Островные дуги (океанические геоантиклинали)
Островные дуги (океанические геоантиклинали по Боголепову, Чикову, 1976) — крупные подводные горные хребты, увенчанные цепочками островов, непосредственно контактирующие с глубоководными желобами. В Атлантическом океане к ним относятся Большая, Малая и Южная антильские дуги; в Индийском — Зондская дуга; в Тихом — Алеутская, Камчатско-Курильская, Рюкю, Кюсю—Палау, Марианская, Бисмарка, Тонга—Кермадек, Идзу-Бонинская, Волкано, Соломонова, Новогебридская, Колвилл—Лау, Новокаледонская, Новогвинейская, Филиппинская, Сулавеси и другие более мелкие дуги. Как правило, дуги имеют форму с различными радиусами кривизны, но известны и почти прямолинейной формы (Тонга—Кермадек, Колвилл—Лау). Дуги нередко состоят из одного отдельного горного хребта (Идзу-Бонинская, Волкано и др.). Наряду с этим многочисленны дуги, которые представлены двумя и даже тремя (северная часть Рюкю) параллельными горными грядами, расположенными на одном валоподобном цоколе. Гряды разделены относительно глубокими прогибами. Протяжённость дуг достигает 1000–2000 км (Курильская, Рюкю, Марианская) и даже 3000–4000 км (Тонга— Кермадек, Кюсю—Палау), ширина у их подножья составляет 100–500 км. Высоты дуг над днищами соседних глубоководных котловин окраинных морей иногда превышают 6500–7000 м, а относительно днищ глубоководных желобов — 11 000 м.
Различают два типа островных дуг. Первый включает выдвинутые в сторону океана узкие дуги, состоящие из цепочек мелких островов. В их число входят дуги Нампо, Марианская, Тонга— Кермадек, Соломонова, Кюсю—Палау, Колвилл—Лау, центральные звенья Алеутской, Курильской дуг, северная часть дуги Бисмарка и др. Их отличительная особенность состоит в том, что они в своём составе не содержат такого элемента, который соответствовал бы «гранитному» («гранитно-метаморфическому») слою континентальной земной коры. Кора в их пределах имеет мощность 15–20, редко до 25 км и больше. Состоит она из трёх горнопородных комплексов:
— верхнего, представленного мощными (несколько километров) недеформированными плиоцен-четвертичными вулканическими породами андезитового и андезито-базальтового состава и продуктами их размыва с последующим переотложением. Иногда имеются линзовидные включения мелководных рифовых известняков;
— среднего, состоящего из сильно дислоцированных миоценовых, палеогеновых и, предположительно, меловых зелёнокаменно-измененных, преимущественно основных вулканогенных пород и турбидитов с интрузиями габбро-диорит-плагиогранитного состава;
— нижнего, кристаллического комплекса («меланократового» фундамента океанов), сложенного амфиболитами, зелёными сланцами, серпентинитами, которые рассланцованы, изоклинально смяты и разбиты многочисленными тектоническими нарушениями.
Судя по вещественному составу, все элементы земной коры островных дуг этого типа имеют океаническое происхождение. Дуги обычно представляются как следствие интенсивных зональных дислокаций, сопровождающихся скучиванием нормальной океанической коры с последующим мощным андезитовым и андезито-базальтовым вулканизмом. Это собственно океанические структурные сооружения. Поэтому они называются «молодыми внутриокеаническими островными дугами» (Хайн, 1973), «геосинклинальными поднятиями без гранитно-метаморфических ядер» (Боголепов, Чиков, 1976) и «энсиматическими» дугами или геоантиклиналями (по Л. Дж. Уэллсу).
Островные дуги второго типа называются «зрелыми» дугами (Хайн, 1973), «дугами или геоантиклиналями с гранитно-метаморфическими ядрами» (Боголепов, Чиков, 1976) и «энсиалическими» дугами или геоантиклиналями (по Л. Дж. Уэллсу). К этому типу относятся Японская, Рюкю, Филиппинская, Зондская, Новогвинейская дуги, а также отдельные, обычно фланговые участки некоторых других дуг. В отличие от энсиматических энсиалические дуги тяготеют к внешним, приконтинентным зонам океанических геосинклиналей.
