ПРОГРАММА дисциплины "ГЕОТЕКТОНИКА", 1987 г.
Специальности: Геологическая съемка, поиски и разведка месторождений полезных ископаемых; Геология и разведка нефтяных и газовых месторождений; Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых; Геохимия; Гидрогеология и инженерная геология
ПРЕДИСЛОВИЕ
Геотектоника завершает цикл геологических дисциплин. Ей предшествуют курсы, знакомящие с составом и строением горных пород (минералогия, петрография, геохимия и др.), условиями их залегания (структурная геология), а также с основами стратиграфии, палеонтологии, учения о полезных ископаемых, геофизики, геологии СССР.
Дисциплина дает современные представления о тектонических движениях и методах их изучения, о строении земной коры, ее происхождении и развитии. Она готовит студентов к составлению и использованию тектонических и палеотектонических карт, к проведению региональных тектонических исследований.
ВВЕДЕНИЕ
Геотектоника как наука о движениях, деформациях и развития структуры верхних твердых оболочек Земли в связи с развитием Земли в целом. Актуализм в геотектонике.
Основные разделы геотектоники: 1) морфологическая геотектоника (структурная геология); 2) региональная геотектоника; 3)историческая геотектоника, включая неотектонику; 4) генетическая геотектоника, включая тектонофизику и экспериментальную тектонику; 5) прикладная геотектоника, включая сейсмотектонику. Связь геотектоники с другими науками о Земле и ее практическое значение.
Методы геотектоники: методы изучения современных и новейших движений, структурный анализ, сравнительная тектоника, палеотектонический анализ, физическое и математическое моделирование. Роль геофизических, геохимических и математических методов. Значение сравнительно-планетологических исследований.
Основные этапы развития геотектоники: 1) становление тектонических представлений (от Стенона до Ломоносова и Геттона); 2) изучение тектонических нарушений (конец XVIII - середина XIX века) ; 3) от учения о геосинклиналях к учению о развитии земной коры континентов (середина XIX - середина XX века); 4) современный этап (изучение океанов, глобальная тектоника литосферных плит). Развитие геотектоники в СССР.
ИСТОЧНИКИ СВЕДЕНИЙ И ОСНОВНЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ТЕКТОНОСФЕРЕ
Понятие о тектоносфере. Геологические методы изучения состава и строения земной коры и верхней мантии (полевые наблюдения, сверхглубокое бурение на континентах, глубоководное бурение в океанах, изучение офиолитов, изучение магматических расплавов и ксенолитов и др.). Геофизические методы.
Земная кора континентальная и океанская, их слоистое строение. Природа раздела Мохоровичича. Состав верхней мантии. Представление о литосфере и астеносфере; его значение для геотектоники. Изостазия. Характер сочленения континентальной и океанской литосферы, пассивные и активные континентальные окраины. Слои пониженных сейсмических скоростей и высокой электропроводности в литосфере, представление об ее тектонической расслоенности. Главные типы магм, глубина и условия их зарождения. Фазовые переходы и состав нижней мантии. Горизонтальные неоднородности в мантии. Проблемы состава ядра Земли. Основные источники энергии и факторы тектонических процессов - тепло радиоактивного распада, глубинная дифференциация; возможная роль ротационных сил и др.
МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ ТЕКТОНИЧЕСКИХ ДВИЖЕНИЙ
Современные движения, вертикальные и горизонтальные; методы их изучения, в том числе лазерные, радиоастрономические. Сейсмогенные движения и решение фокальных механизмов землетрясений.
Методы изучения движений геологического прошлого. Анализ, фаций и мощностей, в том числе применительно к горизонтальным перемещениям по сдвигам и шарьяжам. Объемный метод. Анализ перерывов и несогласий. Палеомагнитные методы. Специфика изучения новейших (неотектонических) движений, структурно-геоморфологический анализ.
