Геологическая деятельность гор

Классический пример складчатых гор – Аппалачи на востоке Северной Америки. Геосинклиналь, в которой они образовались, имела гораздо бóльшую протяженность по сравнению с современными горами. В течение примерно 250 млн. лет осадконакопление происходило в медленно погружавшемся бассейне. Максимальная мощность осадков превышала 7600 м. Затем геосинклиналь подверглась боковому сжатию, в результате чего сузилась примерно до 160 км. Осадочные толщи, накопившиеся в геосинклинали, были сильно смяты в складки и разбиты разломами, вдоль которых происходили дизъюнктивные дислокации. На протяжении стадии складкообразования территория испытывала интенсивное поднятие, скорость которого превышала темпы воздействия эрозионно-денудационных процессов. Со временем эти процессы привели к разрушению гор и снижению их поверхности. Аппалачи неоднократно подвергались поднятиям и последующей денудации. Однако не все участки зоны первоначальной складчатости испытали повторное поднятие.

1)

2)

3)

Рис.1 Стадии орогенеза в Аппалачах: 1) начальная; 2) внедрение интрузий магматических пород; в) более молодые отложения.

Стадии орогенеза (рис. 1):

1) начальная – накопление осадков в вытянутом океаническом прогибе – геосинклинали.

2) внедрение интрузий магматических пород приводит к поднятию первичных толщ осадочных пород и образованию гор, при этом продолжается осадконакопление.

3) впоследствии в поднятие вовлекаются и более молодые отложения, которые при этом испытывают складчатые и разрывные деформации.

Первичные деформации при образовании складчатых гор обычно сопровождаются значительной вулканической активностью. Вулканические извержения проявляются во время складкообразования или вскоре после его завершения, и в складчатых горах изливаются большие массы расплавленной магмы, слагающие батолиты. Они часто вскрываются при глубоком эрозионном расчленении складчатых структур.

Многие складчатые горные системы рассечены огромными надвигами с разломами, по которым покровы горных пород мощностью в десятки и сотни метров смещались на многие километры. В складчатых горах могут быть представлены как довольно простые складчатые структуры (например, в горах Юра), так и весьма сложные (как в Альпах). В некоторых случаях процесс складкообразования развивается более интенсивно по периферии геосинклиналей, и в результате на поперечном профиле выделяются два краевых складчатых хребта и центральная приподнятая часть гор с меньшим развитием складчатости. От краевых хребтов в сторону центрального массива простираются надвиги. Массивы более древних и более устойчивых горных пород, ограничивающие геосинклинальный прогиб, называются форландами. Такая упрощенная схема строения не всегда соответствует действительности. Например, в горном поясе, расположенном между Центральной Азией и Индостаном, представлены субширотно ориентированные горы Куньлунь у его северной границы, Гималаи – у южной, а между ними Тибетское нагорье. По отношению к этому горному поясу Таримский бассейн на севере и п-ов Индостан на юге являются форландами.

Эрозионно-денудационные процессы в складчатых горах ведут к формированию характерных ландшафтов. В результате эрозионного расчленения смятых в складки пластов осадочных пород образуется серия вытянутых хребтов и долин. Хребты соответствуют выходам более устойчивых пород, долины же выработаны в менее устойчивых породах. Ландшафты такого типа встречаются на западе Пенсильвании. При глубоком эрозионном расчленении складчатой горной страны осадочная толща может быть полностью разрушена, а ядро, сложенное магматическими или метаморфическими породами, может обнажиться.

2.2 Глыбовые горы.

Многие крупные горные хребты образовались в результате тектонических поднятий, происходивших вдоль разломов земной коры. Горы Сьерра-Невада в Калифорнии – это огромный горст протяженностью ок. 640 км и шириной от 80 до 120 км. Наиболее высоко был поднят восточный край этого горста, где высота горы Уитни достигает 418 м над уровнем моря. В строении этого горста преобладают граниты, составляющие ядро гигантского батолита, однако сохранились также и осадочные толщи, накопившиеся в геосинклинальном прогибе, в котором сформировались складчатые горы Сьерра-Невада.

Современный облик Аппалачей в значительной мере сложился в результате нескольких процессов: первичные складчатые горы испытали воздействие эрозии и денудации, а затем были подняты вдоль разломов. Однако Аппалачи нельзя считать типичными глыбовыми горами.

Ряд глыбовых горных хребтов находится в Большом Бассейне между Скалистыми горами на востоке и Сьерра-Невадой на западе. Эти хребты были подняты как горсты по ограничивающим их разломам, а окончательный облик сформировался под влиянием эрозионно-денудационных процессов. Большинство хребтов простирается в субмеридиональном направлении и имеет ширину от 30 до 80 км. В результате неравномерного поднятия одни склоны оказались круче других. Между хребтами пролегают длинные узкие долины, частично заполненные осадками, снесенными с сопредельных глыбовых гор. Такие долины, как правило, приурочены к зонам погружения – грабенам. Существует предположение, что глыбовые горы Большого Бассейна образовались в зоне растяжения земной коры, поскольку для большинства разломов здесь характерны напряжения растяжения.

