25.01.03 – геотектоника и геодинамика

Приказ Высшей аттестационной комиссии Республики Беларусь от 14 июля 2010 г. № 167
 

Геотектоника и геодинамика подытоживают знания, полученные из геологических дисциплин, занимающихся изучением состава и строения горных пород, в том числе полезных ископаемых (минералогия, петрография, геохимия, геофизика и иные), условий их залегания (структурная геология), особенностей эволюции Земли (стратиграфия, палеонтология).
Геотектоника и геодинамика представляет современные знания о тектонических движениях, методах их изучения, причинах их возникновения, о строении, происхождении и развитии земной коры, литосферы, астеносферы и Земли полностью, тектонических гипотезах и эволюции Земли, других планет Вселенной. Эти геологические дисциплины направлены на приобретение умения составлять и пользоваться тектоническими, палеотектоническими и иными картами, проводить региональные тектонические исследования, выполнять комплексную обработку геолого-геофизической информации с целью создания тектонических и палеотектонических моделей (в том числе, компьютерных) глубинного строения земной коры, литосферы и астеносферы.

Цели и задачи – программа-минимум должна обеспечить знания в области геотектоники и геодинамики, которые изучают строение земной коры, литосферы и всей Земли в целом, а также тектонические движения и историю развития Земли и ее геосфер. Это очень важно не только для теории, но и для прикладных исследований, поскольку в основе всех закономерностей размещения полезных ископаемых находятся тектонические условия.

Требования к уровню знаний экзаменуемого – аспирант должен знать основные понятия по геотектонике и геодинамике, главные разделы этих наук, методы исследований, связи с другими науками о Земле, основные этапы становления этих наук. Обязательно нужно знать геосферы Земли, типы главных тектонических элементов, в том числе и разломные структуры, фармации, геотектонические гипотезы, принципы тектонического районирования и составления тектонических карт, а также основы тектоника Беларуси и запада Восточно-Европейской платформы. Желательно, чтобы экзаменуемый познакомился не только с учебниками, но и с рядом книг дополнительной литературы.

1. Общие вопросы

Геотектоника – наука о движениях, деформациях и развитии структур верхних твердых оболочек Земли в связи с развитием Земли в целом. Актуализм в геотектонике. Геодинамика – наука о глубинных силах и процессах, которые влияют на движение массы вещества и энергии внутри Земли и твердых ее оболочек.

Основные разделы геотектоники и геодинамики: 1) общая геотектоника и геодинамика; 2) морфологическая геотектоника (структурная геология); 3) региональные геотектоника и геодинамика; 4) историческая геотектоника и геодинамика, включая неотектонику и неогеодинамику; 5) генетическая геотектоника и геодинамика, включая тектонофизику и экспериментальную геотектонику и геодинамику; 6) прикладная геотектоника и геодинамика, включая сейсмотектонику.

Связи геотектоники и геодинамики с другими науками о Земле и другими дисциплинами (математикой, физикой, химией и иными). Практическое значение геотектоники и геодинамики.

Методы геотектоники: методы изучения современных и неотектонических движений, структурный анализ, сравнительная геотектоника, палеотектонический анализ, физическое и математическое (включая компьютерное) моделирование. Роль геофизических, геохимических и математических методов при геотектонических и геодинамических исследований.

Основные этапы развития геотектоники: 1) возникновение и становление тектонических представлений (от Стэнли до Ломоносова); 2) изучение тектонических нарушений (конец XVIII – середины XIX века); 3) от учения о геосинклинали к учению о развитии земной коры континентов (середина XIX – середина ХХ века); 4) современный этап (изучение океана, глобальная тектоника литосферных плит, геодинамика).

2. Основные представления о тектоносфере и внутреннем строении Земли.

Понятие о тектоносфере. Геологические методы изучения состава и строения земной коры и верхней мантии (полевые наблюдения; сверхглубокое бурение на континентах; глубоководное бурение в океанах; изучение офиолитов, вулканических расплавов и ксенолитов и иные). Применение геофизических методов (полевая и промышленная геофизика) в геотектонических и геодинамических исследованиях.

