В геологии рифт — это линейная зона, в которой литосфера разрывается [ 1] [2] и является примером тектоники растяжения . [3] Типичными рифтовыми особенностями являются центральная линейная депрессия со сдвигом , называемая грабеном , или, чаще, полуграбен с нормальным разломом и фланговыми поднятиями рифта преимущественно с одной стороны. [4] Там, где рифты остаются над уровнем моря, они образуют рифтовую долину , которая может быть заполнена водой, образуя рифтовое озеро . Ось рифтовой области может содержать вулканические породы , а активный вулканизм является частью многих, но не всех, активных рифтовых систем.
Основные разломы происходят вдоль центральной оси большинства срединно-океанических хребтов , где новая океаническая кора и литосфера создаются вдоль расходящейся границы между двумя тектоническими плитами .
Неудачные разломы являются результатом континентального рифта, который не смог продолжиться до момента распада. Обычно переход от рифтогенеза к спредингу происходит на тройном стыке , где три сходящиеся рифта встречаются в горячей точке . Два из них развиваются до точки распространения морского дна, а третий в конечном итоге терпит неудачу, становясь авлакогеном .
Большинство рифтов состоят из ряда отдельных сегментов, которые вместе образуют линейную зону, характерную для рифтов. Отдельные сегменты рифта имеют преимущественно полуграбеновую геометрию, контролируемую единственным разломом, ограничивающим бассейн. Длина сегментов варьируется в зависимости от рифтов и зависит от упругой толщины литосферы. Области с более толстой и холодной литосферой, такие как Байкальский рифт, имеют длину сегментов, превышающую 80 км, тогда как в областях с более теплой и тонкой литосферой длина сегментов может составлять менее 30 км. [5] Вдоль оси рифта положение, а в некоторых случаях и полярность (направление падения) главного ограничивающего рифт разлома меняется от сегмента к сегменту. Границы сегментов часто имеют более сложное строение 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 размещения принимают различные формы: от простой релейной рампы на перекрытии двух крупных разломов одной полярности до зон высокой структурной сложности, особенно там, где сегменты имеют противоположную полярность. Зоны аккомодации могут располагаться там, где более древние структуры земной коры пересекают ось рифта. В рифте Суэцкого залива зона размещения Заафарана расположена там, где зона сдвига Аравийско -Нубийского щита встречается с рифтом. [6]
Склоны или уступы рифтов представляют собой возвышенные области вокруг рифтов. Ширина плеч разломов обычно составляет около 70 км. [7] Вопреки тому, что считалось ранее, возвышенные пассивные континентальные окраины (EPCM), такие как Бразильское нагорье , Скандинавские горы и Западные Гаты Индии , не являются плечами разломов. [7]
Образование рифтовых бассейнов и локализация напряжений отражают зрелость рифтов. С началом рифтогенеза верхняя часть литосферы начинает расширяться по ряду первоначально не связанных между собой сбросов , что приводит к развитию изолированных бассейнов. [8] Например, в субаэральных рифтах дренаж в начале рифтогенеза обычно внутренний, без элемента сквозного дренажа.
По мере развития рифта некоторые отдельные сегменты разломов растут, в конечном итоге соединяясь вместе, образуя более крупные ограничивающие разломы. Последующее расширение концентрируется на этих ошибках. Более длинные разломы и более широкое расстояние между разломами приводят к более непрерывным областям связанного с разломами опускания вдоль оси рифта. На этом этапе развивается значительное поднятие плеч рифтов, оказывающее сильное влияние на дренаж и седиментацию в рифтовых бассейнах. [8]
Во время кульминации литосферного рифта, когда кора истончается, поверхность Земли опускается, и Мохо соответственно поднимается. При этом мантийная литосфера истончается, вызывая подъем верхней части астеносферы. Это приводит к сильному тепловому потоку из восходящей астеносферы в истончающуюся литосферу, нагревая орогенную литосферу для обезвоживания и плавления, что обычно вызывает экстремальный метаморфизм при высоких температурных градиентах, превышающих 30 ° C. Продукты метаморфизма представляют собой гранулиты от высоких до сверхвысоких температур и связанные с ними мигматиты и граниты в коллизионных орогенах с возможным размещением метаморфических комплексов ядра в континентальных рифтовых зонах, но комплексов океанического ядра в спрединговых хребтах. Это приводит к своеобразным складкам в условиях растяжения, которые называются рифтогенными складками. [9]
Как только рифтинг прекращается, мантия под рифтом охлаждается, и это сопровождается обширной областью пострифтового опускания. Степень опускания напрямую связана с величиной утонения во время фазы рифта, рассчитываемой как бета-фактор (начальная толщина коры, разделенная на конечную толщину коры), но также зависит от степени заполнения рифтового бассейна на каждом этапе. из-за большей плотности осадков в отличие от воды. Простая «модель Маккензи» рифтогенеза, которая считает стадию рифтогенеза мгновенной, обеспечивает хорошую оценку первого порядка степени истончения земной коры на основе наблюдений за величиной пострифтового опускания. [10] [11] Это обычно было заменено «изгибной консольной моделью», которая учитывает геометрию рифтовых разломов и изгибную изостазию верхней части земной коры. [12]
Некоторые рифты демонстрируют сложную и длительную историю рифтогенеза, состоящую из нескольких отдельных фаз. Рифт Северного моря свидетельствует о наличии нескольких отдельных рифтовых фаз от пермского периода до самого раннего мела , [13] с периодом более 100 миллионов лет.
