Κεφ. 3-Κύρια Τεκτονικά Χαρακτηριστικά της Γης 19 Κεφάλαιο 3 ΚΥΡΙΑ ΤΕΚΤΟΝΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΓΗΣ Τα κύρια τεκτονικά χαρακτηριστικά της λιθόσφαιρας που περιγράφονται στο κεφάλαιο αυτό είναι εξαιρετικής σημασίας, καθώς οι δομές που παρουσιάζουν μας παρέχουν τις πληροφορίες για να κατανοήσουμε τις μεγάλης-κλίμακας δυναμικές διεργασίες που γίνονται στον γήϊνο φλοιό και πώς αυτές εξελίσσονται με το χρόνο. Παρόλο που οι ωκεανοί καταλαμβάνουν το μεγαλύτερο τμήμα της επιφάνειας της γης ο ωκεάνιος φλοιός είναι σημαντικά νεότερος από τον ηπειρωτικό φλοιό. Για αυτό το λόγο ο ωκεάνιος φλοιός είναι πιο απλός από πλευράς εξέλιξης μια και αντικατοπτρίζει μόνο τα πιο σύγχρονα τεκτονικά γεγονότα στη εξέλιξη του γήϊνου φλοιού. 3.1 ΩΚΕΑΝΙΟΣ ΦΛΟΙΟΣ 3.1.1 Χαρακτηριστικά του ωκεάνιου φλοιού Οι αχανείς εκτάσεις στον πυθμένα των ωκεανών είναι σχεδόν οριζόντιες. Ο ωκεάνιος φλοιός κάτω από αυτές τις περιοχές είναι χαρακτηριστικά ομοιόμορφος τόσο σε πάχος όσο και σε σύσταση. Το πάχος του κυμαίνεται από 3-10 χλμ., με μέση τιμή τα 5 χλμ., πράγμα που δείχνει πόσο λεπτός είναι σε σύγκριση με τον ηπειρωτικό φλοιό ο οποίος έχει μέση τιμή πάχους τα 35 χλμ. Ο ωκεάνιος φλοιός αποτελείται κυρίως από πυριγενή πετρώματα βασαλτικής σύστασης. Αυτές οι επίπεδες περιοχές του ωκεάνιου πυθμένα περιλαμβάνουν τις ωκεάνιες ράχεις και τις αβυσσικές πεδιάδες. ∆ιάσπαρτες σε όλο των ωκεάνιο φλοιό βρίσκονται επίσης περιοχές με ανώμαλα παχύ φλοιό, συστήματα νησιωτικών τόξων-διαύλων και ασεισμικές ράχες σχετικά παχύτερου φλοιού (Εικόνα 3.1). Βαρυτικές μετρήσεις στους ωκεανούς έδειξαν ότι η βαρυτομετρική ανωμαλία ελεύθερης επιφάνειας είναι σχεδόν μηδέν πράγμα που δείχνει ότι το μεγαλύτερο τμήμα του ωκεάνιου φλοιού βρίσκεται σε ισοστατική ισορροπία και οι διαφορές του υψομέτρου αντικατοπτρίζουν διαφορές στην πυκνότητα ή το πάχος του υποκείμενου φλοιού ή μανδύα. Ένα μοντέλο στρωμάτωσης του ωκεάνιου φλοιού βασίστηκε στις ταχύτητες των P-σεισμικών κυμάτων. Η λιθολογική ερμηνεία των στρωμάτων αυτών βασίστηκε είτε σε άμεση δειγματοληψία του ωκεάνιου φλοιού είτε από συσχέτιση με λιθολογικές ενότητες στην επιφάνεια της γης που έχουν ερμηνευτεί ως παλαιός ωκεάνιος φλοιός. Το ανώτερο στρώμα , στρώμα 1, έχει ταχύτητες Vp 3 έως 5 χλμ/λ και περιλαμβάνει μη συνεκτικά ιζήματα πελαγικής, ημιπελαγικής ή τουρβιδιτικής προέλευσης. Το στρώμα 2 έχει τιμές ταχυτήτων 5-6χλμ/λ και περιλαμβάνει κυρίως υποθαλάσσια εκρηξιγενή και υποηφαιστειακά πετρώματα βασαλτικής σύστασης. Το στρώμα 3 έχει ταχύτητες 6-7.5 χλμ/λ και θεωρείται ότι περιλαμβάνει βασικά-υπερβασικά πλουτώνια πετρώματα ή και σερπεντινιωμένους περιδοτίτες. 3.1.2 Χαρακτηριστικά των περιθωρίων και του εσωτερικού των ωκεάνιων πλακών Τα περιθώρια των πλακών σε περιοχές απόκλισης είναι περιοχές με υψηλή τοπογραφία, χαρακτηριστικές στο εσωτερικό των ωκεάνιων λεκανών (με εξαίρεση τον ανατολικό Ειρηνικό και τον βορειοδυτικό Ινδικό ωκεανό). Αυτές οι μεσο-ωκεάνιες ράχες αποτελούν μια συνεχή τοπογραφική ανύψωση η οποία έχει μήκος 40.000 χλμ, ύψος περίπου 2.5 χλμ σε σχέση με
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Κεφ. 3-Κύρια Τεκτονικά Χαρακτηριστικά της Γης 19
Κεφάλαιο 3
ΚΥΡΙΑ ΤΕΚΤΟΝΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΓΗΣ
Τα κύρια τεκτονικά χαρακτηριστικά της λιθόσφαιρας που
περιγράφονται στο κεφάλαιο αυτό είναι εξαιρετικής
σηµασίας, καθώς οι δοµές που παρουσιάζουν µας
παρέχουν τις πληροφορίες για να κατανοήσουµε τις
µεγάλης-κλίµακας δυναµικές διεργασίες που γίνονται στον
γήϊνο φλοιό και πώς αυτές εξελίσσονται µε το χρόνο.
