда па континентальной плите, примером чему служат авлакогены.
14. Океанский рифтогенез (спрединг)
Океанский рифтогенез, основу которого составляет раздвиг посредством магматического расклинивания, может, таким образом, развиваться как прямое продолжение континентального. Вместе с тем многие современные рифтовые зоны Тихого и Индийского океанов изначально закладывались па океанской литосфере в связи с перестройками движения плит и отмиранием более ранних рифтовых зон.
Предположение о формировании земной коры в срединно-океанских хребтах при их раздвиге мантийной конвекцией, подъеме и кристаллизации базальтовой магмы высказывал А. Холмс еще в 30-х и 4Ю-х годах, уподобив расходящуюся от активной зоны океанскую кору бесконечным лентам транспортера. Эта идея получила дальнейшее развитие после того, как Г. Хесс (19(30) положил се в основу представлений об эволюции океанов. Р. Дитц (1961) ввел термин спрединг морского дна (англ. spread— развертывать, расстилать), Вскоре Г. Бодварсон и Дж. Уокер. (1964) предложили механизм разрастания океанской коры посредством внедрения даек, который оказался в центре внимания на симпозиуме «Исландия и срединно-океанские хребты» и положил начало расшифровке тектономагматических процессов, формирующих кору в зонe спрединга. Интенсивные исследования последующих десятилетий, включавшие глубоководное бурение и детальную съемку зон спрединга с применением обитаемых подводных аппаратов, дали для этого большой новый материал.
Поскольку каждый сегмент проходит через растяжение со сбросообразованием, центральные рифтовые долины наблюдаются в низкоскоростных зонах спрединга на всем их протяжении. Для высокоскоростных, таких как Восточно-Тихоокеанская, рифтовые долины нехарактерны и в их развитии отчетливо доминирует магматический спрединг. При этом в них замечена устойчивость осп трещинных излияний, в отличие от зон атлантического типа, где нередки латеральное блуждание и мелкие «перескоки» магматической оси, подобные тем, которые в наземных условиях наблюдаются в Исландии.
В самых молодых спрединговых бассейнах, находящихся в тесном' континентальном обрамлении, возможна быстрая седиментация, препятствующая свободным трещинным излияниям и формированию нормального II слоя. Не достигая поверхности, дайки заканчиваются в толще осадков, образуя силлы, как это установлено в бассейне Гуаймас Калифорнийского залива.
Формирование океанской коры в зонах спрединга. Современные представления о механизмах формирования океанской коры основываются на наблюдениях в активных зонах спрединга в сопоставлении с данными глубоководного бурения, а также детального изучения офиолитов — фрагментов древней океанской коры на континентах. Образование II слоя с базальтовой верхней частью и комплексом параллельных долеритовых даек внизу уже рассмотрено выше как результат последовательного гидравлического расклинивания. Очаги базальтового расплава, питающие магматические клинья, удалось к настоящему времени оконтурить многоканальным сейсмопрофилированием, но только в средне- и высокоскоростных зонах спрединга. Протягиваясь продольно, эти очаги невелики в поперечном сечении, при ширине около 1 км и высоте всего лишь в несколько сотен метров они находятся па глубине 1—2 км от поверхности. В частности, в Восточно-Тихоокеанском поясе па 9 30' с.ш., по данным Р. Детрика и др. (1937), верхняя граница магматического очага прослежена на глубине менее 1 км, а новообразованная океанская кора нал ней представлена только слоем II.
В такую кровлю местами внедряются штокообразные тела массивных габбро-диабазов и микрогаббро, которые прорываю! комплекс параллельных даек и в свою очередь могут пересекаться более поздними дайковыми комплексами.
По мере отодвигания новообразованной коры от оси спрединга вместе с ней удаляется от питающей системы и соответствующая часть магматического резервуара. Она уже не пополняется базальтовыми выплавками астеносферы, теряет связь с основным источником тепла и охлаждается в условиях, благоприятных для кристаллизационной дифференциации (см. рис. 2.3, внизу). Так, под II слоем формируется III слон океанской коры — расслоенный комплекс.
Позже, в ходе перемещения уже двухслойной океанской коры из осевой зоны на склон срединного хребта, становится возможным устойчивое накопление осадков, формируется I слой, который пополняется в течение всего существования океанского бассейна.
