Динамическая геоморфология - Ананьев Г.С.
ISBN 5-211-01618-1
Скачать (прямая ссылка):
27
нее обнаруживается переходный слой.
Сложной оказалась проблема интерпретации данных о строении верхней мантии. Одни и те же данные нередко по-разному интерпретируются исследователями различных школ. Принято считать, что основные слои литосферы характеризуются следующими скоростями прохождения сейсмических волн для континентальной коры: 1) осадочные породы: мощность ~ 3 км с плотностью 2,5 г/см3; скорость прохождения продольных волн vp -2-5 км/с; 2) метаморфический (условно "гранитный") слой: мощность ~ 20 км, плотность 2,6-2,8 г/см3; vp — 5,5-6,5 км/с; 3) условно базальтовый слой: мощность ~ 15 км, плотность 2,9-3,3 г/см3; vp = 6,4-7,3 км/с; 4) породы верхней мантии ниже границы М: плотность 3,3 г/см3; vp = 8,1-8,4 км/с. Океаническая кора имеет несколько иной разрез. По данным сейсмического зондирования в ней выделяются: 1) слой рыхлых осадков: мощность 0,5 км; плотность 2,0 г/см3; vp = 1,5-1,8 км/с; 2) слой толеитовых базальтов в верхней части подушечных, местами переслаивающихся с осадочными породами, а в нижней из даек, содержащих габбро: мощность ~ 1,7 км; vp = 2,1-5,5 км/с; 3) слой вероятно метаморфи-зированных основных пород, габбро и серпентинитов: мощность 5 км; vp = 0,6 км/с (Монин, 1987).
В конкретных разрезах положение каждой из выделяемых границ может существенно отличаться от указанных. Кроме того, эти границы не остаются постоянными, а изменяются со временем. При тектонических погружениях и поднятиях может изменяться и плотность пород, а при изменениях температуры и давления могут происходить глубокие изменения вещества. Особенно очевидным это становится при сопоставлении пород различных фаций метаморфизма, в их прогрессивных (когда наблюдается тенденция к увеличению температуры и давления метаморфизма) и регрессивных сериях (обратная тенденция). Изменение температуры также нередко связывают с наличием флюидов, выносящих из глубинных частей литосферы не только тепло, но и воду, которая может находиться в различных фазовых состояниях. Значительное нагревание пород может быть причиной частичного или полного расплавления. Значительные по размерам области плавления могут вызвать опускание блоков пород, расположенных над магматическими очагами. Расплавы магмы, если они являются менее плотными (по сравнению с вмещающими породами), могут образовывать и конвективные структуры поднятий. Большое значение для изменения плотности пород, образующих литосферу, имеют тектонические разломы. При их образовании частично снимается гидростатическое давление, что в свою очередь может быть причиной цепочки процессов, вызыва-,. ющих изменение плотности пород вплоть до частичного или полного их плавления (если температурные условия это позволяют). Наличие раскрытых трещин в глубоких горизонтах земной ко
28
ры установлено в разрезе Кольской сверхглубокой скважины. А трещиноватость пород - одна из возможных причин уменьшения плотности пород и, стало быть, одна из причин вертикальных тектонических движений.
S
Рис. 1. Ячейки Бенара: а - при слабом различии плотностей двух слоев, 6-при большом различии. Компенсационные движения в обоих случаях проходят вдоль сторон шестиугольной сетки
В механизмах гравитационной дифференциации пород в земной коре выделяют два типа движений: конвективные и адвективные. Для конвективных движений предполагают наличие слоистой структуры в вертикальном разрезе при незначительной латеральной (горизонтальной) неоднородности. Предполагается, что начальным моментом конвективных движений является организация вещества в шестиугольные ячейки (ячейки Бенара). При этом разделяют два случая, когда движения масс вдоль границы раздела имеют противоположный характер: при слабом различии в плотности в центре ячейки формируются восходящие, а по периферии - нисходящие потоки (рис. 1); при больших различиях плотности движения имеют обратный характер. Во втором случае более плотные слои как бы "проваливаются" в центре ячеек, а восходящие токи возникают по периферии ячеек (Монин, 1987, с. 70-71). Эти явления протекают приблизительно по одинаковым законам на разных глубинах, они приводят к морфологически близким результатам. Так, уже неоднократно обращалось внимание на морфологическое сходство процессов соляной тектоники, гранитного магматизма, процессов становления гипербазитовых интрузий (Книппер, 1955; Косыгин, 1969; Оллиер, 1984). Они в значительной степени могут отличаться своими размерами, величиной вертикальных движений и в силу этого различной степенью выраженности в рельефе земной поверхности.
Адвективные движения в земной коре и верхней мантии возникают в том случае, когда при одинаковом reo статическом давлении существенными оказываются латеральные различия в плотности пород. Центральная идея этой концепции - формирование складчатых зон в связи с инверсией плотности в разрезах пород.
29
Предполагается, что латеральная неоднородность плотности пород связана с неравномерным прогревом глубоких слоев, в том числе и глубоких слоев земной коры, и проходящими в них процессами метаморфизма (Белоусов, 1986).
