научная статья по теме ТРИГГЕР-ЭФФЕКТЫ В ЭВОЛЮЦИИ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ СТРУКТУР (ПРИМЕНИТЕЛЬНО К РЕГИОНАЛЬНОЙ ТЕКТОНИКЕ) Геология

Текст научной статьи на тему «ТРИГГЕР-ЭФФЕКТЫ В ЭВОЛЮЦИИ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ СТРУКТУР (ПРИМЕНИТЕЛЬНО К РЕГИОНАЛЬНОЙ ТЕКТОНИКЕ)»

ГЕОТЕКТОНИКА, 2013, № 6, с. 28-43

УДК 551.24

ТРИГГЕР-ЭФФЕКТЫ В ЭВОЛЮЦИИ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ СТРУКТУР (ПРИМЕНИТЕЛЬНО К РЕГИОНАЛЬНОЙ ТЕКТОНИКЕ)

© 2013 г. М. Г. Леонов

Геологический институт РАН, 119017, Москва, Пыжевский пер., д. 7 Поступила в редакцию 21.03.2013 г.

При реконструкции геодинамической эволюции некоторых регионов и структур отмечаются моменты внезапного изменения действующего на протяжении длительного времени алгоритма формирования их структурного стиля, причем эта смена не детерминирована какими-либо очевидными факторами: термическим событием, коллизией литосферных плит и пр. Можно полагать, что резкая смена алгоритма геологической эволюции связана с накоплением системой энергетического потенциала, релаксация которого инициируется действием некого спускового механизма — "триггера", приводящего к реализации имеющейся в системе энергии в новой форме. В статье рассмотрено несколько геодинамических ситуаций, возникновение и развитие которых связано с действием триггер-ных механизмов: морфоструктурное расчленение палеобассейнов; взаимодействие деформации и метаморфических преобразований; вертикальная аккреция гранитно-метаморфического слоя; возникновение горизонтальных протрузий (плито-потоков) в литосфере Земли.

Б01: 10.7868/80016853X13060039

ПОСТАНОВКА ВОПРОСА

Триггер-эффекты являются одним из действенных механизмов, определяющих ход различных геодинамических процессов, и они изучаются применительно к самым различным явлениям геодинамики: сейсмичность, электропроводимость горных пород, возникновение оползней, развитие трещинно-разломных систем и пр., причем как на уровне изучения природных феноменов, так и при помощи расчетного и физического моделирования [1, 3, 5, 14, 25, 43, 45, 49, 51, 60, др.]. Но вопрос о роли триггер-эффектов, широко обсуждаемый в геомеханике и в геофизике [53], практически не рассматривается в тектонической и регионально-геологической литературе применительно к развитию конкретных геологических структур земной коры, кроме, может быть, трещинно-разломных парагенезов [27, 47, 60].

В то же время триггер-эффекты зачастую ответственны за приведение в действие ("включение") того или иного процесса, кардинально изменяющего геодинамическую обстановку в пределах какой либо геологической структуры или региона. Так, при реконструкции геодинамической эволюции некоторых типов геологических структур отмечаются моменты внезапного и резкого (в геологическом смысле) изменения действующего на протяжении длительного времени алгоритма формирования их структурно-тектонического стиля. Этот феномен зафиксирован в

пределах различных геоструктур, и можно подозревать, что он является существенным фактором геологической эволюции земной коры. Можно также полагать, что внезапная и резкая смена алгоритма геологической эволюции должна быть связана, во-первых, с накоплением системой энергетического потенциала и, во-вторых, с действием некого "спускового механизма" — "триггера", приводящего к реализации (релаксации) имеющейся в системе энергии [41], следствием которой (релаксации) и является наблюдаемое в природе формирование новых структур, вещественных комплексов, выплески энергии (например, сейсмические явления) и пр.

Изучение влияния триггер-эффектов на ход структурно-тектонической эволюции и различных геологических процессов с общегеологических позиций представляется весьма интересным и своевременным, о чем, в частности, свидетельствует организация всероссийских семинаров-совещаний "Триггерные эффекты в геосистемах", проводимых под эгидой Института динамики геосфер РАН. Рассмотрим некоторые геолого-тектонические аспекты поставленной проблемы.

ДИСКРЕТНАЯ ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННАЯ ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ ОСАДОЧНЫХ БАССЕЙНОВ

В пределах многих палеобассейнов наблюдается их морфоструктурная дифференциация, ко-

Рис. 1. Реконструкция тектонической эволюции Палеотуркестанского океана (Гиссаро-Алайский сегмент Южного Тянь-Шаня)

1 — мантия; 2 — серпентинизированные ультрабазиты; 3 — габбро-базальты; 4 — осадочные отложения абиссальных равнин; 5 — внутрибассейновые карбонатные банки и платформы; 6 — разломы и зоны тектонических срывов; 7 — неправления течения горных масс; 8 — ориентировка регионального поля напряжений. Белая линия — поверхность М

торая возникает на определенном рубеже (этапе) развития бассейна. До какого-то момента бассейн, судя по особенностям строения и распределения осадочных отложений, существует как достаточно единая структура прогибания. Но на некоем рубеже происходит внезапное и резкое морфоструктурное расчленение бассейна с оформлением четко выраженных конседимента-ционных поднятий и прогибов, которые находят отражение в морфологии дна бассейна и в особенностях осадконакопления в его пределах.