Наиболее изученным представителем энсиалических дуг является Японская островная дуга (Уеда, 1980). Ее центральная часть на о. Хонсю сложена складчатыми толщами рифея, силура, девона, карбона и нижней перми, а несколько севернее, на о. Хоккайдо — толщами верхнего палеозоя и мезозоя суммарной мощностью больше 10–12 км. Весь этот горнопородный комплекс пережил байкальскую, герцинскую и мезозойскую эпохи складчатости, метаморфизма и гранитоидного магматизма. Это обычный антиклинорий — типичная структурная форма коры континентального типа, который продолжает своё развитие и в альпийское время, на что указывает наличие соседних молодых кайнозойских синклинориев Уэпу, Синдзи и др.
На территории о. Хонсю, где развиты древние метаморфические толщи и крупные гранитные массивы, сейсмический разрез земной коры имеет нормальный континентальный вид. Кора имеет общую мощность около 40 км и состоит из «гранитного» и «базальтового» слоев, причём мощность первого слоя более значительна, чем второго. «Гранитный» слой в западном и восточном направлениях, т. е. в сторону Охотского моря и Тихого океана, постепенно выклинивается. Аналогичные разрезы земной коры наблюдаются на крупных островах других «зрелых» островных дуг: на Новой Гвинее, Новой Каледонии, на о-вах Рюкю и Филиппинах, на о-вах Зондского архипелага, на Сахалине, Камчатке, на восточной оконечности Алеутской дуги и др.
Вопрос о происхождении складчатых сооружений энсиалических дуг остаётся пока не решённым. Нам представляется, что оно может быть двояким: в одном случае дуги могут быть зачатками новой континентальной коры, рождающейся за счёт переработки коры океанического типа; в других — обломками некогда существовавших крупных континентальных сооружений, претерпевших переработку («океанизацию») или раздвижение. Важно, что пояса современного вулканизма и молодые структурные формы часто имеют секущее положение по отношению к более древним структурам и не наследуют их. Однако известны случаи и принципиально иных соотношений.
Островные дуги обоих типов являются областями энергичного проявления современного вулканизма преимущественно андезитового состава, реже андезито-базальтового и даже кислого, вплоть до игнимбритов. Очаги магмообразования по данным сейсмологии располагаются на глубинах 50–60 км, т. е. в верхней мантии. Но такое заключение вряд ли можно считать безоговорочным. Образование больших масс кислых магм вне земной коры пока не подтверждается петролого-геохимическими и экспериментальными исследованиями.
Вулканическим островным дугам свойствен высокий тепловой поток — 2–4 мккал/(см2*с), что хорошо коррелируется с высокой интенсивностью вулканизма. Скорости прохождения продольных сейсмических волн через внешнюю мантию под дугами понижены до 7.6–7.7 км/с. Мантия здесь явно разуплотнена и астеносфера по существу непосредственно смыкается с земной корой.
Гравитационное поле островных дуг характеризуется наличием заметных положительных аномалий. Над соседними глубоководными желобами наблюдаются отрицательные аномалии. Следовательно, изостазия коры в их пределах явно нарушена, но если смотреть на эти структуры не по отдельности, а как на единое тектоническое целое, то состояние этого комплекса становится нормальным, изостатически уравновешенным.
Различают два типа островных дуг. Первый включает выдвинутые в сторону океана узкие дуги, состоящие из цепочек мелких островов. В их число входят дуги Нампо, Марианская, Тонга— Кермадек, Соломонова, Кюсю—Палау, Колвилл—Лау, центральные звенья Алеутской, Курильской дуг, северная часть дуги Бисмарка и др. Их отличительная особенность состоит в том, что они в своём составе не содержат такого элемента, который соответствовал бы «гранитному» («гранитно-метаморфическому») слою континентальной земной коры. Кора в их пределах имеет мощность 15–20, редко до 25 км и больше. Состоит она из трёх горнопородных комплексов:
— верхнего, представленного мощными (несколько километров) недеформированными плиоцен-четвертичными вулканическими породами андезитового и андезито-базальтового состава и продуктами их размыва с последующим переотложением. Иногда имеются линзовидные включения мелководных рифовых известняков;
— среднего, состоящего из сильно дислоцированных миоценовых, палеогеновых и, предположительно, меловых зелёнокаменно-измененных, преимущественно основных вулканогенных пород и турбидитов с интрузиями габбро-диорит-плагиогранитного состава;
— нижнего, кристаллического комплекса («меланократового» фундамента океанов), сложенного амфиболитами, зелёными сланцами, серпентинитами, которые рассланцованы, изоклинально смяты и разбиты многочисленными тектоническими нарушениями.
