Orogeneza

Orogeneza (grčka reč za „formiranje planina“) je proces nastanka planina, i može se proučavati sa aspekta geotektonike (strukturne geologije), geografije, kao i sa aspekta geohronologije, zbog toga što orogeneza stvara karakteristične prirodne fenomene povezane sa tektonskom aktivnošću, događa se na tačno određenim delovima Zemljine kore i u nekom vremenskom periodu.

Geološke provincije sveta

Orogeneza se dešava isključivo kao rezultat procesa tektonike ploča. Problemi koji su istraživani i rešeni pomoću studija o orogenezi umnogome su doprineli teoriji tektonike ploča, zajedno sa proučavanjima flore i faune, geografskim i proučavanjima srednjookeanskih grebena tokom 1950-ih i 1960-ih godina.

Fizičke manifestacije orogeneze su orogeni pojasevi, ili orogeni. Orogen je različit pojam od planinskog venca, zbog toga što orogen može biti potpuno erodovan, a prepoznatljiv samo na osnovu proučavanja stena koje leže na trasama orogeneze. Orogeni su obično dugi, tanki delovi stena, koji ističu linearnu strukturu, terane ili blokove deformisanih stena, odvojenih gravitacionim rasedima. Ovi rasedi nose relativno tanke ploče (koje se zovu nape, i razlikuju se od litosfernih ploča) stena, sa margina kompresovanog orogena u jezgro. Oni su blisko povezani sa nastankom nabora i razvojem metamorfizma.

Nadmorska visina orogenih planina povezana je sa principima izostazije, gde gravitaciona sila uravnotežava planinske vence na lakšim, kontinentalnim pločama sa gušćim materijalom u mantlu, pomoću njihove elastičnosti.

Erozija se neminovno dešava, uklanjajući veliki deo planina i izlažući jezgro ili planinsku osnovu (metamorfne stene koje su do površi transportovane sa dubina od 10 kilometara). Ovakvo transportovanje može biti potpomognuto izostatičkim pokretima koji održavaju orogen koji se stvara. Postoje podeljena mišljenja o tome koji je opseg promene tektonskih deformacija izazvan erozijom. Stoga, krajnja forma veličine orogenih pojaseva je dugačak deo kristalastih metamorfnih stena, preko kojih su mestimično navučeni mlađi sedimenti i na taj način zagnjureni u jezgro orogena.

Istorija razvoja teorije

Pre većeg razvoja geologije i teorija o geološkim procesima tokom 19. veka, postojanje planina kod hrišćana je objašnjavano biblijskim Potopom, što je navelo hrišćanske pisce da je Stvaranje bilo savršen proces. Ovakva razmišljanja postojala su u 18. veku.

Termin orogeneza prvi put su upotrebili Amanc Grizli (1840. godine) i Džul Truman (1854. godine) da bi opisali proces formiranja planinskih vrhova, dok je sam proces orogeneze još uvek nosio naziv formiranje planina.

Eli d Bemon (1852. god.) objavio je provokativnu teoriju o orogenezi. Međutim, ona se bavila više visinama nego strukturama orogenih pojaseva koje nastaju kao posledica orogeneze. Njegova teorija je, u suštini, tvrdila da planine nastaju guranjem određenih blokova.

Edvard Zis (1875. godine) je prvi uočio važnost horizontalnih pokreta stena. Teoriju o geosinklinalama, koju je postavio Hal 1859. godine, iskoristio je Dana (1873. godine), da bi u teoriju o formiranju planina dodao koncept o kompresiji. Samo možemo da nagađamo da li je njegova teorija o kontrakciji bila u skladu sa teorijom o hlađenju Zemlje.

Teorija o hlađenju Zemlje bila je, sve do 1960-ih godina, glavna paradigma mnogim geolozima. Ovu teoriju, u kontekstu orogeneze, zagovarali su podržavaoci teorije vertikalnih pokreta u kori, ili konvekcije unutar astenosfere ili mantla.