СОВРЕМЕННЫЕ ТЕКТОНИЧЕСКИЕ ОБСТАНОВКИ
Делимость литосферы на плиты и микроплиты. Границы литосферных плит: дивергентные (рифтогенные), конвергентные (субдукционные, коллизионные), границы по трансформным разломам.
Области рифтогенеза, их глобальная система. Континентальные и океанские рифты: рельеф, тектоника, вулканизм, вертикальные и горизонтальные движения. Природа трансформных разломов, их роль. Распределение теплового потока. Глубинные корни по геофизическим данным,в первую очередь сейсмологическим, сейсмическим и МТЗ. Геодинамическая интерпретация, представление о деструкции континентальной коры и спрединге океанской коры в ходе рифгогенеза. Эволюционный ряд рифгогенных структур.
Области конвергенции лигосферных плит, их глобальное размещение. Сейсмофокальиые зоны Беньофа как выражение субдукции океанской литосферы. Их глубинность, строение, напряжения в очагах. Угол наклона и профиль зон Беньофа, параметры,их определяющие. Другие проявления субдукции: в рельефе, тектонике, вулканизме, движениях, распределении теплового потока, а гакже в глубинном строении по геофизическим данным. Системы глубоководных желобов, островных дуг и задуговых бассейнов, а также системы глубоководных желобов и активных континентальных окраин андского типа как выражение глубинных зон субдукции. Глобальная асимметрия в размещении этих систем. Свойственные им латеральные структурные ряды. Зависимость глубины желобов от скорости конвергенции лигосферных плит. Размещение и ширина вулканических поясов в зависимости от наклона зоны Беньофа. Субдукционная аккреция и субдукционная эрозия; условия,их определяющие. Обдукция океанской литосферы и ее возможные причины. Области коллизии континентальной литосферы: рельеф, структура, движения, вулканизм, глубинная характеристика, примеры.
Внутриплитные тектонические обстановки континентов. Распределение и скорость вертикальных и горизонтальных движений, их воздействие на рельеф и структуру. Проявления внутриконтинентального орогенеза. Соотношение с рифтовыми системами, активными континентальными окраинами и зонами межконтинентальной коллизии. Глубинные разломы, линеаменты, планетарная трещиноватосгь, кольцевые структуры. Вулканизм и тепловой поток. Связь поверхностных проявлений тектоники и магматизма с глубинной неоднородностью и состоянием вещества континентальной литосферы.
СТРОЕНИЕ И ПРОИСХОЖДЕНИЕ ГЛАВНЫХ СТРУКТУРНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ЛИТОСФЕРЫ
Пути изучения строения литосферы: геокартирование (в том числе с применением аэро- и космических наблюдений), опорное и поисково-разведочное бурение, структурная геофизика, в первую очередь сейсмопрофилирование и ГСЗ.
Принципы реконструкции тектонических обстановок геологического прошлого на основе актуализма: анализ осадочных и магматических формаций, их размещения, метаморфического преобразования, тектонического перемещения и деформации. Палинспастические построения.
Классификация главных структурных элементов литосферы. Континенты и океаны как тектонические единицы первого порядка. Континентальные структуры второго порядка: складчатые пояса и платформы (кратоны). Структуры зон перехода континент-океан. Микроконтиненты и микроокеаны.
Строение океанов в пределах срединно-океанских хребтов и абиссальных равнин. Полосовые магнитные аномалии, их симметричное размещение относительно современных или древних осей спрединга. Датировка аномалий и определение скоростей спрединга на основе гипотезы Вайна- Мэтьюза: рифты срединно-океанских хребтов как зоны рождения новой океанской коры, склоны хребтов и абиссальные равнины как зоны ее транспорта. Закономерное нарастание мощности океанской литосферы, ее охлаждение (снижение теплового потока) и изостатическое погружение с увеличением возраста. Изменение мощности и стратиграфического объема первого (осадочного) слоя коры по мере удаления от оси опрединга. Вариации мощности второго и третьего слоев. Трансформные разломы, их выражение в рельефе и геологическом строении океанского дна. Основные типы внутриплитных асейсмичных поднятий, их глубинные корни, характерный вулканизм и особенности его размещения. Трактовка этих структур с позиций гипотезы "горячих точек".
