РИФТИНГ И РАЗВИТИЕ ОКЕАНСКИХ БАССЕЙНОВ

ЦИКЛ ВИЛСОНА: РИФТИНГ И РАЗВИТИЕ ОКЕАНСКИХ БАССЕЙНОВ
Когда концепция спрединга морского дна получила признание в конце 60-х, ее последствия для геологии оказались огромными. J. Tuzo Wilson был один из первых, кто распознал, как тектоника плит могла бы быть применена к геологической летописи. Действительно, если континенты обосабливаются по рифту, чтобы сформировать океанические бассейны, другие океаны будут закрываться. Этот процесс прослеживается по всей земной истории. Например океан Лапетус (IAPETUS), который плескался между Англией и Шотландией в нижнем палеозоеc, закрытылся в период образования каледонидов, а позже произошло открытие Атлантики почти в том же самом месте.

Процесс такого образования имеет циклический характер и известен он как Цикл Вильсона:
(1) Начинается он с рифтинга континента (???) мантийным диапиром
(2) За этим следует континентальный дрейф, спрединг морского дна и формирование океанических бассейнов
(3) Прогрессивное закрытие океанических бассейнов субдукцией океанической литосферы
(4) Коллизия континентов и окончательное закрытие океанского бассейна

Две первые диаграммы иллюстрируют некоторые простые схемы континентального рифтинга (например - Гондваны) в начале Цикла Вильсона. Мантийных плюм создает вздымание коры с очагом магмы, развивающейся внизу. Поскольку спрединг морского дна продолжается, формируется океанский бассейн и толстые осадочные слои развиваются на континентальных окраинах как отложения свалки осадков рек в смеси с глубоководными осадками. Однако действительность может быть более сложная.


КОНТИНЕНТАЛЬНЫЙ РИФТИНГ

Четыре главных стадии могут быть признаны в тектоническом развитии типичного рифтинга пассивного края:

(1) Стадия ВОСТОЧНО-АФРИКАНСКОЙ ЗОНЫ РАЗЛОМОВ вовлекает раннее формирование грабена до континентального раскола. Эта стадия может быть связана с подъемом дамала (domal), вызванным поднятием горячего верхнего материала мантии - но этот подъем не является вездесущим и может быть связан с основными горячими точками мантии, как это имеет место по Восточно-Африканской зоне разломов.
(2) ЮНАЯ стадия, длится примерно 50 Му после начала спрединга, тепловые эффекты являются все еще доминирующими. Эта стадия характеризована быстрым региональным понижением внешнего шельфа и склона, но некоторые элементы грабена могут сохраниться. Пример - Красное море.
(3) ЗРЕЛАЯ стадия, в течение которой подчиненные региональные понижения могут оставаться. Пример -большинство существующих континентальных краев Атлантики.
(4) Стадия ПЕРЕЛОМА, когда субдукция начинает и заканчивает историю континентального края

Есть много примеров начальной стадии. Это не только Восточно-Африканская зона разломов, а также долина Мидланд в Шотландии, рейнский грабен, грабен Осло (the Midland Valley of Scotland, the Rhine Graben, the Oslo Graben). Эти трещины никогда не выходили за пределы стадии 1. Обычно вулканизм, связанный с этими разломами, является очень щелочным и ненасыщенным кварцем.


По поводу процессов, инициирующих рифтинг, ведутся дебаты. Некоторые исследователи приписывают рифтинг верхней части коры доминга (doming) по зоне горячей точки (hot-spot), предполагая, что доминг отражает основу горячего, разуплотненного плюма. Действительно, части западно-африканской системы трещин очень подняты по сравнению с другими частями, но другие геофизические модели предполагают, что мантия астеносферы поднимается очень высоко под земными трещинами. Однако также очевидно, что рифтинг может произойти и без обширного подъема в случае конвективных процессов в основной астеносфере в случае экстенсии. Чтобы расколоть континент на части, необходимо иметь трещины, связанные с различными возможными тепловыми куполами, связанными вместе. Морган (1981, 1983) предложил, чтобы дрейф континентов стартовал, необходимо медленно по горячим точкам прожечь плиту подобно процессам при использовании паяльной лампы и эти ослабленные зоны становятся участками континентального рифтинга.

Burke & Whiteman, 1973, после выдвижения гипотезы доминга, предположили, что в этих доминговых регионах развивается система из трех трещин, формируя переходник в виде тройного соединения ''rrr'' тройное соединение. Хотя возможно, что все три трещины могли бы развиться в океан (''RRR''), более вероятно, что две из этих трещин развились бы в океане (''RRr''), оставляя третью трещину как ''неудавшуюся руку''. Они продемонстрировали, как на многих континентах можно распознать эти RRr соединения. ''Неудавшаяся рука'' (failed arms) - спящая трещина, так как тепловая аномалия распадается и становится участком главного потока осадков или бассейном осадконакопления, или главным речным каналом и дельтой. Впадина Бенуэ (Benue Trough) в Нигерии расценена как пример такой «неудавшейся руки» после открытия трещин в южной Атлантике. Когда океаны в конечном счете закрываются, возможно распознать эти «неудавшиеся руки»(их называют ''aulacogens''), , так как все эти depositional basins ориентированы перпендикулярно поясу гор в отличие от основного большинства бассейнов, которые параллельны горным поясам).

