КОНТИНЕНТАЛЬНЫЕ КРАЯ - ФОРМИРОВАНИЕ ОСАДОЧНЫХ БАССЕЙНОВ 

After the initial rifting the lower crust deforms by plastic flow. Could the lower continental crust flow UNDER oceanic crust in the manner shown?

A very large area in the south Atlantic was submerged following break-up at 127m.y. Why? Both Chile and Argentina have modest on-land oil reserves in Patagonia to the west of the Falkland Plateau. DSDP site 330 drilled oily sediments in 1974. Why did Argentina go to war over the Falklands?

Comparison of thermal conseqences of McKenzie’s pure shear model and Wernicke’s pure shear model of extensional sedimentary basins. It is argued with the simple shear model it is very difficult to produce sufficient decompression to allow magma formation.

Gravity loading hypothesis. This depends on replacing low density water by higher density sediment

Modification of thermal hypothesis according to Falvey (who argues that heating will cause dense granulite to form).

Thermal hypothesis of Sleep. This was the first to recognise that heating up the mantle (by a plume or whatever) could produce substantial crustal uplift (and erosion), followed by thermal subsidence.

Simplified relationships at a continental margin. There can be more than 10 km of shallow-water sediments at the margin – implying slow subsidence

Схематичный профиль от востока Сенегальской впадины через Острова Зеленого Мыса к глубоководной котловине. 1 - кора неясного характера. Наиболее вероятным представляется, что это переработанная магматическими и тектоническими процессами океаническая кора и (или) фрагменты континентальной; PZ - комплексы мавританид; MZ1 - осадочный комплекс неясного возраста (юрский и триасовый?). Поднятие Островов Зеленого Мыса спроецировано с севера -http://web.ru/db/msg.html?mid=1179415&uri=part11.html

ПАССИВНЫЕ КОНТИНЕНТАЛЬНЫЕ КРАЯ

Пассивные континентальные края – края, связанные с континентальным рифтингом и последующим формированием океанический бассейнов. Они отличаются от активных континентальных краев, которые связаны с субдукцией. Континентальный шельф вокруг Атлантики - типичный пассивный край: однако есть некоторые весьма большие различия в морфологии континентальных краев вокруг Атлантики: причины, которые еще не поняты. Значительный интерес к континентальным краям связан из-за их возможности быть главными нефтяными бассейнами.

Один аспект континентальных краев всегда озадачивал - существование очень толстых - нa относительно мелкой воде – осадочных слоев. Здесь можно найти 15 км мезозойских и более поздних отложений в северной Атлантике. Можно ли это увязывать с постепенным но прогрессивным понижением? Были выдвинуты следующие гипотезы:

Гипотеза Гравитационной Загрузки (Gravity Loading Hypothesis)
Она приписывает проседание за счет грузу осадка (фактически заменяющих морскую воду с большей плотностью), и базируюейся на явлении изостазии.

Величина погружения зависит от относительного удельного веса морской воды (1.03), осадка (2.15 - 2.55) и основной мантии (3.3). Если море заполнено осадком, тогда по теории толщина осадка дважды может превысить глубину моря. Фактически полная толщина в 14 км может сформироваться около основы континентального склона. Если литосферу рассматривать как резинку, погружение (downwarping) может расширить область накопления осадков до 150 км мористее зоны сноса.

Проблема: Этот механизм не выверен для мелководных осадков. Это работает только при случае, что отложения накапливались сначала в глубоководных условиях. Если начальная водная глубина меньше чем 200 м., то эффект проседания незначителен.

Тепловая гипотеза
Она предполагает, что континентальная литосфера около зачаточного края океана нагрета во время континентального рифтинга - это уменьшает плотность литосферы и начинается изостатический подъем. Впоследствии, когда происходит океанический спрединг, литосфера охлаждается примерно за 50 Му до первоначального значения. Но если случилась эрозия во время стадии подьема, реальное понижение может произойти под увеличенной загрузкой осадочными породами.

Проблема: Даже если начальное возвышение - 2 км, что маловероятно, величина прогиба под тяжестью осадков не намного больше чем 2 км. Эта гипотеза не способна объяснить слои осадков более чем 5 км.

Модифинная модель предполагает, что тепловой поток преобразует базовую кору в более плотные гранулитовые фации, в которые может также вторгнуться основная магма. Если это приводит к увеличению плотности в 0.2, можно посчитать, что максимальная глубина осадка будет около 3 или 4 км. Таким образом также не удается объяснять большие толщи осадков.

Проблема: такие модели предсказывают несколько миллионов лет от начала спрединга до первого момента отложения осадков – чего не случается.
Механизм Нормальной Зоны Разломов
Ранние гипотезы предполагали, что формирование грабена требует клина коры примерно 60 км шириной, чтобы погрузиться изостатийно между внутрь опускающими нормальными разломами. Как только верхняя кора формирует грабен, податливая более низкая кора дает компенсацию пластичными потоками.

