Преддуговая область, расположенная между вулканическим фронтом и аккреционной призмой состоит из двух или большего числа структурных террас, разделённых крутыми уступами. Плоские участки террас заняты осадочными преддуговыми бассейнами, которые подразделяются на верхний и нижний. Верхняя терраса относится к шельфовым глубинам, имеет ширину от 50 до 100км. На её внешнем крае иногда располагается гряда островов, составляющая внешнюю невулканическую дугу. Некоторые такие острова, например о-в.Барбадос во внешней дуге М.Антильских островов, сложены системами тектонических покровов, в других случаях обнажаются деформированные офиолиты, слагающие зоны меланжа и тектонические покровы. В других случаях острова внешней дуги сложены более древними островодужными комплексами, представляющими хаотическое нагромождение крупных блоков.

       Таким образом, фронтальные невулканические дуги сложены деформированными комплексами подножия островной дуги, субдукционным меланжем, либо чужеродными блоками, причленившимися к вулканической дуге.

Верхний преддуговый бассейн заполняется в основном вулканокластическим материалом, продуктами разрушения вулканической дуги, в меньшей степени невулканической дуги. (Показать на рисунке). В тропическом и экваториальном поясе широко развиты рифовые известняки. Мощность осадков составляет 3-4 км. (Здесь формируются месторождения нефти и газа).

Нижний преддуговый бассейн располагается на глубине около 3 км. Ширина обычно составляет 20-40км. Со стороны дуги к нему спускается уступ высотой 1.5-2км и сам он обрывается в сторону желоба уступом такой же или большей высоты. Склоны уступов покрыты пелагическими, турбидитными и обвально-оползневыми осадками. На крутых участках обнажаются коренные породы. Состав и характер залегания этих коренных пород различается. В энсиматических дугах это гипербазиты, габбро, базальты океанической коры, в развитых дугах встречаются литифицированные осадки или более древние вулканические породы островодужного происхождения.

Таким образом, на преддуговом склоне обнажаются либо породы фундамента, на котором закладывалась островная дуга, либо чужеродные блоки, в разное время причленившиеся к дуге.

Мощность осадков нижнего преддугового бассейна составляет от 1 до нескольких километров. Они в равной мере представлены пелагическими осадками и обломочным материалом принесённом с островной дуги. Также как и аккреционной призме всей преддуговой области характерна сейсмичность, но число и магнитуда землетрясений меньше и преобладают сдвиги и растяжение.

Сейчас установлено, что почти во всех преддуговых бассейнах существуют условия растяжения (решение механизмов землетрясений, листрические сбросы), в одном из районов установлены излияния базальтов. Предполагается, что раскол дуги с образованием междугового бассейна начинается не с расщепления дуги или её тыловой части, а с раздвига в преддуговой области. Почему? Непонятно.

Вулканические дуги.

Богатиков О.А., Цветков А.А. Магматическая эволюция островных дуг. М.Наука, 1988

Островные дуги являются главным составным элементом активных океанических окраин. Их изучение продолжается уже более 100 лет и несмотря на это, процессы связанные с островными дугами (зонами субдукции) по прежнему остаются в числе важнейших задач геологии.

Под островными дугами с давних пор понимали тектонически активные пояса земного шара, пространственно совпадающие с областями наиболе интенсивных землетрясений и состоящие из дугообразно расположенных цепочек действующих стратовулканов центрального типа. Для островодужных вулканов очень характерны взрывные, эксплозивные извержения. Все катастрофические извержения связаны с вулканическими дугами (Кракатау -1883, Мон-Пеле-1912, Безымянный -1946 и т.д.). В настоящее время по морфологическим признакам выделяются одинарные, двойные, тройные, активные и пассивные островные дуги. Обычно термин островная дуга применяется к области расположенной между окраинным морем и внешним краем глубоководного желоба. Островные дуги представляют собой огромные горные сооружения протяжённостью от 1000-2000 (Курильская, Рюкю, Марианская) до 3000-4000км (Тонга-Кермадекская, Кюсю-Палау). Радиус кривизны островных дуг изменяется в широких пределах. Наряду с относительно пологими дугами (Алеутская, Курильская, Марианская) известны резко изогнутые (архипелаг Бисмарка). В этом случае длина их сравнительно невелика. Давольно редки хребты почти прямолинейной формы (Тонга-Кермадекск, Колвилл-Лау).