Παρόλο που οι ωκεανοί καταλαµβάνουν το µεγαλύτερο
τµήµα της επιφάνειας της γης ο ωκεάνιος φλοιός είναι
σηµαντικά νεότερος από τον ηπειρωτικό φλοιό. Για αυτό
το λόγο ο ωκεάνιος φλοιός είναι πιο απλός από πλευράς
εξέλιξης µια και αντικατοπτρίζει µόνο τα πιο σύγχρονα
τεκτονικά γεγονότα στη εξέλιξη του γήϊνου φλοιού.
3.1 ΩΚΕΑΝΙΟΣ ΦΛΟΙΟΣ 3.1.1 Χαρακτηριστικά του ωκεάνιου φλοιού
Οι αχανείς εκτάσεις στον πυθµένα των ωκεανών είναι
σχεδόν οριζόντιες. Ο ωκεάνιος φλοιός κάτω από αυτές τις
περιοχές είναι χαρακτηριστικά οµοιόµορφος τόσο σε
πάχος όσο και σε σύσταση. Το πάχος του κυµαίνεται από
3-10 χλµ., µε µέση τιµή τα 5 χλµ., πράγµα που δείχνει
πόσο λεπτός είναι σε σύγκριση µε τον ηπειρωτικό φλοιό ο
οποίος έχει µέση τιµή πάχους τα 35 χλµ. Ο ωκεάνιος
φλοιός αποτελείται κυρίως από πυριγενή πετρώµατα
βασαλτικής σύστασης. Αυτές οι επίπεδες περιοχές του
ωκεάνιου πυθµένα περιλαµβάνουν τις ωκεάνιες ράχεις και
τις αβυσσικές πεδιάδες. ∆ιάσπαρτες σε όλο των ωκεάνιο
φλοιό βρίσκονται επίσης περιοχές µε ανώµαλα παχύ
φλοιό, συστήµατα νησιωτικών τόξων-διαύλων και
ασεισµικές ράχες σχετικά παχύτερου φλοιού (Εικόνα 3.1).
Βαρυτικές µετρήσεις στους ωκεανούς έδειξαν ότι η
βαρυτοµετρική ανωµαλία ελεύθερης επιφάνειας είναι
σχεδόν µηδέν πράγµα που δείχνει ότι το µεγαλύτερο
τµήµα του ωκεάνιου φλοιού βρίσκεται σε ισοστατική
ισορροπία και οι διαφορές του υψοµέτρου
αντικατοπτρίζουν διαφορές στην πυκνότητα ή το πάχος
του υποκείµενου φλοιού ή µανδύα.
Ένα µοντέλο στρωµάτωσης του ωκεάνιου φλοιού
βασίστηκε στις ταχύτητες των P-σεισµικών κυµάτων. Η
λιθολογική ερµηνεία των στρωµάτων αυτών βασίστηκε
είτε σε άµεση δειγµατοληψία του ωκεάνιου φλοιού είτε
από συσχέτιση µε λιθολογικές ενότητες στην επιφάνεια
της γης που έχουν ερµηνευτεί ως παλαιός ωκεάνιος
φλοιός.
