title-icon Статьи о ремонте
title-icon
» » Зрелые континентальные рифты

Зрелые континентальные рифты

В мезозойско-кайнозойскую эру ведущим геодинамическим процессом на Земле является рифтогенез. Он в равной мере проявлен как на континентах, так и в океанах. Однако, хотя процесс этот всегда инициируется в пределах континентальных блоков, на континентах многочисленные рифтовые системы являются слепыми окончаниями или боковыми ответвлениями мировой системы внутриокеанических хребтов. Это вполне естественно, поскольку дивергентные границы плит маркируют процесс их расхождения, но так как это длительно развивающееся геологическое явление, то в пределах разных тектонических структур наблюдаются разные его стадии: от рифтогенеза до активного спрединга. По тем же причинам сам рифтогенный режим в зависимости от физико-механических свойств подастеносферной оболочки в структурах земной коры континентов фиксируется разными геодинамическими обстановками: эмбриональными рифтами зон рассеянного рифтогенеза, зрелыми континентальными рифтами, авлакогенами, надрифтовыми депрессиями.
Если внешние структурные проявления режимов расхождения и схождения плит зависят прежде всего от реакции земной коры на глубинные процессы, то сама мантийная конвекция, служащая основным генератором движения литосферных плит, энергетически сбалансирована. Причем эта сбалансированность проявляется и в пространстве (равенство в среднем высот срединно-океанических хребтов и глубин желобов зон субдукции, если, конечно, глубины желобов отсчитывать не от поверхности океана, как было принято в океанологии, а от верхней бровки внешнего склона желоба), и во времени: основные эпохи рифтогенеза совпадают по времени с эпохами крупных континентальных коллизий на активных окраинах или следуют непосредственно за ними. Последний факт объясняется тем, что во время коллизии континентальных масс активное движение плит блокируется, конвективный поток создаст избыточные напряжения в литосфере, которые, достигая наибольших значений под континентами в силу большей вязкости континентальной астеносферы, генерируют подъем так называемой аномальной мантии, что и приводит в конце концов к образованию разных в морфологическом отношении рифтогенных структур, Е.Е. Милановский отмечает, что на глубине 150 км большинству главных звеньев мировой рифтовой системы соответствуют зоны пониженных скоростей сейсмических волн, относительного разогрева и разуплотнения мантийного материала.
Помимо этого, отмечается и пространственная унаследованность в локализации основных рифтогенных систем. Проявляется она в том, что молодые рифтогенные пояса, как правило, приурочиваются к значительно более древним, уже отмершим и переработанным рифтовым системам. Так, кайнозойский рифтогенез тяготеет к областям развития докембрийских зеленокаменных поясов. Это относится и к Байкальской рифтовой зоне, которая на всем своем протяжении (более 2500 км) следует очертаниям раннепротерозойского зеленокаменного пояса, и к Восточно-Африканской рифтовой системе, и ко многим другим. Правда, следует заметить, что происхождение зеленокаменных поясов не всеми трактуется однозначно. Если А.Ф. Грачев не сомневается в том, что они представляют собой сильно переработанные древние рифтовые зоны, то Л.П. Зоненшайн, М.И. Кузьмин и Л.М. Натапов считают, что зеленокаменные пояса — это реликты древних островных дуг.
Так или иначе, но для нас важны как общие закономерности развития разновозрастных рифтовых зон и их тяготение к древним зеленокаменным поясам, поскольку это влияет и на интерпретацию общих закономерностей расположения рифтогенных осадочных бассейнов в структуре континентов, так и особенности их строения: структура, размеры, состав вмещающих осадочных толщ и вулканитов. Это позволит увязать в единое целое представления о механизме образования рифтогенных впадин и процессы их заполнения осадочными комплексами, а также выявить устойчивые индикационные ряды осадочных формаций и с их помощью диагностировать бассейны рифтогенной природы геологического прошлого.
Весь ряд рифтогенных геодинамических обстановок на континентах состоит из термически инициированных рифтов, которые по форме образуемых ими тектонических депрессий можно подразделить на недоразвитые (эмбриональные) рифты — внутриплитные замкнутые впадины изометричной или квазиизометричной формы; полуграбены, или одноплечевые рифты, чаще всего располагающиеся в переходной зоне к пассивной окраине или в пределах самой пассивной окраины; наконец, асимметричные (зрелые, или полноразвитые) рифты. Именно с них мы и начнем описание осадочных бассейнов внутриплитных (рифтогенных) обстановок.