Наряду с одинарными островными дугами (Идзу-Бонинская, Вулкано) широко развиты дуги, состоящие из двух или даже трёх параллельных гряд, расположенных на одном цоколе, но разделённых продольным понижением (Алеутская, Курильская). К особому типу могут быть отнесены раздваивающиеся дуги (Соломонова, Новогебридская), разделённые в средней части овальным вытянутым прогибом. На Рис.1 приведён схематизированный разрез типичной островной дуги. Этот рисунок похож на предыдущий. Здеси важно напомнит, что в целом в крест простирания дуги выделяют фронтальную, осевую, и тыловую структурно-формационные зоны. В пределах фронтальной зоны, как мы отмечали, могут располагаться одна или несколько невулканических гряд островов. Граница между осевой и фронтальной зонами обычно прямолинейная и называется вулканическим фронтом островной дуги, а переход от осевой зоны к тыловой постепенный.

По степени магматической активности различают активные и пассивные дуги. Пассивные, означает лишь то, что отсутствует современная вулканическая деятельность. Большая часть островных дуг расположена в западной части Тихого океана (13), две дуги Липарская и Эгейская в Средиземном море, две в Атлантическом океане - Ю.Сандвичева и М.Антильская.

В настоящее время считается, что рост площади континентов происходит в основном за счёт аккреции островных дуг заложившихся на океанической коре. Поэтому, можно сказать, что островные дуги рождаются, достигают зрелости и умирают причленяесь к окраине континента. По степени зрелости принято выделять юные, развитые и зрелые островные дуги.

Юные островные дуги. Формируются на океанической литосфере вслед за появлением крупных относительно пологих глубинных разломов, по котрым происходит поддвигание одних участков литосферы под другие. В результате начинается процесс субдукции, который сопровождается разогревом и магматизмом. Продукты этого магматизма, в виде вулканических излияний и субвулканических интрузий аккумулируются в верхних частях литосферы в краевой части нависающей плиты. Накопление больших масс продуктов вулканической деятельности постепенно приводит к утолщению края литосферной плиты и образованию цепочки островов приуроченных к центрам максимальной вулканической активности. Большинство юных дуг располагается на значительном удалении от континента и не имеют с ними непосредственной структурной связи. В тылу таких островных дуг располагаются окраинные морские бассейны с корой океанического типа. Мощность коры юных островных дуг составляет 10-15 км и они незначительно возвышаются над поверхностью моря. В составе фундамента отсутствует гранитно-метаморфический слой, в составе островодужных отложений отсутствует терригенный материал. Все обломочные породы представлены либо пирокластическим материалом, либо продуктами разрушения вулканических построек.

Часть внутриокеанических островных дуг накладывается на крупные субконтинентальные блоки (Новозеландский, Японский, Новогвинейский). Магматические продукты относятся к толеитовой петрохимической серии.

Развитые островные дуги. Переход от юной  к следующей - развитой стадии эволюции определяется началом массовых излияний андезитов и родственных им пород известково-щелочной петрохимической серии и внедрением комагматичных им гранодиорит-тоналитовых интрузий. Продукты этого магматизма (+ шошонитовая серия) «надстраивают» разрез юной - толеитовой островной дуги. Это приводит к формированию крупных горных сооружений значительно возвышающихся над уровнем моря. Мощность земной коры увеличивается до 30-40 км, участками она приобретает субконтинентальный или континентальный тип строения. Геофизическими методами в них фиксируется маломощный (2-5км) «гранитно-метаморфический» слой. К числу развитых относятся: Алеутская, Курильская, Фиджийская, Соломонова и некоторые другие островные дуги. Многие энсиалические сегменты развитых островных дуг продолжаются на континентальных окраинах - камчатка, Аляска, образуя переход к АКО, что подчёркивает генетическую общность этих структур.