2.3 Сводовые горы.

Во многих районах участки суши, испытавшие тектоническое поднятие, под влиянием эрозионных процессов приобрели горный облик. Там, где поднятие происходило на сравнительно небольшой площади и имело сводовый характер, образовались сводовые горы, ярким примером которых являются горы Блэк-Хилс в Южной Дакоте, имеющие в поперечнике ок. 160 км. Эта территория испытала сводовое поднятие, а бóльшая часть осадочного покрова была удалена последующей эрозией и денудацией. В результате обнажилось центральное ядро, сложенное магматическими и метаморфическими породами. Оно обрамлено хребтами, состоящими из более устойчивых осадочных пород, тогда как долины между хребтами выработаны в менее стойких породах.

Там, где в толщу осадочных пород внедрялись лакколиты (чечевицеобразные тела интрузивных магматических пород), кроющие отложения тоже могли испытать сводовые поднятия. Наглядный пример эродированных сводовых поднятий – горы Генри в штате Юта.

В Озерном округе на западе Англии также произошло сводовое поднятие, но несколько меньшей амплитуды, чем в горах Блэк-Хилс.

2.4 Останцовые плато.

Вследствие действия эрозионно-денудационных процессов на месте любой возвышенной территории формируются горные ландшафты. Степень их выраженности зависит от исходной высоты. При разрушении высоких плато, как, например, Колорадо (на юго-западе США), формируется сильно расчлененный горный рельеф. Плато Колорадо шириной в сотни километров было поднято на высоту ок. 3000 м. Эрозионно-денудационные процессы еще не успели целиком его трансформировать в горный ландшафт, однако в пределах некоторых крупных каньонов, например Большого каньона р. Колорадо, возникли горы высотой в несколько сотен метров. Это эрозионные останцы, которые пока еще не денудированы. По мере дальнейшего развития эрозионных процессов плато будет приобретать все более выраженный горный облик.

При отсутствии повторных поднятий любая территория в конце концов будет снивелирована и превратится в низкую монотонную равнину. Тем не менее даже там сохранятся изолированные холмы, сложенные более устойчивыми породами. Такие останцы называются монадноками по названию горы Монаднок в Нью-Хэмпшире (США).

2.5 Вулканические горы

Бывают разных типов. Распространенные почти во всех районах земного шара вулканические конусы образуются за счет скоплений лавы и обломков горных пород, изверженных через длинные цилиндрические жерла силами, действующими глубоко в недрах Земли. Показательные примеры вулканических конусов – горы Майон на Филиппинах, Фудзияма в Японии, Попокатепетль в Мексике, Мисти в Перу, Шаста в Калифорнии и др. Пепловые конусы имеют сходное строение, но не так высоки и сложены в основном вулканическими шлаками – пористой вулканической породой, внешне похожей на пепел. Такие конусы представлены близ Лассен-Пика в Калифорнии и на северо-востоке Нью-Мексико.

Щитовые вулканы формируются при повторных излияниях лавы. Обычно они не столь высоки и имеют не столь симметричное строение, как вулканические конусы. Много щитовых вулканов на Гавайских и Алеутских о-вах. В некоторых районах очаги вулканических извержений были настолько сближены, что изверженные породы образовали целые хребты, соединившие первоначально обособленные вулканы. К данному типу относится хребет Абсарока в восточной части Йеллоустонского парка в Вайоминге.

Цепи вулканов встречаются в длинных узких зонах. Вероятно, наиболее известный пример – цепь вулканических Гавайских о-вов протяженностью свыше 1600 км. Все эти острова образовывались в результате излияний лавы и извержений обломочного материала из кратеров, располагавшихся на дне океана. Если вести отсчет от поверхности этого дна, где глубины составляют ок. 5500 м, то некоторые из вершин Гавайских о-вов войдут в число высочайших гор мира.

Мощные толщи вулканических отложений могут быть отпрепарированы реками или ледниками и превратиться в изолированные горы или группы гор. Типичный пример – горы Сан-Хуан в Колорадо. Интенсивная вулканическая деятельность здесь проявлялась во время формирования Скалистых гор. Лавы различных типов и вулканические брекчии в этом районе занимают площадь более 15,5 тыс. кв. км, а максимальная мощность вулканических отложений превышает 1830 м. Под влиянием ледниковой и водной эрозии массивы вулканических пород были глубоко расчленены и превратились в высокие горы. Вулканические породы в настоящее время сохранились только на вершинах гор. Ниже обнажаются мощные толщи осадочных и метаморфических пород. Горы такого типа встречаются на отпрепарированных эрозией участках лавовых плато, в частности Колумбийского, расположенного между Скалистыми и Каскадными горами.

3 Распространение и возраст гор.