К классическим образцам зрелых континентальных рифтогенных бассейнов относится такие хорошо изученные рифтовые системы, как Байкальская и Восточно-Африканская, а также крупные рифты типа Момского на Северо-Востоке России, Рейнского в пределах Западной Европы, Рио-Гранде на западе США, Бенуэ на западной окраине Африки и многие другие. Они протягиваются на сотни и даже тысячи километров и представляют собой сложную мозаику грабенов, горстов и многочисленных депрессий, заполненных как континентальными, так и морскими отложениями.
Большое число региональных примеров конкретных полноразвитых рифтов приведено в монографиях. Рифтогенные бассейны стали изучать задолго до становления тектоники литосферных плит. Они по праву являются наиболее изученными, что, возможно, именно этот фактор мешает сделать уверенные литогеодинамические обобщения. На самом деле хорошо известно, что особенности индивидуального строения континентальных рифтовых зон и специфика по (кадочного выполнения зависят от многих причин, важнейшими из которых являются: их геологическая предыстория, длительность, а главное интенсивность рифтогенеза, положение рифтовой зоны внутри материка и или вблизи окраины и, наконец, климатический фактор. И все же удастся вымыть те общие характеристики строения рифтовых зон, которые можно считать типичными для всех полноразвитых (зрелых) континентальных рифтов.
В принятой нами систематике внутриплитных (рифтогенных) бассейнов выделены и тс, что связаны с обстановками рассеянного (эмбрионального) рифтогенеза. Это, как правило, сравнительно мелкие депрессии, отличавшиеся от зрелых рифтов не столько размерами, сколько тем, что процессы взаимодействия механического растяжения континентальной коры с термической переработкой глубинных горизонтов литосферы поднимающимся мантийным диапиром не привели к образованию коры океанического типа. Поэтомy процессы растяжения «замерли» на этапе формирования как бы рассеянных на значительных пространствах плиты депрессий — грабенов изометричной формы. Они-то и относятся к континентальным бассейнам обстановок рассеянного рифтогенеза. Подобного рода депрессии отмечаются и Восточном и Западном Забайкалье, во Внутренней Монголии. Вероятнее всего, они, как и Байкальская рифтовая зона, образовались в результате напряжений в земной коре, инициированных Индо-Азиатской коллизией. Пожалуй, самой важной тектонической особенностью континентальных рифтов, определяющей, прежде всего, фациальный состав и циклические характеристики образующегося разреза, является то, что никаких колебательных движений земной коры здесь быть не может, если, разумеется, опираться на современные тектоно-геофизические представления о рифтогенезе, предопределяющие автономное развитие этих депрессионных структур, которые испытывают направленное проседание, скорость которого и разные фазы этого процесса может существенно варьировать. Именно этот фактор является ключевым для понимания механизма седиментогенеза в подобного рода депрессиях.
Суть предлагаемой нами тектоно-седиментологической модели развития континентальных рифтогенных бассейнов состоит в следующем.
1. Порядок следования пород в разрезе континентальных рифтов определяется не колебательными движениями земной коры, а только соотношением скоростей проседания дна рифта и аккумуляции осадочного материала. Эти соотношения на разных этапах развития рифтов меняются и потому в отдельные отрезки времени рифтогенная депрессия оказывается некомпенсированной осадками, тогда как к заключительному (пострифтовому) этапу она во многих случаях полностью заполняется разнофалиальными осадочными комплексами.
2. Тектонический режим развития рифтогенных депрессий диктует прежде всего направленную смену обстановок осадконакопления (флюциальной, озерной, лагунной, прибрежно-морской и т. п.), а литологический состав формирующихся в их пределах пород зависит от местных условий: климата, гидродинамической активности бассейна, контрастности рельефа прилегающих областей сноса и т. д. Иными словами, разнообразие местных условий в сочетании со сравнительно небольшой шириной рифтогенной депрессии (40—60 км) предопределяют чрезвычайную пестроту индивидуальных фациальных особенностей осадков и их резкую фациальную изменчивость как в латеральном, так и в вертикальном направлениях. Наиболее наглядно это выражается в периоды существования в бассейне континентальных обстановок.
3. Разломно-сбросовый характер строения континентальных рифтов является определяющим при анализе распределения фациальных комплексов осадков в бассейне, особенно в периоды существования континентальных обстановок осадконакопления. Так, крутизна внешних бортов рифта и расчлененность рельефа как в источнике сноса, так и в пределах отдельных грабенов оказывается основной причиной того, что в основании сбросовых уступов формируются грубообломочные фации, включающие неокатанную гравийно-галечно-песчаную смесь, сменяющуюся по латерали более мелкозернистыми песчаными накоплениями, которые образуют в совокупности характерные отложения аллювиальных конусов выноса. Они быстро выклиниваются к центру бассейна, где можно наблюдать чередование дистальных фаций прибортового конуса с проксимальными мелководными континентальными фациями следующего сбросового уступа (рис. 1.4).

