Новосибирский государственный
университет
Геолого-геофизический
факультет
Кафедра общей и региональной
геологии.
Курсовая работа
Вулканизм зон субдукции,
спрединга и горячих точек.
Выполнил:
Студент I курса, группы 12502
Геолого-геофизического факультета
специальности «Геохимия»
очной формы обучения
Рецензент:
Научный руководитель:
Малышева К.
Аннотация
Курсовая работа «Вулканизм зон субдукции,
спрединга и горячих точек» выполнена
на листах формата А4, содержит 25 страниц
и 5 рисунков. Состоит из 6 глав.
Содержит введение, исторический
обзор первоначальных теорий, освещение
задач работы, а также основную теоретическую
часть, в которой рассмотрены механизмы
областей внутриплитного магматизма (горячие
точки), а также механизмы вулканизма субдукционных
зон и зон спрединга. В 3 главе детально
разобраны вещественные составы магм
данных областей, проведено сравнение
продуктов магматизма, рассмотрены причины
такого различия и различия в проявлении
вулканической деятельности. Также работа
содержит заключение и словарь основных
терминов.
Список литературы насчитывает
8 источников. Основными источниками информации
явились учебно-методическая литература
по данной теме и сетевые источники, указанные
в списке литературы.
На основании выполненной работы
в заключительной части дается краткое
обобщение теоретического материала.
Annotation
Course project «Volcanism of subduction zones,
zones of spreadings and hot spots» is made in A4 format and
contains 25 pages and 5 images. It consists of 6 chapters.
Project includes an introduction, a historical review
of the original theories, tasks illumination and basic theoretical part,
in which the mechanisms of intraplate magmatism areas (hot spots), and
the mechanisms of volcanic subduction zones and spreading are considered.
In 3rd chapter we reviewed material compositions of magmas of these
areas, compared magmatism products and we considered reasons for
such differences and differences in the manifestation volcanic activity.
Work also includes the conclusion and glossary of key terms.
References contains 8 sources. The main sources of
information were the educational and methodical literature for this
subject and network sources listed in the bibliography.
Based on the work performed in the final part provides
a brief summary of the theoretical material.
Содержание
Введение3
Глава 1. Исторический обзор3
Глава 2. Объекты
изучения, цели и задачи исследований
в данной работе5
Глава 3. Современные
знания в данной области6
Глава 3.1. Теория
«Горячих точек»7
Глава 3.2. Спрединговый
вулканизм10
Глава 3.3. Вулканизм
на конвергентных границах литосферных
плит (магмаобразование в зонах субдукции)
16
Глава 4. Современные
методы и средства исследований20
Глава 5. Связи с другими
научными дисциплинами22
Глава 6. Место данной
темы в научных планах и тематике ГГФ22
Заключение23
Словарь основных
терминов24
Список использованной
литературы26
Введение
Магматизм – термин, объединяющий
интрузивные процессы и эффузивные (вулканизм)
в развитии платформенных и складчатых
областей. Под магматизмом обычно представляют
совокупность всех геологических процессов,
чьих движущей силой является магма и
её производные. Проявления эффузивного
магматизма (вулканизма) являются одним
из наиболее важных и характерных геологических
процессов, имеющих огромное значение
в истории развития и формирования океанической
и континентальной коры. Ни одна область
на Земле – будь то континент или океаническая
впадина, платформа или складчатая область
– не сформировалась без участия вулканизма.
Высокая практическая значимость этих
явлений обусловило выбор темы курсовой
работы.
Основной целью работы является
изучить и описать механизмы таких областей,
как зоны спрединга, субдукции и горячих
точек. В соответствии с поставленной
целью в работе рассматриваются следующие
задачи. В историческом обзоре рассматриваются
история теоретической тектоники, так
же речь пойдет (в 3 главе) о механизмах
магматизма данных областей, а также о
химических составах продуктов магматизма.
В четвертой и пятой главах
рассматривается связи с другими геологическими
дисциплинами и методы изучения данной
темы.
- Исторический обзор
Термин «геотектоника» имеет
более чем столетнюю давность (он предложен
немецким геологом К. Науманном в 1860 г.),
геотектоника — сравнительно молодая
наука, поскольку она лишь во второй четверти
XX в. обособилась в самостоятельную научную
и учебную дисциплину, являясь до этого
лишь разделом динамической геологии.
Однако становлению геотектоники предшествовала
довольно длительная предыстория.
Основой теоретической геологии
начала XX века была контракционная гипотеза.
