Конюхов А.И. Осадочные формации в зонах перехода от континента к океану

Подождите немного. Документ загружается.

А. И.

Конюхов

ОСАДОЧНЫЕ

ФОРМАЦИИ

В ЗОНАХ

ПЕРЕХОДА

ОТ КОНТИНЕНТА

К ОКЕАНУ

УШ

МОСКВА "НЕДРА"1987

Конюхов А. И. Осадочные формации в зонах перехода от континента к

океану.—

Л1:

Недра, 1987, 222 с, ил.

Приведены результаты изучения новейших, кайнозойских и мезозойских

осадочных формаций в зонах перехода от континента к океану. Освещены осо-

бенности строения и геоморфология материковых окраин в областях с пассив-

ным и активным тектоническим режимом. Рассмотрены латеральные и верти-

кальные ряды мезозойских и кайнозойских осадочных формаций на окраинах

материков в Атлантическом, Индийском и Тихом океанах. Показана связь по-

лезных ископаемых с осадочными формациями определенного генезиса и состава.

Для научных работников

—

геологов, геофизиков и литологов, занимающих-

ся изучением современных и древних зон перехода между континентом и океа-

ном.

Табл. 3, ил. 48, список лит.— 50 назв.

Рецензент: А. А. Чистяков, д-р геол.-минер. наук (Всесоюзный научно-

исследовательский институт геологии зарубежных стран)

1904030000—213

043(01)—87

ПРЕДИСЛОВИЕ

В пределах зоны перехода между континентом и океаном проходит граница

раздела между корой континентального и океанического типов. Здесь же про-

является в основном магматическая и сейсмическая активность. В переходных

зонах наблюдаются и наиболее резкие изменения геофизических и геоморфологи-

ческих характеристик.

Многие окраины материков являются областями активных глубинных взаи-

модействий, в процессе которых разрушается океаническая кора, скучивается

или созидается кора континентальная. Окраины — это подвижные пояса Земли,

зоны, где происходит накопление основной массы'осадков. Именно здесь уста-

новлены самые мощные на Земле линзы осадочных пород, до 15—22 тыс. м.

Окраины материков можно считать аналогом геосинклиналей геологического

прошлого. Однако не только чисто теоретические аналогии и возможность по-

знания сути важнейших геологических процессов привлекают внимание ученых

к зонам перехода между континентом и океаном. Расшифровка их строения и

истории становится насущной задачей в связи с уменьшением сырьевых ресур-

сов в надводной части континентов. Окраины материков и в более широком

смысле зоны перехода от континента к океану

—

это огромные кладовые полез-

ных ископаемых. Как полагают, здесь сосредоточены крупнейшие запасы нефти,

газа и газогидратов, бокситов и фосфатов, различных руд и редкометалыюго

сырья. ГЗ этой связи важнейшей задачей научных исследований является выяс-

нение закономерностей осадкообразования на материковых окраинах различного

типа и их эволюции.

В данной работе изложены результаты сравнительного анализа переходных

зон в областях с различным тектоническим режимом: пассивных окраин в Ат-

лантическом и Индийском океанах, активных -- в Тихом океане. В числе послед-

них рассматриваются и сложнопостроенные зоны перехода, включающие остров-

ные вулканические дуги и окраинные моря. Среди большого многообразия ма-

териковых окраин были выбраны те, которые занимают видное место в совре-

менной структуре земной поверхности. Выбор конкретных регионов в качестве

типовых не в последнюю очередь был обусловлен непосредственным участием

автора в морских экспедиционных исследованиях, проводившихся в этих райо-

нах, либо высокой степенью изученности той или иной окраины, нашедшей от-

ражение в научной литературе. Так, из группы пассивных окраин наиболее де-

тально рассматриваются атлантические окраины Северной Америки и Северо-

Западной Африки, а также окраины материков в северо-западных районах Ин-

дийского океана. Из переходных зон с активным тектоническим режимом основ-

ное внимание было уделено тихоокеанским окраинам Южной (перуанский сек-

тор) и Северной (калифорнийский сектор) Америки. Приводятся данные и по

другим окраинам в Атлантическом, Индийском и Тихом океанах, а также Среди-

земном, Японском и Андаманском морях.