Основной питающей осадками транспортирующей системой служит разветвленная речная сеть, по которой терригенная кластика доставляется в крупные мелководные озера и бессточные котловины. В зависимости от климатических условий эти озера могут быть как пресными, так и солоноватоводными, с соответствующим набором фаций, включая и эвапоритовые. Флювиально-озерные континентальные обстановки выделяются в разрезах Байкальской рифтовой зоны, Эфиопского рифта, Рейнского грабена, рифта Бохай в Северо-Восточном Китае и т. д. Как правило, именно с флювиальных и озерных обстановок начинается развитие любого континентального рифтогенного бассейна, что доказывается мощными накоплениями циклически построенных терригенных разрезов, часто угленосных (в условиях гумидного климата) или соленосных (в аридных климатических зонах). Во многих рифтах (Рейнский грабен, Эфиопский и т. д.) этой фазе развития рифтогенной депрессии соответствуют разрезы терригенных красноцветов значительной мощности. Так, на Гебридских островах выделяется континентальный рифт пермо-триасового возраста, начальному этапу эволюции которого соответствует формация Сторновей, состоящая из переслаивания конгломератов, песчаников и алевролитов (типичные последовательности флювиального режима циклоседиментогенеза), она связывается с обстановками аллювиальных конусов выноса и грязевых потоков. Мощность се достигает 4 км. В Данакильском рифте Восточной Африки раннему олигоцен-миоценовому этапу развития соответствует мощная толща (до 5 км) терригенных красноцветов и эвапоритов. На терригенные континентальные накопления ранних этапов развития рифтогенных депрессий накладываются продукты и вулканических излияний разного состава. Вулканизм, повторяем, — наиболее характерная особенность всех континентальных рифтогенных бассейнов.
Структурно-геоморфологический контроль определяет специфику распределения фаций вкрест простирания рифтогенной континентальной депрессии на всех этапах се развития. И только на заключительном (пострифтовом) этапе, когда рельеф нивелируется, а бассейн мелеет, он утрачивает свою значимость, господствующими оказываются условия биохемогенного осадконакопления, а в разрезе фиксируются терригенные, карбонатные и соленосные комплексы пород.
4. Наша модель предполагает (хотя допускаются и исключения) общую тенденцию «погрубения» разреза континентальных рифтогенных депрессий от наиболее древних стратиграфических комплексов к более молодым. Тенденция эта справедлива только в пределах собственно рифтогенного этапа развития и вытекает из уже описанной тектоно-геофизической модели. Тенденция установлена эмпирически при описании разрезов многих конкретных бассейнов и выражается в том, что на осадки флювиальных, озерных и болотных фаций ложатся отложения лагунных и прибрежно-морских обстановок, если появляется связь внутри плитного рифтогенного бассейна с открытым морем, на которых чаще всего залегают отложения континентальной молассы. Именно такой тип разреза мы предложили называть сублационным.
Затем данную последовательность удалось проинтерпретировать в терминах тектоно-геофизической модели и связать направленную смену обстановок осадконакопления в бассейне с меняющимися на разных этапах существования рифтогенной депрессии скоростями проседания дна бассейна. Седиментологически отмеченная тенденция связана с тем, что сама зона аккумуляции осадков остается на месте и даже в тех случаях, когда морская трансгрессия, временно достигшая пределов континентального рифта, затем сменяется регрессией моря, в рифтогенной впадине вновь аккумулируются континентальные осадки речных и озерных фаций. Это соответствует стадии начального рифтогенеза.
Далее наступает стадия медленного погружения зажатого глубинными разломами континентального блока, за которой следует стадия быстрого погружения, когда слой аномальной мантии поднимается на глубину всего 10—15 км от поверхности, что обеспечивает интенсивный разогрев коры и ее быстрое проседание. Иногда этот этап развития рифтогенных бассейнов называют «провальным», настолько велики скорости погружения дна депрессии, а значит, и разность скоростей проседания дна и аккумуляции осадков растет, и впадина становится некомпенсированной осадконакоплением. Такое соотношение сохраняется до тех пор, пока опускание не стабилизируется. Подобная ситуация отмечена для континентального рифтогенного бассейна Бохай в Северо-Восточном Китае, где только в третичном периоде накопилось до 7 км вулканогенных и осадочных пород. В силу того что скорость речной эрозии всегда превышает скорость тектонических движений, горные массивы, окружающие рифт, прорезаются многочисленными речными системами, впадающими в озеро, которое на этом этане занимает акваторию основной рифтогенной депрессии. Подобную ситуацию можно наблюдать в Байкальской рифтовой зоне, в пределах которой Байкальский рифт как раз соответствует «провальной» стадии эволюции внутриплитной рифтогенной обстановки. Впоследствии при замедлении скорости проседания дна впадины она заполняется отложениями речных конусов выноса — флювиальный режим циклоседиментогенеза. При этом как в пределах элементарных седиментационных циклов наблюдается увеличение зернистости незрелого терригенного материала от основания цикла к его вершине, так и вся толща направленно «грубеет» от нижних горизонтов к верхним, поскольку по мере нарастания мощности разреза автоматически сокращается длина транспортировки терригенной кластики и выносимый реками материал сгружается у бортов впадины, формируя отложения фангломератов, или верхней (континентальной) молассы.
