статью в формате Adobe PDF
advertisement
1 Срединно-Тихоокеанский хребет и его роль в развитии Тихого океана. (В.И. Пузанов) В последние годы в изучении глубинного строения Земли большую роль сыграли снимки, сделанные из Космоса. На рисунках 1 и 2 представлены два изображения Тихого океана, полученные с помощью оптико-электронной аппаратуры многозональной космической съёмки, выполненной с автоматических спутников Земли и обработанных по специальным компьютерным программам. Изображение -1 (рис. 1) заимствовано из «Атласа» (2), изображение -2 (рис. 2) - из сайта в интернете (10). Как следует из анализа, эти два изображения в значительной степени различаются по геологическому строению дна Тихого океана. На изображении -1, в отличие от изображения -2, отсутствуют вещественные комплексы океанической коры и чехла. В связи с этим, изображение -1 даёт возможность исследовать глубинное строение СрединноТихоокеанского хребта, океанической и континентальной мантии, континентальной коры. На изображении -1 наблюдается, также, глубинное строение океанических впадин, «поднятий» и глубоководных желобов. Отчётливо дешифрируются опущенные в мантию блоки континентальной коры. На изображении -2 все эти, перечисленные элементы глубинного строения Тихого океана отсутствуют. Здесь мы наблюдаем хорошо выраженный шельф, океаническую кору и чехол, а также подводные возвышенности и острова. Таким образом, благодаря тому, что на изображении -1 отсутствует океаническая кора и чехол, нам предоставляется уникальная возможность изучать строение Тихого океана на двух глубинных уровнях: на уровне поверхности океанической и континентальной мантии и уровне поверхности океанической коры (рис. 1,2,3,4,6). Причины, под влиянием которых на изображении -1 отсутствуют вещественные комплексы выше лежащих структурных этажей, ещё не достаточно изучены. Вероятно, что такой эффект достигается благодаря уникальной способности современных приёмных систем принимать «отражённый» низкочастотный сигнал от более глубоких горизонтов. Отсутствие океанической коры и чехла на изображении -1 можно объяснить тем, что кора и чехол находятся в неконсолидированном («рыхлом») состоянии. Солнечные электромагнитные колебания проникают через «рыхлый» слой океанической коры и чехла до более плотной нерасконсолидированной мантии и, «отражаясь» от неё, попадают на приёмные устройства космических систем (6). Таким образом, изображение -1 представляет собой композит дистанционной основы для геологических карт глубинного строения дна Тихого океана. Изображение не приведено к единому масштабу. В зоне экватора в 1см 1690 км. В северном и южном направлении от экваториальной зоны масштаб увеличивается. Как следует из анализа космических материалов главной структурой не только океанов, но и Земли в целом являются срединно-океанические хребты (СОХ). Срединноокеанические хребты - это гигантские монументальные горные сооружения (поднятия) не имеющие равных на всей планете. СОХ - это гигантский разлом в мантии, в пределах которого осуществляется подъём мантийного вещества и раздвигание мантийных блоков вместе раздвинутой им же континентальной корой. Высота этого гигантского сооружения в связи с этим определяется мощностью континентальной коры и варьирует в пределах 3040 км. Развитием срединно-океанических хребтов определяется вся, или почти вся, геологическая жизнь Земли. Континенты, в том числе и континентальная кора, ведут пассивный (подчинённый) образ жизни в геологическом развитии планеты по отношению к СОХ. Рассмотрим глубинное строение Тихого океана. Тихий океан занимает около 30% поверхности Земли и вмещает около половины массы Мирового океана (рис. 1,3). Статья скачена с сайта: http://geolog-pvi.ru/ 2 Рис. 1. Изображение – 1 Рис. 2. Изображение – 2 Статья скачена с сайта: http://geolog-pvi.ru/ 3 Рис. 3. Схема дешифрирования изображения – 1 1 – области докембрийской складчатости; 2 – области каледоно-герцинской складчатости; 3 – области мезозойской складчатости; 4 – области кайнозойской складчатости; 5 – шельф континентов и опущенных под поверхность океана блоков континентальной коры; 6 – обрушенная континентальная кора; 7 – кора континентальная; 8 – погруженные в мантию блоки континентальной коры с элементами древнего шельфа; 9 – линейные подводные возвышенности; 10 - центральная супердайка и трансформные разломы Срединно-Тихоокеанского хребта; 11 – супердайки и рифтовые долины океанической линейноструктурированной мантии; 12 – котловины; 13 – границы мантий: а – континентальной, б - структурированной океанической; 14 – разрывные нарушения: а - главные, б – прочие. Острова: А – Алеутские, К – Курильские, С – Сахалин, Я – Японские, Гв – Гавайские, НГ – Новая Гвинея, НБ – Новая Британия, Сл – Соломоновы, Ф – Фиджи, НЗ – Новая Зеландия, Ав – Австралия. Блоки континентальной коры, опущенные под поверхность океана: НЗАК – Новозеландско-Австралийский континент, Мнх – Манихи, Тм – Туамоту, Тб – Тумбуаи, Мрз – Маркизские, Глп – Галапагос, Ко – Кокос, Кар - Карнеги, Нс – Наска. Блоки континентальной коры, погруженные в мантию: Б и Ш – Бауэрс-Ширшова, Шт – Шатского, Хс – Хесса, Им – Императорский, На и Ма – Нампо-Марианский, КП – Кюсю-Палау, Кр – Каролинские, Мр – Маршаловы, МН – МаркусНеккер, Лн – Лайн, Гв – Гавайские. Котловины: Ал – Алеутская, Км – Командорская, К – Курильская, Кн – Канадская, Ме - Мексиканская, Та – Тасманова. Глубоководные желоба: Ал – Алеутский, КК – Курило-Камчатский, Бн – Бонинский, Ма – Марианский, Тон – Тонга, Кер – Кермадек. Статья скачена с сайта: http://geolog-pvi.ru/ 4 Рис. 4. Схема дешифрирования изображения – 2 1 – области докембрийской складчатости; 2 – области каледоно-герцинской складчатости; 3 – области мезозойской складчатости; 4 – области кайнозойской складчатости; 5 – шельф континентов и опущенных под поверхность океана блоков континентальной коры; 6 – подводные возвышенности; 7 – котловины глубоководные; 8 – котловины обрушения; 9 – глубоководные желоба; 10 – наиболее выраженная часть поднятия Срединно-Тихоокеанского хребта. Острова: Ал – Алеутские, К – Курильские, С – Сахалин, Я – Японские, Гв – Гавайские, НГ – Новая Гвинея, НБ – Новая Британия, Сл – Соломоновы, Ф – Фиджи, НЗ – Новая Зеландия, Ав – Австралия. Подводные возвышенности: Ш – Ширшова, Б – Бауэрс, Им – Императорская, Шт – Шатского, Хс – Хесса, Гв – Гавайская, На и Ма – Нампо-Марианская, МН – Маркус-Неккер, Кр – Каролинская, Мр – Маршалова, Лн – Лайн, Мнх – Манихи, Мрз – Маркизская, Тм – Туамоту, Тб – Тумбуаи, Ко – Кокос, Глп – Галапагос, Кр – Карнеги, Нас – Наска. Котловины глубоководные: СЗ – Северо-Западная, СВ – Северо-Восточная, Ц – Центральная, Ю – Южная, П – Перуанская, Та – Тасманова. Котловины обрушения: Ал – Алеутская, Км – Командорская, Ку – Курильская, Кн – Канадская, Ме – Мексиканская. Глубоководные желоба: Ал – Алеутский, КК – Курило-Камчатский, Б – Бонинский, Мар – Марианский, Тон – Тонга, Кер – Кермадек. Как считают многие исследователи, он возник по геологическим и палеомагнитным данным в середине позднего рифея, около 750-700 млн. лет назад (9). Тем не менее, возраст его нынешней коры, как считают многие исследователи, не выходит за пределы средней юры. Статья скачена с сайта: http://geolog-pvi.ru/ 5 Срединно-Тихоокеанский хребет Срединно-Тихоокеанский хребет (СТОХ) протягивается в меридиональном направлении и располагается в восточной части Тихого океана, поэтому его чаще всего называют Восточно-Тихоокеанским поднятием. Действительно хребет резко «сдвинут» к востоку, особенно в северном полушарии, где против побережья Калифорнии вообще прерывается, «оказываясь задвинутым» под Северо-Американский континент. СрединноТихоокеанский хребет имеет хорошо выраженный полосовидно-ребристый текстурноструктурный рисунок изображения (рис. 1,3). Вдоль оси хребта отчётливо дешифрируется непрерывная современная центральная супердайка, выполняющая гигантский глубинный разлом-раздвиг. С обеих сторон оси хребта также непрерывно следятся протяжённые линейные структуры, симметрично параллельные центральной супердайки. Линейные структуры образуют полосчатый рисунок. Полосы равномерно чередуются между собой и различаются по тёмному и более светлому тону. Благодаря боковому «освещению» отчётливо различается рельеф полос. Светлые полосы отвечают чётко выраженным линейным возвышенностям, тёмные – впадинам. Ширина всех полос, отвечающих линейным структурам, одинаковая и в целом выдержанная на всём протяжении хребта. Линейные возвышенности дешифрируются как протяжённые корневые структуры вулканических построек трещинного типа, выполненные супердайками светло-серого цвета. Поскольку супердайки суперпротяжённые при «постоянной» мощности, то следует полагать, что эти плитообразные тела имеют крутое падение и глубинное происхождение. В целом, каждая супердайка представляет собой серию многочисленных вулканических построек, в основном трещинного типа, выполняющую собой гигантскую, протяжённую вдоль оси хребта палеотрещину-раздвиг. Линейные впадины дешифрируются как древние рифтовые долины, в пределах которых отсутствует, или почти отсутствует, вулканическая деятельность. В долинах дешифрируется однородный зеленовато-тёмно-серый вещественный комплекс, пластично облекающий линейные тела супердаек. По однородному плавному тону и пластичным свойствам этот комплекс, расположенный ниже подошвы коры, следует отнести к океанической мантии. Центральная супердайка также выражена в аномальном магнитном поле. По данным геофизических исследований известно, что линейные магнитные аномалии связаны со всей толщей коры, а нижняя граница магнитоактивного слоя распространяется до поверхности «М», в том числе и граница линейных магнитных аномалий. В то же время линейные магнитные аномалии не имеют прямой связи с вещественными комплексами супердаек и рифтовых долин. Линейные магнитные аномалии отвечают сравнительно маломощным линейным телам охлаждённой пластической мантии, прошедшей изотерму Кюри и внедрённой в осевой разлом-раздвиг. Такая форма положительных магнитных аномалий в крест оси над вулканическими центрами показана на рисунке 5 (1). Такая возможность появляется при определённых Р-Т – условиях на опережающих и завершающих этапах образования центральной супердайки. На завершающем этапе образования супердайки усиливается сжатие, закрывается канал поступления глубинного расплава, опускается изотерма Кюри, и охлаждённая намагниченная мантия под давлением вместо расплава внедряется (вдавливается) в осевой разлом, завершая, таким образом, формирование супердайки. На завершающем этапе формирования центральной рифтовой долины, т.е. перед началом образования центральной супердайки, в связи с падением давления и повышением температуры, так же появляются Р-Т – условия, благоприятные для внедрения в осевой разлом намагниченной мантии, представляющей собой начало образования тела супердайки. Таким образом, линейная магнитная аномалия, показанная на рисунке, есть начало или завершение образования супердайки. Статья скачена с сайта: http://geolog-pvi.ru/ 6 Рис. 5. Форма положительных магнитных аномалий вкрест оси над вулканическими центрами (ВЦ) и прилегающими участками в условиях спрединга (1). Вертикальные линии с крестиками – ось разрастания. Справа указаны широты пересечения маршрутов гидромагнитной съёмки с осью разрастания. У нижних графиков показано расстояние от оси. В процессе спрединга период формирования центральной рифтовой долины сменялся периодом образования центральной супердайки, т.е. периодом интенсивной вулканической деятельности, сопровождающейся излиянием толеитовых базальтов на поверхность океанического дна. В связи с этим следует также полагать, что образование центральной супердайки отвечает периоду растяжения, а формирование центральной рифтовой долины – периоду сжатия. Периоду растяжения соответствует раскрытие осевого разлома, сопровождающееся заполнением расплавом раздвига и излиянием толеитовых базальтов. Мантийный расплав поднимается под большим глубинным давлением. Внедряясь в раскрывающийся разлом-раздвиг, также способствует раздвигу океанической мантии и коры, сопровождающейся сжатием. Отсюда следует, что вещественные комплексы океанической мантии и коры постоянно находятся в процессе сжатия. Свободный раздвиг (свободное растяжение) возможен только в кратковременный период извержения в процессе образования супердайки. Периоду сжатия соответствует внедрение (вдавливание) пластической мантии в осевой разлом, сопровождающееся раздвиганием океанической мантии и коры. В период растяжения формирующаяся центральная супердайка делит центральную рифтовую долину на две равные части, две рифтовые долины. В период сжатия пластичная мантия вдавливается в осевой разлом СТОХ и, раздвигая центральную супердайку, также делит её на две равные части, т.