Под переходной зоной понимается область, в пределах которой происходит

переход от типичной океанической коры к континентальной коре нормальной

мощности. Материковая окраина

—•

это край континента, обозначенный уступом

континентального склона. Наличие склона, непрерывного либо сложной конфи-

.л-ацпи, i iiu.ioio падающей или ступенчатой поверхностью, является важней-

шим признаком материковой окраины.

Особое внимание уделялось генезису осадков, распространенных на мате-

риковых окраинах, поскольку это позволяет сопоставлять древние и современные

континентально-окраинные отложения и открывает новые возможности для рас-

шифровки древних процессов седиментогенеза. Хотя в тексте довольно редко

употребляются термины «генетический тип отложений» и «фация», автор (вслед

за Г. Ф. Крашенинниковым) считает необходимым сохранить первоначальное

содержание этих важнейших понятий. Наряду с термином «фация» примени-

тельно к крупным ландшафтно-климатическим комплексам отложений употреб-

ляется также термин «макрофация».

Изучение древних осадочных образований на материковых окраинах, по-

ражающих порой как своим разнообразием, так и распространением, возможно

только в пределах формационного анализа. К выделению осадочных формаций

автор старался подходить с генетических позиций, разработанных Н. Б. Вассое-

вичем и В. П. Хаиным, которые рассматривают формации как комплексы гене-

тически родственных отложений.

Палеографические и палеотектонические реконструкции построены на основе

мобилистской концепции, предусматривающей зарождение «молодых» океанов,

Атлантического и Индийского, вследствие распада древних материков и после-

дующего разрастания океанского дна.

В работе использованы главным образом материалы, собранные автором в

морских геологических экспедициях на НИС «Таманго» и «Лира» (1970 г.),

«Профессор Месяцев» (1972 г.), «Академик Петровский» (1978, 1979, 1981 и

1984 гг.), «Вулканолог» (1978 г.) и в других различных районах (шельф и склон

Южного Приморья, Гавайский и Императорски/! подводные хребты, окраина

Перу в Тихом океане, окраины материков в северо-западной части Индийского

океана, окраина Северо-Западной Африки в Атлантическом океане, различные

переходные зоны в Средиземном и Черном морях, тихоокеанская окраина Кам-

чатки). При ее написании были использованы результаты исследования более

300 колонок и 350 дночерпательных проб осадков, характеризующих шельф, ма-

териковый склон и подножие на различных участках современных материковых

окраин. Помимо собственных сборов в это число входят образцы из коллекции

ВНИРО, в исследовании которых автор принимал участие. Изучение коллекций

образцов, собранных на материковых окраинах в северо-западной части Индий-

ского океана, Восточной Камчатки и Средиземного моря проводилось при уча-

стии Ф. А. Щербакова, Ю. К. Бурлина, В. М. Сорокина, Г. Л. Чочия, М. К. Ива-

нова и й. А. Назаревич, которым автор выражает свою признательность. Особую

благодарность автор приносит своему учителю Н. Б. Вассоевичу.

ЧАСТЬ ПЕРВАЯ

ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ ЗОН ПЕРЕХОДА

ОТ КОНТИНЕНТА К ОКЕАНУ

ГЛАВА 1

ПЕРЕХОДНЫЕ ЗОНЫ В ОБЛАСТЯХ С ПАССИВНЫМ

ТЕКТОНИЧЕСКИМ РЕЖИМОМ

Материковые окраины, краевые вулканические дуги,

окраинные моря

Понятие края континента или материковой окраины, родив-

шееся как чисто географическое, приобрело в дальнейшем глубо-

кий геологический смысл. Яркая морфоструктурная выраженность,

проявившаяся в существовании подводной морской террасы

—

шельфа, уступа материкового склона и, наконец, обширного глу-

боководного подножия, а также огромная протяженность матери-

ковых окраин, равная, согласно К. О. Эмери (1977 г.), почти

195 тыс. км, позволяют считать их одной из важнейших черт лика

Земли. Повсеместная контрастность рельефа, перепады которого

достигают в зоне перехода от материка к океану 10—15 тыс. и

(Перу), резкое изменение геофизических характеристик, отражаю-

щее различный состав коры, а, возможно, и верхней мантии, яркая

специфичность геологических, океанографических и других процес-

сов на (и над) материковой окраине

—

все это подчеркивает то

особое положение, которое она занимает в рельефе земной по-

верхности, будучи отражением основной геологической границы:

