Концепция тектоники литосферных плит

Основные положения:

1.Земная кора и верхняя часть мантии образуют жесткую и хрупкую литосферу,
которая подстилается более подвижной и пластичной астеносферой. Т.о., литосфера и
астеносфера резко отличаются по своим реологическим свойствам (вязкости и
пластичности). Однако контрастность между вязкостью астеносферы и литосферы
уменьшается в направлении от океана в сторону континента. В этом же направлении
увеличивается мощность литосферы и глубина залегания астеносферы.

2.Литосфера делится на 7 крупных и такое же количество средних литосферных
плит. Основанием для выделения плит и проведения границ между ними служит
приуроченность очагов землетрясений к узким зонам, а именно к рифтовым долинам СОХ в
океанах, к межконтинентальным рифтам и коллизионным сутурным швам на континентах.
Плиты включают участи как океанской так и континентальной литосферы.

Однако помимо крупных плит в складчатых поясах и между плитами выделяется
большое число микроплит и малых плит, часть из которых являются не литосферными, а
коровыми.

7 литосферных плит:

1)северо-американская;

2)южно-американская;

3)африканская;

4)евразийская;

5)Антарктида;

6)австралийская;

7)тихоокеанская.

3. Литосферные плиты испытывают перемещение относительно друг друга,
выделяют 3 типа их границ:

1)дивергентные (вдоль которых происходит раздвиг, спрединг с образованием
новой океанической коры);

2)конвергентные (вдоль которых литосферные плиты сходятся, одна из них
погружается под другую);

3)трансформные границы (вдоль которых литосферные плиты испытывают
горизонтальные перемещения одной плиты относительно другой по плоскости
вертикального трансформного разлома).

Субдукция - океанская плита пододвигается под континентальную.

Обдукция - океанская плита (кора, литосфера) надвигается на континентальную.

Коллизия - столкновение двух континентальных плит с подвигом одной под
другую.

Вдоль трансформных разломов наблюдается не только сдвиговое перемещение
плит, но эти разломы иногда испытывают растяжение с образованием подводных каньонов,
или сжатие с заложением внутриокеанских зон субдукции, когда более древний участок
океанской коры погружается под более молодой.

Все границы плит на поверхности Земли сочленяются друг с другом. Особый
интерес представляют тройные сочленения, где сходятся три такие границы, причем эти
границы могут быть разного рода - оси спрединга, оси глубоководных желобов, т.е. зоны
субдукции, трансформные разломы (центр Индийского океана - сочленение трех осей
спрединга).

4.Перемещение литосферных плит подчиняется законам сферической геометрии
(теореме Эйлера). В соответствии с теоремой все смежные сопряженные точки
перемещаются по сферической поверхности вдоль окружностей, проведенных вокруг оси,
проходящей через центр Земли. А выход этой оси на поверхность называется полюсом
раскрытия.

5.Объем океаской коры, поглощаемой в зонах субдукции, равен объему коры,
новообразованной в зонах спрединга. Субдукция полностью компенсирует спрединг, и в

результате объем Земли и ее радиус остаются постоянными (но это вызывает сомнения).
Компенсация спрединга происходит не только путем субдукции, но и путем обдукции, а также
в результате сдвиговых перемещений в зонах торошения, скучивания и складчато-
надвиговых нарушений в зонах коллизий.

6. Литосферные плиты перемещаются за счет вязкого сцепления с астеносферой.
Конвективные течения в мантии и астеносфере перемещают плиты от зон спрединга к зонам
субдукции. При этом зоны спрединга (СОХ) располагаются под восходящими ветвями
конвективных течений.

В настоящее время помимо конвективных течений в качестве механизма
перемещения литосферных плит рассматриваются:

а) сползание плит с крупных склонов СОХ;

б) затягивание плит в зоны субдукции под действием гравитационных сил, когда
охлажденная плита становится тяжелее астеносферы и теряет свою плавучесть.