«Земля остывает подобно испечённому
яблоку, и на ней появляются морщины в
виде горных хребтов». Развивала эти идеи
теория геосинклиналей, созданная на основании
изучения складчатых сооружений. Эта теория
была сформулирована Дж. Дэна, который
добавил к контракционной гипотезе принцип
изостазии. Согласно этой концепции Земля
состоит из гранитов (континенты) и базальтов
(океаны). При сжатии Земли в океанах - впадинах
возникают тангенциальные силы, которые
давят на континенты. Последние вздымаются
в горные хребты, а затем разрушаются.
Материал, который получается в результате
разрушения, откладывается во впадинах.
(Кокс, А.; Харт, Р. Тектоника плит. М.: Изд-во
"Мир", 1989)
Против этого положение выступил
немецкий учёный Альфред Вегенер. В
1912 году он выступил на конференции Немецкого
геологического сообщества с докладом
о дрейфе материков. Первоначальной посылкой
к созданию теории стало совпадение очертаний
восточного Южной Америки и западного
побережья Африки. Если данные континенты
сдвинуть, то они совпадут, как если бы
они образовались в результате раскола
одного праматерика. Изначально теория
дрейфа материков была принята научным
обществом благосклонно, но в 1922 году теория
подверглась серьезной критике со стороны
немногих известных специалистов. Главным
аргументом против теории дрейфа материков
стал вопрос о силе, которая двигает плиты.
Вегенер же полагал, что континенты двигаются
по базальтам океанического дна, но для
такого движение требовалось бы колоссальное
усилие, да и источника этой силы никто
назвать не мог.
После смерти Вегенера теория
дрейфа материков была отвергнута, и подавляющее
большинство исследований продолжали
проходить в рамках теории геосинклиналей.
Но и перед ней встала необходимость объяснения
истории расселения животных на континентах.
Термин «геосинклиналь» имеет очень долгую,
более чем столетнюю историю и неординарную
судьбу в теоретической геологии. Он давно
утратил свой изначальный смысл синклинали,
т. е. прогиба, линейного бассейна глобального
масштаба, первоначально заполняющегося
различными осадками, а затем испытывающего
складчатость, превращающаяся в горное
сооружение, ведь уже и сам автор термина,
геолог Дж. Дэна, показал, что рядом с подобным
прогибом должно существовать поднятие,
которые он назвал геоантиклиналью, а
затем европейские, в том числе и русские,
геологи выяснили, что в движущемся поясе
обычно существуют не один прогиб и не
одно поднятие, и пытались исправить положение
введением терминов «геосинклинальная
система», «геосинклинальная область»,
и наконец «геосинклинальный пояс».
Ближайшими аналогами подвижных
поясов данного типа в геологическом прошлом
были активные окраины континентов и межконтинентальные
пространства с их достаточно сложным
строением, включающим элементы пассивных
окраин, окраинные глубоководные моря,
островные дуги с задуговыми, междуговыми
и преддуговыми прогибами, глубоководные
желоба (все это ранее описывалось как
прогибы — частные геосинклинали и поднятия
— геоантиклинали) и, наконец, микроконтиненты
(«срединные массивы»). Таким образом,
появилась возможность перейти от абстрактной
геосинклинальной терминологии к конкретной
актуалистической интерпретации строения
и развития подвижных поясов геосинклинального
типа, в дальнейшем превращающихся в складчато-орогенные
пояса. (В.Е. Хаин, М.Г. Ломизе.
«Геотектоника с основами геодинамики».
М.: КДУ, 2005).
По-иному следует смотреть на
стадийность и направленность эволюции
этих поясов, установленную учением о
геосинклиналях (главным здесь теперь
выступает преобразование тонкой океанской
коры в толстую континентальную) и на разделение
геосинклинальных систем на внешние амагматичные
зоны — миогеосинклинали — и магматичные
внутренние — эвгеосинклинали (Г. Штилле,
М. Кэй), в действительности отвечающие:
первые — пассивным континентальным окраинам,
заложенным на континентальной коре, вторые
— окраинным морям, островным дугам, глубоководным
желобам, развивавшимся на коре океанского
типа. (В.Е. Хаин, М.Г. Ломизе.
«Геотектоника с основами геодинамики».
М.: КДУ, 2005) .
И, в конце концов, совершенно
по-другому приходиться интерпретировать
геодинамику эволюции подвижных поясов
этого типа — вместо господствовавшего
в последние десятилетия, до появления
теории тектоники плит, фиксистского объяснения
их развития только процессами в мантии,
проходящими непосредственно в основании
поясов без существенного растяжения
и сжатия, сегодня в качестве первоначальной
причины выступают перемещения литосферных
плит глобального масштаба, вызывающие
сначала растяжение и раздвиг — спрединг,
а затем сжатие — конвергенцию и коллизию
поясов со всеми исходящими явлениями
— складчатостью, аккрецией, метаморфизмом,
горообразованием, гранитизацией, которые
ведут к переходу океанской коры в континентальную.
