Orogeneza

Globalne geološke provincija

Orogeneza (grč. ὄρος – óros = planina + γένεσις – génesis = stvaranje, porijeklo) je proces nastajanja planinskih pojaseva i lanaca putem tektonskih aktivnosti Zemljine kore. Razvojno gledajući, pojava svakog planinskog lanca bila je posljedica orogenog djelovanja. Svaki od njih je bitan linearni segment Zemljine kore, koji je bio nekada nastao procesom orogeneze. Nauka o orogenezi zove se orogenija.

Orogeneza je u suprotnosti s epirogenetskim gibanjima, koja se odražavaju na stabilnim dijelovima Zemljine kore. Glavno obilježje orogeneze je nabiranje i rasjedanje, regionalni metamorfizam i smještanje granita, što se obično događa u dubljim dijelovima orogenetskoga pojasa. Orogeneza je trajala nekoliko desetaka miliona godina, zbog čega se dešavalo da orogenetski periodi imaju nekoliko maksimuma u različitim dijelovima orogenetskoga pojasa. U Zemljinoj dalekoj prošlosti, orogeneza se pojavljivala kao globalni događaj, iako su neki maksimumi bili i lokalno naglašeni. Prostorna korelacija orogeneze teško je provediva bez pouzdanog datiranja stijena u sastavu planinskih lanaca. Pretpostavlja se da su se u fanerozoiku (paleozoik, mezozoik i kenozoik), odnosno u periodu od posljednjih 545 miliona godina, dogodila tri globalna orogenetska ciklusa: kaledonski, hercinski i alpski.^[1][2]

Fiziografija

Dva procesa koji mogu učestvovati u formiranju orogena:
Vrh: delaminacija orogenih korijena u astenosferi;
Dno: Subdukcija litosfernih ploča u dubinama omotača. Dva procesa dovode do različito razmještenih metamorfnih stijena (mjehurići u dijagramu), pružajući dokaze o tome koji se proces zapravo dogodio na konvergentnim rubovima ploča.^[3]

Subdukcija okeanske ploče bispod kontinentalnih ploča kako bi se stvorio akrecionarni orogen. (primjer: Ande)

Kontinentalna kolizija dviju kontinentalnih ploča u obliku kolizijskog orogena. Obično se kontinentalna kora subducira u litosfernim dubinama škriljaca do eklogitskih metamorfirnih facija, a zatim se ekshumira duž istog subdukcijskog kanala. (primjer: Himalaji)

Stvaranje orogena može se postići tektonskim procesima poput okeanske subdukcije (gdje kontinent snažno prelazi preko okeanske ploče radi akrecione orogeneze) ili kontinentne subdukcije konvergencijom dva ili više kontinenata za kolizijsku orogeniju.^[4]

Orogeneza obično proizvodi duge lukove, savijajući se poput luka, poznate kao "orogeni pojasevi". Općenito, orogeni pojasevi sastoje se od dugih paralelnih traka stijena koji imaju slične karakteristike cijelom dužinom pojasa. Iako su orogeni pojasevi povezani sa zonama subdukcije, subdukcijski tektonizam može biti u toku ili je na završetku prošlih procesa. Podvlačni tektonizam, u mnogim slučajevima, trebao bi trošiti koru, debljati litosferu, izazivati zemljotrese i vulkane, stvarati otočne lukove.^[5] Lučnu krutost strukture padajuće ploče, geolozi objašnjavaju uticajem vrhova otočnih lukova koji se opisuju kao „suze“ u silaznoj litosferi.^[6] Tokom akrecijske orogeneze, ovi otočni lukovi mogu se dodati kontinentalnom rubu. S druge strane, subdukcijske zone mogu se naknadno preraditi zbog litosfernog rascjepa, što dovodi do amfibolitskog metamorfizma utanjene orogene kore granulitne facije.

