Общеобразовательный курс ПЛИТНЫЕ ГРАНИЦЫ

Геологический факультет МГУ, кафедра динамической геологии, телефон (095) 939-2033
Автор – доктор геол.-мин. наук Тевелев Аркадий Вениаминович
Курс читается в 9 семестре для магистров геологических специальностей геологического факультета МГУ
Объем курса – 26 часов, лекции 24 часа, коллоквиум – 2 часа.
Форма контроля. 1 коллоквиум, четыре пакета самостоятельных (домашних) работ. Курс заканчивается экзаменом.

Аннотация

Курс ориентирован на изучение геодинамических, тектонических и геологических процессов, происходящих на плитных границах, т.е. в областях взаимодействия литосферных блоков и плит. Рассматриваются общие схемы геодинамического районирования современной Земли, процессы, управляющие новейшей эволюцией ее литосферы и распределением новейших движений на ее поверхности. Последовательно рассматриваются строение, динамический режим, рельеф и структурная эволюция современных дивергентных плитных границ (океанских спрединговых хребтов и континентальных рифтовых систем), конвергентных плитных границ (океан - океанских и океан - континентальных субдукционных зон, коллизионных областей) и трансформных плитных границ (сдвиговых зон разного типа). Рассматриваются проблемы применимости данных о современных процессах на плитных границах для понимания геодинамической природы древних тектонических комплексов.

Содержание курса

Введение

Наиболее масштабные геологические проявления современных геодинамических процессов локализованы в относительно узких зонах взаимодействия литосферных блоков и плит. По сравнению с большей частью внутриплитных областей, плитные границы отличаются выраженным контрастным рельефом земной поверхности, высокими скоростями дифференцированных горизонтальных и вертикальных движений, высокой сейсмичностью, аномальными скоростями тектонических деформаций, высоким тепловым потоком и пр. Именно на плитных границах решается судьба динамической машины Земли. Изменения локальной конфигурации плитных границ практически немедленно отзывается сменой тектонических режимов во всех мобильных областях, обеспечивая глобальную синхронизацию тектонических и магматических процессов. Понимание геодинамических и геологических обстановок, проявленных на плитных границах, является ключом для интерпретации структурной и вещественной эволюции древних геологических комплексов с одной стороны, и новейшей тектоники с другой. Изучению реальных процессов, протекающих на границах современных литосферных плит Земли и посвящен данный курс.

Программа курса

1. КИНЕМАТИЧЕСКОЕ РАЙОНИРОВАНИЕ СОВРЕМЕННОЙ ЛИТОСФЕРЫ ЗЕМЛИ

Современная плитная делимость Земли. Плитная география. Упорядочение векторов движений плит. Кинематическая модель Nouvel-1. Кинематические обстановки на плитных границах по Н. Вудкоку. Выражение плитных взаимодействий в глобальных геофизических полях. Типы плитных границ и их относительная роль в динамической картине Мира.

2. ДИВЕРГЕНТНЫЕ ПЛИТНЫЕ ГРАНИЦЫ

2.1. Океанские спрединговые хребты

Систематика, конфигурация и районирование. Великая "рифтовая" система Земли.

2.1.1. Низкоскоростные хребты.

Общая геометрия Срединно-Атлантического, Арктического и Юго-Восточного Индийского срединно-океанического хребтов, их отдельных сегментов и спрединговых центров. Топография и геофизические поля. Распределение скоростей расхождения вдоль низкоскоростных хребтов. Глубинное строение, рельеф, магматизм и тектоническая структура отдельных сегментов хребтов, их взаимосвязь со скоростями спрединга. Неспрединговые блоки в структуре Срединно-Атлантического хребта.

2.1.2. Среднескоростные хребты.

Юго-Западный Индийский, и Тихоокеанско-Антарктический хребты. Геометрия хребтов, их отдельных сегментов и спрединговых центров. Геофизические поля. Распределение теплового потока и скоростей расхождения вдоль хребтов. Глубинное строение, рельеф, магматизм и тектоническая структура отдельных сегментов хребтов и их взаимосвязь со скоростями спрединга.

2.1.3. Высокоскоростные хребты.

Геометрия Восточно-Тихоокеанского поднятия, его отдельных сегментов и cпрединговых центров. Геофизические поля. Распределение теплового потока и скоростей расхождения вдоль поднятия. Внутриспрединговые микроплиты и их возможная природа. Глубинное строение, рельеф,магматизм и тектоническая структура отдельных сегментов хребта и их взаимосвязь со скоростями спрединга

2.1.4. Щелевые спрединговые бассейны.

Красноморская рифтовая зона, Аравиийско-Сомалийская рифтовая зона, Лабрадорская рифтовая зона, рифтовая зона Калифорнийского залива.

2.1.5. Cкоростная асимметрия спрединговых хребтов.

Взаимодействия спрединговых центров и горячих точек и их структурные и эволюционные последствия.

2.1.6. Тройные спрединговые сочленения и их эволюция.

2.2. Континентальные рифтовые системы.

Систематика, общие черты строения, районирование. Общие модели рифтинга (Мак-Кензи, Вернике, Циглера, комбинированные модели)

2.2.1. Магматические рифты.

Восточная ветвь Африканской рифтовой системы. Топография, тепловой режим, магматизм, сегментация, тектоническая структура. Правило В.Г. Казьмина.

2.2.2. Амагматические рифты.

А. Западная ветвь Африканской рифтовой системы. Сегментация, структура, тектоническая эволюция, магматизм. Наборы внутририфтовых структур по Б. Розендалю и С. Эбинджер. Б. Байкальская рифтовая система. Сегментация, геологическое строение, сейсмичность, магматизм, тектоническая эволюция.

