Что такое рифтовый разлом
Что такое рифтовый разлом
Рифт — крупная линейная впадина в земной коре, образующаяся в месте разрыва коры в результате её растяжения или продольного движения. Существует две модели образования рифтов: модель Вернике и модель Маккензи. В последнее время геологи чаще используют смешанную модель.
Содержание
Океанические рифты
В океанах рифты развиты в так называемых зонах спрединга — центральных частях срединно-океанических хребтов, где происходит образование новой океанической коры. В центральной части этих рифтов периодически образуются разломы, через которые на дно океана поступает базальтовый расплав.
Континентальные рифты
На континентах ныне активной является система Восточно-Африканских рифтов, где при активном вулканизме происходит раздвижение и утончение континентальной коры и в некоторых местах (Афар) уже формируется океаническая кора. Развитие этой зоны может привести к образованию нового океана. Такие рифты образуются в результате поднятия к поверхности больших участков горячей мантии — плюмов, приподнимающих и растягивающих кору. Для активных рифтов характерен интенсивный вулканизм.
Авлакогены
Те рифты, которые заканчивают развитие, так и не превратившись в океан, постепенно заполняются осадочными породами, и геологически проявляются как крупные линейные депрессии, заполненные осадками очень большой мощности по сравнению с нормальным осадочным чехлом. Называются они авлaкогенами, к ним часто приурочены крупные месторождения солей, угля, нефти и природного газа. Впервые такие структуры были описаны Шатским Н. С. на Восточно-Европейской платформе. Пример типичного авлакогена — девонский Донецкий прогиб, с крупными месторождениями угля.
Байкальская рифтовая система
Примером рифта со сложным строением и историей является Байкальская рифтовая система. До сих пор нет единого мнения о её происхождении. С одной стороны сейчас в этом районе отсутствует вулканизм и есть только активные тектонические движения и землетрясения. Однако относительно недавно в близлежащих мелких рифтовых впадинах действовали активные вулканы, а в Монголии четвертичный вулканизм был развит очень широко.
Общее строение региона позволяет ряду исследователей утверждать, что Байкал представляет собой пассивный рифт, то есть образовался в результате сдвигового движения по огромному разлому, пересекающему Евразию с юго-запада на северо-восток. Байкальская впадина согласно этой теории сформировалась из-за разлома, шедшего под углом к основному разлому. Такой механизм в литературе называется «pull-apart». Этим объясняется ромбическая форма Байкальской впадины, а также тектонические движения при землетрясениях.
Другая теория объясняет образование Байкальской рифтовой системы поднятием под ним горячей мантии — плюма, то есть считает его активным. Эта теория позволяет объяснить вулканизм региона.
Новое в блогах
Дрожь Земли: 5 опаснейших разломов в земной коре
Согласно современному научному представлению о строении и движении твердой оболочки нашей планеты, литосферные плиты, из которых и состоит верхний слой этой самой оболочки, находятся в непрестанном движении относительно друг друга.
В одних местах плиты ползут друг на друга, в других — расходятся, а на границах этих перемещений образуются сейсмически, вулканически и тектонически активные зоны. И хотя плиты движутся невероятно медленно (от 1 до 10 см в год в зависимости от направления движения), их «непоседливость» доставляет немало неприятностей и беспокойства людям, выбравшим такие места в качестве постоянного места проживания.
Какие бывают разломы
Разумеется, официальная геология классифицирует десятки видов сдвигов, разломов, разрывов и трещин в земной коре, но, к нашему счастью, все они более или менее умещаются в три основные группы по направлению движения пород:
— сброс (или разлом со смещением по падению): основное направление движения происходит в вертикальной плоскости;
— сдвиг: основное направление движения происходит в горизонтальной плоскости;
— сбросо-сдвиг: основное направление движения происходит в обеих плоскостях.