Представление о смещениях и переориентировке древних осей спрединга океанской коры и об их тройных сочленениях, основанные на размещении полосовых магнитных аномалий. Определение полюсов вращения и параметров движения литосферных плит,палеоокеанологические реконструкции. Проблема доюрских океанов. Взгляды на происхождение океанов.
Строение пассивных континентальных окраин, изменение мощности и разреза континентальной литосферы, характер ее сочленения с океанской; литосфера "переходного" типа. Системы листрических сбросов, их развитие и значение. Характерные ряды осадочных формаций и их истолкование.
Строение активных континентальных окраин островодужного и андского типа. Глубоководные желоба, их асимметрия, структура бортов, осадочное заполнение - с учетом данных многоканального сейсмопрофилирования, бурения и глубоководной геологической съемки. Гравиметрическая характеристика, особенности теплового потока. Островные дуги: энсиматические и энсиалические. Различие в их строении и в составе магматических продуктов. Способ образования, направленность развития. Краевые моря, их осадочные формации и вулканизм. Различие в строении и происхождении краевых морей, рассеянный спрединг как один из механизмов их образования. Системы андского типа, свойственные им осадочные и магматические формации, характерные структуры. Парные метаморфические пояса островных дуг и окраин андского типа, реконструкция палеозон Беньофа, латеральная миграция магмагизма и ее вероятные причины.
Складчатые пояса континентов, их внутреннее строение: складчатые области и системы, срединные массивы. Структурный план и структурный рисунок складчатых поясов. Скучивания (синтаксисы) и виргации, складчатые дуги (ороклинали) и сигмоиды. Эшелонированные системы. Моно- и дивергентные складчатые системы, их зональность; внутренние и внешние зоны, межгорные и передовые прогибы. Складчатая структура, антиклинории и синклинории. Тектонические покровы, шарьяжи и их деформации, антиформы и синформы. Региональные сдвиги и их выражение. Характерные ряды осадочных и магматических формаций, региональный метаморфизм. Геосинклинальная концепция стадийно-цикличного развития складчатых поясов от стадии начальных погружений до орогенной стадии. Актуалистическая трактовка происхождения и развития складчатых поясов, основанная на распознавании слагающих их океанских и островодужных комплексов, формаций краевых морей и пассивных континентальных окраин, а также древних микроконтинентов. Офиолиты, их структурное положение и значение для палеотектонических реконструкций. Концепция террейнов. Развитие складчатых поясов и циклы Вильсона: от заложения рифтов через спрединг и субдукцию (или обдукцию) к коллизии.
Континентальные платформы, их строение и развитие. Фундамент и чехол. Становление фундамента древних платформ, особенности развития коры в раннем докембрии. Основные структурные элементы платформ: щиты, плиты, перикратонные опускания, антеклизы, синеклизы, авлакогены, валы. Характер и происхождение локальной складчатости платформ. Основные стадии развития платформ - стадия кратонизации, авлакогенная, плитная, активизации. Осадочные и магматические формации платформ, их ряды, влияние климата на характер осадочных формаций. Цикличность развития чехла и структуры платформ, влияние смежных подвижных поясов.
Основные этапы и общие закономерности развития литосферы - направленность (усложнение вертикальной и латеральной дифференциации тектоносферы), стадийность, цикличность, неравномерность.
СКЛАДЧАТОСТЬ И СОСКЛАДЧАТЫЕ РАЗРЫВЫ
Морфологические типы складчатости. Генетическая классификация складок. Складки общего сжатия и проблема их происхождения. Инъективные складчатые дислокации. Соляные и глиняные диапиры, механизм формирования. Гранито-гнейсовые купола. Проблема генезиса синметаморфической складчатости, в особенности для раннедокембрийских толщ. Складки,связанные с движениями по разломам: присдвиговые, привзбросовые, надразломные. Гравитационная складчатость, ее признаки и распространение. Гравитационные шарьяжи и формирование олистостром. Соскладчатые разрывы: сбросы, взбросы, надвиги, сдвиги; их связь с отдельными типами складок и условия образования. Зависимость морфологии складок и разрывов от состава, строения и мощности осадочно-вулканогенных толщ. Вулкано-тектонические структуры. Тектониты, тектонические меланжи.