контакта коры континентальной с корой океанической.

В составе материковой окраины — наиболее распространенной

формы зоны перехода от континента к океану

—

выделяются под-

водная и надводная части. Подводная включает шельф, материко-

вый склон и подножие, край которого на участках, не осложненных

глубоководным желобом, является внешней границей окраины

и отделяет ее от ложа абиссальных котловин океана. В большин-

стве районов эта граница проводится на глубинах от 3000 до

4500 м. Труднее определить границу окраины на самом конти-

ненте.

Бесспорно, что здесь в ее состав должна включаться прибреж-

ная равнина, являющаяся наземным продолжением современного

шельфа и развивавшаяся под влиянием событий, которые проис-

ходили в океане и на подводной половине окраины. Сюда же, ви-

димо,

следует включать склоны прибрежных горных сооружений,

входящих в состав эпиплатформенных и эпигеосинклинальных оро-

п'нных поясов, а на активных окраинах — вулканические дуги

—

Ц^пи наземных вулканов так называемой андезитовои линии, по-

ложение которых вблизи границы континента с океаном обуслов-

лено глубинными взаимодействиями в зонах Заварицкого—

Беньофа.

Образованная тектонически и морфологически разнородными

элементами, которые объединены общим географическим положе-

нием и возникли под влиянием одних и тех же геологических со-

бытий, материковая окраина вне зависимости от ее возраста явля-

ется сложным гетерогенным образованием, в состав которого вхо-

дят участки с континентальной и океанической корой. Глубинная

граница между ними еще не расшифрована окончательно. На ат-

лантических и индоокеанских окраинах континентов ее отожде-

ствляют либо с аномалией Е, расположенной в средней части зоны

невозмущенного магнитного поля, как, например, это делает Ф. Ра-

бинович (1978 г.), либо с внутренним краем этого поля. В районе

атлантического склона окраины США наблюдается магнитная

аномалия восточного побережья, имеющая в ширину от 50 до

70 км. Южнее 36° с. ш. эта аномалия разделяется на две ветви,

из которых внешняя прослеживается вдоль изобаты 1200—1300 м.

В районе шельфа на глубине 7—10 км обнаруживаются источники

магнитных возмущений, которые, как полагают, представляют со-

бой либо слабо намагниченные блоки пород фундамента, либо

волосы даек и силлов, внедрившихся в осадочную толщу в ранне-

меловое время [43].

Третий слой океанической коры прослеживается от центра абис-

сальных котловин до внешнего края магнитной аномалии восточ-

ного побережья. Таким образом, океаническая природа коры под

материковым подножием во многих районах не вызывает сомне-

ния. Впрочем, детальное строение зоны в полосе 50—100 км на

восток от края магнитной аномалии восточного побережья Север-

ной Америки пока неизвестно. Наличие развернутых блоков оса-

дочных пород и крупных диапиров позволяет думать, что она сло-

жена в основном осадочными толщами. Континентальная кора в

зоне шельфа перекрыта еще более мощным чехлом отложений

(8—14 км), разбита на блоки и утонена.