Сан-Андреас (Калифорния, США)
В 2015 году на экраны вышел фильм-катастрофа Брэда Пейтона «Разлом Сан-Андреас», по сюжету которого разлом становится причиной девятибалльного землетрясения. В реальности толчков такой мощности пока не было, поэтому сложно прогнозировать, что произойдет в Калифорнии, если такое когда-нибудь случится
Официально крупнейший и, пожалуй, самый опасный разлом на планете — калифорнийский Сан-Андреас, пролегающий вдоль границы Тихоокеанской и Северо-Американской литосферных плит.
Впервые на разлом обратил внимание профессор Калифорнийского университета в Беркли Эндрю Лоусон (Andrew Lawson) в 1895 году, он же дал геологическому образованию название в честь располагающейся в этом регионе долины Сан-Андреас.
Лоусон изучал разлом с 1895 по 1908 год, причем 18 апреля 1906 произошло сильнейшее землетрясение в Сан-Францискомагнитудой 7,7, которое ученый уже тогда связал с потенциальным разрастанием разлома на юг Калифорнии.
Разрушенная эстакада после землетрясения Лома-Приета в 1989 году
Сан-Андреас достигает почти 1200 километров в длину и регулярно становится причиной сильных землетрясений в регионе, таких как произошедшее 17 октября 1989 землетрясение Лома-Приета магнитудой 7,1.
Сейчас самым сейсмоопасным участком разлома считается тот, что проходит вблизи Лос-Анджелеса. И так как землетрясений здесь не было давно, геологи предупреждают, что новая катастрофа может быть невероятно мощной.
Тихоокеанское огненное кольцо
Тихоокеанское вулканическое огненное кольцо
Не разлом, а в буквальном смысле слова пороховая бочка Земли — Тихоокеанское вулканическое огненное кольцо — объединяет 328 из 540 известных действующих наземных вулканов на планете.
Область проходит по периметру Тихого океана: на западном побережье она тянется от полуострова Камчатка через Курильские, Японские и Филиппинские острова, остров Новая Гвинея, Соломоновы острова и Новую Зеландию до Антарктиды, а к восточной части образования относятся вулканы Северо-Восточной Антарктиды, острова Огненная Земля, Анд, Кордильер и Алеутских островов.
«Живу как на вулкане» — так может сказать любой индонезиец. Причем союз «как» он может даже опустить
И все же одним из самых опасных участков кольца считается индонезийский. Именно здесь располагается плита, формирующая дно Индийского океана и постепенно уходящая под Тихоокеанскую. Итог такого соседства — регулярные разрушительные извержения, землетрясения и спровоцированные ими цунами, которые превращают жизнь на райских островах в ад на Земле.
Озеро Киву (Руанда и Демократическая Республика Конго)
Жизнь на озере Киву кажется идиллией. До поры до времени
Одно из Великих африканских озер, пресноводное Киву, располагается в Восточно-Африканской рифтовой долине — рельефном образовании на границе Африканской и Аравийской тектонических плит.
Киву разделяет Руанду и Демократическую Республику Конго, причем на территории последней находится один из крупнейших островов мира, расположенных в пресной воде, — Иджви. Котловина озера постепенно расширяется, что вызывает не только углубление водоема, но и вулканическую активность в регионе. Так, в 1948 году произошло извержение находящегося неподалеку вулкана Китуро. Говорят, что вода в Киву тогда закипела, и вся рыба, в тот момент плававшая в озере, сварилась — местным оставалось лишь подцеплять готовый ужин из воды.
Извержение вулкана Ньирагонго, расположенного в 20 километрах к северу от Киву, в 2017 году
«Спусковым крючком» катастрофы может стать, например, извержение одного из расположенных в регионе вулканов. В 2017 году здесь в очередной раз извергался Ньирагонго — тогда обошлось.