Такая закономерность — по-видимому впервые — была подмечена в 1954 г. В.В. Белоусовым в его фундаментальной монографии "Основные вопросы геотектоники", где он рассматривал дифференциацию бассейна как результат частной инверсии геосинклиналей. Несколько позднее это явление было отмечено Н.М. Синициным [50] в пределах Палеотуркестанского океана, который располагался на месте современного Южного Тянь-Шаня. Сходная картина выявлена и в ряде других регионов, среди которых можно упомянуть: Марокканский риф [52], Мичиганский бассейн [15], Предкавказский краевой прогиб [12], Онежская мульда (Балтийский щит) [35], Зондский шельф [4] и пр.

Рассмотрим это явление несколько подробнее на примере Гиссаро-Алайской горной области, на месте которой в палеозое располагался обширный бассейн с корой океанического типа — Па-леотуркестанский океан. Подробное описание структуры и истории развития этого региона приведено в ряде публикаций [7, 29, 30, 32, 33, 42, 58, и др.]. Здесь же подчеркнем только ключевую для рассматриваемого вопроса закономерность, а именно — резкую смену морфоструктуры относительно единого бассейна на систему поднятий и прогибов.

Южный Тянь-Шань в его Гиссаро-Алайском сегменте представляет собой покровно-складча-тое сооружение с дивергентной структурой, внутри которого выделяются структурные элементы с различным тектоническим стилем и разным фор-мационным выполнением. На протяжении ордовика — раннего силура (более древняя история недостоверна) в пределах рассматриваемой территории существовал достаточно единый обширный бассейн с корой океанического типа — Палеотуркестанский океан [39]. Судя по палео-тектоническим реконструкциям, морфострукту-ра дна палеоокеанического бассейна была относительно проста (рис. 1, верхний профиль), и пологие субабиссальные равнины были осложнены

лишь подводными вулканическими грядами, существование которых происходило на фоне общего растяжения дна и формирования зон спрединга [7, 26, 39], и возникновение этих форм рельефа было обусловлено не столько тектоническими процессами (разломами или короблением корового слоя), сколько являлось следствием локального накопления вулканогенного материала, т.е. отражало формирование вулканического рельефа [28, 58].

На рубеже "раннего—позднего силура" произошла смена палеотектонического и палеогеографического рисунков Палотуркестанского океана, и возникли протяженные и узкие поднятия (карбонатные банки и платформы), разделенные достаточно широкими областями относительного прогибания (см. рис. 1, средний профиль). В прогибах накапливались теригенно-глинистые и карбонатно-кремнистые отложения, происходили излияния базальтов. На поднятиях отлагались относительно мелководные биогермные и рифовые известняки.

Принято считать, что на этом рубеже произошла смена регионального поля напряжений, и поперечное к простиранию бассейна субмеридиональное растяжение сменилось региональным сжатием. Это допущение весьма вероятно, так как именно в это время прекратились вулканические излияния, что свидетельствует о понижении активности мантийных процессов, и началось коробление океанического ложа, выраженное в его морфоструктурной дифференциации. Но ни в строении и составе отложений этого времени, ни в структуре возникающих положительных форм рельефа нет следов сокращения пространства: комплексов тектоно-гравитационных микститов,

1

краевых надвигов, складчатых структур .

Из сказанного можно сделать вывод, что на рубеже раннего—позднего силура произошла смена поля напряжений с растяжения на сжатие, но сжатие выразилось только в наличии поля напряжений и не проявилось в сколько-нибудь значимом поперечном сокращении бассейнового пространства. Поперечное сокращение бассейна со всеми характерными признаками этого процесса фиксируются на территории Гиссаро-Алая только в среднем — позднем карбоне (см. рис. 1, нижний профиль).

Показательным примером аналогичной внезапной дифференциации осадочного бассейна служит также система Нарынская впадина — под-

1 В геологической литературе часто происходит подмена понятий, и "напряжения сжатия" по умолчанию отождествляют со "сжатием, как сокращением пространства", что приводит к ложным толкованиям геодинамики региона.

нятие Бейбичетоо — Атбашинская впадина на Срединном Тянь-Шане. Занимаемая этими структурами территория в течение почти всего кайнозоя составляла единый седиментационный бассейн, но в плейстоцене произошла внезапная и резкая его дифференциация с воздыманием узкой зоны поднятия на высоту более 2 км от уровня днища впадин [38, 54] и обособлением двух самостоятельных прогибов (рис. 2).

В.В. Белоусов объяснял это явление как следствие перехода от доинверсионного к инверсионному этапу развития геосинклинали, который обусловлен проникновением теплового импульса из мантии, возникновением инверсии плотности и последующей ограниченной конвекции, которую он именовал "адвекцией". При этом он обращает внимание на сглаживание градиентов и различий скоростей вертикальных движений при этом переходе. Трактовка эта, тем не менее, не касается собственно Тянь-Шаня и носит умозрительный характер. Забывать о принципиальной возможности такой трактовки не следует, но в данном случае ей противоречат два обстоятельства. Первое: в момент изменения режима прекращается вулканическая деятельность, т.е. влияние мантийных процессо

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком