Мегарельеф геосинклинальных областей (переходных зон)

Термин «геосинклиналъные области» был введен в науку Д. А. Архангельским. В последнее время в геоморфологической литературе широко применяется, как синоним этого понятия, термин «переходная зона». Смысл последнего термина двузначный: во-первых, в нем содержится указание на то, что речь идет об областях, лежащих между материками и океанами; во-вторых, такое наименование подразумевает, что здесь в процессе исторического развития структуры земной коры происходит переход одного типа земной коры в другой.

Под современными переходными или геосинклинальными областями понимаются области современного горообразования, протекающего на стыке материков и океанов. Наиболее ярко переходная зона выражена на окраинах Тихого океана. Две переходные области имеются в краевых частях Атлантики — это области Карибского моря и ЮжноАнтильской котловины. Одна из переходных областей — Индонезийская — расположена частично на окраине Тихого, частично на окраине Индийского океанов. Реликты обширной геосинклинальной области обнаружены также в западной части Альпийско-Гималайского пояса горообразования, протягивающегося от Канарских островов до пересечения с Индонезийской переходной областью. Эта переходная зона формировалась в пределах ныне не существующего океана Тетис, некогда отделявшего Африку и Индостан от Евроазиатской платформы. Реликтом этого океана является современное Средиземное море.

Мегарельеф переходных зон сложен и своеобразен. В наиболее типичном выражении он представлен следующими основными элементами: 1) котловина окраинного глубокого моря; 2) островная дуга; 3) глубоководный желоб.

Островной дугой называют подводный хребет с отдельными возвышающимися над водой вершинами — островами, отделяющий котловину окраинного моря со стороны океана от глубоководного желоба — узкой замкнутой депрессии, расположенной на границе переходной зоны и ложа океана. Яркими примерами такого рода сочетаний являются: южная котловина Охотского моря — Курильская островная дуга — Курило-Камчатский желоб; Японское море — Японские острова — Японский глубоководный желоб и др. (рис. 10.1).

Котловины окраинных морей, как правило, глубиной 2—3,5 км, а иногда более 4 км. Высоты горных вершин некоторых островных дуг достигают 4,5 км. Глубина самых крупных глубоководных желобов изменяется от 8 до 10 км, а Марианский желоб — даже 11 км. Таким образом, переходная зона — это зона поверхности Земли, характеризующаяся максимальным вертикальным расчленением рельефа, что свидетельствует о максимальной интенсивности и контрастности тектонических движений земной коры в пределах этой зоны. Все геосинклинальные области одновременно являются поясами высокой степени сейсмичности. Большая часть катастрофических и разрушительных землетрясений происходит именно в этих областях.

Рис. ЮЛ. Переходная зона на северо-западной окраине Тихого океана:

1 — шельф; 2 — материковый склон; 3 — донные равнины котловин глубоководных морей; 4 — возвышенности в котловинах; 5 — островные дуги; 6 — глубоководные желоба; 7 — ложе океана Отмечается определенная закономерность в распределении глубинных очагов землетрясений. Поверхностные землетрясения (или коровые) с глубиной залегания очагов (фокусов) от нескольких километров до 60 км располагаются под днищами глубоководных желобов. Более глубокие, так называемые среднефокусные землетрясения, имеют центры под островными дугами и частично под котловинами окраинных морей. Наконец, глубокофокусные землетрясения, очаги которых лежат на глубине 300—700 км, имеют свои центры под котловинами окраинных морей или даже под прилегающей сушей. Таким образом, все очаги землетрясений в переходных зонах оказываются приуроченными к некоторым наклоненным в сторону материков зонам весьма неустойчивого состояния не только земной коры, но и мантии Земли (рис. 10.2). Они получили наименование зон Беньофа — Заварицкого и с точки зрения концепции тектоники литосферных плит рассматриваются как зоны субдукции — поддвигания литосферных плит океанической коры вместе с породами мантии под края других плит по сверхглубинным разломам.

Переходные зоны — зоны современного вулканизма. Характерная особенность вулканизма переходных областей — преимущественно андезитовый и базальтовый или (реже) липаритовый состав продуктов извержения. Такая особенность наиболее свойственна современному вулканизму зрелых переходных областей, т. е. тех, которые пережили весьма длительную историю развития. В более древних продуктах извержения вулканов переходных зон господствуют базальты, присутствуют также ультраосновные породы. В наиболее молодых геосинклинальных областях, только еще формирующихся, вулканизм характеризуется главным образом базальтовым составом выбрасываемого материала (острова Тонга и др.).

Рис. 10.2. Зона Беньофа — Заварицкого. Точки — очаги землетрясений.

по Морфология глубоководных желобов. Глубоководные желоба представляют собой узкие депрессии — прогибы в земной коре, с характерной для них в плане дугообразной формой. В настоящее время известно 35 глубоководных желобов, из них 28 находится в Тихом океане. Глубина пяти желобов достигает 10 тыс. м, из них глубина Марианского превышает 11 тыс. м. Поперечный профиль глубоководного желоба имеет V-образную форму, но там есть хотя бы узкая полоска плоского дна. На примере детально изученного Курило-Камчатского желоба видно, что крутизна склонов желоба нарастает по мере приближения к его днищу: в верхней части склона она составляет 5—6°, а в нижней — 25°. Склоны ступенчаты и изборождены подводными каньонами. Нередко склоны желобов резко асимметричны. Так, у КурилоКамчатского и желоба Тонга западные склоны более высокие и крутые.