е. на две равные супердайки. Таким образом, спрединг развивается симметрично. В результате по обе стороны от оси хребта симметрично сформировались выдержанные по протяжённости и «равные» по мощности супрдайки (половинки центральных супердаек) и рифтовые долины (половинки центральных рифтовых долин). Далее эти структурные элементы получают статус палеосупердаек и рифтовых палеодолин. Период сжатия и период растяжения (время формирования центральной рифтовой долины и время образования центральной супердайки) в сумме составляют один цикл. В процессе спрединга циклы периодически повторяются. В связи с этим возраст супердаек и рифтовых долин увеличивается от оси хребта к периферии его крыльев. Таким образом, следует полагать, что непрерывная повторяемость выдержанных по простиранию и «равных» по мощности супердаек и рифтовых долин связана с одним, периодически повторяющимся глобальным процессом, которому и обязаны периодически повторяющиеся равновременные циклы первого порядка (суперциклы). В пределах западного крыла Срединно-Тихоокеанского хребта насчитывается 90 таких циклов. В Статья скачена с сайта: http://geolog-pvi.ru/ 7 пределах экваториальной зоны в 1 см 19, 5 циклов. В пределах экваториальной зоны в 1 см 1690 км. В связи с этим на 1 цикл, в пределах одного крыла СТОХ, в среднем приходится 86 км. Полный раздвиг во время одного цикла равен 172 км, т.е. отвечает суммарной ширине центральной супердайки и рифтовой долины. Западное крыло СрединноТихоокеанского хребта занимает основную часть акватории Тихого океана и соответственно составляет 7670 км. Полное симметричное раскрытие составляет 15330 км. Восточное крыло хребта погружается под американские континенты, что позволило говорить многим исследователям об асимметрии в развитии Тихоокеанского спрединга. Главная особенность спрединга – цикличность. Цикличность создаёт симметрично повторяющиеся относительно оси хребта выдержанные по простиранию и равные по мощности равновременные супердайки и рифтовые долины. По своим параметрам супердайки и рифтовые долины Срединно-Тихоокеанского спрединга одинаковые с супердайками и рифтовыми долинами Срединно-Атлантического спрединга. Это может быть связано с одним периодически повторяющимся процессом. Такой процесс должен работать как часовой механизм. Такой механизм, генерирующий равновременные циклы, известен и связан он с двумя антиподальными суперплюмами, в пределах которых выражены поднятия поверхности геоида (9). Один суперплюм расположен в восточной Африке, в районе Эфиопии, другой – в Тихом океане в районе Французской Полинезии. Известно, что они перемещаются с востока на запад (6). Сейчас Тихоокеанское поднятие проходит Срединно-Тихоокеанский хребет, а Восточно-Африканское поднятие ещё не дошло до Срединно-Атлантического хребта. Поэтому в Атлантике завершается формирование рифтовой долины, а в Тихом океане завершается образование супердайки. Прохождение одного из них под срединно-океаническим хребтом будет создаваться растяжение в мантии и сопровождаться излиянием базальтов, т.е. формированием центральной супердайки. Появление под хребтом пространства между поднятиями будет отвечать сжатию, сопровождающееся формированием центральной рифтовой долины. Следовательно, скорость спредингов Тихоокеанского и Атлантического должна быть одинаковой и составляет 3,1 см в год (6). Один цикл будет равен 5,6 млн. лет. Раскрытие Тихого океана началось 5,6 млн. лет х 90 циклов = 504 млн. лет назад, т.е. с конца верхнего кембрия. Срединно-Тихоокеанский хребет разделён многочисленными трансформными разломами наряд сегментов. Как видно на изображении -1, трансформные разломы так же, как и структурные элементы океанической мантии, «идеально» линейны. При детальном изучении изображения, кроме хорошо выраженных, выявляются более тонкие линии трансформных разломов, делящие хребет на более мелкие сегменты. Трансформные разломы связаны исключительно со структурированной океанической мантией и не выходят за её пределы. Эта связь определяется очаговым развитием супердаек. Очаг представляет собой центр вулканической деятельности, ограниченный узкой линейной зоной, которая трактуется как трансформный разлом. Такая зона, т.е. трансформный разлом, с каждым циклом наращивается в сторону осевого центра хребта. Это и объясняет исключительную связь трансформного разлома только со структурированной океанической мантией. Длина очага определяется и контролируется трансформными разломами, и равна ширине. Ширина очага определяется и контролируется временным периодом, скоростью раздвига и интенсивностью экструзивной деятельности цикла расширения. Она варьирует от 30 до 50 км, в среднем 43 км. Мантия океаническая и континентальная Океаническая мантия Тихого океана – линейноструктурированная мантия. Линейная структурированность, как уже было отмечено выше, связана с внедрением в мантию центральных супердаек толеитовых базальтов, периодически заполняющих гигантскую Статья скачена с сайта: http://geolog-pvi.ru/ 8 трещину-раздвиг Срединно-Тихоокеанского хребта. В связи с этим, океаническая мантия на 50% состоит из отвердевшего толеитового расплава, более лёгкого, чем мантия. Повидимому, это одна из причин, в результате которой океаническая мантия оказалась легче континентальной (6,7). По этой же причине под акваторией Тихого океана выделяется обширная область разуплотнённой мантии, распространяющейся до глубин, порядка 350 км (4). Анализ изображения -1 показывает, от оси хребта к периферии его крыльев рельеф линейных структур мантии быстро сглаживается. Полосчатый рисунок тона, определяющийся чередованием светло-серых супердаек и зеленовато-тёмно-серых рифтовых палеодолин, в направлении от оси хребта постепенно исчезает и у континентов и островов дешифрируется уже монотонный рисунок. По дешифровочным признакам рисунок отвечает неструктурированной, однородной по составу, океанической мантии (рис. 3). Это связано с тем, что у континентов под влиянием сил, действующих от оси раздвига, усиливается сжатие. Внутренняя структура супердаек разрушается. Вещество супердаек приобретает структурно-однородный тон, сливаясь с тоном неструктурированной мантии рифтовых долин. Океаническая мантия уплотняется и становится более тяжёлой, приближаясь по весу к континентальной мантии. Область такой переходной деструктурированной мантии просматривается вдоль границ с континентами (рис. 3). В связи с этим следует полагать, что вещественный состав супердаек, т.