Строение земной коры под континентами и океанами. Природа раздела Мохоровичича. Состав верхней мантии. Представление о литосфере и астеносфере; его значение для геотектоники и геодинамики. Роль изостазии в формировании структур земной коры.

Характер сочленения континентальной и океанической литосфер, пассивные и активные континентальные окраины. Слои пониженных сейсмических скоростей и высокой электропроводности в литосфере, представление о ее тектонической расслоенности.

Главные типы магмы, глубина и условия их зарождения. Фазовые переходы и состав нижней мантии. Горизонтальные неоднородности в мантии. Внутреннее строение Земли. Проблемы состава ядра Земли. Основные источники энергии и факторы тектонических процессов – тепло-радиоактивный распад, глубинная дифференциация; возможная роль ротационных сил и другие. Конвективные движения и типы конвекции.

3. Методы изучения тЕктонических движений

Методы изучения движений геологической прошлого. Анализ фаций и мощностей, в том числе относительно горизонтальных движений вдоль смещения и шаръяжей. Объемный метод. Анализ перерывов и несогласий.

Палеомагнитные методы.

Специфика изучения новейших (неотектонических) движений, структурно-геоморфологический анализ. Вертикальные и горизонтальные современные движения, как результат реализации современных тектонических напряжений. Методы их изучения, в том числе, лазерные, радиоастрономические, методы промышленной геофизики. Сейсмогенные и техногенные движения. Особенности фокальных механизмов землетрясений.

4. Современная тектоническая активность

Делимость литосферы на плиты и микроплиты. Тектонические пределы литосферных плит: дивергентные (рифтогенные), конвергентные (субдукционные, коллизионные), границы по трансформным разломам.
Области рифтогенеза, их глобальная система. Континентальные и океанские рифты: рельеф, тектоника, геодинамика, вулканизм, вертикальные и горизонтальные движения. Природа трансформных разломов, их роль в формировании структур земной коры. Распределение теплового потока.
Глубинные процессы, контролирующие тектонические движения (согласно геофизическим данным, в первую очередь сейсмологического, сейсмического и магнитно-теллурическому зондираванию). Геодинамическая интерпретация, представление о деструкции континентальной коры и спрединге океанской коры во время рифтогенеза. Эволюционный ряд рифтогенных структур.
Области конвекции литосферных плит, их глобальное распределение. Сейсмофокальные зоны Беньёфа, как отражение субдукции океанской литосферы. Их глубинность, строение, напряжения у очага. Угол наклона и профиль зон Беньёфа, их параметры. Иные проявления субдукции: в рельефе, тектонике, вулканизме, движениях, распределении теплового потока, а также в глубинном строении и геодинамике согласно геофизическим данным.
Системы глубоководных желобов, островных дуг и задуговых бассейнов, а также системы глубоководных желобов и активных континентальных окраин андского типа, как выражение глубинных зон субдукции. Глобальная ассиметрия в распределении этих систем. Латеральные структурные ряды, которые им соответствуют. Зависимость глубины желобов от скорости конвергенции литосферных плит. Распределение и ширина вулканических поясов в зависимости от наклона зоны Беньёфа.

Субдукционная аккреция и субдукционная эрозия; условия, их определяющие. Абдукция океанской литосферы и ее возможные причины. Области коллизии континентальной литосферы: рельеф, структура, движения, вулканизм, глубинная характеристика, геодинамика, примеры.
Внутриплитные тектонические обстановки континентов. Распределение и скорость вертикальных и горизонтальных движений, их воздействие на рельеф и глубинную структуру.

Общая характеристика областей внутриконтинентального орогенеза. Проявления внутриконтинентального орогенеза. Строение и магматизм внутриконтинентальных орогенов, их типы и условия образования. Соотношение с рифтовыми системами, активными континентальными окраинами и зонами межконтинентальной коллизии.

Глубинные разломы, линеаменты, планетарная трещиноватость, кольцевые структуры. Вулканизм и тепловой поток. Связь поверхностных проявлений тектоники и магматизма с глубинной неоднородностью и состоянием вещества литосферы – геодинамические проблемы.