Проблема: Вычисления показали, что нужно понижение примерно в 5 км для начального желоба в 20 км шириной. Не достаточно. Но уже ближе.

Разломы около контакта океан-континент
Этот механизм разрешает ограниченное понижение, поскольку нормальный разлом сопровождается движением вниз охлаждающейся литосферы океана. Океаническая литосфера остывает примерно за 50 Му, столь совместимого с мелководными отложениями. Однако эта зона понижения является слишком узкой.

Заключения
Ни один из вышеупомянутых механизмов не способен объяснить наблюдаемые толстые осадочные отложения на континентальных краях, которые сформировались в начале цикла Вилсона. Новые идеи начали развиваться в конце 1970-х, потому что стали понимать больше о тепловом поведении литосферы и о характере разломов listric.

Континентальная Литосфера
Мантия, формирующая плиты, более тверда, чем основная астеносфера. Но твердый механический граничный слой (MBL- mechanical boundary layer) изменяется по толщине. Он тонок под горными хребтами, но утолщает до 60 или даже 100 + км в старой океанической литосфере. Он может быть намного толще под континентами из-за возраста - фактически литосфера под континентами столь же стара, как и вышележащий континент. Так что она может быть прохладной, и, возможно, испытала обогащение за счет маленьких порций расплавленной мантии, компоненты которой могут быть сохранены в гидроидных (hydrous) полезных ископаемых.


КОНТИНЕНТАЛЬНАЯ ЭКСТЕНСИЯ И ФОРМИРОВАНИЕ ОСАДОЧНЫХ БАССЕЙНОВ

Нет сомнения, что, когда океанические бассейны открылись, произошло значительное понижение континентального шельфа по широкой области, и не только по непосредственному краю рифтинга. Это хорошо демонстрирует Южная Атлантика времен 127 Ма.

Бурение на востоке Фолклендского Плато показало, что это были континентальные гранито-гнейсы и что здесь была сухая область (dry caliche surface), средиземноморский климат, как раз перед открытием Атлантики, но что произошло по крайней мере 2-х километровое понижение с тех пор. Первоначальные отложения, очень нефтесодержащие, депонировались при бескислородных условиях в бассейне с ограниченной циркуляцией. Так что начальная стадия рифтинга способствовала нефтяному накоплению. Поэтому важно понять механизм развития этих бассейнов.

Современные Идеи
Как стало очевидным от глубинного сейсмопрофилирования COCORP (COCORP-type deep reflection seismic profiling), что многие (если не большинство) крутого падающие нормальные разломы фактически изогнуты (вогнуто – плоские concave-upward ) и становится почти горизонтальными на глубине. Они теперь известны как разломы listric. Так как литосфера растягивается в течение континентально экстенсии, податливая более глубокая кора истонщается, в то время как верхняя кора разбивается и разобщается разломами listric, которые достигают нижнего предела в податливом слое. На поверхности, конечно, они проявляются как грабены. В этом сущность модели формирования бассейна McKenzie. Суб-континентальная (то есть мантийная) литосфера утончается при растяжении и частично замещается более горячей астеносферой, постепенно охлаждающейся в масштабе времени порядка 50 – 100 Му, и когда она охлаждается, она становится более плотной и мелкий бассейн, находящийся выше, постепенно проседает и прогрессивно заполняется мелководным осадком. Величина погружения зависит от начального количества растяжения, что молжно оценить через "beta фактор". Параметр bета определен весьма просто как b/a, где а - начальная ширина (initial width), и b - растянутая ширина (stretched width). При b = 1.2 имеем приблизительно 3-километровое понижение (subsidence). При полным рифтинге (формирующем океаническую кору и океанский бассейн) b приближается к бесконечности.

В ходе развития осадочных бассейнов субсиденция происходит в двух стадиях:
(1) в результате тектонического стретчинга (растяжения) - в коротком масштабе времени, примерно 10 Му, и
(2) в результате тепловой субсиденции (понижения) - масштаб долгого времени, примерно 50 - 100 + Му.

Значительная информация получена из бассейнов Северного моря в результате бурения и синтеза большого количества сейсмических данных (см. Badley и др. 1988; Gibbs 1984; Sclater и Кристи 1980), так что эта история субсиденции известна. Северный Грабен Викинга перенес два эпизода рифтинга - в пермь-триасовом-периоде и в средней юре - в течение чего бассейн был прогрессивно расширен. Стретчинговый фактор в перми-триасе был весьма маленьким (b = 1.1 - 1.3), но в поздней юре в Северном Море b => 1.6. Каждый рифтинговый эпизод сопровождался существенной тепловой субсиденцией. В центральной части грабена Викинга почти 10 км осадков накопились начиная с начала первого рифтинга. Так как повторная рифтинговая стадия закончилась 140 Ма, по крайней мере 90 % субсиденции следует из теплового расслабления, произошедшего к настоящему времени. Обращает внимание то, что нормальные разломы в течение стадии рифтинга имели тенденцию быть listric.