Линейные магнитные аномалии и определение скорости спрединга. Изучение характерных для океанской коры линейных магнитных аномалий с чередованием прямой и обратной полярности уже в 60-х годах обнаружило ряд закономерностей. 1. Линейные аномалии следуют параллельно сейсмически- и магматическиактивной оси рифтовых зон океана и размещаются симметрично по отношению к этой оси. 2. В любой активной рифтовой зоне Мирового океана опознается одна и та же последовательность аномалий, повторяются характерные особенности каждой аномалии. Поэтому оказалось полезным маркировать их и были приняты порядковые номера, исчисляемые от оси спрединга. 3. Расстояние между одноименными аномалиями в разных рифтовых зонах может быть различным. Оно не остается постоянным и при прослеживании вдоль одной и той же протяженной зоны. 4. В некоторых случаях симметрия системы линейных аномалий относительно рифтовой оси нарушается тем, что по одну сторону аномалии разме- ■ [даются сжато, по1 другую — разреженно.
Полученные исходя из этих результатов скорости, которые принято исчислять относительно оси спрединга (отдельно в каждую сторону от нее), варьируют от 1,5 до 15—18 см/год. Максимальные значения установлены на Восточно-Тихоокеанском поднятии — от 13 до 23° ю. ш.
Сегментация зон спрединга, трансформные разломы. Сегментация рифтовых зон океана многочисленными поперечными разломами — их характерная особенность; механические свойства океанской литосферы, по-видимому, благоприятствуют хрупкой деформации. Поперечные нарушения между сегментами принадлежат категории трансформных разломов (Дне, Т. Вилсон, 1965) — особого кинематического типа разрывов со сдвиговым смещением, которые переносят, трансформируют горизонтальное движение лито сферы от одной активной границы (дивергентной или конвергентной) к другой (см. рис. 3.4). Трансформные разломы рифтовых зон соответствуют типу «хребет — хребет», т. е. снимают горизонтальные напряжения между двумя отрезками рифтовой зоны. На некоторых отрезках Срединно-Атлантического хребта они следуют через каждые 100— 50 км и даже чаще.
Продольное разрастание и перескоки осей спрединга. При заложении новых осей спрединга и в ходе дальнейшего развития возможно их продольное разрастание. На рис. 5.9 приведены данные по одному из отрезков Восточно-Тихоокеанского поднятия е высокими скоростями спрединга, где при изначально кулисообразном размещении осей, но малом латеральном расстоянии между ними вместо поперечного трансформного скола продолжалось продольное разрастание. Сначала произошло сдваивание, а затем, и соединение осей спрединга.
Иногда продольное разрастание (англ. propagation) оси спрединга даже преодолевает трансформный разлом, проникая в пределы следующего сегмента. Происходит перехват активности, и на этом сегменте соответствующая часть оси спрединга отмирает.
Известны многочисленные свидетельства перескоков (англ,, jumping) оси спрединга, когда она резко смещается в латеральном направлении, сохраняя прежнее простирание. Мы уже писали выше о перескоках трещинных излияний базальтов Исландии в условиях аномально мощной океанской коры. По подводным наблюдениям в Срединно-Атлантическом хребте известно, что их нормальный спрединг при низких скоростях сопровождается латеральным блужданием трещинных излияний, хотя и в гораздо более узкой полосе. Подтверждение этому дает и изучение фрагментов древней океанской коры (офиолитов) в складчатых поясах. В них при детальном изучении комплексов параллельных даек (в частности, в палеозойских офиолитах Шулдак на Южном Урале, Бейоф-Айлендс на Ньюфаундленде) расшифровываются следы многократных латеральных перескоков магматической оси.
Перескоки на большие расстояния означают отмирание одной зоны океанского спрединга и заложение новой. Примером может служить эпизод в раскрытии Северной Атлантики, когда в конце позднего мела ось спрединга сместилась из трога Роколл на несколько сотен километров западнее, где с этого времени развевается рифтовая зона Рейкьянес.
5.4. Активный и пассивный рифтогенез
Обсуждаются два главных способа заложения и раскрытие рифтовых зон. Концепция активного рифтогенеза исходит из традиционного представления о первичности зародившегося на глубине восходящего тока астеносферного вещества, который подымает и раздвигает литосферу, что и выражается континентальные и океанским рифтогенезом. Локализация рифтовой зоны предопределена в этом случае местом подъема мантийных течений, возбуждающих рифтогенез.