3. КОНВЕРГЕНТНЫЕ ГРАНИЦЫ

Общие представления о динамическом и тектоническом режимах конвергентных плитных границ, их тепловая структура и сейсмический режим. Соотношение скоростей конвергенции и субдукции, и его структурная роль. Модель Берчфила – Ройден. Деформационные модели субдукционных зон. Модели Мак-Кэфри. Типы конвергентных границ.

3.1. Зоны океан - океанской субдукции.

3.1.1. Западная Пацифика.

Субдукционные зоны Тонга-Кермадек, Фиджи, Марианская, Изу-Бонин. Топография, геологическое строение, тепловой режим, магматизм. Двойные сейсмические зоны. Глубинная сейсмическая томография. Модельная островная дуга в зонах океан-океанской субдукции.

3.2. Зоны океан-континентальной субдукции.

3.2.1. Островодужные:

А – Тихоокеанско – Северо-Американская граница и субдукционные зоны Алеутская, Курило – Камчатская; Б – Тихоокеанско – Евразиатская граница и субдукционные зоны Японская, Филиппинская; В – Индийско – Евразиатская граница - Яванская субдукционная зона; Г - Карибско-Атлантическая граница - Антильская субдукционная зона; Д – Граница плиты Скоша – Атлантическая - Сандвичева субдукционная зона. Топография, геологическое строение, тепловой режим, магматизм. Двойные сейсмические зоны. Глубинная сейсмическая томография. Модельная островная дуга в зонах океан-континентальной субдукции.

3.2.2. Андийского типа:

А. Хуан-де-Фука – Северо-Американская граница и Каскадная субдукционная зона; Б. Кокос – Карибская граница и Центрально-Американская субдукционная зона; В. Наска – Южно-Американская граница и Андская субдукционная зона; Г. Антарктическая – Южно-Американская граница и Патагонская субдукционная зона. Д. Бенгальская субдукционная зона. Топография, геологическое строение, тепловой режим, магматизм. Модели напряженного состояния субдукционных зон андийского типа и роль встречной субдукции в развитии надсубдукционных орогенов.

3.3. Конвергентные границы смешанного типа

3.3.1. Тихоокеанско-Австралийская плитная граница.

Конгломерат микроплит западной Пацифики (плиты Бисмарка, Вудларк, Соломоновых Островов, Каролинская, Кораллового Моря, Фиджи) и их границы с Тихоокеанской и Австралийской плитами. Типы взаимодействий, геологическое строение, магматизм, тектоническая эволюция.

3.4. Зоны континент-континентальной коллизии

3.4.1. Индийско-Евразиатская граница

Гималайская коллизионная область. Топография, геологическое строение, тектоника и морфотектоника. Сейсмический режим. Гиндукуш – Памирская глубинная сейсмическая зона и ее плитная интерпретация. Понятия наследованной, новой и ограниченной континентальной субдукции. Послететическая история Гималайской коллизионной области. Модельное строение орогенов Гималайского типа.

3.4.2. Аравийско – Евразиатская граница

Загросская и Таврская коллизионные области. Топография, геологическое строение, тектоника и морфотектоника. Сейсмический режим.

3.4.3. Африканско-Евразиатская граница

Конгломератная коллизионная область Средиземноморского типа. Топография, районирование, сегментация. Внутренние островодужные (Кипрская, Критская) и андийского типа (Лигурийская) субдукционные зоны. Горно-складчатые сооружения Средиземноморской коллизионной области. Главный офиолитовый шов. Сейсмический режим. Современный магматизм. Послететическая эволюция средиземноморской коллизионной области. Модельное строение орогенов Альпийского типа.

4. ТРАНСФОРМНЫЕ ГРАНИЦЫ

4.1. Трансформные границы в системах растяжения

4.1.1 Трансформы спрединговых хребтов (вилсоновский тип хребет - хребет).

Топография, строение, движения в связи с динамическими и плотностными факторами. Сейсмичность, тепловой режим и магматизм спрединговых трансформ. Геофизические поля рифт-трансформных систем. Особенности эволюции трансформ растяжения в связи с первоначальной длиной и скоростью сдвигания.

4.1.2. Трансформные границы в континентальных рифтовых системах

Большие трансферы растяжения - конфигурация, топография, сейсмичность. Эволюционные модели. Бургундская трансферная зона, зоны Руква и Туркана, граничные трансферы Байкальской рифтовой системы.

4.2. Трансформные границы в системах сжатия

4.2.1. Трансформные границы океанских субдукционных областей.

Расположение и систематика.. Топография, геофизические поля, структура, сейсмичность. Внутридуговые и междуговые трансформы. Трансформы сжатых островных дуг. Эволюционные переходы трансформ и зон субдукции.

4.2.2. Трансформные границы коллизионных областей.

Расположение и систематика. Рельеф, геофизические поля, структура, сейсмичность. Динамические и эволюционные соотношения со структурами сжатия. Большие трансферы сжатия. Транскуррентные сдвиги.

4.3. Обменные трансформы

4.3.1. Океанские обменные трансформы.

Расположение, систематика, динамические и структурные соотношения с дивергентными и конвергентными границами. Геологическое строение, сейсмичность и эволюционные модели. Трансокеанские составные трансформы. Трансформные границы малых плит. Межплитные сдвиго-поддвиговые трансформы.

4.3.2. Континентальные обменные трансформы.

Расположение, систематика, динамические соотношения с дивергентными и конвергентными границами. Геологическое строение, сейсмичность и эволюционные модели. Чисто континентальные обменные трансформы (тип сдвига Мертвого Моря). Континентальные сегменты океанских обменных трансформ (тип Альпийского сдвига)