Выводы: Т.о. основные положения концепции сохранили свое значение до
настоящего времени лишь общей форме и лишь для PR2-FZ этапа в истории Земли. В PR1 господствовала тектоника малых плит, а для AR можно представить тектонику
межплюмового торошения. Однако ряд важных геологических процессов не получил
отражение в концепции. Например, внутриплитная тектоника - формирование окраинных и внутриплатформенных бескорневых складок, надвигов, формирование
внутриконтинентальных орогенов. Все эти дислокации можно объяснить боковым давлением
со стороны коллизионных зон.

Аваланж - провал на границе слоев.

Конвекция - замкнутая линия тепло-, массопереноса; в верхней мантии, часто
отождествляется с астеносферным слоем.

Адвекция - направленное движение тепло-, массопереноса, которое
компенсируется расщеплением вещества. Адвективное перемещение масс называется
плюмом.

В зонах восходящих конвективных движений формируется СОХ, Земля
расширяется, в зонах схождения (условия сжатия) - субдукция, коллизия - Земля сжимается (формируются горные сооружения). На месте субдукции образуются зоны активных континентальных окраин или островных дуг.

По данным сейсмотамографии зафиксированы 2 горячих (под Африкой и Восточно-Тихоокеанским поднятием) и 1 холодный (под центром Евразии) суперплюмы. Субдукция
предопределяет холодный суперплюм, который поставляет неразложенное вещество до
границы ядро-мантия и прослеживается до 670 км. От этой массы отрываются отдельные
фрагменты и опускаются до границы 2900 км. Разложение этого вещества приводит к
образованию восходящих суперплюмов, которые контролируют процесс конвекции, которая
ответственна за движение литосферных плит. Граница 670 км связана с резким уплотнением вещества за счёт фазовых переходов.

52. Стадии образования осадочных пород: диагенез, катагенез, метагенез. Полезные ископаемые.

Осадочные породы – тела, образованные за счет различных физико-химических процессов и возникшие на поверхности з.к. или вблизи от неё при небольших давлениях и температуре.

Стадии осадочных пород:

Образование рыхлого осадка.

Летификация – превращение в породу.

Нахождение в виде осадочной г.п.

В целом образование осадочной породы происходит прерывисто-непрерывно и можно разделить на 2 стадии:

Седиментогенез (мобилизация, перенос, накопление).

Литогенез (диагенез, катагенез и метагенез).

Диагенез

Условия:

Высокая проницаемость среды, что обеспечивает связь с вышележащей о.с.

Большая водонасыщенность (до 90%).

Общая неравновесность среды (в осадок попадают обломки лито- и кристаллокластов, орг.в-во, каллоидные и истинные растворы).

Высокое кол-во орг.в-ва, большая роль принадлежит бактериям.

Диагенез – стадия, в которой первично образованный осадок превращается в породу и в конце процесса дальнейшее преобразование испытывает литифицированная порода. Это главнейшая стадия конкрецеобразования.

Границы диагенеза:

Верхние – в основу выделения положен г/х барьер (изменение окислительной среды на восстановительную). В среде на глубине около 1м за счёт жизнедеятельности бактерий выд-ся много H₂S и среда становится восстановительной. Не везде чётко выделена, может залегать на более низких горизонтах или находиться выше осадка. Выделение этой границы проблема.

Нижняя – выделена по структурно-текстурным особенностям, аутигенным минералам, глубине и др. Решающее значение – отсутствие действия бактерий. В разных регионах проходит по разному.

На мощность зоны диагенеза оказывает влияние тектонический режим и скорость осадкообразования. В платф.условиях мощность до дес.м, нижняя граница отчётливая. В складчатых областях, при интенсивном тепловом потоке возможны локальные преобразования пород и осадков, приводящих к неровной нижней границе. В областях с высокими скоростями осадконакопления осадок быстро погружается без преобразования, мощность до 100-н м и размывание нижней границы.

Процессы диагенеза:

Физико-механическое уплотнение осадка. Более плотная упаковка обломочных зерен, сближение их друг с другом, уменьшение пористости и проницаемости. Часто происходит образование цементов. Глина→аргиллит. Карбонатные подвержены вторичной доломитизации. Большая роль – каллоидные и истинные растворы (образ.макро- и микроконкреций).

Химическое преобразование (восстан.окисных и кислородсодержащих соединений, гидролиз силикатов, растворение тв.фаз, гидратация).

П.и.

1.Конкреции. Широко развиты, имеют различный вещественный состав. Фосфориты, сидериты, лептохлориты, бертьеритовые руды, бокситы. В перспективе Fe-Mn-е конкреции морей и океанов.

2.Глаукониты.

3.Торф.

Катагенез.

Это второй этап преобразования пород, широко идет в бассейнахпородообразования.

Это стадия глубинного преобразования пород, прох. под влиянием повышенных t⁰С (до 200), давлений (до 300 mPa), при активном участии п.в.

Мощность зоны катагенеза может составлять до 6-8 км. Время преобразования-первые млн. лет до неск. млрд.

Факторы катагенеза:

Физические факторы:

Горное давление.

Пластовая температура. При увеличении на 10⁰С скорость реакции выше в 2 раза.

Геологические факторы:

Скорость осадконакопления – при увеличении скорости уменьшается преобразование пород и значительно увеличивается пористость и рпоницаемость.

Фактор времени – при прочих равных условиях изменение пород возрастает в зависимости от времени образования.

Динамическая нагрузка – скорость изменений выше в складчатых областях и при внедрении интрузий.

Наличие соляного экрана – водоупор препятствует оттоку флюидов.

Общая глинистость разреза – влияет на изменение обломочных пород за счёт образования иллизионных вод при уплотнении глинистых пород.

Минералого-петрагрофические факторы:

Структура осадочных пород. Макс. проявлена в осадочных породах, влияет на упаковку зерен, что приводит к изменению пористости и проницаемости.

Вещ. состав. Влияет на скорость катагенетических преобразований.

П.и.

Органическое вещество. Бурый уголь до антрацитов. Это главная зона нефте- и газообразования, при след. стадии происходит разрушение органических соединений.

Полиметаллы (Cu, Pb, Zn). Образование пластов и линз с высокими концентрациями за счёт миграции эл-тов и их осаждении на г/х барьерах

Возм. образование местор. Au, Mn, Hg, Ag, Pt.

Существует т.з. Лебедева, что при прогрессивном катагенезе происходит образование СН-ов, а при регрессивном (подъём) – разрушение раннеобразованного и образование рудных месторождений Me.

Метагенез.

Третий этап литогенеза. Т – 200-374 ⁰С. Р – 1500-1700 атм. Н – 8-25 км. В платформенных областях метагенеза нет. Отдельные типы пород находятся на стадии метаморфических преобразований (глинистые, карбонатные).

Процессы:

Господство химических реакций

Породы предельно уплотнены, поры отсутствуют полностью, что исключает перемещение углеводородов.

Массовое окварцевание, реже альбитизация.

Появление сланцеватости.

Появление ветвистых швов гидроразрывов

Появление высокотемпературных минералов (сфен, рутил, эпидот).

Коррозия и растворение кварцевых зерен с образованием бородатого кварца.

Отличие метаморфизма от метагенеза:

При метаморфизме – стабилизация системы, изменение за счёт эндофакторов.

При метагенезе – за счёт внутреннего преобразования системы.

П.и.

Стройматериалы.

Антроциты.

Рудные месторождения металлов.

Месторождения нефти и газа разрушаются.

 

71. Условия образования гидротермальных месторождения: источники воды, минерального вещества, формы переноса, причины отложения, физико-химическая характеристика гидротерм.

Образуются в результате отложения рудного вещества в открытых пустотах и трещинах из горячих минерализованных газово-жидких растворов магматического происхождения, как путём отложения вещества, так и метасоматическим.

Гидротермальные месторождения создаются циркулирующими под поверхностью земли горячими минерализованными газово-жидкими растворами. Они возникали на протяжении всей истории развития земной коры от раннего архея до наших дней включительно. К современным аналогам гидротермальных систем относятся эксгаляционные процессы СОХ, фумарольные воды Камчатки, Аляски, Чили и других регионов, минерализованные источники Красного моря, полуострова Челекен, Южной Калифорнии и других территорий.