5. Строение и происхождение главных структурных элементов литосферы

Пути изучения строения литосферы: геокартирование (в том числе с применением аэро- и космических наблюдений), опорно- и поисково-разведочное бурение, структурная геофизика, в первую очередь сейсмопрофилирование и глубинное сейсмическое зондирование (ГСЗ), сейсмостратиграфия.

Принципы реконструкции тектонического состояния геологического прошлого на основании актуализма: анализ осадочных и вулканических формаций, их распределения, метаморфического преобразования, тектонического передвижения и деформации. Палинспатические построения.
Классификация главных структурных элементов литосферы. Континенты и океаны как тектонические единицы первого порядка. Континентальные структуры второго порядка: складчатые пояса и платформы (кратоны). Структуры зон перехода континент–океан. Микроконтиненты и микроокеаны.

Строение океана в пределах срединно-океанических хребтов и абиссальных равнин. Полосовые магнитные аномалии, их симметричное распределение относительно современных или древних осей спрединга. Датировка аномалий и определение скорости спрединга на основании гипотезы Война-Метъюза: рифты срединно-океанических хребтов как зоны рождения новой океанской коры, склоны хребтов и абиссальные равнины как зоны ее транспортировки.

Закономерное увеличение мощности океанской литосферы, ее охлаждение (снижение значений теплового потока) и изостатическое углубление с увеличение возраста. Изменение мощности и стратиграфического объема первого (осадочные) слоя коры с отдалением от оси спрединга. Вариации мощности второго и третьего слоев.

Трансформные разломы, их определение в рельефе и геологическом строении океанского дна. Общие закономерности в расположении срединно-океанических хребтов.

Глубинные разломы: характеристика, типы, развитие. Роль глубинных разломов в строении и эволюции литосферы. Коровые складчатые и разрывные структуры. Разрывы и их типы. Листрические разрывы. Листрическая тектоника складчатых областей и платформ.

Тектонические покровы (шаръяжи). Тектоническая трещиноватость.

Тектоническая расслоенность литосферы.

Основные типы внутриплитных асейсмических поднятий, их глубинные корни, характерный вулканизм и особенности его размещения. Трактовка этих структур с позиции гипотезы "горячих точек".

Представление о перемещениях и переориентировке древних осей спрединга океанской коры и об их тройном сочленении, основанные на размещении полосовых магнитных аномалий. Определение полюсов вращения и параметров движения литосферных плит, палеоокеанические реконструкции. Проблема доюрских океанов. Взгляды на происхождение океана.

Строение пассивных континентальных окраин, изменение мощности и разреза континентальной литосферы, характер ее сочленения с океанской; литосфера "переходного" типа. Системы листрических сбросов, их развитие и значение. Характерные ряды осадочных формаций и их объяснение.

Строение активных континентальных окраин островодужного и андского типа. Глубоководные желоба, их ассиметрия, структура бортов, осадочное заполнение – с учетом данных многоканального сейсмопрофилирования, бурения и глубоководной геологической съемки. Гравиметрическая характеристика активных континентальных окраин, особенности теплового потока в их пределах.

Островные дуги: энсиматические и энсиалические. Отличие их строения и состава вулканических продуктов. Способ образования, направленность развития.

Краевые моря, их осадочные формации и вулканизм. Различие в строении и происхождении краевых морей, рассеянный спрединг, как один из механизмов их образования. Системы андского типа, соответствующие им осадочные и вулканические формации, характерные структуры. Парные метаморфические пояса островных дуг и окраин андского типа, латеральная миграция магматизма и ее вероятные причины.

Складчатые пояса континентов, их внутреннее строение; складчатые области и системы, срединные массивы. Структурный план и структурный рисунок складчатых поясов. Скучивание и виргации, складчатые дуги и сигмоиды. Эшелонированные системы. Моно- и дивергентные складчатые системы, их зональность; внутренние и внешние зоны, межгорные и передовые прогибы. Складчатые структуры, антиклинории и синклинории.
Тектонические покровы, шаръяжи и их деформация, антиформы и синформы. Региональные сдвиги и их выражение. Характерные ряды осадочных и вулканических формаций, региональный метаморфизм.