Το ανώτερο στρώµα , στρώµα 1, έχει ταχύτητες Vp
3 έως 5 χλµ/λ και περιλαµβάνει µη συνεκτικά ιζήµατα
πελαγικής, ηµιπελαγικής ή τουρβιδιτικής προέλευσης. Το
στρώµα 2 έχει τιµές ταχυτήτων 5-6χλµ/λ και
περιλαµβάνει κυρίως υποθαλάσσια εκρηξιγενή και
υποηφαιστειακά πετρώµατα βασαλτικής σύστασης. Το
στρώµα 3 έχει ταχύτητες 6-7.5 χλµ/λ και θεωρείται ότι
είναι περιοχές µε υψηλή τοπογραφία, χαρακτηριστικές
στο εσωτερικό των ωκεάνιων λεκανών (µε εξαίρεση τον
ανατολικό Ειρηνικό και τον βορειοδυτικό Ινδικό
ωκεανό). Αυτές οι µεσο-ωκεάνιες ράχες αποτελούν µια
συνεχή τοπογραφική ανύψωση η οποία έχει µήκος 40.000
χλµ, ύψος περίπου 2.5 χλµ σε σχέση µε
Κεφ. 3-Κύρια Τεκτονικά Χαρακτηριστικά της Γης 20
Εικ. 3.1 Χάρτης που δείχνει τα κυριότερα χαρακτηριστικά των ωκεανών: ράχες (ridges), ρήγµατα µετασχηµατισµού (transform faults), ρηξιγενείς ζώνες (fracture zones), ωκεάνιες πλατφόρµες,(oceanic plateaus) ασεισµικές ράχεις (aseismic ridges) και νησιωτικά ή ηπειρωτικά ηφαιστειακά τόξα.(island or continental arc-trench systems), (Uyeda 1978; Bally 1980)
τις αβυσσικές πεδιάδες και εύρος από 1 έως 3 χλµ. Οι
δοµές που εµφανίζονται κυρίως στις µεσο-ωκεάνιες ράχες
είναι τα ενεργά κανονικά ρήγµατα όπως αποκαλύπτεται
από την µορφολογία και την επίλυση των εστιακών
µηχανισµών των σεισµών (Εικ. 3.2). Τα ρήγµατα αυτά
είναι συµβατά µε διαστολή του φλοιού κάθετα στη
διεύθυνση της ράχης και παράλληλη µε τη σχετική κίνηση
των πλακών. Ρήγµατα µετασχηµατισµού είναι τα
σεισµικώς ενεργά τµήµατα των ρηξιγενών ζωνών-µεγάλα
γραµµικά συστήµατα διάρρηξης µέσα στον ωκεάνιο φλοιό.
Χαρακτηρίζονται από εµφανές χαρακτηριστικό
τοπογραφικό ανάγλυφο, τύπου ράχης-τάφρου, και µεγάλης
κλίσης των κανονικών ρηγµάτων. Παρόλο που τυπικά είναι
µικρού πλάτους δοµές κάποια ρήγµατα µετασχηµατισµού
φτάνουν και τα 100 χλµ σε πλάτος. Η ανάλυση σεισµών
κατά µήκος των ενεργών αυτών ζωνών έδειξε κίνηση
οριζόντιας µετατόπισης µε χαρακτηριστική φορά κίνησης
αντίθετη από την φαινοµενική µετατόπιση της αξονικής
περιοχής της ράχης.(Εικ. 3.3)
Εικ. 3.2 Σχηµατικό µπλοκ διάγραµµα που δείχνει τα κύρια χαρακτηριστικά µιας µεσο-ωκεάνιας ράχης σε αποκλίνοντα περιθώρια πλακών
Σε περιθώρια σύγκλισης πλακών εµφανίζονται
αλυσίδες ηφαιστειακών νήσων τα οποία συνοδεύονται από
µια παράλληλη διάταξη διαύλων, οι οποίες είναι και τα
βαθύτερα τµήµατα των ωκεανών. Οι ωκεάνιες δίαυλοι
σχετίζονται κυρίως µε αρνητικές βαρυτικές ανωµαλίες
Bouguer, δείχνοντας έτσι µια χαρακτηριστική έλλειψη-
αδυναµία µάζας κάτω από τον πυθµένα (Εικ. 3.4)
Καθώς αποµακρυνόµαστε τώρα από τα περιθώρια
των πλακών, οι περιοχές µε το µεγαλύτερο βάθος στους
Κεφ. 3-Κύρια Τεκτονικά Χαρακτηριστικά της Γης 21
ωκεανούς είναι περιοχές µε σχεδόν επίπεδο ωκεάνιο
πυθµένα και ονοµάζονται αβυσσικές πεδιάδες (abyssal
plains). Αυτές οι περιοχές αποτελούνται από ωκεάνιο
φλοιό που καλύπτεται από πελαγικά και τουρβιδιτικά
ιζήµατα. Οι εκτεταµένες ανυψωµένες σε σχέση µε τον
υπόλοιπο ωκεάνιο πυθµένα περιοχές ονοµάζονται ωκεάνια
οροπέδια (plateau) και έχουν πιθανά ποικίλη προέλευση.