Важный вторичный фактор в таких моделях - то, что отложения, первоначально депонированные в таких бассейнах будут ''сварены'' в нефть как следствие увеличенной температуры от основной астеносферы. Но осадочные бассейны не только важны как нефтяные бассейны: изгнание горячих жидкостей из таких бассейнов может выщелочить также металлы и если подходящие хостинговые породы существуют, ценные минеральные залежи могут быть сформированы.

Дальнейшее развитие стретчинговой модели литосферы (stretching models), было предложено Wernicke, Lister и др.

Важное отличие с учетом низко-угловых касательных разломов (dеtachment fault), подобным трастам, но со структурой движения как у нормального разлома было предложено для провинции Basin & Range в западных США. Разломы могут достигнуть нижнего предела в более низкой коре или верхней мантии. Главный эффект – введение асимметрии по сравнению с чистой стретчинг моделью McKenzie: так что бассейны, связанные с тепловой стадией субсиденции могут быть отделены от тонко-корых бассейнов начального рифтинга. Магматические эффекты (расплавление как следствие подъема астеносферы) может быть компенсировано от главных осадочных бассейнов. Из-за асимметрии, континентальные края на двух сторонах открывшегося океана могут иметь очень различные профили.

Сейчас признаются 3 типа континентальных окраин:
(1) вулканический,
(2) невулканический и
(3) рифт-трансформный.

(1) Вулканические края имеют тенденцию быть узкими и иметь толстую кору изверженных пород между континентальной и нормальной океанической корой. Толстая зона (3 - 5 км) погружения в сторону океана типична. Предложены схемы конвекции в поднявшейся астеносфере для объяснения вулканизма ( или что основная астеносфера более горячая чем обычно). Примеры: Voring Plateau, western Rockall Bank, East Greenland.

White & McKenzie (1989) развили эти модели далее, чтобы количественно связать объем вулканизма на континентальных окраинах в зависимости от к температуры мантии. Если температура выше 100°C, то объем магмы будет удвоен.
(2) Литосферная деформация на невулканических краях вся во власти блоков разломов и многих разломов типа listric. Протяженность по широкой зоне (100-300 км). Примеры: осадконакопление по типу Red Sea, Galicia Bank, Goban Spur– Irish Sea или грубый осадочные породы по восточному краю США.
(3) рит-трансформный край, развивается в средах, где существен компонент strike-slip shear, возникает пространственная деформация напряжения (например область между З. Африкой и Бразилией; плато Фолклендских островов; также Калифорнийский залив).

Эти различные типы краев могут иметь очень различный нефтяной потенциал. Важные нефтяные бассейны в Северном море находятся в ''failed-rifts'' (неудавшихся рифтах) .

Инверсия Бассейна
Бассейны, которые сформировались в ходе рифтинга и теплового понижения, не всегда остаются бассейнами и могет пережить более поздний подъем и эрозию. Это явление известно как инверсия бассейна. Это случилось со многими из пермо-триасовых бассейнов в Западной Европе и на СЗ Британских островов и смежном континентальном крае. Е это могло произойти из-за тектонического сжатия прежде, чем тепловое снижение имело место. Большинство СЗ части Британии было покрыто мезозойскими осадками, которые были удалены начиная с раннего третичного периода и депонированы в бассейнах на востоке. Некоторые оффшорные бассейны с b фактором 2.0 имеют толщину осадка примерно 4 км. Так что кое-что вызвало подъем в раннее третичное время по СЗ Великобритании.

К сожалению, нет никаких свидетельств достаточного тектонического сжатия, чтобы объяснять этот подъем коровым утолщением. Brodie и White (1994) предположили, что это может следовать из магматического подстилания плато базальтом. Они вычислили, что 5 км базальта (плотность 2.8) в более низкой коре могут вызвать подъем на 600 м. Если ввести поправку за эрозию, инверсия может достигнуть 2.5 км. Конечно в этой общей области исландский плюм возник 60 Ма (ранний третичный), и один рукав простирался через Западную Шотландию к Lundy. Много лав базальта было прорвано. Но много больше магмы находится в недрах. Известна их геохимия и многие эти магмы базальта загрязнены коровым материалом. Возможно они лишь малое звено мантийных плюмов в более низкой коре.
Источник -http://www.le.ac.uk/gl/art/gl209/lecture4/lecture4.html

Ссылки
ПАССИВНЫЕ ОКРАИНЫ (Источник Хаин В.Е)
ПАССИВНЫЕ ГРАНИЦЫ
Шельф
ДРЕВНИЕ ШЕЛЬФОВЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ ПАССИВНОГО КРАЯ КОНТИНЕНТА В АРРОУ КАНЬОНЕ, ШТАТ НЕВАДА

Хостинг от uCoz