ТЕМА 12. ЭНДОГЕННЫЕ ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ. ГОРООБРАЗОВАНИЕ

Различают два вида эндогенных геологических процессов:

1.Эпейрогенез - это медленные цикличные процессы поднятий и опусканий обширных участков земной коры. Эпейрогенез в переводе с греческого означает «рождение материков». В отличие от горообразования, которое происходит в локальных участках земной коры, эпейрогенез охватывает очень большие области.

Следствием эпейрогенеза является смещение суши и моря и это подтверждается морскими отложениями на суше и перекрытием их континентальными осадками.

2.Орогенез – это горообразование. В переводе с греческого орогенез означает «рождение гор». Этот процесс нарушает нормальное залегание земных пластов, разбивает их трещинами, смещает и надвигает друг на друга, создает складки. На поверхности образуются горы, плоскогорья и впадины.

По происхождению горы делятся на тектонические, денудационные и аккумуляционные. Горы, образованные благодаря вертикальным и боковым давлениям в земной коре под действием подземных сил, называют тектоническими. В зависимости от вида нарушения положения земных пластов эти горы могут быть складчатыми (Урал, Кавказ, Анды, Гималаи), массивными или глыбовыми (Памир), основными (Тиманский хребет), сложными, т.е. возникшими по нескольким способам образования (например, Алтайские горы – складчато – массивные).

Тектонические процессы являются основным, но не единственным источником образования гор. Действие ледников, ветра, рек на земную поверхность, приводит к появлению на ней возвышенностей, называемых денудационными (поскольку они произошли от разрушения земной поверхности силами денудации). Аккумуляционные или насыпные горы – это горы вокруг жерла вулкана из лавы и пепла, дюнные холмы, отложенные ледниками валообразные морены.

Рассмотрим причины горообразовательных процессов и движений земной коры.

Контракционная теория. Согласно этой теории тектонические складчатые горы возникли благодаря давлению, действующему в горизонтальном направлении – боковому или тангенциальному. Массивные горы образовались при вертикальном перемещении пластов под действием сил в направлении Земного радиуса – радиальных сил.

Причиной этих сил является постепенное уменьшение Земли от охлаждения. Потери тепла в Мировое пространство, температура которого близка к абсолютному нулю, приводит к сжатию Земли. Наиболее сильно за счет остывания уменьшается объем внутренних расплавленных слоев, а объем твердой земной коры остается практически прежним. При этом развивается радиальное давление, стремящееся сдвинуть земную кору к центру. Элементы земной коры, стремясь опуститься, оказывают боковое давление друг на друга. Упрощенная модель возникновения бокового и радиального давлений в земной коре показана на рис. 12.1.

При преобладании радиального давления над тангенциальным средний элемент вытесняется вверх и появляется горст (а) или вниз с образованием грабены (б); при превышении тангенциального давления над радиальным зажатый элемент сминается прогибом вверх (в) и возникают складчатые горы.

Сжатие Земли от охлаждения является важной, но не единственной причиной напряжений в земной коре.

Теория изостази. По этой теории твердая земная кора располагается поверх расплавленной магмы. Под влиянием силы тяжести и центробежной силы она находится в состоянии изостатического равновесия. Материковые выступы состоят из более легких пород, а под океаническими впадинами располагаются более тяжелые горные породы. Этим достигается равновесие между поднятиями и впадинами земной коры, которое называется изостази.

 

 


Состояние равновесия нарушают процессы сноса и отложения осадков. В местах сноса нагрузка земной коры уменьшается, в местах отложения – возрастает. Для восстановления равновесия участки в областях сноса поднимаются, а в областях отложения опускаются. Этим объясняются вертикальные движения больших участков земной коры, т.е. явление эпейрогенеза. Возникает переток подкорковых магм из области отложения в область сноса. Областью отложения является дно моря, а областью сноса – суша. Поэтому магма направляется от моря к суше, образуя в прибрежной полосе за счет бокового давления горные складки, перпендикулярные направлению напора. Таким же образом можно объяснить прогибы земной коры в местах больших скоплений льда и поднятия этих участков после его стаивания, как это имело место в Скандинавии и Северной Америке при оледенении.