Анализ полей напряжения при изучении складчатых и разрывных структур, моделирование процессов их формирования.
Развитие складчато-разрывной структуры во времени. Фазы и эпохи складчатости. Миграция складкообразования. Наложение складчатостей разного плана.
ГЕОТЕКТОНИЧЕСКИЕ ГИПОТЕЗЫ
Смена тектонических гипотез в истории геологии. Гипотезы поднятия и контракции. Появление новых гипотез в первой половине XX века: пульсационной, расширения Земли, ротационной, подкоровых течений, ундационной, радиомиграционной, дрейфа континентов. Новый этап развития теоретической геотектоники (60-80-е годы) и факторы, его определившие. Тектоника литосферных плит: основные положения, развитие и значение для современной геологии. Альтернативные представления.
ПРИНЦИПЫ ТЕКТОНИЧЕСКОГО РАЙОНИРОВАНИЯ И ТЕКТОНИЧЕСКИЕ КАРТЫ
Принципы тектонического районирования. Районирование по возрасту главной складчатости, по типам развития, по времени становления континентальной коры, по геодинамическим обстановкам. Выделение структурных этажей, структурно-формационных и структурно-фациальных зон. Формации как индикаторы геодинамических обстановок. Тектонические карты СССР, материков, мира. Региональные тектонические карты. Палеотектонические карты, их типы. Специальные тектонические карты: карты фундамента, разломной тектоники и др. Тектонические карты как основа карт прогноза полезных ископаемых.
Семинарские занятия
Проводятся с целью закрепления лекционного курса по наиболее важным разделам геотектоники. Примерные темы семинарских занятий:
- Методы изучения тектонических движений. Рассмотрение литологопалеогеографических карт СССР.
- Анализ фаций в условиях покровно-складчатой структуры и при региональных сдвигах. Количественная оценка шарьяжных перемещений и сдвигов.
- Знакомство с палинспастическими реконструкциями, в том числе по палеомагнитным данным.
- Восстановление полей тектонических напряжений.
- Обсуждение строения и развития современных и древних континентальных окраин.
- Принципы тектонического районирования и тектонические карты.
Знакомство с тектоническими картами разного назначения и масштаба. Обзор региональной тектоники СССР.
(находятся в доработке...)
ЛИТЕРАТУРА.
Основная.
- Хаин В.Е., Ломизе М.Г. Геотектоника с основами геодинамики. М., МГУ, 2005 г.
- Хаин В.Е., Ломизе М.Г. Геотектоника с основами геодинамики. М., МГУ, 1995 г.
- Хаин В.Е., Михайлов A.Е. Общая геотектоника: Учеб.пособие.М. Недра, 1985, 326 с.
- Белоусов В.В. Основы геотектоники, М.,Недра,1989.
- Зоненшайн Л.П., Савостин Л.А. Введение в геодинамику, М, Недра, 1979, 311 с.
дополнительная
- Хаин В.Е., Божко Н.А, Историческая геотектоника. Докембрий. М., Недра, 1988, 380 с.
- Новая глобальная тектоника (тектоника плит). Сборник статей. Изд.Мир. М., 1974, 471 с.
- Артюшков В.В. Геодинамика. М.: Недра. 1979. 327 с.
- Буалло Г. Геология окраин континентов.М.: Мир,1985. 156с.
- Милановский Е.Е. Рифтогенез в истории Земли. т.1, и. м.: Недра, 19о3в 1987,
- Палеомагнитология /Храмов А.Н. и др. Л.: Недра, 1982. 312 с.
Статья
Обсуждение