Формы рудных тел. Гидротермальные руды возникают как вследствие отложения минеральных масс в пустотах горных пород, так и в связи с замещением последних. Поэтому формы рудных тел зависят, с одной стороны, от морфологии рудовмещающих полостей, а с другой стороны, от очертаний замещаемых пород. Наиболее типичны для гидротермальных месторождений различные жилы, часто встречаются штоки, гнезда, штокверки, линзы, пастообразные залежи и сложные комбинированные тела.

Гидротермальные месторождения имеют крупное значение в добыче цветных, редких, благородных и радиоактивных металлов. Из неметаллических месторождений к ним принадлежат месторождения хризотил-асбеста, магнезита, флюорита, барита, горного хрусталя, исландского шпата, а также некоторые месторождения флогопита, графита, апатита, гипса.

Вода в гидротермы поступает из пяти источников: магматического, атмосферного, порового, морского и метаморфического. Выявление природы воды осуществляется по отношению изотопов кислорода и водорода во включениях и по их химическому составу.

Магматическая вода отделяется от магматических расплавов в процессе их застывания. Метаморфическая вода образуется вследствие метаморфизма горных пород на глубине под воздействием возрастающих давления и температуры. Поровая вода находится в пористом пространстве древних осадков, слагающих различные формации осадочных горных пород. Атмосферная вода может проникать в глубинные части земной коры, нагреваться, минерализоваться и приобретать свойства горячих минерализованных гидротермальных растворов. Морская вода может быть вовлечена в гидротермальный процесс в тех случаях, когда в придонные части моря или океана внедряются магматические массы, создающие местные очаги разогрева.

Минеральное вещество представлено тремя источниками: 1) ювенильным (базальтоидным, подкоровым) - Fe, Мn, Тi, V, Сr, Ni, Сu, Рt и др.; 2) ассимиляционным (гранитоидным, коровым) -Sn, W, Вe, Li, Nb, Та и др.; 3) фильтрационным (внемагматическим)- Si, Са, Мg, К, Сl, Fe, Мn, Zn, Рb, Au, Ni и др.

Формы переноса минеральных соединений представлены истинными растворами, коллоидами, простыми ионными и комплексными ионно-молекулярными соединениями. В природе на различных стадиях рудного процесса и в различных геологических условиях присутствуют все отмеченные формы. Однако ведущими являются комплексные ионно-молекулярные соединения: они хорошо растворимы, чувствительны к физико-химическим условиям и реагируют на их изменения, легко распадаются на простые ионы.

Перемещениевещества гидротермальными растворами

осуществляется двумя способами - инфильтрацией и диффузией. Инфильтрация обусловлена давлением парообразной фазы, литостатическим и гидростатическим напором, тектоническим стрессом и термическим градиентом. Это основной способ перемещения вещества. Диффузия - исключительно медленный процесс. Она определяет ход метасоматических преобразований, способствуя проникновению растворов в поровые системы пород.

Отложение вещества из гидротермальных растворов вызвано следующими причинами: обменными окислительно-восстановительными реакциями, изменением pН, коагуляцией коллоидов, распадом комплексных ионов, фильтрационным эффектом, сорбцией, естественными электрическими полями, изменением температуры и давления. Особую роль в гидротермальном процессе играет режим серы и кислорода. При высоком потенциале серы возникают сульфиды, а кислорода - легко растворимые сульфаты. Сродство металлов к сере образует закономерный ряд: Zn, Мо, Sn, Fe, Pb, Сu, Sb, Нg. Подобный ряд установлен и сродству металлов к кислороду: Вe, Мg, Li, Nb, Мn, Сr, Sb, Рb, Нg, Ag. Режим кислорода меняется в разрезе верхней части земной коры. В направлении к поверхности парциальное давление кислорода увеличивается, в результате сульфиды сменяются сульфатами.

Физ.-хим. условия: Т°С - <200-500. Глубины - 0,5-4 км.

Критерии генетической связи:

1. Одновременное образование руд и магматических пород.

2. Приурочены к одним и тем же геологическим структурам.

3. Одинаковые глубины, условия, одна степень метаморфизма.

4. Закономерности размещения месторождений по отношению к массивам
интрузивных пород.

5. Г/х родство.

 

Пример месторождений: Восточный Коунрад, Сорское (Mo), Коунрадское, Удокан (Cu), Фестивальное (Sn), Березовское (Au).