4. Концепция тектоники литосферных плит и мантийных плюмов.
4.3. Палеотектонические реконструкции на основе тектоники плит
Проведение палеотектонических реконструкций представляет собой один из важных и сложных видов геологических исследований. Они необходимы для выявления особенностей формирования каких-либо структурных элементов или крупных территорий, истории их развития и взаимосвязи, прогнозирования новых месторождений полезных ископаемых и т.д. Суть данных реконструкций состоит в восстановлении строения и палеогеографических условий формирования отдельных структур или территорий в геологическом прошлом. Реконструкции могут проводиться на один или несколько последовательных отрезков времени, при этом они базируются на определенных представлениях теоретической геологии. До 60-70-х годов прошлого столетия палеотектонические карты (реконструкции) составлялись на основе геосинклинальной теории, по которой структурообразование протекает за счет проявления, в основном, вертикальных тектонических движений. С 1970-1980-х годов они проводятся уже на базе тектоники плит, постулирующей крупномасштабные горизонтальные перемещения отдельных блоков литосферы.
Восстановление палеотектонических условий осуществляется на основе использования комплекса различных геологических методов исследований. Основными из них являются структурный и формационный анализы, а также палеомагнитный метод. Структурный анализ применяется для выявления внутреннего строения территорий, формационный анализ необходим для определения геодинамических обстановок формирования отдельных комплексов горных пород, а палеомагнитный метод позволяет определить палеогеографические координаты (палеошироту и направление на магнитный палеополюс) этих комплексов пород на время их образования.
Самыми интересными и трудоемкими являются глобальные (в масштабе всей Земли) реконструкции основных структурных элементов литосферы – океанов и континентов – в течение длительного времени. Наиболее достоверными из них являются построения на венд-фанерозойский этап развития Земли (последние 650 млн. лет). Это связано с его более удовлетворительной изученностью, в сравнении с более ранним периодом развития планеты, за счет возможности использования биостратиграфического метода датирования горных пород, являющихся основным источником информации о палеотектонических условиях своего формирования. Широко известными и используемыми в различных целях являются реконструкции Л. П. Зоненшайна [11, 13, 14, 16], Я. Голонке [24], К. Р. Скотиза [40], Р. Блеки [39]. В общих чертах построения этих авторов, особенно трех последних, довольно близки, при этом наиболее наглядными являются палеотектонические карты Р. Блеки.
Венд-фанерозойский этап развития Земли в тектоническом отношении можно подразделить на 3 временных подъэтапа. Первый из них, с возрастными границами 650-320 млн лет назад (венд - ранний карбон), представляет время формирования и развития океанов Япетус, Тетис и др., образовавшихся за счет распада 750-800 млн лет назад суперконтинента Родиния, предположительно сформированного на рубеже 1,0 млрд лет т.н. (рис. 4.29).
Рис. 4.29. Перемещения континентальных блоков в составе литосферных плит за последние 750 млн лет.
Второй подъэтап – 320-200 млн лет т.н. (ранний карбон – поздний триас) – это период образования суперконтинента, который А. Вегенером в начале XX века был назван Пангеей, а в последнее время обычно именуется Пангеей-II (см. 2.2.3. Неоднородность и динамика мантии, рис. 4.30).
Рис. 4.30. Облик Земли 260-270 млн лет назад – позднепалеозойская Пангея (реконструкции Р. Блеки).
Этот позднепалеозойско-раннемезозойский суперконтинент в настоящее время никем серьезно не оспаривается, т.к. он хорошо доказан комплексом геолого-геофизических данных. Его реконструкции, при условии неизменности объема Земли за последние 200 млн лет, практически идентичны у большинства тектонистов. Третий временной интервал - 200-0 млн лет - это период раскола Пангеи-II, раскрытия и развития Атлантического, Индийского и Северного Ледовитого океанов, и обособления шести современных континентов (Рис. 4.31).
Рис. 4.31. Распад Пангеи II – перемещения континентальных блоков за последние 150 млн лет.
Палеотектонические построения на более ранние этапы развития Земли немногочисленны и часто имеют крайне гипотетический характер (рис. 4.32).
Рис. 4.32. Предполагаемое расположение и строение докембрийских су-перконтинентов.
Это связано с объективными трудностями в датировке докембрийских (довендских) пород, в определении первичной природы значительной их части, связанной с преимущественной измененностью данных пород процессами тектоно-термальной переработки, и некоторыми другими факторами. В специальной литературе и Интернет преобладают реконструкции суперконтинента Родиния на интервал времени 1,0-0,75 млрд. лет назад. При этом они не отличаются однообразием (рис. 4.33 , рис. 4.34).
Рис. 4.33. Некоторые варианты реконструкций Родинии (1,0 млрд. лет назад). Реконструкция К. Скотиза.
Рис. 4.34. Некоторые варианты реконструкций Родинии (1,0 млрд. лет назад). Реконструкция П. Джонсона.
Господствующая в современном геологическом мире тектоника плит, как ранее отмечалось, имеет и предсказательную силу. Определения положения океанов и континентов в будущем базируются на оценке современных геодинамических процессов, учете палеоперемещений и современных движений плит, и на моделях мантийной конвекции. Исследования в этом направлении проводят К. Р. Скотиз, А. П. Трубицын и некоторые другие ученые. В качестве примера можно привести результаты работ Кристофера Скотиза (Рис. 4.35, 4.36, 4.37).
Рис. 4.35. Построения К. Скотиза на интервал будущего времени – 50 миллионов лет.
Рис. 4.36. Построения К. Скотиза на интервал будущего времени – 150 миллионов лет.
Рис. 4.37. Построения К. Скотиза на интервал будущего времени – 250 миллионов лет.
Более подробно с палеотектоническими реконструкциями можно ознакомиться по вышеуказанной литературе и на сайтах:
- Р. Блеки – http://jan.ucc.nau.edu/~rcb7/RCB.html
- К. Р. Скотиза –http://www.scotese.com/Default.htm.
Для максимального удобства работы можно просмотреть непродолжительные фильмы
"Принципы палеотектонических реконструкций. Докембрийские реконструкции",
“Фанерозойские реконструкции”, и
“Положение континентов и океанов в будущем”, в которых широко использованы материалы Р. Блеки и К.Р. Скотиза.
Палеотектонические реконструкции позволяют не только проследить и проанализировать перемещения отдельных континентов, формирование океанов, горно-складчатых поясов и т.п., но они имеют и философский смысл, суть которого заключается в необходимости объединения человечества и бережного отношения к Живой Земле.