е. толеитовых базальтов, соответствует вещественному составу мантии. Это подтверждает парадигму, что «Мантия относительно однородная, вариации геохимического состава мантии определяются вариациями геохимического состава излившихся основных вулканических пород – толеитовых базальтов…» (7). Континентальную мантию в Тихом океане можно наблюдать в Тасмановой котловине, у юго-западных берегов Австралии и возможно у берегов Японских и Курильских островов и п-ва Камчатский. Это связано с дрейфом австралийской, азиатской и американской коры в западном и северо-западном направлении. Тасманова котловина образовалась в результате дрейфа Австралии к северо-западу, отделившись от Новой Зеландии (рис.3). В результате раскрылось основание континентальной коры, обнажив мантию. Больше половины котловины занимает океаническая мантия, вытеснившая более тяжёлую континентальную. Континентальная мантия имеет плавный тон и зеленовато-тёмно-серый цвет и по своему рисунку не отличается от деструктурированной океанической мантии. Континентальная мантия в виде узкой полосы прослеживается вокруг юго-восточных и юго-западных берегов Австралии (рис. 3). Кора океаническая Структурное состояние вещественных комплексов Срединно-Тихоокеанского хребта на изображении -2 (рис. 2,4) отличается от структурного состояния вещественных комплексов на изображении -1 (рис. 1,3). На изображении -1 мы наблюдаем первичную, резко структурированную океаническую мантию, не испытавшую сколько-нибудь значительного нарушения последующими тектоническими процессами. На изображении 2 наблюдается рисунок полной структурной перестройки спредингового плана. Здесь дешифрируются уже перемещённые, интенсивно смятые вещественные комплексы коры и чехла (рис. 4). На изображении -2 современная супердайка выражена значительно хуже. На отдельных участках она не дешифрируется совсем. Плохая выраженность, меньшие размеры, тектонические подвижки в процессе раздвига, а также переработка вещественных комплексов породообразующими растворами - всё это отвечает процессам формирования коры. Статья скачена с сайта: http://geolog-pvi.ru/ 9 а б Рис. 6. Схема дешифрирования участка поверхности дна Тихого океана. 1 – центральная супердайка и трансформные разломы; 2 – элементы линейных возвышенностей; 3 – дайки; 4 – трансформные разломы; 5 – разрывные нарушения; 6 – вулканические постройки. Статья скачена с сайта: http://geolog-pvi.ru/ 10 На изображении -2 также дешифрируются протяжённые линейно-холмистые субпараллельные возвышенности и впадины (рис. 6). Они образуют прерывисто-линейные структуры. Возвышенности и впадины располагаются с обеих сторон хребта и так же, как и супердайки и рифтовые долины, ориентированы вдоль его оси, но в их образовании заложена другая генетическая основа. В отличие от супердаек в строении таких возвышенностей участвуют дайки более высоких порядков, образующие поднятия, перекрытые осадочным чехлом. Такие дайки хорошо дешифрируются в областях отсутствия осадочного чехла (рис. 6). Формирование таких возвышенностей и впадин также связано с циклическими процессами сжатия и растяжения. В результате такого циклического спрединга вещественные комплексы формирующейся океанической коры вместе с дайками периодически отдвигаются от оси хребта, образуя валообразные поднятия и впадины. Возвышенность и впадина вместе образуют 1 цикл. Циклы периодически повторяются. Их гораздо больше, чем супердаек и рифтовых долин. Значительный интерес в строении океанической коры представляют дайки. Простирание даек контролируется трансформными разломами и равно в среднем 43 км. Видимая мощность даек в среднем 5,2 км. Расстояние между дайками сильно варьирует и изменяется от 0 до 40-43 км. Перемещение вещественных комплексов океанической коры, в том числе и линейных возвышенностей и слагающих их даек, проходило как в широтном направлении в обе стороны от хребта, так и в меридиональном – вдоль оси хребта. Перемещение происходило в субгоризонтальной плоскости и, по-видимому, по поверхности слоя «М». В результате сформировался (и продолжает формироваться) тектонический покров вещественных комплексов океанической коры. Отмечается подвиг вещественных комплексов океанической коры под Марианские, Японские, Курильские острова и полуостров Камчатский. В процессе перемещения вещественных комплексов изменился первичный структурный план океанической коры. Возникла система разрывных нарушений корового происхождения, по которым вещественные комплексы и трансформные разломы испытали перемещение (рис. 6). На космоизображении - 1 дешифрируются фрагменты перемещённых более древних трансформных разломов, которые, как правило, искривлены и часто расположены под углом к современным трансформным разломам, т.е. к границам стандартных очаговых центров. Исследования, проведённые в Тихом океане, также свидетельствуют, что океаническая кора СТОХ имеет сложно сегментированную структуру (4). Установлены интенсивные деформации и тектоническое скучивание вещественных комплексов океанической коры и чехла. Как видно из сравнения двух изображений, раздвиг развивался симметрично. Асимметрия связана с последующими тектоно-магматическими процессами, которые приводят к перемещению и смятию вещественных комплексов формирующейся океанической коры и чехла. Кора континентальная В процессе формирования Срединно-Тихоокеанского хребта происходит подъём глубинной океанической мантии, способствующей расколу и раздвигу континентальной мантии и коры. Это приводит к полному раскрытию континентальной коры на всю её мощность, что мы и наблюдем на изображении -1 (рис. 3). Известно, что кора древних кратонов, т.