Procesi orogeneze mogu trajati nekoliko desetaka miliona godina i grade planine od ravnica ili s morskog dna. Topografska visina orogenih planina povezana je s načelom izostazije,^[7] to jest, ravnoteža silaznog gravitaciona sila na gornjem gorskom lancu (sastavljenom od svjetlosti, materije kontinentalne kore) i plutajućih sila koje su oslobođene u gustim slojevima plašta.^[8]

Često se stijene koje su u orogenezi ozbiljno deformiraju i prolaze metamorfizam. Orogeni procesi mogu gurnuti duboko ukopane stijene na površinu. Materijal s morskog dna i uz obalu može pokriti neko ili čitavo orogensko područje. Ako se orogeneza događa zbog sudaranja dva kontinenta, može doći do vrlo visokih planina (vidi Himalaji).

Orogeni događaj može se proučavati:

• (a) kao tektonski strukturni događaj,
• (b) kao geografski događaj, i
• (c) kao hronološki događaj.

Orogenetski događaji:

• izazivaju izrazite strukturne pojave povezane sa tektonskom aktivnošću;
• utiču na stijene i koru u određenim regijama, i
• događaju se u specifičnom periodu.

Historija teorije

Prije značajnijeg razvoja nauka o Zemlji i teorija o geološkim procesima, tokom 19. stoljeća, porijeklo planina se različito objašnjavalo. Kod kršćana, to se tumačilo vjerovanjem u biblijski Potop, i da je što je Stvaranje bilo savršen proces. Takva razmišljanja postojala su još od antičkoh vrenena, a bila su snažna i u 18. stoljeću. Sve ostale Svete knjuge (npr. Kuran, Talmud i ostale) imale su slična viđenja geoloških pojava i procesa.

Sam termin orogeneza, u nauku su uveli Amanz Gressly (1840) i Jules Thurmann (1854), da bi opisali proces nastanka planinskih vrhova, dok je sam proces orogeneze još uvijek nosio naziv formiranje planina.

U 1852., Elie de Beaumont (1852) objavio je provokativnu teoriju o orogenezi. Međutim, ona se prvenstveno bavila nadmorskim visinama nego strukturama orogenih pojaseva, a koje se oblikuju kao posljedica orogeneze. Njegova teorija je, u suštini, tvrdila da planine nastaju međusobnim guranjem određenih blokova (ploča).

Eduard Suess (1875.) je prvi uočio značaj horizontalnih pomjeranja stijena. Teoriju o geosinklinalama, koju je postavio James Hall (1859.), iskoristio je James Dwight Dana (1873.) i u teoriju o formiranju planina dodao koncept kompresije.

Sve do 1960-tih godina 20. stoljeća, teorija hlađenja Zemlje bila je glavno polazište mnogim autorima u oblati geologije. Ovu teoriju, u kontekstu orogeneze, podržavale su i pristalice teorije vertikalnih pokreta u kori, ili konvekcije unutar astenosfere ili plašta.

Gustav Steinmann (1906), izdvojio je razne tipove orogenih pojaseva, uključujući i Alpski orogeni tip, koji su tipski predstavnici fliša i molasa, ofiolita, toleitskih bazalta i nabornih struktura tipa napa.

Da bi objasnio proces orogeneze, Leopold von Buch je (1906.) smatrao je da se orogeneza može datirati u određeni period, ispitivanjem najmlađih deformiranih i najstarijih nemetamorfiranih stijena. To je princip koji se koristi i danas, iako se u geohronološkim ispitivanjima primjenjuju i moderniji radiometrijski metodi datiranja.