Gustav Štajman je, 1906. godine, izdvojio različite tipove orogenih pojaseva, uključujući i Alpski orogeni tip, koji su tipski predstavnisi fliša i molasa, ofiolita, toleitskih bazalta i nabornih struktura tipa napa.

Da bi objasnio proces orogeneze, Leopold van Buh je, 1855. godine, da se orogeneza može smestiti u određeno vreme ispitivanjem najmlađih deformisanih i najstarijih nedeformisanih stena. To je princip koji se koristi i danas, mada se u geohronološkim ispitivanjima koristi i radiometrijska metoda datiranja.

H. Cvart je, 1967. godine, uočio razliku u metamorfnim osobinama između orogenih pojaseva i predložio tri tipa, koje je modifikovao V. Pičer 1979. godine. Tipovi orogenih pojaseva su sledeći:

• Hercinski tip (tip iza-ostrvskog basena):
  • plitak metamorfizam sa malim pritiscima, tanke metamorfne zone;
  • intenzitet metamorfizma zavisi od povećanja temperature;
  • bogat granitima i migmatitima;
  • retki ofioliti, ultramafiti prividno odsutni;
  • vrlo širok orogen, sa malim i sporim izdizanjem;
  • retke napa strukture.
• Alpski tip (tip okeanskog rova):
  • dubok metamorfizam, sa visokim pritiscima i debelim metamorfnim zonama;
  • metamorfizam velikog broja facija, zavisi od sniženja pritiska;
  • retki su graniti ili migmatiti;
  • ne postoje ofioliti sa ultramafitima;
  • relativno strm orogen, sa velikim i brzim izdizanjem;
  • dominiraju napa strukture.
• Kordiljerski (ostrvski) tip:
  • dominiraju kalkoalkalne magmatske stene - andeziti i granitski batoliti;
  • generalni nedostatak migmatita, mali geotermalni gradijent;
  • nedostatak ofiolita i abisalnih sedimentnih stena (crnih glina, rožnaca)
  • metamorfizam niskih pritisaka, ograničenog izdizanja;
  • nedostatak napa struktura.

Razvoj teorije o tektonici ploča doprinela je boljem sagledavanju ogromnog značaja orogenih pojaseva i njihovih svojstava. Teorija o hlađenju Zemlje (koju je predložio još Dekart) je prevaziđena, a vertikalni pokreti tefrotektonskog tipa objašnjeni su procesom izostazije.

Neke neobičnosti i dalje nisu objašnjene - kada se jednostavna kolizija (sudaranje) litosfernih ploča modifikuje u transformnu granicu između litosfernih ploča (kao na Novom Zelandu), ili kada se orogeneza ostrvskih lukova, na primer u Novoj Gvineji, dešava izvan kontinenata. Dalje komplikaceje, kao što je proterozojska kolizija dva kontinentalna orogena, koje su ranije bile neobjašnjive, su objašnjene nakon razvoja seizmike, koja može rešiti probleme dubokih struktura orogenih pojaseva.

Fiziografija

Proces orogeneze može trajati i desetinama miliona godina, i formirati planine od ravnica, ili čak od morskog dna. Orogeneza se može dešavati kao posledica kolizije kontinenata ili vulkanske aktivnosti. Ponekad stenske formacije, koje obuhvata proces orogeneze, bivaju deformisane i izložene metamorfizmu nekoliko puta. Tokom orogeneze, stene koje se nalaze u dubljim delovima Zemljine kore, mogu biti iznete na površ. Morsko dno i priobalni materijal mogu pokrivati deo ili čitavu orogenu zonu. Ako je orogeneza posledica kolizije dva kontinenta, planine koje nastaju mogu biti veoma visoke (Himalaji).

Orogenezom se obično stvaraju dugačke linearne strukture, poznate kao orogeni pojasevi. Generalno, orogeni pojasevi se sastoje od dugačkih paralelnih kaiševa stena, sličnih svojstava duž čitavog pojasa. Orogeni pojasevi su u vezi sa zonama subdukcije, u kojima se uništava kora, stvaraju vulkani i formiraju ostrvski lukovi. Ovakvi ostrvski lukovi mogu biti pripojeni kontinentu u toku orogeneze.