е. континентов с древними платформами, как правило, трёхслойная и имеет мощность в среднем 40 км (5). Кора материков, представляющая собой молодые платформы (плиты), имеет двухслойное строение и мощность 25-30 км. Континентальный склон всех материков, окружающих Тихий океан, имеет крутое падение на запад. Это связано с отставанием ядра от мантии (6). Поэтому кору Северной Америки, Новой Зеландии и Австралии мы наблюдаем, а Евразийского континента мы не видим. Американские континенты, Новая Зеландия и Австралия представляют собой в Статья скачена с сайта: http://geolog-pvi.ru/ 11 своей основе древнейшие (архейские) кратоны, то и на изображении -1 мы наблюдаем трёхслойную кору. Все материки на уровне подошвы континентальной коры имели горизонтальное перемещение. Это связано с дрейфом коры континентов, что связано с взаимодействием инерционных сил и сил тяготения. Эти силы стремятся сдвинуть материки на запад относительно океанической мантии. На изображении – 1 хорошо видно, как Северо-Американский континент надвинут на восточное крыло СрединноТихоокеанского хребта. В связи с этим, на отдельных участках наблюдается срезание нижнего и даже среднего слоя континентальной коры. В южном направлении от острова Ванкувер кора Северной Америки срезана, а местами растащена. Остров Ванкувер имеет самую тонкую кору. Она представлена одним верхним слоем, что составляет 13-15 км. По данным сейсмических исследований каждый слой континентальной коры состоит из двух частей: высокоотражательной гетерогенной пачки и сейсмически прозрачной (5,6). Установлено, также, что высокоотражательной гетерогенной пачке отвечает присутствие вулканогенно-осадочных пород в различной степени метаморфизованных. Вещественные комплексы сейсмически прозрачных пачек по сейсмической прозрачности похожи на мантию. В составе трёхслойной коры дешифрируются три светло-серых прослоя и два зеленовато-тёмно-серых между ними (рис. 7). В двухслойной коре дешифрируются два светло-серых прослоя и один зеленовато-тёмно-серый. Нижние светло-серые прослои имеют большую мощность и гетерогенны по структурному состоянию. Зеленовато-тёмносерые «прослои» имеют ровный (плавный) тон и в связи этим могут интерпретироваться как структурно однородные. Светло-серые прослои более устойчивые к воздействию Рис. 7. Схема строения континентальной коры. 1 – нижний слой коры 2 – средний слой коры 3 – верхний слой коры а – гетерогенный вулканогенно-осадочный прослой б – прозрачно-однородный мантийный «прослой» различных факторов и в связи с этим образуют положительные формы рельефа. Зеленоватотёмно-серые «прослои» более пластичные и облекают положительные структуры светлосерых слоёв. Дешифровочные признаки зеленовато-тёмно-серых «прослоев» и мантии схожи и в связи с этим, следуя логике данных сейсмических исследований, надо полагать, что вещественные комплексы этих «прослоев» по геохимическому составу и структурному состоянию отвечают мантии. Следуя логике данных сейсмических исследований и результатам дешифрирования изображения -1 (рис. 1,3), так же можно полагать, что в каждом слое континентальной коры должен содержаться один прослой светло-серый гетерогенный, предположительно вулканогенно-осадочный, другой, зеленовато-тёмносерый «прозрачно-однородный» - мантийный. Поскольку нижний гетерогенный прослой залегает непосредственно на мантии, следует предположить, что это первая начальная (древняя) кора океанического типа, сформировавшаяся непосредственно на древней океанической мантии. В связи со сказанным следует принять предположение, что в основании каждого слоя коры залегает «прослой» мантийного происхождения (рис. 7). На изображении -1 великолепно дешифрируется шельф. Наиболее широко шельф развит в пределах Австралии, Новой Зеландии, Охотском и Беринговом море. Вокруг западных берегов Северной Америки шельф прослеживается в виде узкой полосы. Его величина колеблется в пределах 10-80 км. Статья скачена с сайта: http://geolog-pvi.ru/ 12 Блоки, опущенные под поверхность океана и блоки, погруженные в мантию. На изображении -1 хорошо дешифрируются блоки континентальной коры, опущенные под поверхность океана. Особый интерес представляют Австралийский и Новозеландский блоки, образующие Новозеландско-Австралийский континент. Континент с севера, востока и юго-востока окружён обширным шельфом. Острова Австралия, Новая Гвинея, Новая Зеландия и более мелкие острова такие, как Новая Британия, Соломоновы, Фиджи и др. – выступы континентальной коры на поверхности океана. Подводная часть Новозеландско-Австралийского континента разбита многочисленными разломами на более мелкие блоки с хорошо выраженным древним шельфом, опущенным на различную глубину. К опущенным под поверхность океана блокам можно отнести блоки Манихи и Туамоту. На этих блоках сохранилась поверхность древнего шельфа (рис. 1,3). Большой интерес представляют блоки континентальной коры, погруженные в мантию. Среди них можно выделить Каролинские, Маршаловы, Маркус-Неккер, Лаин, Гавайские острова, Императорский хребет, возвышенности Шатского и Хесса и др. Скорее всего это был континент, разбитый разломами на блоки, погруженные в мантию. «Поднятия» -- это возвышенности, не полностью погруженных в мантию блоков. Под возвышенностями развита кора мощностью, превышающей 20 км, что можно наблюдать на сейсмическом профиле через «поднятие» Шатского (рис. 8). На некоторых блоках заметны элементы древнего шельфа. Вулканические постройки нарастили фрагменты этой коры с выходом на поверхность океана с образованием вулканических островов (рис. 1,3). Рис. 8. Сейсмический разрез по профилю МОВ ОГТ через участок центрального блока поднятия Шатского и смежную часть абиссальной плиты (3). 