Противоположная концепция пассивного рифтогенеза принимает в качестве первопричины боковое воздействие внешних сил литосферную плиту, способную передать напряжения на большие расстояния. Согласно Д. Таркотту и Э. Оксбургу (1973), рифтогенез начнется, если обусловленные внешними силами горизонтальные растягивающие напряжения будут достаточно высоки, чтобы произошло растяжение и уменьшение мощности литосферы в какой-то благоприятно ориентированной ослабленной зоне. Соответствующее снижение давления может вызвать частичное плавление и снижение вязкости астеносферного вещества, вовлечение его в адвективное, а затем и конвективное перемещение, которому будут способствовать латеральные температурные градиенты. В результате под линейной зоной растяжения формируется характерный для рифтовых зон глубинный механизм, поддерживающий дальнейшее разрастание рифта и питающий его магматизм. Таким образом, при пассивном рифтогенезе локализация: рифтовой зоны предопределяется механической неоднородностью литосферной плиты, размещением зон, способных воспринять наведенные извне тектонические напряжения.
Поскольку при таком заложении рифтовая зона трассируется избирательно, по ослабленным зонам, то нередко раскол проходит через горячие точки как участки, прогретые мантийной струей. Согласно К. Сейферту (1987), так намечались рифтовые границы при распаде Пангеи. В дальнейшем они в одних случаях смещались относительно мантийной струи (в неогене горячая точка Тристан-да-Кунья оказалась в стороне от Срединно-Атлантического хребта, в других, как, например, в Исландии, все еще совмещаются с горячей точкой.
Пассивное заложение и развитие наиболее вероятно для большинства рифтовых зон, входящих в глобальную систему. Одно из свидетельств — наследование древних структур континентальной коры. Так, Восточно-Африканские рифты образовались по докембрийскому зеленокаменному поясу, где возможность растяжения коры, как показал А. В. Разваляев, была подготовлена многократным прогревом проницаемой зоны и магмообразованием, Раскол Северной Атлантики прошел по сутурам палеозойского складчатого пояса.
Можно полагать, что именно пассивный механизм рифтогенеза обеспечивает перестройку систем спрединга при их приспособлении к изменяющейся геометрии активных окраин согласно правилу ортогональности субдукции». Ярким примером служит рассмотренный Г. Мепардом распад единой плиты Фаральон в позднем кайнозое, когда новые оси спрединга заложились в ориентировке, обеспечивающей ортогональную субдукцию более мелких плит Наска, Кокос, Ривера, Хуан-де-Фука.
С концепцией пассивного рифтогенеза лучше согласуется и наблюдаемая миграция срединно-океанских хребтов, размеры которой находятся в полном соответствии со скоростью спрединга. Так происходит центробежное перемещение Срединно-Атлантической, Африкано-Антарктической, Юго-Западной Индоокеанской, Аравийско-Индийской и Красноморской осей спрединга относительно Африканской плиты, которую они окружают и наращивают. В целом распад Пангеи включает в себя центробежную миграцию не только все более дробных литосферных плит, но и разделяющих их осей спрединга.
Пассивный механизм вероятен и при образовании обособленных от глобальной системы рифтов, приуроченных к месту зигзагообразного излома или изгиба активных сдвигов, где происходит локальное растяжение (англ. pull-apart). Примером такого континентального рифта служит Байкальский на левостороннем сдвиге северо-восточного простирания, входящем в коллизионный структурный парагенез юго-восточной Евразии;. К изгибу левостороннего Левантийского сдвига приурочен рифт Мертвого моря, под которым уже образовалась астеносферная линза мощностью 5—8 км. В подобной структурной ситуации раскрываются и океанские рифты. В их числе детально исследованный поперечный трог Кайман длиной всего лишь 110 км на изломе левостороннего сдвига, который следует между Северо-Американской и Карибской плитами вдоль Кайманова желоба и зоны Полочик-Матагуа в Гватемале.
Активный способ заложения рифтовых зон имеет, по-видимому, подчиненное значение. Такие условия вероятны над зонами субдукции. Как полагают, термальное и механическое влияние субдуцирующей плиты формирует над ней конвективную систему, которая, в свою очередь, воздействует на литосферу висячего крыла, определяя место и время заложения задуговых рифтов.
Достарыңызбен бөлісу: |