Неотектоника Гималайской области

Анализ гравитационных и сейсмических данных поперек двух продвигающихся субдукционных границ, развитых в континентальной литосфере Западных Альп и Гималаев (рис.6. y) показывают, что надвиговые пакеты транслировались на большие расстояния над литосферой форланда (относительно границы субдукции); вероятно, что движения поперек субдукционных границ контролируются дальнодействующими напряжениями, связанными с глобальными движениями плит.

В Гималайской коллизионной области холодная и оттого более тяжелая континентальная литосфера, двигающаяся на хвосте океанской, погружается под более разогретую, и оттого более легкую и пластичную литосферу южной окраины Евразии. Последняя разогрета именно из-за того, что ранее под нее субдуцировала океанская кора; при этом скорость сближения (конвергенции) Индии и Евразии превосходит скорость субдукции (рис.). При такой континентальной субдукции в нормальном случае образуется следующий латеральный ряд структур:

· предгорный прогиб (аналог глубоководного желоба при океан - континентальной субдукции) - интенсивно прогибающаяся структура, мигрирующая на пододвигающуюся (холодную) плиту, обычно заполненная молассами большой мощности, которые вблизи шва деформированы в моновергентные складчато-надвиговые пакеты низких предгорий;

· далее, за мощным региональным надвигом расположены высокие предгорья, сложенные доколлизионными породами, также интенсивно деформированными - они представляют собой континентальный аналог аккреционной призмы;

· за ними еще одна надвиговая зона, отделяющая так называемую кристаллическую зону - высокогорную область, сложенную комплексами высокометаморфизованных пород, включающих породы фундамента древних платформ (структурный аналог островной дуги);

· в тылу гор расположены высокогорные плато, сложенные, как правило, доколлизионными осадками и молассами межгорных впадин, деформированными в меньшей степени, чем в горном сооружении; очень часто в эти плато встроены небольшие рифтовые впадины, перпендикулярные горному поясу и соответственно параллельные векторам сближения и напряжениям сжатия;

· за ними расположена тыловая межгорная впадина; взаимодействие блоков плато и межгорной впадины может приводить к образованию граничных тыловых гор и структур сдвигового происхождения, например присдвиговых бассейнов.

Интенсивные поднятия коллизионных горных сооружений этого типа связаны с двумя главными факторами: разогревом коры в зоне сначала океанской, а затем континентальной субдукции и ее термальным деформированием, а во-вторых - скучиванием в зоне коллизии легкой континентальной литосферы, резким увеличением из-за этого мощности легкой коры и ее изостатическим поднятием.

Максимальные абсолютные высоты здесь наблюдаются в кристаллической зоне и достигают, как вам известно, более чем 8 км. При этом, из-за большой скорости денудации, эта величина составляет примерно половину от общей амплитуды поднятия. Определенная Фостером и другими скорость откапывания склонов пика К2 или Чогори в Каракаруме - второй по высоте вершины Мира - по трекам распада в апатитах и цирконах дала среднюю скорость денудации 3-6 мм/год и величину денудационного среза в 7000 м при средней высоте поднятой поверхности около 6000 м. Если учесть, что в сопряженном Сиваликском передовом прогибе подошва моласс залегает на глубине 6-8 км, общие дифференцированные вертикальные движения в этой коллизионной зоне достигают 22-24км за новейший этап.

Неотектоника Кавказа

Другой коллизионой структурой гималайского типа является всем известный Кавказ. На представленных картах показано геологическое строение и новейшая структура Кавказа. Самое грубое неотектоническое районирование Кавказа может быть следующим. Выделяются два крупнейших продольных поднятия - Большого Кавказа, сложенного до-палеозойскими, палеозойскими и мезозойскими комплексами, и Малого Кавказа, сложенного в целом более молодыми - мезозойско-кайнозойскими породами, в том числе офиолитами и молодыми вулканитами. Эти поднятия разделяются системой продольных впадин - Рионской и Куринской, выполненных в разной степени деформированными и погруженными молассовыми толщами. Все эти неоструктурные элементы продольно сегментированы, и отдельные сегменты довольно сильно различаются по строению и стилю деформаций.