1, 2 – отражающие границы, проведённые по вступлениям интенсивных отражений (1) и отражений средней интенсивности (2); 3 – отражающие площадки; 4 – границы по данным ГСЗ; 5, 6 – пластовые скорости (км/с) по данным МОВ ОГТ (5) и ГСЗ (6); 7 – обозначения слоёв корового разреза и границы М. В пределах поднятия характерно распространение только дискретных отражающих границ и площадок протяжённостью 1-5 км, и наличие интенсивных дифрагированных волн (сняты при миграции). Эти особенности разреза могут отражать тектоническую расслоенность и дробление во 2-м и 3-м слоях. Особый интерес представляет Гавайский блок. Поверхность блока круто наклонена на юго-запад. В результате его юго-западная сторона глубоко погружена в мантию, а северо-восточная приподнята. Под северо-восточную сторону блока (в том числе и под Императорский хребет) поддвигаются другие блоки. В результате перемещения верхней Статья скачена с сайта: http://geolog-pvi.ru/ 13 мантии и океанической коры в северо-западном направлении блок режет юго-восточным концом мантию и кору, провоцируя, таким образом, извержение современного вулкана Килауэа. В связи с перемещением Новозеландско-Австралийского континента в северозападном направлении происходит скучивание и поддвигание блоков погруженного в мантию континента под Новозеландско-Австралийский континент и Нампо-Марианскую подводную линейную возвышенность в районе Каролинских островов. Нампо-Марианская возвышенность в свою очередь подныривает под остров Хонсю по линии Токио-Сахалин, являясь, таким образом, порождением сильных землетрясений (рис. 1,3). (На пересечении Нампо-Марианской возвышенности и о. Хонсю построена атомная станция). Кроме описанных выше крупных блоков континентальной коры, опущенных под поверхность океана, широкое развитие получили фрагменты континентальной коры, залегающей в основании таких островов, как Тубуаи, Маркизские, Галапагос и многие другие (рис. 3). Вначале спрединга эти фрагменты континентальной коры длительный период находились на оси Срединно-Тихоокеанского хребта, подобно коре острова Исландия в Срединно-Атлантическом хребте (6), застрявшие в зоне осевого разломараздвига. Затем в разное время с последующими циклами осевой разлом освободился от фрагментов континентальной коры, и они оказались разбросанными на поверхности структурированной океанической мантии Срединно-Тихоокеанского хребта. Вулканические постройки, также, нарастили фрагменты этой коры с выходом на поверхность океана с образованием вулканических островов. Глубоководные котловины Котловины можно разделить на две части: котловины выровненного дна Тихого океана и котловины обрушения. К глубоководным котловинам выровненного дна океана относятся Северо-Восточная, Северо-Западная, Центральная, Южная и Тасманова. Котловины обрушения – Курильская, Командорская, Алеутская, Канадская и Мексиканская. Считается, что образование котловин связано с прогибами в океанической мантии. Анализ изображения -1 приводит к выводу, что на уровне подошвы континентальной коры в пределах мантии существенных прогибов не существует (рис. 1,3). Подошва континентальной коры и поверхность структурированной океанической мантии находятся на одном уровне. Глубина подошвы котловин определяется мощностью континентальной коры и высотой срединного хребта. Котловины обрушения образовались в результате обрушения континентальной коры. В результате дрейфа континентальной коры в северозападном направлении, котловины переместились, обнажив континентальную мантию. Глубоководные желоба Со всех сторон бассейн Тихого океана окружён глубоководными желобами, за которыми расположены вулканические дуги (рис, 1,3). Отсутствует желоб только вокруг Береговых хребтов Северо-Американского континента. Среди желобов выделяются Алеутский, Курило-Камчатский, Бонинский, Марианский, Тонга, Кермадек и ЦентральноАмериканский. Считается, что эти желоба представляют собой зоны субдукции. Проблемы спрединга и возможности их решения. Выводы 1. Представленные два изображения Земли дают нам уникальную возможность изучать глубинное строение Тихого океана на двух глубинных уровнях: на уровне Статья скачена с сайта: http://geolog-pvi.ru/ 14 поверхности нерасконсолидированной мантии (т.е. тектонически не переработанной, не вовлечённой в корообразовательные процессы) и на уровне поверхности океанической коры. 2. Главной структурой, определяющей геологическое строение Тихого океана, является Срединно-Тихоокеанский хребет. Срединно-Тихоокеанский хребет – это гигантское активное линейное сооружение поднятой и продолжающейся подниматься океанической мантии. Высота этого поднятия-хребта определяется мощностью раздвинутой им же континентальной коры и составляет в связи с этим 30-40 км. 3. Океаническая мантия, слагающая Срединно-Тихоокеанский хребет – линейноструктурированная мантия. От континентальной мантии отличается по структурному состоянию и физическим свойствам. Геохимический состав мантий тождественен. Линейная структура океанической мантии определяется чередованием равновременных протяжённых супердаек и рифтовых долин, линейно ориентированных параллельно разлому-раздвигу. Супердайки сложены субвулканическими телами толеитовых базальтов, внедрённых в океаническую мантию по линии разлома-раздвига в период растяжения. Рифтовые долины представлены океанической мантией, вдавленной под давлением в холодном состоянии в разлом-раздвиг в результате интенсивного сжатия. Верхняя часть мантии под океанической корой на 50% состоит из отвердевшего толеитового расплава супердаек, что определяет её лёгкость по сравнению с континентальной мантией. Это подтверждается геофизическими исследованиями. Под океаном в мантии фиксируется разуплотнение до глубин 300-350 км. Континентальная мантия отличается от океанической структурной однородностью, большей плотностью и большей сейсмической прозрачностью. В контакте с континентальной мантией океаническая мантия испытывает деструктуризацию в результате сжатия, уплотняется и испытывает погружение в результате затягивания её погружающейся на глубину более тяжёлой континентальной мантией. Погружение мантий сопровождается и погружением в мантию блоков континентальной коры. В процессе деструктуризации океаническая мантия приобретает свойства континентальной. 