Байкальский рифт (Россия)
В последние годы Байкал превратился в настоящий круглогодичный туристический аттракцион: летом тут ловят рыбу и купаются, а зимой катаются по льду на собачьих упряжках и внедорожниках
«А есть ли опасные разломы на территории России?» — спросите вы. Отвечаем: есть, причем один из них известен каждому соотечественнику с детства, и это одно из главных природных достояний нашей страны, объект из списка всемирного наследия ЮНЕСКО — озеро Байкал. Точнее, Байкальская рифтовая зона, или Байкальский рифт — глубинный разлом коры протяженностью 1500 километров, центральная часть которого заполнена водой. Это и есть Байкал.
По мнению геологов, рифт — результат расхождения Евразийской и Амурской плит (последняя, кстати, со скоростью 4 мм в год ползет в сторону Японии и там сталкивается с Северо-Американской и Филиппинской плитами, что и является одной из причин постоянной сейсмической активности на Японских островах).
Сейчас в это сложно поверить, но однажды вся эта красота может исчезнуть, а на ее месте будут простираться воды огромного океана
Главная опасность, как и в случае с Киву, кроется на дне озера. По сути, дно Байкала — это тектонический разлом, а берега водоема постоянно расходятся. По прогнозам ученых, через каких-то несколько сотен миллионов лет (мелочь в масштабах Вселенной) Байкал превратится в самый что ни на есть океан.
Впрочем, пока наибольшей головной болью для живущих здесь людей становятся не сильные, но регулярные землетрясения, когда часть суши уходит под землю, порой прихватывая с собой жилые дома, и более редкие, но оттого не менее опасные извержения вулканов.
Рифт Сусва (Кения)
И вновь Африка, но теперь речь пойдет о сравнительно «молодой» трещине. Рифт Сусва в Кении, несмотря на пока относительно небольшие размеры и недавнее появление (новости о разломе появились в прессе в начале апреля 2018), уже беспокоит как местных жителей, так и специалистов по геологическому прогнозированию — есть мнение, что он может расколоть континент на две части.
Как часть более крупного, так называемого Кенийского рифта Сусва, названный так в честь расположенного неподалеку одноименного вулкана, интересует ученых давно, ведь именно в этой области находится граница Африканской и Аравийской плит. В последнее время ситуация в регионе нестабильна, о чем свидетельствуют многочисленные извержения подземных вулканов.
Если трещина продолжит расти, то, по прогнозам некоторых геологов, она расколет Африку уже через 50 миллионов лет. Примерно такая же трещина, по словам сторонников этой гипотезы, более 135 миллионов лет назад «развела» Африку с Южной Америкой.
При этом неприятности для людей могут начаться раньше: через разлом проходит автомобильная трасса (по местным меркам вполне оживленная), и пока «дыру» в ней просто засыпали, но если расползание продолжится, то внушительная часть дороги просто уйдет под землю.
Основные трещины возникают вдоль центральной оси большинства срединно-океанические хребты, где новые океаническая кора и литосфера создается по расходящаяся граница между двумя тектонические плиты.
Неудачные трещины являются результатом континентального рифтинга, который не смог продолжиться до точки разрыва. Обычно переход от рифтинга к спредингу происходит на тройной стык где три сходящихся трещины встречаются над горячая точка. Два из них развиваются до точки расширения морского дна, а третий в конечном итоге терпит неудачу, становясь авлакоген.
Содержание
Геометрия
Большинство рифтов состоит из серии отдельных сегментов, которые вместе образуют линейную зону, характерную для рифтов. Отдельные сегменты рифта имеют преимущественно полуграбеновую геометрию, контролируемую одним разломом, ограничивающим бассейн. Длина сегментов варьируется от разлома к разломам в зависимости от упругой толщины литосферы. Области толстой более холодной литосферы, такие как Байкальский рифт, имеют длину сегмента более 80 км, тогда как в областях более теплой тонкой литосферы длина сегмента может быть менее 30 км. [5] Вдоль оси рифта положение, а в некоторых случаях полярность (направление падения) основного разлома, ограничивающего рифт, меняется от сегмента к сегменту. Границы сегментов часто имеют более сложную структуру и обычно пересекают ось рифта под большим углом. Эти граничные зоны сегментов учитывают различия в смещении разломов между сегментами и поэтому известны как зоны аккомодации.