Таким образом, с геологической точки зрения материковая

окраина — понятие собирательное, отвечающее не столько конк-

ретной геологической структуре, сколько разнопостроенной обшир-

ной переходной области между материком и океаном. С равным

нравом поэтому материковую окраину можно называть и окраи-

ной океанической. Если отвлечься от географической конкретности

термина «материковая окраина» и рассматривать его в более ши-

роком геологическом аспекте, то следует распространить его на

все те зоны, в пределах которых происходит взаимодействие участ-

ков коры двух противоположных по строению типов. При таком

подходе в состав окраины должны быть включены вулканические

островные дуги, содержащие фрагменты континентальной коры, а

также отделяющие их от континента окраинные моря. Дело в том,

что при всей сложности строения этих зон и противоречивом ходе

их развития они так или иначе связаны с окраиной материка. Са-

мо возникновение этих структурно-тектонических зон во многих

случаях обусловлено дроблением и раскалыванием древнего края

континента, а их геологическая история заканчивается, как пока-

зали Дж. Паккэм и Д. Фалви в 1974 г., после того как островные

вулканические дуги вновь оказываются спаянными с материковой

глыбой.

Если материк и океаны

—

длительно существующие области

консолидации континентальной и океанической коры, то зоны пе-

рехода между ними зачастую подвержены быстрой перестройке,

так как являются ареной активных взаимодействий, сопровождаю-

щихся интенсивным прогибанием и седиментогенезом, вулканиз-

мом и орогенезом (впрочем, складкообразование и орогенез ха-

рактерны не для всех окраин, а вулканизм — не для всех периодов

их существования).

Как установили в 1968 г. Б. Исаке, Дж. Оливер и Л. Сайке,

основная часть современной сейсмической, да и вулканической

активности сосредоточена в зонах перехода от континента к океа-

ну. Основные горно-складчатые системы также протягиваются

вдоль активных окраин материков либо намечают их положение

в недавнем геологическом прошлом, когда происходило закрытие

древних океанических впадин. Ни по масштабам прогибания и

связанного с ним накопления осадков, ни по размаху вулканиче-

ских процессов и орогенических событий ни одна из известных

структурно-тектонических зон не может сравниться с областями

перехода от континента к океану. Возникает естественное предпо-

ложение, которое выдвинул в 1974 г. У. Дикинсон, что и древние

геосинклинальные системы, для которых были характерны многие

из перечисленных выше признаков, представляли собой различные

по строению зоны перехода между континентом и океаном.

Отличия между материковыми окраинами в так называемых

молодых океанах

—

Атлантическом и Индийском — и окраинами в

Тихом океане настолько резко выражены, что уже на раннем этапе

изучения за первыми закрепилось название «пассивные», а за

вторыми — «активные» окраины. Эта терминология и по сей день

остается наиболее употребимой, хотя, как считает К. Эмери

(1977 г.), подобное деление условно, так как для раннего периода

существования пассивной окраины характерны активно протекаю-

щие тектонические процессы, в том числе и довольно интенсивная

вулканическая деятельность. Примером современных пассивных

окраин, с которыми совсем недавно были связаны значительные

тектонические события, являются участки Африки и Аравии, при-

мыкающие к Аденскому заливу и Красному морю. Следы актив-

ных дислокаций и вулканизма обнаруживаются и на древних

пассивных окраинах в Атлантике и Индийском океане. Следова-

тельно, невысокая динамичность тектоносферы

—

свойство лишь

«зрелых» окраин в областях с пассивным тектоническим режи-

мом.