4. Главная особенность спрединга – цикличность. Линейная выдержанность по простиранию и мощности равновременных супердаек и рифтовых долин, непрерывная симметричная повторяемость их относительно оси срединного хребта могут быть связаны с одним, периодически повторяющимся глобальным процессом, которому обязаны периодически повторяющиеся равновременные циклы. Такой процесс должен работать подобно часовому механизму. В связи с вышесказанным, значительный интерес имеет гипотеза образования солнечной системы Е. М.Трунаева (8). Не вдаваясь в детали его «концепции» отметим, что согласно закону сохранения момента количества движения, скорость вращения закручивающегося по спирали формирующего планету «дочернего вихря» в результате заданного импульса увеличивается с интенсивным ускорением. В связи с этим позже сформировавшаяся мантия приобретает большую скорость вращения, чем более массивное инерционное ядро планеты. Это приводит к отставанию ядра от мантии в процессе вращения Земли, т.е. мантия как бы прокручивается вокруг ядра. Известно, что в процессе вращения круглого тела под влиянием центробежных сил вещество тела смещается в область «экватора», испытывая стремление отделиться от поверхности вращающегося тела. В результате в области «экватора» образуются два сопряжённых «выпука» массы тела, приводящие к эллипсоидной форме вращающееся тело. Исходя из этого, следует полагать, что и ядро Земли также имеет эллипсоидную форму с двумя сопряжёнными (антиподальными) выступами вещественных масс ядра. Геологическими и геофизическими исследованиями, как раз и выявлены два антиподальных суперплюма, в пределах которых выражены поднятия поверхности геоида Статья скачена с сайта: http://geolog-pvi.ru/ 15 (9). Один суперплюм расположен в Восточной Африке, в районе Эфиопии, другой – в Тихом океане в районе Французской Полинезии. Между центрами этих суперплюмов как раз 180о долготы. Поскольку мантия, как и Земля в целом, вращается с запада на восток, то ядро, отставая от мантии, будет смещаться с востока на запад. Следовательно, вещество мантии под влиянием смещающего на запад ядра будет отклонятся на запад (рис. 9). Это подтверждается структурным положением других известных плюмов (9). Разуплотнённая мантия Исландского и Гавайского плюмов имеет наклон на запад (рис. 10,11). Аналогичное явление наблюдается на изображении -1. Контакт океанической и континентальной мантии и связанный с ними склон континентальной коры также падают на запад. Рис. 9. Схема отставания ядра от мантии в процессе вращения Земли. А1, А2, А3, …- положение точки на поверхности мантии Б1, Б2, Б3, … - положение отстающей точки на поверхности ядра Рис. 10. «Плюм» под Исландией. Светло-серым отмечена низкоскоростная мантия. Рис. 11. Плюм под Гавайскими островами. Светло-серым отмечена низкоскоростная мантия. Таким образом, на основании сказанного выше следует полагать, что ядро Земли также имеет эллипсоидную форму с двумя антиподальными выступами, которые смещаются относительно мантии в обратном направлении, отставая от неё. В связи с этим, также следует полагать, что два антиподальных суперплюма, Тихоокеанский и Африканский, вместе с ядром смещаются в западном направлении. Таким образом, за полный оборот под Срединно-Тихоокеанским хребтом дважды появляется выступ суперплюма. Появление суперплюма под срединным хребтом приводит к подъёму океанической мантии, сопровождающейся растяжением, падением давления и излиянием толеитовых базальтов, формирующих центральную супердайку. Следует также полагать, что появление под хребтом поверхности ядра между его выступами будет отвечать интенсивному сжатию, сопровождающемуся внедрением мантии в твёрдом состоянии и формированием центральной рифтовой долины. Такой процесс периодически повторяется. Статья скачена с сайта: http://geolog-pvi.ru/ 16 В связи с тем, что скорость перемещения ядра относительно равномерная, то процесс взаимодействия ядра и мантии работает как часовой механизм, обеспечивая циклическое развитие спрединга. Как следует из анализа изображения -1, в составе СрединноТихоокеанского хребта с начала раскрытия океана сформировалось 90 таких циклов, что составляет 500 млн. лет, т.е. раскрытие Тихого океана началось в конце верхнего кембрия. Первые 27 циклов из 90 Срединно-Тихоокеанский хребет раскрывался под континентальной корой погруженного в мантию континента. Западной границей спрединга была линия от Тасмановой котловины до Императорского хребта. Затем, в результате развития спрединга под влиянием сил направленных от оси СрединноТихоокеанского хребта, континент был смят и смещён в западном направлении. Спрединг развивался этапами (рис. 12,13). Кора континента двухслойная. До развития Тихоокеанского спрединга Континент, Центральная Америка и Западная Европа представляли неразделённую каледоно-герцинскую плиту. До начала развития Тихоокеанского спрединга существовал западный древний остаточный океан. Верхняя мантия и кора перемещались в северном направлении. Вулканические постройки формировались на линейных возвышенностях хребтов БауэрсШиршова, Императорского, Нампо-Марианского и Кюсю-Палау, имеющие северное простирание. Затем, с начала Тихоокеанского спрединга, движение мантии и коры изменилось на северо-западное направление и Императорский хребет изменил своё развитие на гавайское. Хребет Бауэрс-Ширшова, являясь северным продолжением хр. Императорского, был смят и отрезан Алеутской островной дугой. В результате Императорский хребет переместился относительно своего окончания на 1200 км, и приблизился к полуострову Камчатка. На хребты Нампо-Марианский и Кюсю-Палау стал давить, смещаясь в северо-западном направлении, Новозеландско-Австралийский континент (рис. 1,3). Рис. 12. Циклы и этапы раскрытия Тихого и Атлантического океанов. Цифры по горизонтали – количество циклов, по вертикали – интервалы времени в млн. лет. Один цикл равен 5,6 млн. лет. ДОО – древний остаточный океан. Статья скачена с сайта: http://geolog-pvi.ru/ 17 Рис. 13. Этапы раскрытия Тихого и Атлантического океанов, рассчитанные по экватору в километрах (при условии, что океаническая мантия поддвигается под американский континент). Суперконтинент «Афразия» - 14450 км Древний остаточный океан – 3500 км Островной океан – 3600 км Безостровной океан – 8340 км Американский континент – 5000 км Атлантический океан – 5000 км Полное раскрытие СТОХ – 15330 км Чистое раскрытие СТОХ – 10670 км Раскрытие СТОХ под островным континентом – 4660 км (2330 + 2330) Раскрытие САХ – 5000 км 5. Существует проблема скорости спрединга. В литературных источниках описываются быстроспрединговые, супербыстроспрединговые, медленноспрединговые и супермедленноспрединговые срединно-океанические хребты (1). Согласно механизму циклического развития СОХ, предложенного выше, скорость спрединга зависит от скорости перемещения антиподальных плюмов, перемещающихся в области экватора. В связи с этим следует полагать, что скорость Тихоокеанского и Атлантического спредингов должна быть одинаковая, а большая амплитуда раскрытия Тихого океана связана с более длительным периодом спрединга, т.