Зрелые островные дуги. К их числу относятся наиболее крупные, сложно построенные островодужные системы, обладающие уже полностью сформированной мощной корой континентального типа. Обычно они состоят из нескольких. Разделённых тектоническими швами структурно-формационных зон, продолжительность магматизма в которых составляла 50-100 млн.лет. Такие дуги образуются при последовательном приращивании нескольких отдельных островных дуг к наиболее древнему симатическому или сиалическому геоблоку. Наличие мощного «гранитно-метаморфического» слоя обеспечивает широкое проявление анатектического гранитообразования. Этот признак является основным для отнесения островной дуги к типу зрелых. Такие дуги имеют много общего с АКО. Мощность земной коры составляет 30-45км, из них 10-15 км приходится на гранитно-метаморфический слой, представленный разнообразными гранитоидами и метаморфическими породами. К числу зрелых относятся Японская, Новогвинейская, Зондская, Филиппинская островные дуги.

Сказанное выше не означает, что каждая островная дуга проходит весь путь развития от юной стадии до зрелой. Многие ОД умирают, т.е. прчленяются к континенту или другой более мощной ОД в раннем взрасте, или на любой другой стадии эволюции.

Окраинные бассейны. (Кэри, Сигурдсон // Геология окраинных бассейнов). Окраинные бассейны представляют собой полузамкнутые котловины, или серии котловин, расположенные за вулканическими цепями островодужных систем. (Любые малые площади океанической литосферы, расположенные между островными дугами или между двумя континентальными фрагментами). Образование окраинных бассейнов прямо связано с процессами субдукции океанских плит. Большинство окраинных бассейнов образовалось путём растяжения, в значительной мере сходного с формированием новой океанической коры в СОХ (задуговый спрединг).

Рельеф дна окраинных бассейнов очень разнообразен. Встречаются бассейны с проктически ровным дном, не отличающимся от рельефа абиссальных равнин, а также бассейны со сложным горно-холмистым рельефомдна. Такой рельеф связан с тем что внутри окраинных или задуговых бассейнов оказаваются остаточные островные дуги погрузившиеся ниже уровня моря, которы и создают главные неровности рельефа.

Окраинные бассейны растяжения делятся на активные и неактивные. Активные бассейны испытывают растяжение в настоящее время за счёт новообразования океанической коры. (задуговые бассейны островодужных систем Тонга, Кермадек, Марианской, Бонинской, Новогебридской и Скоша). Неактивные бассейны были сформированы в результате растяжения некоторое время назад, но в настоящее время никаких признаков спрединга не обнаруживают. По величине теплового потока неактивные бассейны делятся на бассейны с высоким значением теплового потока (Японское и Охотское море, бассейн Парессе-Вела) и с нормальным тепловым потоком - Южно-Фиджийская, Алеутская котловины. Высокий тепловой поток указывает на относительную молодость бассейна. Из этой классификации существуют исключения. К их числу относятся такие бассейны как Берингово море, представляющее фрагмент океанской литосферы, отчленённой от тихого океана зоной субдукции Алеутской островной дуги. Этот бассейн является «отгороженным», и не связан с процессом задугового спрединга.

Образования задугового бассейна показано на Рис1. Процесс начинается с субдукции литосферной плиты и формирования системы островная дуга - желоб, сопровождающегося активным вулканизмом (а). Растяжение, вызванное процессом субдукции, приводит к расщеплению вулканической дуги вдоль ослабленных зон, таких, как магмоподводящие каналы и зоны активной интрузивной деятельности. Вдоль крутопадающих нормальных сбросов возникает осевой рифт (б). Затем происходит постепеннное расширение этого рифра, в его центральной части образуется осевое поднятие напоминающее СОХ, но гораздо меньше, в котором формируется новая океаническая кора. Тыловая часть островной дуги отодвигается от вулканической дуги и превращается в остаточную дугу (в). (Таким образом формируются двойные и тройные островные дуги). По мере разрастания котловины фланги осевого поднятия погружаются и перекрываются осадочным материалом (г). Новый цикл начинается тогда когда растяжение в задуговом бассейне прекращается, а в вулканической дуге вновь происходит рифтообразование.