Максимальные высоты Кавказа около 5,5 км приурочены к молодым вулканическим массивам на Большом Кавказе - Эльбрусу и Казбеку, минимальный уровень - это уровень Каспийского моря, т.е. ниже уровня мирового океана. Считается, что к концу раннего миоцена - к сарматскому веку - на месте Кавказа существовал сильно выровненный рельеф, остатки которого сохранились на Малом Кавказе (частично под мио-плиоценовыми эффузивами, частично откопанными из-под них) и на отдельных участках Большого Кавказа. Поднятие горной страны, точнее ее новейшее, позднеальпийское деформирование, началось с конца сармата и охватывало три основных фазы: поздний сармат - средний плиоцен (около 8 млн лет), поздний плиоцен(2 млн. лет) и четвертичное время (около 1 млн лет). Этим фазам отвечают основные ярусы рельефа Кавказа и, соответственно, комплексы моласс.

Максимальные величины новейших поднятий составляют по Е.Е.Милановскому 4-5 км в центральной части Большого Кавказа и 3-3,5 км на Малом Кавказе. По современным представлениям эти оценки являются заниженными, поскольку игнорируют денудацию, и должны быть увеличены не менее чем в полтора раза. Максимальные амплитуды новейших опусканий в краевых прогибах 2.5-4 км, а в межгорных составляют более 3 км в Рионской впадине, и более 7 км в Куринской.

Складчато-разрывные структуры Куринской впадины моновергентны - все они наклонены под Большой Кавказ, южный склон которого представляет в нижней части густую систему довольно пологих надвигов, по которым осадки и мезозойское ложе Куринской впадины пододвинуты под горное сооружение. В Рионской впадине складчато-надвиговые структуры имеют противоположную по отношению к Куринской впадине вергентность - они наклонены в сторону Малого Кавказа; в обеих впадинах надвиги выполаживаются вниз и затухают в мощном (несколько километров) слое пластичных майкопских глин олигоцен-миоценового возраста, которые выполняют роль некоторой единой поверхности срыва.

Современный вулканизм Кавказа приурочен главным образом к поперечным структурам и развит в основном на Малом Кавказе. Вулканические явления принимают участие в создании как положительных, так и отрицательных локальных форм рельефа. Для Кавказа в целом характерна значительная сейсмичность, распределенная в регионе достаточно неравномерно. Плотность сейсмического фона явно увеличена на северном склоне Малого Кавказа и в центральной части Куринского бассейна. По настоящему сильные землетрясения, с магнитудой более 8 здесь редки.

На рис. показаны упрощенная структурная схема Кавказа и региональные геологические разрезы. Как видите, в современной структуре Кавказ пересечен левосторонней сдвиговой зоной, играющей роль основной поперечной границы региона. К востоку от нее расположен веерообразный в разрезе Дагестанский клин, надвинутый на структуры скифской плиты, в его тылу асимметричная, вергирующая на юг Куринская впадина, а за ней Малый Кавказ и высокогорное Армянское нагорье или плато. К западу от него, как видно на рис., в поднятие вовлечены комплексы фундамента Скифской плиты, складчатое поднятие здесь довольно узкое, а структуры Рионской впадины наклонены на юг.

Как развивалась структура Кавказа? Одна из геодинамических моделей, представленная в работах Горшкова, Филиппа и их росийско-французских соавторов представлена на рис. На картинке «А» показана реконструкция тектонической ситуации на границе мела и палеогена примерно 65млн лет назад. Регион с крупными точками соответствует Тетису, заштрихованная область - океаническая часть краевого бассейна, с мелкими точками - его континентальная часть. То-есть предполагается, что на большей части Большого Кавказа был развит бассейн типа Черноморского с крупными впадинами с океанической корой. Крестиками показаны крупные континентальные блоки: Аравийская плита, Малый Кавказ и Русская платформа. Большая стрелка - векторы относительных движений Аравии относительно Евразии, открытые треугольники - направление субдукции Тетиса (океанического!) под систему островных вулканических дуг Эльбруса и Малого Кавказа, а закрытые треугольники - направление надвигания Аравийской плиты. На следующем рисунке - ситуация в тортонском веке 10 млн лет назад. В это время начинается раскрытие рифта Красного моря, который отделил Аравийскую плиту от Африки. Тетический бассейн закрывается, и Иранский и Турецкий блоки или микроконтиненты выдавливаются из главной зоны коллизии. Основная зона субдукции развивается вдоль северного борта краевого бассейна. Важнейшими структурами на этом этапе становятся сдвиги - левосторонний на западном фланге коллизионной области и правосторонний на восточном, которые контролируют поперечную зональность региона и распределение в нем фаций и структурных парагенезисов.