Κάποια από αυτά είναι ηπειρωτικής προέλευσης, ενώ
κάποια άλλα είναι υπολείµµατα ενός ανενεργού
ηφαιστειακού τόξου. Φτάνουν σε έκταση από µερικές
εκατοντάδες σε µερικές χιλιάδες τετραγωνικά χιλιόµετρα
και σε ύψος από 1-4 χλµ. πάνω από τον ωκεάνιο πυθµένα.
Εικ. 3.3 Σχηµατικό µπλοκ διάγραµµα που δείχνει ένα ρήγµα µετασχηµατισµού να µετατοπίζει µια µεσοωκεάνια ράχη.
Ένα άλλο χαρακτηριστικό του ωκεάνιου πυθµένα
είναι οι ασεισµικές ράχες. Αυτές είναι γραµµικής
διεύθυνσης ράχες που χαρακτηρίζονται από µεγάλο
υψόµετρο, ανώµαλα παχύ ωκεάνιο φλοιό και έλλειψη
σεισµικής δραστηριότητας. Στις πιο πολλές περιπτώσεις
αντιπροσωπεύουν γραµµικές ράχες αποτελούµενες από
αλυσίδες ηφαιστείων βασαλτικής σύστασης, όπως στην
περίπτωση της αλυσίδας ηφαιστείων Hawai-Emperor.
Εικ. 3.4 Σχηµατικό µπλοκ διάγραµµα που δείχνει τα κύρια χαρακτηριστικά σε ένα ενδο-ωκεάνιο περιθώριο σύγκλισης πλακών, ή µια ζώνη καταβύθισης. Η µια πλάκα καταβυθίζεται κάτω από την άλλη κατά µήκος µιας περιθωριακής ζώνης ανάστροφων ρηγµάτων. Μερική τήξη του φλοιού που καταβυθίζεται παράγει θύλακες µάγµατος το οποίο και ανερχόµενο σχηµατίζει ηφαίστεια.
3.2 ∆ΟΜΗ ΤΟΥ ΗΠΕΙΡΩΤΙΚΟΥ ΦΛΟΙΟΥ
Ο ηπειρωτικός φλοιός είναι παχύτερος και µε µικρότερη
πυκνότητα από τον ωκεάνιο φλοιό, παρουσιάζει
µικρότερες ταχύτητες των σεισµικών κυµάτων και έχει
πιο πολύπλοκη δοµή λόγω του ότι είναι παλαιότερος και
έχει υποστεί περισσότερα τεκτονικά γεγονότα.
Εικ. 3.5 Γενικευµένο τρισδιάστατο διάγραµµα της Βόρειας Αµερικανικής ηπείρου που δείχνει τη διακύµανση του πάχους του ηπειρωτικού φλοιού. Το µέσο πάχος του ηπειρωτικού φλοιού είναι περίπου 35
χλµ. Υπάρχει βέβαια σηµαντική απόκλιση από την τιµή
αυτή ανάλογα µε την θέση που βρίσκεται ο φλοιός σε
σχέση µε το τεκτονικό περιβάλλον στο οποίο βρίσκεται.
Ο φλοιός είναι παχύτερος κάτω από τις οροσειρές και
λεπτότερος στις περιοχές ζωνών διάνοιξης, όπως το Basin
and Range Province, στις προκάµβριες ασπίδες και στις
περιθωριακές λεκάνες.(Εικ. 3.5).
Εικ. 3.6 Ένα γενικευµένο µοντέλο της σύστασης του ηπειρωτικού φλοιού. Εµφανίσεις των πετρωµάτων του ηπειρωτικού φλοιού
δείχνουν ότι διαδικασίες όπως η ρηγµάτωση, η πτύχωση,
η µεταµόρφωση και η διείσδυση πλουτωνιτών
χαρακτηρίζουν την ορογενετική διαδικασία. Υψηλά
µεταµορφωµένα πετρώµατα του κατώτερου φλοιού
µπορούν να εκτείθονται στην επιφάνεια σε περιοχές µε
εκτεταµένη διάβρωση. Αυτά τα πετρώµατα παρουσιάζουν
πολύπλοκες δοµές, όπως διάφορες φάσης πτύχωσης και
επαναπτύχωσης όπως συµβαίνει στους ορίζοντες
πυροξενικών γρανουλιτών και γρανιτικών γνευσίων στη
Γροιλανδία. Τέτοιες δοµές και παραµορφώσεις είναι
σύνηθες φαινόµενο σε πολλές Προκάµβριες ασπίδες
καθώς και στις έντονα διαβρωµένες κεντρικές ζώνες των
Κεφ. 3-Κύρια Τεκτονικά Χαρακτηριστικά της Γης 22
ορογενετικών ζωνών του Φανεροζωικού. Είναι λογικό να
αναφέρεται έτσι ότι τέτοιου είδους πετρώµατα βρίσκονται
σε ολόκληρο τον κατώτερο φλοιό. Στην Εικόνα 3.6
φαίνεται ένα πετρολογικό και σεισµικό µοντέλο, όχι
απαραίτητα αντιπροσωπευτικό, για τον ηπειρωτικό φλοιό.