В соответствии с этой генерализованной моделью активные задуговые бассейны подразделяются на зарождающиеся и зрелые. Зарождающимися можно считать те бассейны, в которых только начала раскалываться континентальная или островодужная кора, например бассейн Окинава, где процесс растяжения скрыт под двухкилометровой толщей осадков. На поверхности дна растяжение проявилось только в виде грабенов и гидротермальной деятельности. К начальным относятся Бонинский бассейны, бассейны Вудларк, Гавр и некоторые другие. В них нет линейных магнитных аномалий и нет какой-либо чётко сформировавшейся оси спрединга, но всегда хорошо видны структуры растяжения типа грабенов. Они включают отдельные глубокие впадины (2-3км), в которых идёт активный базальтовый вулканизм. Бассейны этого типа можно подразделить на две группы. 1-ая группа: Вудларк, Гавр. Зоны растяжения этих бассейнов вклиниваются в соседние континентальные блоки и продолжаются там в виде рифтов, часто с бимодальным вулканизмом. (Вудларк на западе вклинивается в Новую Гвинею, Гавр в Н.Зеландию , в виде рифта Таупо на о.Северный). 2-ая группа: Бонинский задуговый бассейн - рассекает бонинскую островную вулканическую дугу и находится в сфере влияния её зоны субдукции. Поэтоме в этом бассейне наряду с базальтами широко развиты андезиты.

Зрелые задуговые бассейны ( Марианский, Северо-Фиджийский, Скоша). Имеют чёткие линейные магнитные аномалии, позволяющие определить положение оси спрединга. Каждый бассейн имеет индивидуальное строение. Северо-Фиджийский бассейн (между Н.Гебридами и Фиджи) вдали от зоны субдукции, характеризуется наиболее типичной осью спрединга, похожей на СОХ. Скорость раскрытия 5-6см/г. Он состоит из нескольких продвигающихся к югу отрезков разделённых зонами перекрытия. В оси располагается вулканический хребет с типичной для СОХ морфологией. В Марианском и бассейне лау отчётливо проявляется влияние зоны субдукции, которое проявляется в наличии андезитовых и дацитовых лав наряду с базальтами, высокой эксплозивности наличии пемзы, высокой пористости вулканитов. В бассейне Лау ось спрединга расположена всего в 40 км от активной островной дуги.

Отмершими бассейнами называются такие в которых растяжение, а соответственно вулканизм прекратились и они быстро заполняются осадками. Отмирание активных бассейнов является следствием перескока зоны субдукции на новое место и формирования новой островной дуги. Это связано с тем, что спрединг в задуговом бассейне

инициируется восходящим потоком вещества и энергии генерируемых в зоне субдукции, а когда этот поток прекращается, то прекращается и спрединг. В результате бассейн превращается в котловину окраинного моря аккумулирующую осадки поступающие с континента и с островной дуги. К такого типа бассейнам относятся Южно-Охотская котловина, Японское море, Ю.Фиджийская котловина, котловина Тасманова моря и др.

Л Е К Ц И Я № 5

Ложе океана

Вовсех океанах, за исключением Северного Ледовитого, ложе занимает большую часть площади дна. Суммарная площадь ложа океана 193.8 млн.км² , на Тихий океан приходится 116.6, Атлантический 34.2, Индийский -39.6, Северный Ледовитый - 3.4 млн. км². В целом ложе океана составляет 38% поверхности Земли. Ложе океана представляет собой сочетание нескольких наиболее крупных морфоструктурных элементов: Срединно-океанические хребты и пересекающие их трансформные разломы; абиссальные котловины, изолированные подводные хребты и горы.