В геологии столкновение континентов — это явление тектоники плит , которое происходит на конвергентных границах . Столкновение континентов — это разновидность фундаментального процесса субдукции , при котором зона субдукции разрушается, образуются горы и два континента сшиваются вместе. Столкновение континентов, как известно, происходит только на Земле.
Столкновение континентов не является мгновенным событием, но может занять несколько десятков миллионов лет, прежде чем разломы и складкообразование, вызванные столкновениями, прекратятся. Столкновение между Индией и Азией продолжается уже около 50 миллионов лет и не показывает никаких признаков ослабления. Столкновение между Восточной и Западной Гондваной , в результате которого образовался Восточно-Африканский ороген, заняло около 100 миллионов лет от начала (610 млн лет) до конца (510 млн лет). Столкновение между Гондваной и Лавразией, в результате которого образовалась Пангея, произошло в относительно короткий промежуток времени, около 50 миллионов лет.
Процесс начинается, когда два континента (различные части континентальной коры ), разделенные полосой океана (и океанической коры ), приближаются друг к другу, в то время как океаническая кора медленно поглощается в зоне субдукции . Зона субдукции проходит вдоль края одного из континентов и погружается под него, поднимая вулканические горные цепи на некотором расстоянии позади него, такие как Анды в Южной Америке сегодня. Субдукция охватывает всю литосферу , плотность которой в значительной степени контролируется природой коры, которую она несет. Океаническая кора тонкая (толщиной ~6 км) и плотная (около 3,3 г/см 3 ), состоящая из базальта , габбро и перидотита . Следовательно, большая часть океанической коры легко субдуцируется в океаническом желобе . Напротив, континентальная кора толстая (толщиной ~45 км) и плавучая, состоящая в основном из гранитных пород (средняя плотность около 2,5 г/см 3 ). Континентальная кора субдуцируется с трудом, но она субдуцируется на глубины 90-150 км или более, о чем свидетельствуют метаморфические свиты сверхвысокого давления (UHP) . Нормальная субдукция продолжается до тех пор, пока существует океан, но система субдукции нарушается, когда континент, переносимый нисходящей плитой, входит в желоб. Поскольку она содержит толстую континентальную кору, эта литосфера менее плотная, чем подстилающая астеносферная мантия , и нормальная субдукция нарушается. Вулканическая дуга на верхней плите медленно гаснет. Сопротивляясь субдукции, кора прогибается вверх и вниз, поднимая горы там, где раньше был желоб. Положение желоба становится зоной, которая отмечает шов между двумя континентальными террейнами . Зоны шва часто отмечены фрагментами ранее существовавшей океанической коры и мантийных пород, известных как офиолиты .
Континентальная кора на нисходящей плите глубоко субдуцирована как часть нисходящей плиты во время столкновения, определяемого как плавучая кора, входящая в зону субдукции. Неизвестная доля субдуцированной континентальной коры возвращается на поверхность в виде метаморфических террейнов сверхвысокого давления (UHP), которые содержат метаморфический коэсит и /или алмаз плюс или минус необычные богатые кремнием гранаты и/или калийсодержащие пироксены . Присутствие этих минералов демонстрирует субдукцию континентальной коры на глубину не менее 90–140 км. Примеры террейнов UHP известны из пояса Даби-Сулу в восточно-центральном Китае , Западных Альп , Гималаев в Индии , Кокчетавского массива в Казахстане , Богемского массива в Европе, Северного Кайдама в Северо-Западном Китае , Западного гнейсового региона в Норвегии и Мали . Большинство террейнов UHP состоят из черепитчатых пластин или покровов . Тот факт, что большинство террейнов UHP состоят из тонких пластов, говорит о том, что гораздо более толстые, объемно доминирующие участки континентальной коры погружены глубже.
Орогенез происходит, когда горы начинают расти в зоне столкновения. Существуют и другие режимы горообразования и орогенеза, но, безусловно, столкновение континентов является одним из самых важных. Количество осадков и снега увеличивается в горах по мере их подъема, возможно, со скоростью нескольких миллиметров в год (при скорости роста 1 мм/год гора высотой 5000 м может образоваться за 5 миллионов лет, что составляет менее 10% от срока жизни типичной зоны столкновения). Образуются речные системы, и на самых высоких вершинах могут расти ледники . Эрозия ускоряется по мере подъема гор, и большие объемы осадка сбрасываются в реки, которые уносят осадок с гор, чтобы отложиться в осадочных бассейнах в окружающих низинах. Корковые породы надвигаются на осадки, и горный пояс расширяется по мере подъема в высоту. Также развивается корковый корень, как того требует изостазия ; горы могут быть высокими, если под ними находится более толстая кора. Утолщение коры может произойти в результате укорочения коры или когда одна кора надвигается на другую. Утолщение сопровождается нагреванием, поэтому кора становится слабее по мере утолщения. Нижняя кора начинает течь и разрушаться под растущей горной массой, образуя разломы вблизи гребня горного хребта. Нижняя кора может частично расплавиться , образуя анатектические граниты, которые затем поднимаются в вышележащие образования, образуя гранитные интрузии . Утолщение коры обеспечивает одну из двух отрицательных обратных связей на рост гор в зонах столкновения, другая — эрозия. Популярное представление о том, что эрозия ответственна за разрушение гор, верно лишь наполовину — вязкое течение слабой нижней мантии также уменьшает рельеф со временем, особенно после того, как столкновение завершено и два континента полностью сшиты. Конвергенция между континентами продолжается, потому что кора все еще тянется вниз океанической литосферой, погружающейся в зону субдукции по обе стороны от столкновения, а также под надвигающимся континентом.
Темпы горообразования, связанные со столкновением, измеряются радиометрическим датированием магматических пород или единиц, которые были метаморфизованы во время столкновения, и путем изучения записей осадков, сброшенных с поднимающихся гор в окружающие бассейны. Темпы древней конвергенции можно определить с помощью палеомагнитных измерений, в то время как нынешняя скорость конвергенции может быть измерена с помощью GPS .
Последствия столкновения ощущаются далеко за пределами непосредственного места столкновения и горообразования. По мере продолжения конвергенции двух континентов область утолщения и возвышения земной коры станет шире. Если есть свободная океаническая поверхность, соседние блоки земной коры могут двигаться к ней. В качестве примера этого можно привести столкновение Индии с Азией, которое заставило большие области земной коры сместиться на юг, образовав современную Юго-Восточную Азию . Другим примером является столкновение Аравии с Азией , которое сжимает Анатолийскую плиту (современная Турция ). В результате Турция движется на запад и юг в Средиземное море и от зоны столкновения. Эти эффекты дальнего поля могут привести к образованию рифтов и рифтовых долин , таких как та, что занимает озеро Байкал , самое глубокое озеро на Земле.
Столкновения континентов являются важнейшей частью цикла суперконтинентов и случались много раз в прошлом. Древние зоны столкновений глубоко эродированы, но их все еще можно распознать, поскольку они отмечают места интенсивной деформации, метаморфизма и плутонической активности, которые разделяют участки континентальной коры с разной геологической историей до столкновения. Старые зоны столкновений геологи обычно называют «зонами сутур», потому что именно здесь два предыдущих континента соединяются или сшиваются вместе.