Κάτω από το ιζηµατογενές επικάλυµµα τα ανώτερα
στρώµατα του φλοιού αποτελούνται κυρίως από
µεταιζηµατογενή και µεταηφαιστειακά πετρώµατα όπου
διεισδύονται κατά θέσεις από γρανιτικά σώµατα.. Στα
ενδιάµεσα τµήµατα του φλοιού εµφανίζονται εκτεταµένοι
όγκοι µιγµατιτών, τα οποία είναι πυριτικά πετρώµατα τα
οποία σχηµατίζονται από µερική τήξη κατά τη διάρκεια
της µεταµόρφωσης. Τα κατώτερα τµήµατα του φλοιού
αποτελούνται από έντονα πτυχωµένα µεταµορφωµένα
πετρώµατα γρανουλιτικής1 φάσεως µεταµόρφωσης τα
οποία διεισδύονται από βασικά, πυριτικά πλουτώνια
σώµατα. Γενικά όσο µεγαλώνει το βάθος του φλοιού
µεγαλώνουν και οι σεισµικές ταχύτητες των σεισµικών
κυµάτων.
3.3 ΠΡΟΚΑΜΒΡΙΕΣ ΑΣΠΙ∆ΕΣ Σε όλες σχεδόν τις ηπείρους εµφανίζονται στην επιφάνεια
εκτεταµένες περιοχές Προκάµβριων πετρωµάτων (600 εκ
χρ<). Οι περιοχές αυτές συνήθως σχηµατίζουν
τοπογραφικά ανυψωµένες καµπυλωµένες περιοχές σε
σχέση µε τα περιβάλλοντα τοπογραφικά χαµηλά
(lowlands) παίρνοντας έτσι και το όνοµά τους (ασπίδες-
shields). Οι Προκάµβριες ασπίδες διαιρούνται σε
Αρχαικές (παλαιότερες από 2500 Μα) και Προτεροζωικές
(από 2500 Μα έως 550 Μα) πλατφόρµες ανάλογα µε την
αστάθειας ή κινητικότητας σε σχέση µε τις περιοχές του
Προτεροζωικού.
3.3.1 Αρχαϊκές πλατφόρµες (3.6-2.5 δισεκ.χρ.)
Χωρίζονται ανάλογα µε το µεταµορφικό βαθµό σε
Υψηλού βαθµού γνευσιακές περιοχές, µε αµφιβολιτικής ή
γρανουλιτικής φάσεις µεταµόρφωσης, και ζώνες
πρασινιτών (πρασινοσχ/κης ή και χαµηλότερου βαθµού
φάσεις µεταµόρφωσης). Και οι δυο περιοχές διεισδύονται
χαρακτηριστικά από νεότερες γρανιτικές διεισδύσεις (π.χ.
Kalahari region, Εικ. 3.7). Οι υψηλού βαθµού
µεταµόρφωσης γνεύσιοι σχηµατίζουν το µεγαλύτερο
µέρος των Αρχαϊκών περιοχών και αποτελούνται κυρίως
από χαλαζιακούς, αστριούχους γνεύσιους προερχόµενους
από τη µεταµόρφωση λευκοκρατικών µαγµατικών
πετρωµάτων αλλά περιλαµβάνουν επίσης και
µεταιζηµατογενή πετρώµατα όπως χαλαζίτες, ηφαιστίτες,
και ασβεστολίθους. Παραµορφωµένα βασικά και
υπερβασικά συµπλέγµατα πετρωµάτων συµπληρώνουν τις
γνευσιακές περιοχές.
Εικ. 3.7 Χάρτης τµήµατος του κρατώνα Kalahari, Ν. Αφρική. Τυπικές εµφανίσεις του Αρχαικού µε τη συσχέτιση γνευσιακών ζωνών, γρανιτικών διεισδύσεων και πρασινιτών (από Jackson 1984)
Τρία τεκτονικά και δοµικά χαρακτηριστικά είναι κοινά σε
όλες τις Αρχαϊκές πλατφόρµες. Α) τα πιο πολλά
πετρώµατα που τις αποτελούν είναι έντονα
παραµορφωµένα, και εµφανίζουν περισσότερες από µια
φάσης πτύχωσης. 1 η γρανουλιτική φάση µεταµόρφωσης χαρακτηρίζεται από την παραγένεση γρανάτης+πυρόξενος+άστριος και σηµατοδοτεί συνθήκες µεταµόρφωσης (6500C και 500MPa)
Κεφ. 3-Κύρια Τεκτονικά Χαρακτηριστικά της Γης 23
Τα πιο εµφανή δοµικά χαρακτηριστικά είναι οι όρθιες
πτυχές. Λιγότερο εµφανή είναι οι επαναπτυχωµένες ζώνες
µε χαµηλής κλίσης ρήγµατα και κατακεκλιµένες πτυχές.