Геосинклинальная концепция стадийно-циклического развития складчатых поясов от стадии начальных опусканий до орогенной стадиии. Актуалистическая трактовка происхождения и развития складчатыхых поясов, основанная на распознавании слагающих их океанских и островодужных комплексов, формаций краевых морей и пассивных континентальных окраин, а также древних микроконтинентов.

Офиолиты, их структурное положение и значение для палеотектонических реконструкций. Концепция террейнов. Развитие складчатых поясов; циклы Уилсона: от заложения рифтов через спрединг и субдукцию (или абдукцию) до коллизии.

Континентальные платформы, их строение и развитие. Древние (кратоны) и молодые платформы. Внутреннее строение фундамента платформ. Фундамент и чехол. Тектонические элементы поверхности фундамента платформ и их чехлы. Формации платформенного чехла. Платформенный магматизм. Этапы развития платформ.

Становление фундамента древних платформ, особенности развития коры в раннем докембрии. Основные структурные элементы платформ: щиты, плиты, перекратонные опускания, антеклизы, синеклизы, авлакогены, тафрогены, валы и другое. Характер и происхождение локальных складок платформ.

Основные стадии развития платформ: стадия кратонизации, авлакогенная, тафрогенная (на молодых платформах), плитная, активизации. Осадочные и вулканические фармации платформ, их ряды, влияние климата на характер осадочных формаций. Цикличность развития чехла и структуры платформ, влияние смежных подвижных поясов.

Основные этапы и общие закономерности развития литосферы – направленность (осложнение вертикальной и латеральной дифференциации тектоносферы), стадийность, цикличность, неравномерность.

6. Складчатость и соскладчатые разрывы

Кинематические и динамические условия образования складок. Морфологические типы складчатости. Эндогенная и экзогенная складчатость. Генетическая классификация складок. Складки общего сжатия и проблема их происхождения. Инъективные складчатые дислокации. Соляные и глинистые диапиры, механизм формирования. Гранит-гнейсовые купола.
Проблема генезиса синметаморфеской складчатости, особенно для раннедокембрийских толщ. Складки, сопряженные с движениями по разломам: околоразломные, околосбросовые, надразломные.

Гравитационная складчатость, ее признаки и распространение. Гравитационные шарьяжи и формирование олистостром. Соскладчатые разрывы: сбросы, всбросы, надвиги, сдвиги; их связь с отдельными типами складок и условия их образования. Зависимость морфологии складок и разрывов от состава, строения и мощности осадочно-вулканогенных толщ.
Вулканотектонические структуры. Тектониты, тектонические меланжи.
Анализ полей напряжений при изучении складчатых и разрывных структур, моделирование процессов их формирования.

Развитие складчато-разрывной структуры в пространстве и времени. Фазы и эпохи складчатости. Миграция складкообразования. Наложение складчатостей разного плана.

7. Геотектонические гипотезы

Тектонические гипотезы. Фиксизм и мобилизм. Гипотезы поднятия и контракции. Смена тектонических гипотез в истории геологии. Появление новых гипотез в первой половине ХХ века: пульсационной, расширения Земли, ротационной, подкоровых течений, ундационной, дрейфа континентов.
Новый этап развития теоретической геотектоники (60–80-е годы) и факторы, которые его определили. Тектоника литосферных плит: основные положения, развитие и значение для современной геологии. Альтернативные представления. Современные представления об источниках энергии, механизме тектонических движений и деформаций. Источники энергии глубинных геологических процессов. Конвекция в мантии Земли. Дискретно-волновой механизм горизонтальных тектонических движений.

8. Принципы тектонического районирования. Тектонические карты

Принципы тектонического районирования. Районирование по возрасту главной складчатости, по типам развития, по времени становления континентальной коры, по геодинамическим состояниям. Выделение структурных этажей, структурно-фармационных и структурно-фациальных зон. Формации, как индикаторы геодинамического состояния.