Горы имеются на всех материках и многих крупных островах – в Гренландии, на Мадагаскаре, Тайване, в Новой Зеландии, Британских и др. Горы Антарктиды в значительной степени погребены под ледниковым покровом, но там встречаются отдельные вулканические горы, например вулкан Эребус, и горные хребты, в том числе горы Земли Королевы Мод и Земли Мэри Бэрд – высокие и хорошо выраженные в рельефе. В Австралии гор меньше, чем на любом другом материке. В Северной и Южной Америке, Европе, Азии и Африке представлены кордильеры, горные системы, хребты, группы гор и одиночные горы. Гималаи, расположенные на юге Центральной Азии, представляют собой наиболее высокую и самую молодую горную систему мира. Самой протяженной горной системой являются Анды в Южной Америке, простирающиеся на 7560 км от мыса Горн до Карибского моря. Они древнее, чем Гималаи, и, по-видимому, имели более сложную историю развития. Горы Бразилии ниже и значительно древнее Анд.

В Северной Америке горы обнаруживают очень большое разнообразие по возрасту, структуре, строению, происхождению и степени расчленения. Лаврентийская возвышенность, занимающая территорию от оз.Верхнего до Новой Шотландии, является реликтом сильно эродированных высоких гор, образовавшихся в архее более 570 млн. лет назад. Во многих местах сохранились лишь структурные корни этих древних гор. Аппалачи являются промежуточными по возрасту. Впервые они испытали поднятие в позднем палеозое ок. 280 млн. лет назад и были намного выше, чем сейчас. Затем они подверглись значительному разрушению, а в палеогене ок. 60 млн. лет назад были повторно подняты до современных высот. Горы Сьерра-Невада моложе Аппалачей. Они тоже прошли стадию существенного разрушения и повторного поднятия. Система Скалистых гор США и Канады моложе Сьерра-Невады, но древнее Гималаев. Скалистые горы сформировались в позднем мелу и палеогене. Они пережили два крупных этапа поднятия, причем последний – в плиоцене, всего 2–3 млн. лет назад. Вряд ли Скалистые горы когда-либо были выше, чем в настоящее время. Каскадные горы и Береговые хребты на западе США и бóльшая часть гор Аляски моложе Скалистых гор. Береговые хребты Калифорнии и в настоящее время испытывают очень медленное поднятие.

4 Разнообразие структуры и строения гор.

Горы весьма разнообразны не только по возрасту, но и по структуре.

Наиболее сложную структуру имеют Альпы в Европе. Толщи горных пород там подверглись воздействию необычайно мощных сил, что нашло отражение во внедрении крупных батолитов магматических пород и в образовании чрезвычайно разнообразных опрокинутых складок и разломов с огромными амплитудами смещения. Напротив, горы Блэк-Хилс имеют весьма простую структуру.

Геологическое строение гор столь же разнообразно, как и их структуры. Например, горные породы, которыми сложена северная часть Скалистых гор в провинциях Альберта и Британская Колумбия, – в основном палеозойские известняки и сланцы. В Вайоминге и Колорадо бóльшая часть гор имеет ядра из гранитов и других древних магматических пород, перекрытые толщами палеозойских и мезозойских осадочных пород. Кроме того, в центральной и южной частях Скалистых гор широко представлены разнообразные вулканические породы, зато на севере этих гор вулканических пород практически нет. Такие различия встречаются и в других горах мира.

Хотя в принципе не бывает двух совершенно одинаковых гор, молодые вулканические горы часто весьма сходны по размерам и очертаниям, что подтверждается на примере Фудзиямы в Японии и Майона на Филиппинах, имеющих правильные конусообразные формы. Однако заметим, что многие вулканы Японии сложены андезитами (магматической породой среднего состава), тогда как вулканические горы на Филиппинах состоят из базальтов (более тяжелой горной породы черного цвета, содержащей много железа). Вулканы Каскадных гор в Орегоне в основном сложены риолитом (породой, содержащей больше кремнезема и меньше железа по сравнению с базальтами и андезитами).

5 Происхождение гор

Никто не может с уверенностью объяснить, как образовались горы, однако отсутствие достоверных знаний об орогенезе (горообразовании) не должно препятствовать и не препятствует предпринимаемым учеными попыткам объяснения этого процесса. Ниже рассматриваются основные гипотезы образования гор.

5.1 Погружение океанических впадин.

Эта гипотеза исходила из того, что многие горные хребты приурочены к периферии материков. Породы, слагающие дно океанов, несколько тяжелее пород, залегающих в основании материков. Когда в недрах Земли происходят крупномасштабные движения, океанические впадины стремятся к погружению, выдавливая материки вверх, и на краях материков при этом образуются складчатые горы. Эта гипотеза не только не объясняет, но и не признает существования геосинклинальных прогибов (впадин земной коры) на стадии, предшествующей горообразованию. Не объясняет она и происхождения таких горных систем, как Скалистые горы или Гималаи, которые удалены от материковых окраин.