CORE COMPLEXES - ЯДЕРНЫЕ КОМПЛЕКСЫ (MCC-OCC)

Key words: metamorphic core complex, lower plate, footwall, upper plate, hangingwall, continental extension tectonic

Ядерные комплексы – участки выхода на поверхность пластов средней и нижней коры в местах экстенсиональной тектоники.

В случае континентальной коры и континентальной экстенсиональной тектоники мы имеем Metamorphic Core Complexes МСС, а в случае океанической коры и океанической экстенсиональной тектоники - Oceanic Core Complexes ОСС.

МЕТАМОРФИЧЕСКИЕ ЯДЕРНЫЕ КОМПЛЕКСЫ МСС – продукт глубоких слоев континентальной коры, вытащенные на земную поверхность в значительной степени благодаря силам экстенсии. Более 30 ядерных комплексов происходят в Северо-Американских Кордильерах в зоне, простирающейся от Аризоны до Канадских Скалистых гор и сотни из них найдены в орогенный поясах в других местах. Они занимают обширные площади от 500 km2 в Эгейском регионе до 35000 km2 в скандинавских каледонидах западной Норвегии. Ядерные комплексы формировались всюду по истории Земли: комплексы ядер плиоцен-плейстоцена (возможно все еще активные) происходят на D''Entrecastaux islands в Папуа-Новой Гвинее, архейские ядерные комплексы описаны в провинции Slave на Канадском шите и в гранито-зеленосланцевых поясах Pilbara в западной Австралии. Вероятно будет обнаружено еще много таких комплексов.

Метаморфические ядерные комплексы МСС формируются и эксгуминируются из-за относительно быстрого тектонического сноса (транспортировки) середины и утончения континентальной коры. В течение этого процесса высоко метаморфизированные породы эклогитовой, гранулитовой и амфиболовой фаций экспозируются под mylonite shear zones низко-угловых детачмент разломов. Сама зона срыва демонстрирует ductile (пластичные) деформации на более низкой стороне (footwall) с амфиболитово к зелено сланцевой фации синдеформационным метаморфизмом и податливо-ломкой к ломкой (brittle) деформации на верхней стороне (hanging-wall).

МСС характеризуются в основном гетерогенным, более старым метаморфическо-плутоническим подвальным массивом, пропечатанным слабо падающей (low-dipping) линеацией и фолиацией милонитовых и гнейсовых тканей. Неметаморфизованная группа пластов покрытия типично утоньшается и разрезается многочисленными субгоризонтальными младшими на более старших разломами.

Между основанием и группами пластов покрытия располагается decollement (decollement также называют разломом детачмент) и/или крутой метаморфический градиент с большим количеством брекчии и кинематическими структурными отношениями, указывающими на скольжение или отделение.

Метаморфические ядерные комплексы формируются как результат мощной континентальной экстенсии, когда средняя и нижняя часть континентальной коры вытаскивается (драгируется) из-под зоны фрактуринга и распластовывается в зоне верхней коры. Зоны движения, способные к созданию таких эффектов развиваются в определенных местах или они могут образоваться со временем. Деформированные породы в footwall вздымаются через прогрессию различных метаморфических и деформационных окружающих сред, производя характерную серию надпечатанных поверх мезо-и микроструктур.

Ученые впервые столкнулись с явлением МСС в западной Северной Америке (назвали это Кордильерской моделью), в одном из наиболее мощных и сложных районов проявления МСС. Со временем МСС были найдены не только во многих других местах Земли, но даже на Венере, где, образно говоря, тектоника плит отсутствует. Одно только несомненно – для вытаскивания нижних слоев коры на поверхность необходимы условия растяжения коры. Очевидно, механизмы этого растяжения могут иметь различную природу.

Несмотря на факт, что континентальная экстенсия часто ведет к гипсографическому понижению, метаморфические ядерные комплексы обычно возвышаются относительно их среды.

Высокая топография индивидуальных основных комплексов (на острове D''Entrecastaux - 2.5 км над уровнем моря при только 20-30 км поперечником) - результат изостазии, когда тяжелая верхушка пород быстро срезается, более низкая пластина всплывает.

Высокую топографию областей типа Северо-Американских Кордильер лучше объяснять удалением плотной литосферной мантии под горообразовательным поясом в целом, что, возможно, также является причиной экстенсии.

Метаморфические ядерные комплексы - участки существенной континентальной экстенсии и утончения континентальной коры. Все МСС происходят в горообразовательных частях, т.е. в участках предварительно сверхутолщенной коры и экстенсия всегда становится последующим после этого события явлением. Экстенсия следует как событие постутолщения, что можно объяснить как orogenic (or extensional) collapse или ‘обратной перемоткой субдукции’(subduction roll-back).

Экстенсия, которая создает МСС, не обязательно связано с континентальным разрывом (continental break-up), хотя позже континентальный рифтинг может оживить детачменты как, возможно, это имело место на западе Норвегии в течение открытия Северной Атлантики.

ОКЕАНИЧЕСКИЙ ЯДЕРНЫЙ КОМПЛЕКС
Вслед за Метаморфическим Ядерным Комплексом МСС, развивающимся на континентальной коре, был обнаружен аналог, развивающийся на коре океанического типа. Океанский ядерный комплекс (oceanic core complex -OCC), или megamullion, является геологическим образованием на морским дне, которое формирует длинный хребет, перпендикулярный срединно-океаническому хребту. Он содержит гладкие купола (domes), которые выровнены (параллельны) поперечным горными хребтами transverse ridges подобно рифленой крыше. Они могут измениться по размеру от 10 до 150 км в длине, 5 - 15 км в ширине, и 500 - 1500 м в высоте.