Судя по вещественному составу, все элементы земной коры островных дуг этого типа имеют океаническое происхождение. Дуги обычно представляются как следствие интенсивных зональных дислокаций, сопровождающихся скучиванием нормальной океанической коры с последующим мощным андезитовым и андезито-базальтовым вулканизмом. Это собственно океанические структурные сооружения. Поэтому они называются «молодыми внутриокеаническими островными дугами» (Хайн, 1973), «геосинклинальными поднятиями без гранитно-метаморфических ядер» (Боголепов, Чиков, 1976) и «энсиматическими» дугами или геоантиклиналями (по Л. Дж. Уэллсу).
Островные дуги второго типа называются «зрелыми» дугами (Хайн, 1973), «дугами или геоантиклиналями с гранитно-метаморфическими ядрами» (Боголепов, Чиков, 1976) и «энсиалическими» дугами или геоантиклиналями (по Л. Дж. Уэллсу). К этому типу относятся Японская, Рюкю, Филиппинская, Зондская, Новогвинейская дуги, а также отдельные, обычно фланговые участки некоторых других дуг. В отличие от энсиматических энсиалические дуги тяготеют к внешним, приконтинентным зонам океанических геосинклиналей.
Наиболее изученным представителем энсиалических дуг является Японская островная дуга (Уеда, 1980). Ее центральная часть на о. Хонсю сложена складчатыми толщами рифея, силура, девона, карбона и нижней перми, а несколько севернее, на о. Хоккайдо — толщами верхнего палеозоя и мезозоя суммарной мощностью больше 10–12 км. Весь этот горнопородный комплекс пережил байкальскую, герцинскую и мезозойскую эпохи складчатости, метаморфизма и гранитоидного магматизма. Это обычный антиклинорий — типичная структурная форма коры континентального типа, который продолжает своё развитие и в альпийское время, на что указывает наличие соседних молодых кайнозойских синклинориев Уэпу, Синдзи и др.
На территории о. Хонсю, где развиты древние метаморфические толщи и крупные гранитные массивы, сейсмический разрез земной коры имеет нормальный континентальный вид. Кора имеет общую мощность около 40 км и состоит из «гранитного» и «базальтового» слоев, причём мощность первого слоя более значительна, чем второго. «Гранитный» слой в западном и восточном направлениях, т. е. в сторону Охотского моря и Тихого океана, постепенно выклинивается. Аналогичные разрезы земной коры наблюдаются на крупных островах других «зрелых» островных дуг: на Новой Гвинее, Новой Каледонии, на о-вах Рюкю и Филиппинах, на о-вах Зондского архипелага, на Сахалине, Камчатке, на восточной оконечности Алеутской дуги и др.
Вопрос о происхождении складчатых сооружений энсиалических дуг остаётся пока не решённым. Нам представляется, что оно может быть двояким: в одном случае дуги могут быть зачатками новой континентальной коры, рождающейся за счёт переработки коры океанического типа; в других — обломками некогда существовавших крупных континентальных сооружений, претерпевших переработку («океанизацию») или раздвижение. Важно, что пояса современного вулканизма и молодые структурные формы часто имеют секущее положение по отношению к более древним структурам и не наследуют их. Однако известны случаи и принципиально иных соотношений.
Островные дуги обоих типов являются областями энергичного проявления современного вулканизма преимущественно андезитового состава, реже андезито-базальтового и даже кислого, вплоть до игнимбритов. Очаги магмообразования по данным сейсмологии располагаются на глубинах 50–60 км, т. е. в верхней мантии. Но такое заключение вряд ли можно считать безоговорочным. Образование больших масс кислых магм вне земной коры пока не подтверждается петролого-геохимическими и экспериментальными исследованиями.
Вулканическим островным дугам свойствен высокий тепловой поток — 2–4 мккал/(см2*с), что хорошо коррелируется с высокой интенсивностью вулканизма. Скорости прохождения продольных сейсмических волн через внешнюю мантию под дугами понижены до 7.6–7.7 км/с. Мантия здесь явно разуплотнена и астеносфера по существу непосредственно смыкается с земной корой.
Гравитационное поле островных дуг характеризуется наличием заметных положительных аномалий. Над соседними глубоководными желобами наблюдаются отрицательные аномалии. Следовательно, изостазия коры в их пределах явно нарушена, но если смотреть на эти структуры не по отдельности, а как на единое тектоническое целое, то состояние этого комплекса становится нормальным, изостатически уравновешенным.
Информация:
— Следующая статья | В. А. Дедеев, П. К. Куликов: «Происхождение структур земной коры»