Β) οι επαφές µεταξύ των ζωνών των πρασινιτών µε των
γνευσίων είναι πολύπλοκες. Σε πολλές περιοχές οι επαφές
είναι επαναδραστηριοποιηµένες ζώνες διατµητικής
ολίσθησης κρύβοντας έτσι την αρχική σχέση µεταξύ των
ζωνών. Σε άλλες περιοχές οι πρασινίτες αποτίθενται πάνω
σε ένα παλαιότερο γνευσιακό υπόβαθρο. Σε άλλες όµως
περιοχές γνευσιακά γρανιτικά πετρώµατα διεισδύουν τα
πετρώµατα των ζωνών των πρασινιτών.
Γ) οι ιζηµατογενείς τύποι πετρωµάτων είναι κυρίως δυο
ακολουθίες: είτε ανώριµα ηφαιστειακής προέλευσης
ιζήµατα τα οποία είναι χαρακτηριστικά των ζωνών των
πρασινιτών και τµηµάτων των γνευσιακών ζωνών, ή
χαλαζιτικοί-ασβεστιτικοί-σιδηρούχοι σχηµατισµοί που
Stillwater στις Ηνωµένες Πολιτείες και του Bushveld
στην Νότια Αφρική. Τα συστήµατα αυτά αποτελούνται
από απαραµόρφωτες µάζες στρωµένων µαγµατικών
πετρωµάτων που καταλαµβάνουν εκτάσεις εκατοντάδων
έως δεκάδων χιλιάδων τετραγωνικών χιλιοµέτρων.
Ένα άλλο χαρακτηριστικό σύστηµα µαγµατικών-
µεταµορφωµένων πετρωµάτων που έκανε την εµφάνιση
του στον Ανώτερο Προτεροζωικό αιώνα (1000-2000 Μa
Κεφ. 3-Κύρια Τεκτονικά Χαρακτηριστικά της Γης 24
BP) είναι οι µεγάλες διεισδύσεις ανορθοσιτών. Σε κάποιες
περιπτώσεις τα πετρώµατα αυτά είναι ξεκάθαρα
µαγµατικής προέλευσης, Σε άλλες περιπτώσεις όµως είναι
τόσο έντονη η παραµόρφωση και η ανακρυστάλλωση που
έχουν αλλοιωθεί σηµαντικά οι αρχικές δοµές, έτσι ώστε η
προέλευσή τους να θεωρείται αµφίβολη.
Πολλές περιοχές του Προτεροζωικού εµφανίζουν µια
σειρά από γραµµικές τάφρους γεµάτες µε ιζήµατα που
ονοµάζονται αυλακογενή. Η διεύθυνση των αυλακογενών
σχηµατίζει µεγάλη γωνία µε την διεύθυνση των γειτονικών
ορογενετικών ζωνών. Τα ιζήµατα είναι γενικά
απαραµόρφωτα ή ελαφρά πτυχωµένα µε άξονες πτυχών
παράλληλους µε την γενική διεύθυνση της τάφρου.
Συνοψίζοντας µπορούµε να πούµε ότι η ύπαρξη
απαραµόρφωτων ακολουθιών ιζηµάτων υποδηλώνει την
ύπαρξη µεγάλων σταθερών τµηµάτων του ηπειρωτικού
φλοιού. Τα σµήνη φλεβών καθώς και οι γραµµικές
ιζηµατογενής λεκάνες, όπως τα αυλακογενή, υποδεικνύουν
την ύπαρξη διαστολής θραυσιγενούς τύπου. Σύµφωνα µε
αυτά η τεκτονική του Προτεροζωικού µοιάζει
περισσότερο µε αυτή του Φανεροζωικού.