Разумеется, подобная направленность в смене фаций отмечается не во всех континентальных рифтогенных депрессиях, но именно она выражает наиболее полную последовательность этапов их тектонической эволюции. Поэтому ее необходимо учесть при обосновании теоретически выводимых индикационных рядов осадочных формаций внутриплитных рифтогенных обстановок. Важно и то, что обратная последовательность генетически невозможна.
5. Уже из описанных особенностей литогсодинамики континентальных рифтогенных бассейнов следует, что индикационными в данном случае могут быть только вертикальные (стратиграфически упорядоченные) последовательности осадочных формаций, поскольку седиментологическая эволюция бассейнов данного типа предопределяет изменения режимов циклоседиментогенеза прежде всего во времени, а не в пространстве. Хотя и латеральные ряды формаций для фиксированного временного рубежа могут быть полезными при детальной корреляции местных литостратиграфических схем.
Итак, в наиболее полном выражении континентальные рифты проходят пять стадий развития:
а) региональное воздымание (вздутие) рельефа, когда преобладает эрозия и намечены только контуры будущею бассейна, — предрифтовая стадия;
б) региональное растяжение, когда по крутонаклоненным глубинным разломам происходит «обрушение» свода и образуется неглубокая депрессия асимметричной формы — стадия начального рифтогенеза. Данная стадия сопровождается интенсивным вулканизмом;
в) раннюю провальную — бассейн начинает медленно проседать, в нем формируются сбросовые уступы, и он расчленяется на ряд грабенов, отделенных друг от друга разломами;
г) интенсивную провальную — бассейн быстро проседает, акватория нахватывает почти все ранее образованные грабены, а за счет резкого превышения скорости проседания над темпом денудации создается иллюзия воздымания горного обрамления депрессии, — плечей рифта;
д) пострифтовую — бассейн мелеет и весь район испытывает медленное опускание.
Если этим стадиям поставить в соответствие направленную смену обстановок осалконакопления, а им — соответствующие ряды осадочных формаций, дифференцированные в зависимости от климата (гумидный или аридный), то можно обосновать наиболее полные индикационные ряды осадочных формаций, типологические для бассейнов внутриплитных (рифтогенных) обстановок (табл. 1.2). Из анализа табл. 1.2 видно, что некоторые формации повторяются на разных стадиях развития рифта, а потому они могут считаться индикационными только в общем вертикальном ряду направленной смены формаций. Помимо этого, также на разных стадиях рифтогенеза в разрезе могут появляться, но не обязательно, морские и лагунные отложения. Это означает только одно, что в этот период осадочная система континентальных рифтов вследствие, например, эвстатического подъема уровня океана, стала составной частью более мощной системы седиментации. Поэтому морские фации в разрезе сугубо континентального бассейна не являются следствием определенной стадии его седиментологической эволюции, а лишь указывают на связь рифтогенной депрессии со значительно более широкомасштабными тектоно-седиментологическими явлениями. Именно эти формации в составе разреза континентальных рифтов служат надежными реперами для региональной и межрегиональной корреляции синхроничных отложений.

Резюмируя все изложенное, предлагаем следующий индикационный ряд осадочных формаций зрелых континентальных рифтов: кора выветривания > терригенно-угленосная бессточных впадин (терригенно-соленосная) > алевролито-песчаниковая сероцветная (алевролито-песчаниковая красноцветная), карбонатно-терригенная соленосная (сульфатно-карбонатная эвапоритовая) > угленосная лимническая, терригенная аллювиальных конусов выноса (алевролито-песчаниково-конгломератовая красноцветная), прибрежно-морская терригенно-карбонатная (гипсоносная с пачками доломитов, ангидритов, солей) > глубоководныс аргиллиты, терригенная континентальная моласса, рифовая > терригенная алевролито-песчаниковая, карбонатно-терригенная (сульфатно-глинистая). Это — наиболее полный (модельный) ряд формаций. В реальных разрезах многие члены этого ряда не отмечаются. Mo зато есть главный признак, позволяющий диагностировать отложения континентальных палсорифтов, — направленная смена формаций. В этом и состоит смысл того, что они являются индикационными.

title-icon Подобные новости