Рассматривая эволюцию подобных переходных зон, можно ви-

деть,

что они приурочены к тому краю материка, для которого

в длительном диапазоне геологического времени была определен-

но характерна тенденция к распаду. Отторжение крупных и мел-

ких участков и блоков привело к появлению таких микроконти-

нентов, как о. Мадагаскар, Сейшельский архипелаг, Фарерские

острова, банка Роккол, плато Блейк, Воринг, Эсмус и др. Боль-

шинство окраин в Атлантическом и Индийском океанах возникли

в разные периоды мезо-кайнозойского рифтогенеза, которым со-

провождался распад Лавразии и Гондваны. «

Следы дробления и распада древней континентальной коры

обнаруживаются и на окраинах, входящих в состав сложпопо-

строенных зон перехода, которые включают: 1) современную окра-

ину материка, 2) окраинную океаническую, относительно молодую

впадину, 3) островную вулканическую дугу или серию остаточных

дуг и активный вулканический хребет, разделенные междуговыми

впадинами, 4) переходную ступень в системе вулканическая дуга —

глубоководный желоб, 5) собственно глубоководный желоб. Во

многих регионах с подобным или близким строением находятся

фрагменты (массивы) континентальной коры, отторгнутые от ос-

новной материковой глыбы. Это

—

массив Ямато в Японском море,

острова Японского архипелага, плато Мергуй в Андаманском мо-

ре,

подводные поднятия Норфолк и Лорд-Хау в Коралловом море,

погруженные массивы с континентальным типом коры в море

Скоша и др.

Несмотря па это, основной тенденцией в развитии сложиопо-

строенных переходных зон является не деструкция, а новообразо-

вание континентальной коры. Последняя первоначально форми-

руется в районах активного известково-щелочного магматизма,

который сопровождается и завершается внедрением кислых интру-

зий и образованием гранитных батолитов, становящихся теми цен-

трами, вокруг которых происходит консолидация новой коры.

Долговременное развитие подобных регионов во многих случаях

завершается сближением некогда активной вулканической дуги и

края континента с последующим присоединением к нему. Резуль-

татом является разрастание материкового мегаблока с образова-

нием нового края континента. Благодаря исследованиям С. М. Тиль-

мана, Ю. А. Косыгина и других исследователей, на Северо-Восто-

ке СССР были обнаружены реликты вулканических поясов, веро-

ятно,

фрагменты древних островных дуг, ныне впаянных в мате-

риковую глыбу. Выявляются и области внедрения древних мантий-

ных диапиров, которые, видимо, следует отождествлять с некогда

существовавшими глубоководными котловинами окраинных морей.

Краевые области Азиатского материка на значительном протяже-

нии образованы корой, имеющей позднемезозойский и кайнозой-

ский возраст, что свидетельствует о разрастании этой части Азии

во времени.

Согласно концепции новой глобальной тектоники край мате-

рика с той стороны, где он впаян в океаническую плиту, разра-

стающуюся за счет спрединга в срединноокеаническом рифте, яв-

ляется тыловым его краем. Расширение океанического дна в ты-

лу у континента должно приводить к его перемещению в сторону

другого океана. Граница между ними становится деструктивной

границей двух плит, с которой связано поглощение и разрушение

океанической коры. Здесь возникает сейсмофокальная поверх-

ность, известная как зона Заварицкого

—

Беньофа. Край материка,

к которому приурочена деструктивная граница плиты, можно рас-

сматривать в качестве передового или ведущего края. С ним

связаны мощнейшие деформации сжатия, следствием которых ста-

новится значительная деформация древней континентальной коры.

Интенсивные взаимодействия в зоне Беньофа сопровождаются

вспышками сейсмической и вулканической активности. Для многих

участков окраин на ведущем крае материка характерна резко уве-

личенная мощность континентальной коры, в 1,5—2 раза превы-

шающая обычную, встречающуюся в зонах перехода. Здесь про-

исходит не распадение или новообразование континентальной ко-

ры,

а ее скучивание и разрастание в мощности.

Соответственно тому что мы можем различать тыловой (рас-

падающийся), ведущий (увеличенный в мощности) и разрастаю-

щийся во времени края континента, нами могут быть выделены

три основных типа материковых окраин: 1) возникшие за счет

фрагментации и дробления древней континентальной коры, 2) в

пределах которых наблюдается увеличение мощности континен-

тальной коры (литосферы), 3) сложноностроенные зоны перехода

(с окраинными морями и островными вулканическими дугами), с

которыми связано формирование молодой континентальной коры.

Таким образом, в качестве основного классификационного при-

знака при выделении крупнейших групп или классов окраин мате-

риков (рис. 1) можно использовать тектоническое состояние и

общую тенденцию развития того или иного края континента и

континентальной коры в целом [9].

