Строение и состав континентальной земной коры

ГЕОТЕКТОНИКА

Тектоносфера: главные источники информации и основные представления.

Тектоносфера - это область зарождения и реализации тектонических процессов (литосфера + астеносфера = кора + верхняя мантия до глубины 410 км). Нижняя граница тектоносферы находится под вопросом, ведь если принять во внимание концепцию плюмов, то тектоносфера объединяет ещё и мантию, и ядро.Это подтверждает геомагнитное поле, которые испытывает периодические инверсии. Эти инверсии прослежены до конца докембрия, подсчитаны их частоты, они коррелируются с новейшими тектоническими схемами. Инверсии происходят в результате процессов во внешнем ядре, т.е. эти процессы очень хорошо коррелируются с тектоническими событиями.

Геологические источники знаний о тектоносфере:

· Прямые геологические наблюдения: в пределах кратонов на поверхности можно наблюдать самые глубокие срезы континентальной земной коры; геологическая эксгумация (выход на поверхность того, что долгое время пролежало на глубине), характерно для обстановок субдукции; офиолиты, как реликты древней океанической земной коры (самая древняя океаническая коры имеет возраст J₂bt-cl); изучение ксенолитов в лавах.

· Научное бурение с целью изучения разреза континентальной и океанической земной коры. Научное бурение идет с максимальным отбором керна и постоянными разноплановыми наблюдениями. Причем океанская программа глубоководного бурения развита гораздо лучше, чем континентальная.

Геофизикой обеспечены большие глубины.

· Глубинное сейсмическое зондирование – на основе корреляционного метода преломленных волн.

· Сейсмическая томография - изучение свойств вещества в объеме. Оперирует следующими параметрами: V_p (поперечные волны, упругая деформация объема, проходят и по упругим породам, и по жидкости), V_s (продольные волны, упругая деформация хрупкого материала), Q (сейсмическая добротность - величина, обратная величине поглощения сейсмической волны, в литосфере он около 1000 ед., а в размягченной астеносфере - 150 ед.). В результате компьютерной обработки выявляются участки уплотнения и разуплотнения мантии, ее охлаждения и разогрева. Было получено объективное подтверждение мантийной конвекции и выявлены латеральные неоднородности мантии.

· Векторная томография - ее появление связано с изучением сейсмической анизотропии мантии. Главный фактор анизотропии - оливиновые кристаллы, которые ориентируются параллельно при течении вещества (в этом направлении скорость волн максимальна).

Результаты для Восточно-Тихоокеанского поднятия:

· Splitting. Континентальная кора когда-то не позволяла вести такие наблюдения для суши, т.к. сильно искажала результаты. Теперь такие результаты можно получить за счет метода, основанного на расщеплении поперечных волн - при столкновении с анизотропным участком происходит расщепление волны с поляризацией в двух противоположных направлениях, в результате чего на поверхность приходят поляризованные волны, одно направление которых дает максимальные, а другое - минимальные скорости.

Глубоководное бурение в океанах, сверхглубокое бурение на континентах и их значение для геотектоники.

Континентальное бурение. Первая программа была выдвинута в 60-х годах в СССР. Значимые результаты были получены по следующим скважинам: Кольская сверхглубокая (12261 м), Саатлинская в Азербайджане по разрезу субокеанической коры (8324 м), Тюменская (7502 м), Уральская на среднем Урале.

Кольская сверхглубокая скважина была пробурена с 1970 по 1994 г. Выбор места был обусловлен тем, чтобы захватить гранитный и базальтовый слои земной коры (базальтовый слой начинается в этом месте с глубины 7 км). В итоге выбрали ядро Печенгской синклинальной структуры, для того чтобы можно было сравнить породы, выбуренную с глубины, с породой, выходящей на поверхность.До поверхности Конрада так и не добурили.

Результаты бурения:

Глубина, м	Комплекс	Тект. нарушения	Скорости продольных волн, V_p	Вертикальная составляющая тензора напряжений	Геотермический градиент
4500	Протерозойский печенгский комплекс (зеленокаменно измененные породы - терригенные породы и базиты)		6,4 - 6,6 км/с	3000 - 6000 м - зона разгрузки напряжений	1⁰
6840	Протерозойский печенгский комплекс (метаморфизованные породы)	Тут	6,6 - 6,0 - 6,3 - 5,7 км/с
12261	Беломорский комплекс архейскихгранито-гнейсов (2,8 Ga)		5,7 - 6,1 -6,2 км/с		2,5⁰ 180⁰ - температура в забое

Немецкая программа континентального бурения.Скважина RND в Германии (9101 м, проектная глубина - 14 км) - заложена в протерозойском метаморфизованном комплексе (Богемский массив, Верхняя Саксония). Задачи бурения: разрез, поля напряжений, флюиды, пористость, графит, геоэлектрические аномалии, термальная структура коры (температура в забое - 265⁰).

Больше сверхглубоких скважин в рамках континентального научного бурения никто не делал.

Программа США.Заявлена в 1964 г. Были поставлены следующие задачи, помимо изучения разреза:

· В Скалистых горах добуриться до магматического очага. Исследовалась область кальдеры Valles (область геотермального поля). Дальше подговтоительных работ дело не пошло.