е. с его более древним возрастом. В связи с этим Срединно-Тихоокеанский и Срединно-Атлантический хребты не следует различать по скорости спрединга. Они имеют равноскоростные спрединги. 6. Океаническая кора испытывает постоянное горизонтальное сжатие, которое сопровождается горизонтальным перемещением и интенсивной тектонической переработкой. Структурно-вещественные комплексы океанической коры переработаны, также, системой линейных даек, являющимися корневыми телами супердаек. В процессе развития спрединга океаническая кора вместе со срезанным «слоем» океанической мантии в основании надвигается на опущенные блоки континентальной коры, наращивая, таким образом, континентальную кору более молодым верхним слоем, увеличивая её мощность. 7. Континентальная кора смещается в западном направлении в связи с дрейфом континентов. Согласно сейсмическим исследованиям, в каждом слое континентальной коры выделяется высокоотражательный и сейсмически прозрачный «прослой». Высокоотражательный прослой дешифрируется как гетерогенный структурно выступающий слой, который по геологическим и геофизическим параметрам отвечает осадочно-вулканогенному слою древней океанической коры, а сейсмически прозрачный – отвечает мантийному «прослою». Океаническая кора формируется на мантийном основании и, как следует из настоящей работы, вместе с верхней частью океанической мантии надвигается на определённые блоки континентальной коры. В связи этим в основание корового слоя следует помещать не высокоотражательный прослой, а сейсмически прозрачный мантийный «прослой». Отсюда следует, что нижний (третий) слой континентальной коры представляет собой древнейший вулканогенно-осадочный слой, залегающий непосредственно на мантийном основании, т.е. на границе «М» (рис. 7). В связи с этим следует полагать, что каждый слой континентальной коры сформировался под влиянием своего древнего спрединга срединно-океанического хребта. Таким образом, трёхслойная кора испытала три спрединговых периода, а двухслойная – два. Поэтому Статья скачена с сайта: http://geolog-pvi.ru/ 18 раскрытие Тихого и Атлантического океанов обязаны четвёртому спрединговому периоду в развитии Земли. 8. Трансформные разломы – продукт линейно-структурированной океанической мантии и поэтому связаны исключительно с линейно-структурированной мантией срединно-океанического хребта. Эта связь определяется очаговым развитием вулканической деятельности в процессе образования супердайки. Трансформные разломы – это узкая линейная зона, в которой отсутствует вулканическая деятельность. Эта зона не имеет отношения к активной разрывной тектонике. Она разделяет очаги вулканической деятельности и с каждым циклом наращивается в сторону осевого центра срединного хребта. В связи с этим, эта узкая линейная зона, которая трактуется как трансформный разлом, связана исключительно со структурированной мантией Срединно-Тихоокеанского хребта и не выходит за её пределы. 9. Асимметричное положение вещественных комплексов коры и отвечающих ей магнитных аномалий связано с формированием коры в процессе перемещения её под действием сил раздвига. Мантийная же часть раздвига развивается симметрично. Наличие элементов отклонения от симметрии для полосовых линейных магнитных аномалий объясняется, также, их связью с океанической корой. 10. Считается, что образование глубоководных котловин связано с плавным погибом в океанической коре или мантии. Анализ изображения -1 приводит к выводу, что на уровне подошвы континентальной коры в пределах мантии существенных прогибов не существует. Подошва континентальной коры и поверхность структурированной океанической мантии находятся на одном уровне. Глубина подошвы «прогибов» котловин определяется, в основном, мощностью континентальной коры и высотой Срединно-Тихоокеанского хребта. Литература 1. Гуревич Н.И., Астафурова Е.Г., Даниэль Е.Д., Мащенков С.П., Глебовский В.Ю. Связь аномального магнитного поля с вулкано-тектоническим режимом у осей срединноокеанических хребтов с разными скоростями спрединга. – Российский геофизический журнал. 25-26. 2002. С 38-47. 2. Душина И.В., Летягин А.А. Атлас. Начальный курс географии. 6 класс. 2008, с10. 3. Коган Л.И. Структура дна Мирового океана (по данным автоматизированной системы многоканального сейсмопрофилирования). М. Наука. 1988. 169с. 4. Меланхолина Е.Н. Структурное развитие Северно-Тихоокеанского региона и вопросы нелинейной геодинамики. – В кн. Тектонические и геодинамические феномены. – М. Наука. 1997. С 25-41. 5. Павленкова Н.И. Основные результаты глубинных сейсмических зондирований за 50 лет исследований. – Региональная геология и металлогения. №10, 2000, с 12-21. 6. Пузанов В.И. Срединно-Атлантический хребет и его роль в развитии Атлантики. Сайт: http://geolog-pvi.ru/sredinno-atlanticheskij-hrebet-format.htm 7. Пузанов В.И. Парадоксы в геологии – основные правильные парадигмы. Сайт: http://geolog-pvi.ru/paradigmy.htm 8. Трунаев Е.М. «Странная» история Земли. Черкесск. 2006. 228с. 9. Хаин В.Е., Короновский Н.В. Планета Земля. От ядра до ионосферы. -2-ое изд. М. КДУ. 2008. 244с. 10. 2010 TerraMetrics, NASA. Данные карты 2010 LeadDog Consulting, Europa technologies. Google. Карты. 29.05.2010 В.И. Пузанов Статья скачена с сайта: http://geolog-pvi.ru/