Зоны аккомодации могут иметь различные формы: от простой эстафетной рампы на перекрытии двух крупных разломов одной полярности до зон высокой структурной сложности, особенно в тех случаях, когда сегменты имеют противоположную полярность. Зоны аккомодации могут быть расположены там, где более старые структуры земной коры пересекают ось рифта. В рифте Суэцкого залива расположена зона размещения Заафарана, где зона сдвига в Аравийско-Нубийский щит встречает раскол. [6]
Развитие рифта
Инициирование разлома
В начале рифтогенеза верхняя часть литосферы начинает расширяться на серию изначально не связанных между собой нормальные неисправности, что привело к развитию изолированных бассейнов. [8] В субаэральных перекатах дренаж на этой стадии обычно внутренний, без элемента сквозного дренажа.
Зрелая стадия разрыва
По мере развития рифта некоторые из отдельных сегментов разлома растут, в конечном итоге соединяясь вместе, образуя более крупные ограничивающие разломы. Последующее расширение концентрируется на этих неисправностях. Более длинные разломы и более широкий интервал разломов приводят к более непрерывным областям, связанным с разломами. проседание по оси рифта. На этом этапе развивается значительное поднятие плеч рифта, сильно влияющее на дренаж и седиментацию в бассейнах рифта. [8]
Во время кульминации литосферного рифтинга, когда кора истончается, поверхность Земли опускается, и Мохо становится соответственно повышенным. В то же время мантийная литосфера истончается, вызывая подъем вершины астеносферы. Это приводит к сильному тепловому потоку из восходящей астеносферы в утончающуюся литосферу, нагревая орогенную литосферу для дегидратационного таяния, обычно вызывая экстремальный метаморфизм при высоких температурных градиентах, превышающих 30 ° C. Продукты метаморфизма представляют собой высокотемпературные и сверхвысокотемпературные гранулиты и связанные с ними мигматиты и граниты в коллизионных орогенах с возможным внедрением метаморфических ядерных комплексов в континентальных рифтовых зонах и океанических ядерных комплексов в спрединговых хребтах. Это приводит к своего рода орогенезам в экстенсиональной обстановке, которые называют орогенезом рифтогенеза. [9]
Пост-рифтовое проседание
Когда рифтинг прекращается, мантия под рифтом охлаждается, и это сопровождается обширной областью послекрифтового погружения. Величина проседания напрямую связана со степенью утонения во время фазы рифтогенеза, рассчитанной как бета-фактор (начальная толщина земной коры, деленная на конечную толщину земной коры), но также зависит от степени заполнения рифтового бассейна на каждой стадии, из-за большей плотности осадков по сравнению с водой. Простая «модель Маккензи» рифтогенеза, которая рассматривает стадию рифтогенеза как мгновенную, обеспечивает хорошую оценку первого порядка степени истончения земной коры на основе наблюдений за величиной послекрифтового опускания. [10] [11] Ее обычно заменяют «моделью изгибного кантилевера», которая учитывает геометрию рифтовых разломов и изгиб изостазия верхней части корочки. [12]
Многофазный рифтинг
Некоторые рифты демонстрируют сложную и длительную историю рифтинга с несколькими отчетливыми фазами. В Разлом Северного моря показывает свидетельства нескольких отдельных фаз рифта от Пермский период до самого раннего Меловой, [13] период более 100 миллионов лет.
Магматизм
Недавние исследования показывают, что постколлизионные граниты в коллизионных орогенах являются продуктом рифтогенного магматизма на краях сходящихся плит. [ нужна цитата ]
Экономическое значение
Осадочные породы, связанные с континентальными рифтами, содержат важные месторождения как минералов, так и углеводороды. [17]
Минеральные месторождения
SedEx месторождения полезных ископаемых встречаются в основном в континентальных рифтовых условиях. Они образуются в пострифтовых толщах, когда гидротермальные флюиды, связанные с магматической активностью, вытесняются на морское дно. [18]