· Полностью войти в зону крупного активного разлома. В 2004 г. стали бурить Сан-Андреас в Мировом океане, проектная глубина скважины - 4 км. Сначала бурили вертикально, затем наклонно, а в зону разлома вошли на глубине 4200 м, через 2 года после начала бурения. Был проведен гидравлический тест в зоне разлома - воздействие порового давления воды на разлом в условиях сверхвысокого давления.

Китайская программа.Скважина CCSD (5118 м) в складчатой системе Сулу (2002-2005 г.) - здесь происходит эксгумация базитовых пород, ранее задвинутых на глубину в зоне субдукции. Это первая скважина программы ICDP - InternationalContinentalDrillingProgram.

В Тайвани умудрились пробурить надвиг (в зоне обдукции). В Гане в области кристаллического докембрийского фундамента бурили метеоритный кратер, заполненный водой. В программу континентального бурения попали и точки с океанической корой (Исландия - приближение к резервуару базальтовой магмы, проектная глубина до 6 км; Гавайи - 3109 м).

Программа океанического бурения Мохо - была выдвинута в США в 1952 г. К 1961 г. первую пробную скважинупробурили у берегов Калифорнии при глубине моря 3,5 км. До сих пор до поверхности Мохо так и не пробурили. По-настоящему эта программа развернулась только в 1968 г. - с корабля GlomarChallenger, который бурил глубоководные скважины до 1983 года во всех акваториях, кроме приантарктических и арктических. Всего прошло 196 рейсов с обработкой материалов во время рейса на борту. В 1985 г. Этот корабль сменил JOIDESResolution, который работает по сей день и бурит на любых широтах. Его программа - OceanDrillingProgram (ODP).

Максимальная глубина воды, при которой бурили в рамках этой программы - 7000 м, максимальная мощность пройденных осадков - 4500 м, максимальная глубина бурения в консолидированный фундамент коры - 1800 м.

Еще в 2002 г. была предложена программа IODP - IntegratedOceanDrillingProgram, предполагалось перейти к бурению не с одного корабля, а с флотилии их трех кораблей, главный из которых - японский корабль Chiku (Земля). Этот корабль оснащен райзером - длинной гибкой трубой, соединяющий буровую установку с устьем скважины: он позволяет бурить в пластичных обводненных грунтах, обеспечивает безопасность при выбросах нефти и газа. Другой корабль должны были построить американцы, а плавучую платформу - европейцы. В итоге райзер работает в одиночку, т.к. американцы ничего не построили. Сейчас он бурит зону субдукции Намкай. См. вопрос 4.

Строение и состав континентальной земной коры.

Континентальная кора составляет 41%, океаническая - 56%, 3% - кора сложного строения. Средняя мощность континентальной коры 35-40 км, она уменьшается к окраинам континентов и в пределах микроконтинентов, возрастает под горными сооружениями до 70-75 км.

Подходы в изучении строения континентальной коры:

1. Сеймика: по скорости продольных волн кора имеет следующее строение.

V_p, км/с	Слой
2 - 5	Осадочный слой. Мощность – до 20 км во впадинах платформ. Состав: осадочные породы континентального или мелководно-морского происхождения, покровы магматических пород. Максимум скоростей – в карбонатных породах. Возраст – до 1,7 млрд. лет.
5,5 - 6	Гранитный слой (название появилось 100 лет т.н.). Обнажается на щитах. Состав: кристаллические сланцы, гнейсы, амфиболиты, граниты. Мощность достигает 15-20 км на платформах и 25-40 км в горных сооружениях. Эта часть коры жесткая и хрупкая.
6,5 - 7,5	Базальтовый слой (название появилось 100 лет т.н.). Более высокая степень метаморфизма и более основной состав, чем у верхнего слоя. Эта часть коры пластичная.
>8,1	Мантия

Между базальтовым и гранитным слоем проходит граница Конрада.

Модель строения континентальной коры по ИФЗ: имеется две поверхности Конрада.

V_p, км/с	Слой
2 - 5	Осадочный слой
5,5 - 6	Гранитный слой	Консолидированная кора
6,4 - 6,7	Диоритовый слой
6,8 - 7,7	Базальтовый слой
>8,1	Мантия

Изменение состава континентальной коры с глубиной:

2. Рефлекторы - отражающие поверхности (в сейсмике, метод отраженных волн). Они очень важны при геологической интерпретации: скопления рефлекторов (маленькие черточки) дают более глобальные геологические границы, т.е. почти готовый геологический разрез.

3. Реологические свойства коры - выражаются в способности пород к хрупкой/пластичной деформации. Важны при изучении землетрясений: в древней докембрийской коре очаги землетрясения распределены более или менее равномерно по всей коре, а в современных складчатых поясах все очаги землетрясений приурочены только к верхней хрупкой коре. Нижняя часть коры имеет пластичные свойства, т.о., при воздействии на континентальную кору напряжений, нижняя пластичная и верхняя хрупкая коры будут деформироваться по-разному.

На стыке земной коры разных типов может наблюдаться следующее:

· Пассивное сочленение - граница проходит в пределах одной литосферной плиты, по континентальному склону.

· Активное сочленение - зоны субдукции.

Дата добавления: 2018-04-04; просмотров: 1099; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 3 4 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!