Этапы развития тектонической картографии. Тектонические карты, задачи и методы их составления. Специальные тектонические карты. Тектонические карты Мира, материков, Европы, бывшего СССР, Беларуси. Региональные тектонические карты. Палеотектонические карты, их типы. Специальные тектонические карты: карты фундамента, разломной тектоники и другие. Тектонические карты, как основание для составления карт прогноза полезных ископаемых.

9. Тектоника Беларуси

Вклад исследователей из Беларуси в развитие геотектоники.
Глубинное строение территории Беларуси. Эволюция тектонических взглядов на нее.

Основные тектонические элементы фундамента и платформенного чехла Беларуси. Их строение и главные этапы развития.

Разломы различных типов и кольцевые структуры Беларуси.
Неотектоника Беларуси. Современные горизонтальные и вертикальные движения на территории Беларуси.

Древние и современные геотектонические напряжения, их глубинная природа и особенности распределения на территории Беларуси.

Тектонические карты Беларуси, как основание для карт прогноза полезных ископаемых.

Литература

  1. Зоненшайн Л.П., Савостин Л.А. Введение в геодинамику. - М.: Недра, 1979. - 311 с.
  2. Зоненшайн Л.П., Кузьмин М.И. Палеогеодинамика. - М.: Наука, 1993. - 192 с.
  3. Хаин В.Е., Михайлов А.Е. Общая геотектоника. - М.: Недра, 1985. - 326 с.
  4. Хаин В.Е., Ломизе М.Г. Геотектоника с основами геодминамики. - М.: Изд-во МГУ, 1995. - 480 с.
  5. Хаин В.Е., Ломизе М.Г. Геотектоника с основами геодминамики. - М.: Книжный дом "Университет", 2005. - 560 с.
  6. Белоусов В.В. Основы геотектоники. - М.: Недра, 1989. - 382 с.
  7. Тектоника запада Восточно-Европейской платформы / Под ред. Р. Г. Гарецкого. - Мн.: Навука i тэхнiка, 1990. - 168 с.

Дополнительная

  1. Буалло Г. Геология окраин континентов. - М.: Мир, 1985. -156 С.
    Геология Беларуси / Под ред А. С. Махнача, Р. Г. Гарецкого, А. В. Матвеева и др. - Мн.: Институт геологических наук НАН Беларуси, 2001. - 815 с.
  2. Геология и нефтегазоносность запада Восточно-Европейской платформы. - Мн.: Беларуская навука, 1997. - 696 с.
  3. Глубинное строение и динамика земных недр территории Белоруссии / Гарецкий Р.Г., Каратаев Г.И., Хотько Ж.П. и др. - Мн.: Навука i тэхнiка. 1991. - 317 с.
  4. Зоненшайн Л.П., Кузьмин М.И., Натапов Л.Н. Тектоника литосферных плит территории СССР. - М.: Недра, 1990. Кн. 1. - 328 с.; Кн. 2. - 334 с.
  5. Лобковский Л.И., Никишин А.М., Хаин В.Е. Современные проблемы геотектоники и геодинамики. - М.: Научный мир. 2004. - 612 с.
  6. Милановский Е.Е. Рифтогенез в истории Земли: Рифтогенез на древних платформах. - М.: Недра, 1983. - 280 с.
  7. Милановский Е.Е. Рифтогенез в истории Земли: Рифтогенез в подвижной поясах. - М.: Недра, 1987. - 295 с.
  8. Нелинейная геодинамика / Под ред. Ю. М. Пущаровского. - М.: Наука, 1994. - 191 с.
  9. Палеотектоника Белоруссии / Под ред. Р. Г. Гарецкого. - Мн.: Наука и техника, 1983. - 182 с.
  10. Тектоника Белоруссии / Под ред. Р. Г. Гарецкого. - Мн.: Наука и техника, 1976. - 198 с.
  11. Тектоника Припятского прогиба / Под ред. Р. Г. Гарецкого. - Мн.: Навука i тэхнiка, 1979. -175 С.
  12. Хаин В. Е. Тектоника континентов и океанов (год 2000). - М.: Научный мир, 2001. - 606 с.