- Объекты изучения,
цели и задачи исследований в данной работе
Объектом изучения данной работы
являются области внутриплитного магматизма
(горячие точки), субдукционные зоны и
зоны спрединга. Целью работы являются
изучение и описание механизмов данных
областей.
Задачами данной курсовой работы
являются сравнение вещественных составов
магм и сравнение продуктов магматизма,
выявление их причин. Также необходимо
рассмотреть различия в проявлении вулканической
(эруптивной) деятельности и их причины.
- Современные знания
в данной области
Со времен становления
геологии как науки, то есть с середины
XVIII в., ее главной задачей являлось объяснение
причин движений земной коры, изменений
ее структуры и проявлений магматизма.
С этой целью постепенно выдвигались различные
гипотезы, о чем уже шла речь в историческом
обзоре. Но все эти теории, а также открытия,
сделанный в 50-х – 60-х гг. прошлого века
не укладывались ни в одну тектоническую
теорию направления фиксизма и заставили
вспомнить о гипотезе Вегенера, насчитывавшая
к тому времени лишь немногочисленных
сторонников. В 1961—1968 гг. усилиями французских,
английских, американских и канадских
геологов и геофизиков были разработаны
основы новой мобилистской теории, первоначально
известной как новая глобальная тектоника,
а затем и тектоника плит. Проявлением
ее стала идея об образовании океанов
в результате раздвижения континентов
и разрастания относительно молодой океанской
коры, начиная от осей срединно-океанских
хребтов. Впервые этот процесс был описан
американскими геологом Хессом и геофизиком
Дитцем, в результате чего получил название
спрединга океанского дна (спрединг буквально
означает распространение, разрастание).
Но чтобы рассмотреть механизмы
магмообразования отдельных зон необходимо
обратиться к положениям теории тектоники
литосферных плит, одно из которых касается
характера их взаимных перемещений. Как
правило, различают три вида таких перемещений
и соответственно границ между плитами:
1) дивергентные границы, вдоль чего происходит
раздвижение плит, — спрединг; 2) конвергентные
границы, где происходит сближение плит,
обычно выражающееся погружением одной
плиты под другую, если океанская плита
погружается под континентальную, этот
процесс называется субдукцией, а если
океанская плита (литосфера, кора) надвигается
на континентальную — обдукцией; если
же сталкиваются две континентальные
плиты, тоже с погружением одной под другую,
— коллизией; 3) трансформные границы,
вдоль которых происходит горизонтальное
скольжение одной плиты относительно
другой плиты по плоскости вертикального
трансформного разлома. В природе обычно
преобладают границы первых двух видов.
Дивергентные границы отнесены к осевым
зонам срединно-океанских хребтов, а также
межконтинентальным рифтам, конвергентные—
к осевым зонам глубоководных желобов,
сопряженных с островными дугами.
|
Рис. 1
(В.Е. Хаин, М.Г. Ломизе.
«Геотектоника с основами геодинамики».
М.: КДУ, 2005) |
На дивергентных границах, в
зонах спрединга, происходит постоянное
беспрерывное рождение новой океанской
коры; именно поэтому эти границы еще называют
конструктивными. Эта кора перемещается
астеносферными течениями в сторону зоны
субдукции.
3.1. Теория «Горячих
точек».
Самым важным дополнением к
«классической» тектонике плит явилась
концепция, получившая название «тектоники
плюмов» или «плюм-тектоники». Истоки
этой концепции восходят к 60-м и 70-м гг.
прошлого века, когда Дж. Вилсон и Дж. Морган
предложили гипотезу «горячих точек»
и «мантийных струй (плюмов)». Основанием
для рождения этой гипотезы послужили
наблюдения на Гавайском и Императорском
хребтах в Тихом океане. Начиная от цепи
Гавайских островов с потухшими вулканами,
возраст этих вулканов закономерно возрастает
до эоценового (42 млн лет), и затем она сочленяется
с цепью подводных вулканических возвышенностей,
известных как Императорский хребет и
возраст вулканических построек возрастает
от эоценового до позднемелового (78 млн
лет). Таким образом предстает картина
закономерной миграции во времени и в
пространстве центров. Эту картину Дж.
Вилсон и Дж. Морган объяснили тем, что
под о. Гавайи в настоящее время действует
горячая мантийная струя, которая пробивает
астеносферу и листоферу и занимает стационарное
положение. Тихоокеанская плита двигалась
в двух навправлениях над этой горячей
точкей, в то же время горячая струя «прошивала»
её, создавая новые вулканы. (В.Е. Хаин, М.Г. Ломизе.
«Геотектоника с основами геодинамики».
М.: КДУ, 2005).