H. J. Zwart (1967) i W. S. Pitcher (1979) zapazili su razlike u metamorfnim osobinama između orogenih pojaseva i predložio tri tipa, koje je modifikovao V. Picher, 1979.:

• Hercinski tip (tip postostrvskog bazena):
  • plitki metamorfizam sa malim pritiscima, tanke metamorfne zone;
  • intenzitet metamorfizma zavisi od povećanja temperature;
  • bogat granitima i migmatitima,
  • rijetki ofioliti, ultramafiti su prividno odsutni;
  • vrlo širok orogen, sa malim i sporim izdizanjem;
  • rietke napne strukture.
• alpski tip (tip okeanskog rova):
  • duboki metamorfizam, sa visokim pritiscima i debelim metamorfnim zonama;
  • metamorfizam velikog broja facija, zavisi od sniženja pritiska;
  • rijetki su graniti ili migmatiti;
  • ne postoje ofioliti sa ultramafitima;
  • orogen je relativno strm, sa velikim i brzim uzdizanjem;
  • dominiraju napa strukture.
• kordiljerski tip (ostrvski):
  • dominiraju kalkoalkalne magmatske stene - andeziti i granitski batoliti;
  • generalni nedostatak migmatita, mali geotermalni gradijent;
  • nedostatak ofiolita i abisalnih sedimentnih stijena (crnih glina, rožnaca)
  • metamorfizam niskih pritisaka, ograničenog izdizanja;
  • nedostatak napa struktura.

Razvoj teorije tektonike ploča doprinosio je boljoj spoznaji ogromnog značaja orogenih pojaseva i njihovih obilježja. Teorija hlađenja Zemlje, koju je predložio još Dekart, prevaziđena je, a vertikalni pokreti tefrotektonskog tipa objašnjeni su procesom izostazije.

Neke neobičnosti i dalje nisu objašnjene, kao, naprimjer, kada se jednostavno sudaranje tektonskih ploča modificira u transformnu granicu između tektonskih ploča (kao na Novom Zelandu), ili kada se orogeneza ostrvskih lukova u Novoj Gvineji, zbiva van kontinenata. Dalje komplikaceje, kao što je proterozojska kolizija dva kontinentalna orogena, koje su ranije bile neobjašnjive, objašnjene su nakon pojave seizmike, koja može objasniti pojave dubokih struktura orogenih pojaseva.

Također pogledajte

• Vulkan
• Zemljotres
• Litosfera

Reference

1. Tony Waltham (2009). Foundations of Engineering Geology (3rd izd.). Taylor & Francis. str. 20. ISBN 978-0-415-46959-3.
2. Philip Kearey; Keith A. Klepeis; Frederick J. Vine (2009). "Chapter 10: Orogenic belts". Global Tectonics (3rd izd.). Wiley-Blackwell. str. 287. ISBN 978-1-4051-0777-8.
3. N. H. Woodcock; Robin A. Strachan (2000). "Chapter 12: The Caledonian Orogeny: a multiple plate collision". Geological History of Britain and Ireland. Wiley-Blackwell. str. 202, Figure 12.11. ISBN 978-0-632-03656-1.
4. Frank Press (2003). Understanding Earth (4th izd.). Macmillan. str. 468–69. ISBN 978-0-7167-9617-6.
5. Yuan, S.; Pan, G.; Wang, L.; Jiang, X.; Yin, F.; Zhang, W.; Zhuo, J. (2009). "Accretionary Orogenesis in the Active Continental Margins". Earth Science Frontiers. 16 (3): 31–48. Bibcode:2009ESF....16...31Y. doi:10.1016/S1872-5791(08)60095-0.
6. Gerald Schubert; Donald Lawson Turcotte; Peter Olson (2001). "§2.5.4 Why are island arcs arcs?". Mantle Convection in the Earth and Planets. Cambridge University Press. str. 35–36. ISBN 978-0-521-79836-5.
7. PA Allen (1997). "Isostasy in zones of convergence". Earth Surface Processes. Wiley-Blackwell. str. 36 ff. ISBN 978-0-632-03507-6.
8. Gerard V. Middleton; Peter R. Wilcock (1994). "§5.5 Isostasy". Mechanics in the Earth and Environmental Sciences (2nd izd.). Cambridge University Press. str. 170. ISBN 978-0-521-44669-3.

Vanjaki linkovi