3.4 ΠΕΡΙΟΧΕΣ ΤΟΥ ΦΑΝΕΡΟΖΩΙΚΟΥ
Καθώς αναλύουµε περιοχές του Φανεροζωικού
(Κάµβριο και νεότερα) τα διαθέσιµα στοιχεία αυξάνουν
σηµαντικά και έτσι µπορούµε να έχουµε µια πιο
λεπτοµερή εικόνα των δοµικών χαρακτηριστικών των
νεότερων στρωµάτων του φλοιού σε σχέση µε την
Προκάµβρια περίοδο. Στο υποκεφάλαιο αυτό αναλύονται
περιληπτικά τα χαρακτηριστικά της ηπειρωτικής
πλατφόρµας, των ορογενετικών ζωνών, των ηπειρωτικών
ζωνών διάνοιξης και του ηπειρωτικού περιθωρίου.
3.4.1 Ηπειρωτικές πλατφόρµες
Όλες οι ήπειροι περιέχουν περιοχές στο εσωτερικό τους
µε χαρακτηριστικά χαµηλό ανάγλυφο και κρατωνικές
πλατφόρµες όπου µια σχετικά λεπτή ακολουθία ιζηµάτων
κείτεται πάνω από Προκάµβρια συνήθως πετρώµατα ως
προέκταση των ασπίδων (Εικ. 3.8). Με µικρές εξαιρέσεις
αυτές οι ιζηµατογενείς αποθέσεις είναι οριζόντιες ή
ελαφρά κλίνουσες και συνίστανται από λιθολογικές
ενότητες που είναι συνεχείς και αδιατάρακτες για
τεράστιες αποστάσεις, µεγαλύτερες ακόµα και από την
έκταση των ίδιων των ασπίδων. Συνήθως αποτελούν
οικονοµικά σηµαντικές περιοχές µια και σε αυτές
συγκεντρώνονται σηµαντικά κοιτάσµατα γαιανθράκων,
πετρελαίου και άλλων ορυκτών κοιτασµάτων.
Οι ιζηµατογενείς ακολουθίες στις πλατφόρµες ξεκινούν
συνήθως µε αποθέσεις του Μέσου Καµβρίου ή και
νεότερης ηλικίας. Πετρώµατα του Κατώτερου Καµβρίου
βρίσκονται κυρίως στα όρια της ηπειρωτικής
πλατφόρµας. Σχεδόν σε όλες τις περιοχές και κυρίως στη
Βόρεια Αµερικανική πλατφόρµα, η επαφή µε τα
υποκείµενα Προκάµβρια πετρώµατα της ασπίδας είναι
µια εµφανής ασυµφωνία, γνωστή ως η «µεγάλη
ασυµφωνία», η οποία σηµατοδοτεί µια θαλάσσια επίκλυση
στο εσωτερικό του ηπειρωτικού φλοιού σε παγκόσµια
κλίµακα. Σε πολλές περιοχές η ασυµφωνία αυτή
αντιπροσωπεύει ένα χρονικό- στρωµατογραφικό κενό
µερικών δεκάδων έως εκατοντάδων εκατ. χρόνων.
Τα περισσότερα ιζήµατα της πλατφόρµας είναι θαλάσσια.
Την κυριότερη εξαίρεση αποτελούν οι ακολουθίες
πλατφόρµας στο µεγαλύτερο τµήµα της Gondwana.
*Gondwana: η µεγαήπειρος που περιλάµβανε την Ινδία, Αφρική, Αυστραλία και Ανταρκτική. Το όνοµα χρησιµοποιήθηκε για πρώτη φορά από τον Αυστριακό γεωλόγο E. Suess, από µια περιοχή της Ινδίας που σηµαίνει “η χώρα των Gonds”.
Κεφ. 3-Κύρια Τεκτονικά Χαρακτηριστικά της Γης 25
Εικ. 3.8 Η κατανοµή των κρατωνικών λεκανών στην επιφάνεια της γης. Τ.Α.=υπερ-ηπειρωτική αψίδα, Ι=λεκάνη του Illinois, M=λεκάνη του Michigan, W=λεκάνη του Williston (∆υτ. Καναδάς), Ι.Ο.Β.=Ορογενετική ζώνη Innuitian, COB=Ορογενετική ζώνη Κορδιλλέρας, AOB=Ορογενετική ζώνη των Αππαλαχίων.
Τα θαλάσσια ιζήµατα αντιπροσωπεύουν µεγάλες
περιόδους απόσυρσης και επίκλυσης της θάλασσας καθ’
όλη τη διάρκεια του Φανεροζωικού.
Το κύριο δοµικό χαρακτηριστικό στις ηπειρωτικές
πλατφόρµες είναι η ύπαρξη κρατωνικών βυθισµάτων-
συγκλίσεων που διαχωρίζονται µεταξύ τους από περιοχές
ανύψωσης µε µορφή δόµων ή αψίδων (Εικ. 3.8). Πολλές
από αυτές τις δοµές αντιπροσωπεύουν κατακόρυφες
κινήσεις της λιθόσφαιρας που διαρκούν από δεκάδες έως
εκατοντάδες εκατ. χρόνια. Οι αψίδες αυτές λειτουργούν ως
πηγή τροφοδοσίας ιζηµάτων στη διάρκεια κάποιων
στρωµατογραφικών διαστηµάτων και καλύπτονται µε
λεπτές ακολουθίες σε άλλες περιόδους.