Известны и другие классификации материковых окраин. В ча-

стности, используя традиционный принцип деления последних на

пассивные и активные, В. Е. Хаин и Л. И. Конюхов в 1983 г. пред-

ложили выделять нормальные и трансформные окраины, а среди

нормальных — простые и сложные. Под сложными пассивными

окраинами понимаются окраины, осложненные краевыми плато.

К сложным активным окраинам отнесены переходные зоны с

окраинными морями и островными дугами. Под активной окраи-

ной простого строения понимаются окраины андского типа. Среди

последних могут быть выделены аккреционные и эрозионные, а

среди сложнопостроенных зон перехода с активным .тектоническим

режимом —зоны с пассивным тыловым участком (собственно кра-

ем материка) и зоны без такового. Еще одним признаком, кото-

рый следует учитывать при классификации переходных зон, явля-

ется природа тыловой (собственно континентальной) части пере-

ходной зоны. На пассивных окраинах эта область может быть

представлена неактивизированной платформой, в основном ее чех-

лом, либо активизированной платформой — поднятием ее фунда-

мента, докембрийского или фанерозойского. На окраинах матери-

В областях активною рифтогенеза

(Красноморскап)

В районах незавершенного рифтогенеза

крупных

зон

дробления

авпакогенов

(Нигерийская)

Пенепленизированных участков кратона

(Североамериканская атлантическая)

Эпиплатформенных орогенных поясов

(Индостанская)

В зонах распада древних континентальных

массивов

на

мелкие

крупные блоки

(Норвежско-Ьри1анская)

Сложенная складчатыми комплексами

древней материковой окраины

(Лигурийская)

С комплексами отложений древней

активной окраины или вулканической

дуги (Тиморская, Оманская)

С реликтами океанического субстрата

(Северо-Мароккапская)

С неразвитой аккреционной призмой

(Южно-Мексиканская, Никарагуанская

со стороны Тихого океана)

С развитой аккреционной призмой

(Орегонская, Вашингтонская)

С поясом мощных гранитоидных плутонов

(Перуанская, Северо-Чипийская)

С вулканической дугой

на

образованиях

аккреционной призмы

(Западно-Индонезийская)

С вулканической дугой

на

фрагментах

древней островной дуги

(Центрально-Алеутская)

С вулканической дугой

на

гетерогенном

основании (Новозеландская)

С одной активной островной дугой

(Никобарская)

С фронтальной

остаточными дугами

(Марианская)

С фронтальной

<л

реверсионной активными

дугами ("Фиджийская

)

С активными фронтальной

тыловыми

дугами (Восточно-Индонезийская)

Эпирифтовые

(атлантический

тип)

Эпирифтовые

(атлантический

тип)

распада

континентальной

коры

областях

преимущественного

Эпирифтовые

(атлантический

тип)

распада

континентальной

коры

областях

преимущественного

распада

континентальной

коры

областях

преимущественного

Трансформные

(гвинейский

тип)

распада

континентальной

коры

областях

преимущественного

Трансформные

(гвинейский

тип)

распада

континентальной

коры

областях

преимущественного

Трансформные

(гвинейский

тип)

распада

континентальной

коры

областях

преимущественного

реликтами

океанической

коры

комплексами

лубоководных

осадков

[средиземноморский

тип)

реликтами

океанической

коры

комплексами

лубоководных

осадков

[средиземноморский

тип)

реликтами

океанической

коры

комплексами

лубоководных

осадков

[средиземноморский

тип)

континентальной

коры

областях

скучивания

континентальной

коры

областях

скучивания

мощной

аккреционной

призмой

поясами

древних

плутонов

(невадийский

тип)

континентальной

коры

областях

скучивания

мощной

аккреционной

призмой

поясами

древних

плутонов

(невадийский

тип)

континентальной

коры

областях

скучивания

континентальной

коры

областях

скучивания

вулканической

дугой

на

континентальном

субстрате

(андийский

тип)

континентальной

коры

областях

скучивания

вулканической

дугой

на

континентальном

субстрате

(андийский

тип)

вулканической

дугой

на

континентальном

субстрате

(андийский

тип)