Первые океанские ядерные комплексы были идентифицированы в Атлантическом океане (Cann и др., 1998; Tucholke и др., 1998). С тех пор найдены многочисленные структуры подобного типа на океанской литосфере, сформированные в промежуточном звене, а именно в медленно - и ультрамедленно расширяющихся срединно-океанических хребтах или в задужных бассейнах (Fujimoto и др., 1999; O''Hara и др., 2001). Некоторые из этих структур подверглись бурению и было показано, что footwall может быть составлен как из мафических плутонических, так и ультрамафических пород (габбро и перидотитов в основном, в дополнение к диабазам) и тонких зон срыва a thin shear zone, которые включают гидроидные филлосиликаты. Океанские ядерные комплексы часто связаны с активными гидротермальными полями.

Структуры океанские ядерных комплексов формируются в медленных спрединговых зонах, которые ограничены в апвеллинговой магме. В этих зонах низкая температура верхней мантии и здесь развиваются длинные трансформные разломы. Наземным примером такого рода может служить Восточно-Африканская зона разломов Rift Valley. Здесь еxpansion имеет место по низко-угловым детачмент разломам. Сore complex сосредотачивается в верхнем блоке разлома, где большинство габброидов (или корового) материала снято, что позволяет выставить на поверхность перидотиты и в меньшей степени габброиды мантии.

Каждый из разломов детачмент имеет три особенности: зону откола (breakaway zone ), где разлом начинается, экспозированную поверхность разлома, которая едет по куполу к завершению, которое обычно отмечается долиной и смежным горным хребтом (Motoki и др.,2007)

В настоящее время идентифицировано 50 ОСС. Самый большой из них - Godzilla Mullion (на Parece Vela Rift);в Западном Тихом Океане между Японией и Филиппинами. Он был обнаружен в 2001, имеет длину в 150 км длиной.

Научный интерес к ОСС вспыхнул после экспедиции 1996, которая нанесла на карту Atlantis Massif и впервые связала его сложные структуры с разломами детачмент.

В 2005 Дебора Смит из Woods Hole Oceanographic Institute обнаружила ряд комплексов в Северной Атлантике. Эти структуры находятся на разных стадиях их развития - от bumps, которые указали появление ОСС до увядших углублений faded grooves of long-exhumed core complexes, которые были разрушены за многие миллионы лет, что позволило выделить стадии развития ОСС.

Крутая часть разлома детачмент, которая проникает глубоко, может быть трубопроводом для горячих гидротермальных жидкостей. Гидротермальные депозиты могут стать массивными, потому что детачмент-разлом сохраняется сотни тысяч лет.

Может измениться понимание морских магнитных аномалий. Обычное представление, что морские магнитные аномалии возникли в верхнем слое океанической коры требуют переосмысления, потому что совершенно нормальные магнитные аномалии возникают и в ядерных комплексах, где кора была снята. Это предлагает, что и более низкая часть океанической коры содержит существенную магнитную запись.

ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Брекчия: породы зоны разлома, составленные из угловых фрагментов стенного набора пород в более-тонкозернистой матрице обрушенного материала стенной породы. Матрица зависима к содержанию обломков и включает менее 30 % брекчии.

Катаклазиты: породы зоны разлома, размер зерна которой меньше чем 0.1 мм, хотя это порода может содержать до 50 % все еще видимых мелкозернистых обломков. Типично катаклазиты ультрамелкозернистые и почти гладкие по внешности.

Ультракатаклазиты: очень тонкозернистые катаклазиты, наиболее твердые и гладкие из катаклазитов.

Деколлемент (Decollement) - место отделения верхнего покрытия от его подстилающей страты.

Денудационный разлом (Denudational Fault): низко угловой нормальный разлом, который включает более молодые породы наверху старших пород из более глубокого уровня (а low angle normal fault which places high-level younger rocks on top of deeper-level older rocks).

Микробрекчия: брекчия из обломков меньше 1 мм, но крупнеечем 0.1 мм.

Милониты (мylonite): породы, сформированные в результате податливой, пластичной (ductile) деформации внутри земной коры при температурах выше 250-350 о C. Они также распространены в податливой зоне срыва разлома (ductile shear zone). Милониты обычно состоит из больше чем одного минерала и минералыведут себя по разному по отношению к срезанию (shearing ). Кварц, как правило, будет "течь" или получит пластичность, а кристаллы полевого шпата будут ломаться и врываться в чипы (brittlely break into chips). Ткань милонита таким образом созданная будет содержать кристаллы полевого шпата, обернутые в ленты кварца.

Библиография
Coward, M. P., Dewey, J. F., and Hancock, P. L. (eds) (1987) Continental extensional tectonics. Geological Society of London, Special Publication No. 28.
Crittenden, M. D., Coney, P. J., and Davis, G. H. (eds) (1980) Cordilleran metamorphic core complexes. Memoir, Geological Society of America No. 153.
Hill, E. J., Baldwin, S. L., and Lister, G. S. (1992) Unroofing of active metamorphic core complexes in the D''Entrecasteaux Islands, Papua New Guinea. Geology, 20, 907–10.

CORDILLERAN METHAMORPHIC CORE COMPLEX
Links