Η Βόρεια Αµερική παρουσιάζει πληθώρα τέτοιων δοµών
όπως οι συγκλίσεις του Michigan και του Illinois που
βρίσκονται σε συνεχή βύθιση σε όλη τη διάρκεια του
Παλαιοζωικού. Σε περιόδους όπου το επίπεδο της
θάλασσας ήταν ψηλά στις λεκάνες αυτές αποτίθεται
ιζήµατα βαθειάς θάλασσας, ενώ αντίστοιχα σε περιόδους
απόσυρσης της θάλασσας αποτίθεται εβαποριτικά
ιζήµατα. Στη σύγκλιση του Michigan επί της Καναδικής
ασπίδας πιστοποιήθηκε µια κατά τόπους χρονική
Κεφ. 3-Κύρια Τεκτονικά Χαρακτηριστικά της Γης 26
Εικ. 3.9 Χάρτης της γης που δείχνει τα διαφορετικού τύπου σύγχρονα ηπειρωτικά περιθώρια (Bally et al. 1979).
µετατόπιση του άξονα µέγιστης βύθισης για διαφορετικές
χρονο-στρωµατογραφικές ενότητες. Αυτό
αντικατοπτρίζεται στις ισοπαχείς των αποθέσεων που
περιέχει η λεκάνη αυτή (Εικ. 3.10).
Εικ. 3.10 Η σχεδόν κυκλική γεωµετρία της λεκάνης του Michigan.
3.4.2 Ορογενετικές ζώνες
Οι ορογενετικές ζώνες είναι ένα από τα πιο σηµαντικά
τεκτονικά χαρακτηριστικά των ηπείρων και αποτελούν τα
τελευταία 100 χρόνια το στόχο ερευνητικής
δραστηριότητας της τεκτονικής γεωλογίας. Οι ζώνες
αυτές σχηµατίζονται από παχιές ακολουθίες ιζηµάτων
ρηχής φάσης (ψαµµίτες, ασβεστόλιθοι και σχίστες) που
αποτίθεται επί του ηπειρωτικού φλοιού και ωκεάνιες
αποθέσεις που χαρακτηρίζονται από τουρβιδιτικά
ιζήµατα βαθιάς θάλασσας και πελαγικά ιζήµατα, συχνά µε
παρεµβολές ηφαιστειακών και ηφαιστειο-ιζηµατογενών
ιζηµάτων. Οι ορογενετικές ζώνες έχουν παραµορφωθεί
έντονα και µεταµορφωθεί σε διάφορους βαθµούς
µεταµόρφωσης ενώ παράλληλα διεισδύονται από
πλουτώνια πετρώµατα, γρανιτικής σύστασης κυρίως.
∆οµικά, οι περισσότερες ορογενετικές ζώνες
παρουσιάζουν µια φαινοµενική αµφίπλευρη συµµετρία η
οποία διακρίνεται από µια γραµµική κεντρική περιοχή
αποτελούµενη από µεγάλου πάχους έντονα
παραµορφωµένα και µεταµορφωµένα ιζήµατα ή/και
ηφαιστειακά πετρώµατα που συνορεύουν και από τις δυο
πλευρές από απαραµόρφωτες περιοχές, είτε ηπειρωτικές
Κεφ. 3-Κύρια Τεκτονικά Χαρακτηριστικά της Γης 27
είτε ωκεάνιες. Σύγχρονες έρευνες ωστόσο δείχνουν ότι η
συµµετρία αυτή είναι πιο πολύ φαινοµενική µια και στις
περισσότερες περιπτώσεις οι δοµές εκατέρωθεν της
κεντρικής ζώνης του ορογενούς είναι διαφορετικής ηλικίας.
Η εφαρµογή της θεωρίας των λιθοσφαιρικών πλακών
άλλαξε τον τρόπο µε τον οποίο προσεγγίζουµε τη
δηµιουργία των ορογενετικών ζωνών. Σήµερα πιστεύουµε
ότι οι ορογενετικές ζώνες σχηµατίζονται σε συγκλίνοντα
περιθώρια είτε ως αποτέλεσµα της µακροχρόνιας
σύγκλισης δυο λιθοσφαιρικών πλακών είτε λόγω
σύγκρουσης δυο µικροηπείρων στο τελικό στάδιο της
σύγκλισης (π.χ. ηπειρωτικού φλοιού-νησιωτικού τόξου ή