Некоторые желоба выделяются сравнительно малой глубиной. Например, Яванский и Банда не превышают 7500 м, Центральноамериканский, Витязя, Западно-Меланезийский и Новогвинейский — 7000 м, Хикуранга, Тиморский и Кай — даже меньше 4000 м. Во всех этих желобах отмечаются уменьшение крутизны склонов и возрастание мощности осадочного слоя на дне желоба. Следовательно, меньшие глубины в желобах в значительной мере определяются накоплением в них мощного осадочного слоя.

Изучение силы тяжести в районе желобов показало, что им свойственны большие отрицательные гравитационные аномалии. Глубокий прогиб и частичное заполнение желобов рыхлыми осадками, более легкими по сравнению с кристаллическими породами земной коры, создают эффект дефицита массы и как следствие — отрицательную аномалию силы тяжести.

Характерными геофизическими особенностями глубоководных желобов являются также низкие значения теплового потока, т. е. количества тепла, поступающего из недр Земли к его поверхности. К глубоководным желобам приурочено большое число эпицентров неглубоких, но разрушительных землетрясений.

Морфология островных дуг. Островные дуги представляют собой огромные хребты, или Кордильеры, обычно протягивающиеся вдоль внутренней стороны глубоководного желоба. Глубинная структура островной дуги — вал базальтовой коры, на который как бы насажен слой вулканических и осадочных пород, а в случае зрелой стадии островной дуги — гранитный слой. Для островных дуг характерен современный вулканизм центрального типа, многочисленные вулканы с андезитовым или липаритовым составом лав.

Расположение вулканов на островных дугах подчинено определенным закономерностям. Островные дуги обычно разбиты глубокими разломами с поперечным или близким к поперечному простиранием. Именно на пересечениях оси островных дуг с этими разломами и располагаются крупнейшие действующие вулканы. Нередко разломы ш выражены в рельефе морского дна в виде глубоких проливов (проливы Фриза, Буссоль в Курильской дуге).

В ряде случаев островные дуги бывают двойными, в которых различаются внутренняя и внешняя дуги, параллельные друг другу, разделенные межгрядовой депрессией. Так, внутренняя гряда Курильской дуги соответствует собственно Курильским островам и их подводному основанию. Внешняя представляет собой подводный хребет Витязя и только на самом юге здесь имеются Малые Курильские острова. Обе гряды продолжаются на суше на п-ове Камчатка.

На примере Камчатки видно, что на определенной стадии развития островные дуги могут слиться друг с другом, образовав единый массив суши. Японские острова, например, представляют собой крупный массив суши, образовавшийся в результате слияния нескольких островных дуг разного возраста. Типичным примером островного массива является также о. Куба, образовавшийся в результате слияния трех разновозрастных островных дуг.

Молодой островной дугой являются Малые Антильские острова, которые, как и Курильская островная дуга, образуют две гряды — внутреннюю и внешнюю. Малоантильская дуга сочленяется с лежащим к северу и северо-востоку от нее глубоководным желобом Пуэрто-Рико, к которому приурочена максимальная глубина Атлантического океана.

Добавим, что островным дугам присущи высокие значения теплового потока, небольшие положительные аномалии силы тяжести. Большинство островных дуг находится в зоне 9-балльных землетрясений. Для них характерны также резко дифференцированные тектонические движения земной коры, характеризующиеся большими скоростями.

Морфология котловин окраинных морей. Котловины окраинных морей, располагающиеся обычно между материком и островными дугами, характеризуются более или менее изометричными очертаниями, четко выраженными материковым склоном и довольно крутым противоположным бортом, образованным подводным склоном островной дуги. Во многих котловинах дно плоское или волнистое, нередки также котловины со значительными подводными горами и поднятиями. Так, на дне Японского моря находится подводная возвышенность Ямато с относительной высотой до 2000 м. Некоторые очень крупные морские бассейны, такие как Карибское море, состоят из нескольких котловин, разделенных подводными хребтами. Максимальные глубины таких морей колеблются от 2—3 до 4, реже до 5—5,5 км.

Отмечается определенная закономерная связь между глубинами котловин и мощностью залегающих на их дне отложений: обычно, чем глубже море, тем меньше мощность осадков. В Охотском море при глубине до 3,5 км мощность осадочного слоя 5 км, а в Беринговом море глубиной 4 км мощность осадков лишь 2,5 км.

Характерной особенностью строения земной коры под котловинами является отсутствие гранитного слоя. Лишь в редких случаях он появляется под крупными подводными поднятиями, например под возвышенностью Ямато в Японском море. Все котловины окраинных морей отличаются большими положительными аномалиями силы тяжести, пониженным значением теплового потока и значительной сейсмичностью. К областям окраинных котловин обычно приурочены эпицентры среднефокусных и глубокофокусных землетрясений.

Некоторые поднятия в котловинах окраинных морей представляют собой непосредственные продолжения складчатых горных сооружений прилегающей суши. Иногда здесь встречаются подводные вулканы, вулканические хребты и острова (хребет Богорова в Японском море).

Морфологические типы зон перехода от океана к материкам весьма разнообразны. Одни из них имеют наиболее типичный облик, в них представлены и котловина окраинного моря, и островная дуга, и глубоководный желоб. В других имеется лишь глубоководный желоб, который непосредственно примыкает к подножию молодого горного сооружения краевой зоны континента, как это видно у побережий Центральной и Южной Америки. Третьи характеризуются сложным сочетанием нескольких островных дуг, желобов и котловин. Есть и такие переходные области, в которых сохранились лишь реликты свойственных для них морфологических элементов. Различные типы переходных зон изображены на рис. 11.1.