Рифтинг может привести к распаду континентов и образованию океанических бассейнов. Успешный рифтогенный процесс приводит к распространению морского дна вдоль срединно-океанического хребта и набора сопряженных окраин, разделенных океаническим бассейном. [14] Рифтинг может быть активным и контролироваться мантийной конвекцией . Оно также может быть пассивным и обусловлено тектоническими силами дальнего поля, которые растягивают литосферу. Маржинальная архитектура развивается за счет пространственных и временных связей между фазами деформации растяжения. Сегментация границ в конечном итоге приводит к образованию рифтовых доменов с вариациями топографии Мохо , включая проксимальный домен с разломно-повернутыми блоками земной коры, зону шейки с утончением фундамента земной коры , дистальный домен с глубокими прогибающимися бассейнами, переход океан-континент и океанический домен. [15]
Деформация и магматизм взаимодействуют в ходе эволюции рифтов. Могут образовываться богатые магмой и бедные магмой рифтовые окраины. [15] Богатые магмой окраины включают крупные вулканические образования. В глобальном масштабе вулканические окраины представляют собой большинство пассивных континентальных окраин. [16] Измученные магмой рифтовые окраины страдают от крупномасштабных разломов и перерастяжения земной коры. [17] Как следствие, перидотиты и габбро верхней мантии обычно обнажаются и серпентинизируются вдоль отрывов растяжения на морском дне.
Многие рифты являются местами хотя бы незначительной магматической активности , особенно на ранних стадиях рифтогенеза. [18] Щелочные базальты и бимодальный вулканизм являются обычными продуктами рифтогенного магматизма. [19] [20]
Недавние исследования показывают, что постколлизионные граниты в коллизионных орогенах являются продуктом рифтогенного магматизма на сближенных краях плит. [ нужна цитата ]
Осадочные породы, связанные с континентальными рифтами, содержат важные месторождения полезных ископаемых и углеводородов . [21]
Месторождения полезных ископаемых SedEx встречаются в основном в условиях континентальных рифтов. Они образуются в пострифтовых толщах, когда гидротермальные флюиды, связанные с магматической активностью, выбрасываются на морское дно. [22]
Континентальные рифты являются местами значительных скоплений нефти и газа, таких как Грабен Викинг и Рифт Суэцкого залива . Тридцать процентов гигантских месторождений нефти и газа находятся в таких условиях. [23] В 1999 году было подсчитано, что в разломах находится 200 миллиардов баррелей извлекаемых запасов нефти. Материнские породы часто развиваются в отложениях, заполняющих активный рифт ( син-рифт ), образуясь либо в озерной среде, либо в ограниченной морской среде, хотя не все рифты содержат такие толщи. Породы-коллекторы могут развиваться в дорифтовых, синрифтовых и пострифтовых толщах. Эффективные региональные покрышки могут присутствовать в пострифтовой толще, если отлагаются аргиллиты или эвапориты . Чуть более половины оцененных запасов нефти обнаружено в рифтах, содержащих морские син-рифтовые и пострифтовые последовательности, чуть менее четверти в рифтах с неморскими син-рифтовыми и пострифтовыми отложениями и восьмая часть в неморских син-рифтовых отложениях. -рифт с морским пострифтом. [24]