РАЗВИТИЕ КОНТИНЕНТАЛЬНЫХ РИФТОВ

Ранние идеи о развитии рифта показаны на пятом рисунке, базируемом на африканской системе трещины, где есть существенный рифтовый магматизм. Есть известная зона экстенсии до 50 км. В то же самое время есть подъем более податливой мантии, особенно астеносферы. Кора, и особенно верхняя кора, принята и весьма ломкая (brittle crust).

На первой стадии в этой ломкой коре начинают формироваться грабеноподобные разломы.

Вторая стадия показывает пронизывание литосферы из-за подъема астеносферного диапира. Декомпрессия связалась с последующим расплавлением мантии, порождающим алькалийные щелочные базальтовые магмы. Существующие ранее отложения проваливаются в грабен.

Третья стадия сопровождается существенной экстенсией и сильным подъемом астеносферы. Последний случай провоцирует доминг коры (как в случае с Западно-Африканским рифтом). Новые отложения депонируются в пределах грабена в результате эрозии его вздымающихся сторон. Так что здесь можно найти оба типа седиментов – до-рифтовые и синхронные к рифту (как в Восточно-Африканской зоне разломов), но отложения на флангах прогрессивно эродируются.

Четвертая стадия показывает обособляющий континенты рифтинг, когда астеносфера поднимается к поверхности, вызывая экстенсиональное расплавление и декомпрессию. Новая базальтовая океаническая кора сформирована.

Наконец возникает стадия распространения ложа океана и океанский бассейн расширяется. Рифтинговые осадочные слои захоронены под более молодыми морскими отложениями.

ШЕЛЬФОВЫЕ КОНТИНЕНТАЛЬНЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ

Реальная ситуация на пассивных континентальных краях показана на шестом рисунке. Она типична для множества кор на профилях, пересекающих континентальный шельф восточной части Атлантического побережья Северной Америки с проекцией на глубину в 30 км и эти данные основаны в значительной степени на гравитационном и магнитометрическом исследовании с добавлением данных сейсмических профилей с некоторой экстраполяцией террастриальной геологии, основанной на материалах глубинного бурения.

Огромные толщи мезозойских и третичных отложений здесь (в отличие от африканского шельфа), здесь достигают почти 15 км, но в других районах слой может быть еще толще. У основания этой груды находятся вулканические и вулканогенные отложения и слой эвапоритов, которые по всей видимости сформировались в мелководной среде, а также массивные залежи карбонатного кораллового рифа, которые также мелководные, но также указывают на прогрессивное погружение .. .. достаточно медленное, и накопления мелководных отложений способно держать этот темп.

Во многих частях континентального шельфа на восточном побережье США есть главная параллельная побережью магнитная структура, возможно главное интрузивное вторжение. Но его возраст неизвестен.


РИФТОВАЯ ТЕРМИНОЛОГИЯ

Континентальный рифт:
Длинная узкая тектоническая депрессия, с которой полная литосфера была изменена и растянута

Неудавшаяся Рука (Failed Arm):
Отделение тройного сочленения, не развитое в океанский бассейн

Aulacogen:
Палеорифт в древней платформе, который ожил в связи с деформацией сжатия

Активный Рифт:
Рифтинг в ответ на тепловое воздействие при резком подъеме астеносферы

Пассивный Рифтинг:
Рифтинг в ответ на отдаленное поле напряжения

РИФТ И МИНЕРАЛИЗАЦИЯ
Рифтовые структуры - хорошие участки для минерализации. Это возникает по трем причинам:

(1) Они могут быть участками с толстым слоем обломочного материала. Такие отложения держат огромное количество межгранулярной соленой морской воды (brines). Эти воды могут быть в контакте со специфичными отложеними типа углистых сланцев (carbonaceous shales), способных поставить серу/сульфат. Когда отложения уплотняются, эта вода удаляется и может мигрировать на значительные расстояния, пока не попадет в разлом или зону рифта. Будучи захороненными глубоко, эти морскые воды становятся горячими и могут быть очень коррозийными. Они могут разложить и растворить значительные количества металлов. Однако, когда они поднимаются, происходит их охлаждение и выделение растворенных компонент. Процесс может быть ускорен, потому что богатая кислородом грунтовая вода (oxidising meteoric water) может также проникнуть вниз через эти же разломы в зоне рифта и выпадение металлов будет быстрее при встрече этих двух течений.

(2) Рифтовые структуры также аномально горячие зоны. Это потому, что они часто находятся над изверженными вторжениями типа гранита (или возможно в некоторых случаях габбро). Эта высокая температура интругий ведет к образованию гидротермальных систем. Эти гидротермальные системы могут циркулировать в течение многих миллионов лет, так что горячие жидкости в этих гидротермальных системах могут выщелочить значительное пространство в зоне рифтов и вынести выщелоченные металлы ближе поверхность. Поскольку структуры рифтов остаются топографически низкими структурами на протяжении многих десятков миллионов лет, эти концентрации металлов может быть сохранена в течение долгих периодов.

(3) Зоны рифтов могут быть участками с разным типом пород. Базальтовые лавы могут выпустить свои металлы в гидротермальном изменении. Так как рифтовые разломы могут простираться очень глубоко ( в верхнюю мантию в некоторых случаях), может также быть приток компонент глубоких жидкостей и металлов в эту гидротермальную систему.

Источник
Ссылки
Oкеанические рифты
Pифтовые зоны
ОРОГЕНЕЗ И СТАДИИ ВИЛСОНА