Теория геосинклиналей. Наиболее высокие горы (Кавказ, Анды, Кардельеры, Альпы, Гималаи и другие ) построены из пород, отлагающихся на дне моря на глубинах от 200 до 1000м. Но мощность осадочных образований в них превышает 10км. Теория геосинклиналей пытается объяснить эта явление. Согласно данной теории области морского дна до превращения в высокие горы подвергались по мере отложения в них осадков постепенному опусканию. Такие прогибы в земной коре, имеющие форму длинных полос, называют геосинклиналями. Ширина их от десятков до тысяч км; расположены они по соседству или между материками. Они содержат грубообломочные породы, песок, раковинный и коралловый известняк, а также глубоководные осадки. Геосинклинали являются областями неустойчивости земной коры и активных проявлений вулканизма. Поэтому в составе отложений имеются мощные вулканические пласты из лавы и туфа. К геосинклиналям относятся, в частности, Средиземное, Японское, Желтое море.

Прогнувшиеся пласты геосинклинали достигают области высоких температур, от нагревания увеличиваются в объеме и это приводит к сжатию пластов в складки и перекрытия.Дальнейшему движению вниз препятствует давление подкорковых масс. Поэтому образовавшиеся из геосинклинали складки всплывают и превращаются в высокие складчатые горы.

Радиоактивная теория. Согласно этой теории горообразовательные процессы вызваны распадом радиоактивных веществ в земной коре, прежде всего, в гранитном слое. Количества тепла, выделяемого при распаде, достаточно для компенсации потерь в Мировое пространство, и поэтому сжатия земной коры не происходит. Частично тепло распада передается в базальтовый слой. Это ведет к росту его температуры, локальному расплавлению, образованию разрывов, сбросов и складок в верхней части земной коры. После израсходования запасенной энергии на эти горообразовательные процессы базальтовая оболочка охлаждается, переходит в твердое состояние и находится в покое до нового накопления энергии распада. Т. е., горообразование совершается периодически через 30 – 50 млн лет.

Орогенная теория является развитием теории геосинклиналей; она уточняет ход превращения геосинклинальной области в орогенную зону, т.е. область образования гор. Орогенная зона – это вся область геосинклинали. Как уже отмечалось, геосинклиналь постепенно опускается и заполняется толщами осадков. Стадия опускания геосинклинали и заполнения осадками называется эволюционной, т. к. она проходит медленно, в течение нескольких геологических периодов. В зонах повышенных температур и давлений осадки, отложенные в геосинклинали, делаются пластичными и метаморфизируются до гнейсов и кристаллических сланцев.

Следующую орогенную стадию – поднятие геосинклинали, называют революционной.Она относительно кратковременна, протекает эпизодически по фазам, соответствующим образованию разных видов складок.

При поднятии геосинклинали ее средняя часть перемещается вверх, а окраинные области сминаются и превращаются в складки. Эти складки опрокидываются и надвигаются на жесткие глыбы – форлянды, обрамляющие геосинклиналь (рис. 12.2).

 
 

 

 


Причиной поднятия геосинклинали, т.е. перехода ее в ороген, является давление, создаваемое при схождении и оседании жестких форляндов на пластичную подкорковую массу. Она выдавливает более податливое дно геосинклинали вверх, выпячивает ее осадки в виде веера навстречу сдвижению жестких форляндов. Под тяжестью надвигающихся передовых покровных складок, которые называют экстернидами, происходит прогиб и опускание краев форляндов. Сзади экстернид процесс орогена продолжается, создаются последовательно новые полосы складок – метаморфид и центролид, которые надвигаются на передовые складки и перекрывают их. Своими внутренними складками (интернидами) обе горные ветви или примыкают друг к другу в виде шва, или между ними остается несмятое поле, называемое межгорьем.

Перед экстернидами в области платформ (точнее, форляндов) наблюдаются прогнутые впадины, заполненные продуктами разрушения надвигающихся гор. Такие континентальные отложения называют молласы. Подобные впадины окаймляют, например, с севера Альпы, Карпаты, Аппенины, Кардильеры.