И, наконец, на третьем рисунке показана современная ситуация в окрестностях Кавказа. Звездочки - это современные вулканы, большие стрелки - относительные движения блоков относительно Евразии, маленькими стрелками показаны сдвиги, треугольниками - главные надвиги, заштрихованы участки океанической или промежуточной коры, малые точки - основные осадочные бассейны, параллельные штрихи - оси складок на границе Аравийской плиты. Не стоит говорить, что рассмотренная модель достаточно условна - даже для современных движений не уравновешены сдвиговые и надвиговые движения, не детализированы механизмы поднятий основных горных систем и т.д. Тем не менее, эта картинка вполне реалистична. Отметьте большое сходство современной структуры и ее развития этого района Таврского синтаксиса и Гималайской коллизионной области.

И в заключении рассмотрения Кавказа давайте посмотрим еще две замечательные картинки. Вверху показано строение и выраженность в рельефе Алазанской впадины и ее окрестностей. Алазанская впадина является шовной структурой между Куринским бассейном и Большим Кавказом: как мы помним, в процессах континентальной субдукции предгорный Куринский бассейн является аналогом глубоководного желоба, поднятие Б.Кавказа - аналогом дуги, а шовная Алазанская впадина в этом случае - аналог аккреционной призмы. На маленьком рисунке внизу показан знаменитый Карамарьямский увал также в северном борту Куринской впадины. Увал формируется в дельте реки Гердыманчай, распадающейся (или фуркирующей) здесь на пять рукавов. Медленное поднятие Карамарьямской антиклинали успевает пропиливаться рукавами реки, которые образуют пять параллельных антецедентных долин. Более всего это морфологически похоже на разрезанный батон.

Вопросы для самостоятельного изучения

1. Где и в какой тектонической обстановке могут развиваться структуры локального растяжения при (а) лобовом сближении коллодирующих плит? (б) косом сближении коллодирующих плит?

2. Почему увеличивается мощность коры в зонах континентальной коллизии? Каких значений она может достигнуть?

В какой из зон области коллизии Гималайского типа максимальна коровая (не глубинная) сейсмичность

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОНЯТИЙ

То, что Земля является скорее динамической, чем статической системой ясно видно из то-го, что во многих молодых породах наблюдаются деформации разного масштаба; во многих районах Земли в геологическом смысле практически непрерывно происходят землетрясения; действуют вулканы; изливаются горячие источники; непрерывно меняется, модифицируется рельеф и пр. Условный термин "новейшая активность" охватывает все проявления динамичности, мобильности Земли, и, понятно, речь может идти о явлениях разного масштаба, разной длительности и разной природы. Не все части Земли активны в одинаковой мере; в любое время можно обнаружить большие участки, на которых, по-видимому, ничего особенного не происходит, тогда как другие участки очень активны. Крайне неравномерное пространственное распределение проявлений новейшей и современной активности представляет некоторое фундаментальное свойство нашей планеты, и если проанализировать геологические данные, можно увидеть, что это свойство было присуще Земле всегда.

Когда мы исследуем достаточно древние геологические комплексы, мы как-то свыкаемся с мыслью, что геологические явления - во всяком случае те, которые запечатлеваются в геологической летописи - происходят крайне медленно, и их временной масштаб несопоставим с длительностью отдельной жизни или даже цивилизации в целом. Действительно, если всю геологическую историю Земли сжать до одного года, то временные границы основных геологических событий будут следующие:

· консолидация древних платформ - 4.33 месяца назад

· возникновение развитых многоклеточных организмов - 1.5 мес. назад

· раскрытие Атлантики - 15 дней назад

· глобальная смена фауны на границе мела и палеогена, включая вымирание аммонитов и динозавров - 5.3 дней назад

· возникновение современной формы человека Homo sapiens по самым оптимистичным оценкам 17 минут назад

· продолжительность жизни человека в этом масштабе всего около 0.5 сек.

К последней цифре можно относиться по-разному. С одной, пессимистической, точки зрения индивидуальная жизнь представляет настолько малый, пренебрежимо малый миг в истории Земли, что в него просто не может вместиться ничего существенного. Оптимистический взгляд основывается на том, что, в принципе, в реальной жизни мы можем оперировать длительностями в секунду и год как сопоставимыми, и мы хорошо знаем, что зачастую секундные событий определяют жизнь на годы вперед. В этом смысле нет ничего удивительного, что медленное в целом развитие Земли определяется разноскоростными процессами, и о мобильности нашей планеты мы можем судить не только из данных геологической летописи, но и из непосредственных наблюдений.