Кратко — какие признаки однозначно указывают на коллизию плит (orогенез) и какие — на интенсивную вулканическую активность (включая ЛИП/плума), и как по ним оценить время и масштабы.
Полевые свидетельства
- Коллизия:
- Сильная деформация: складчатость, сдвиговые зоны, напластования/наппи, меловые/мелко- и крупномасштабные футляры, воспринимающие кристаллические слои (механо-структуры, миолиниты).
- Метаморфизм проградного и реградного типа; индикаторные минералы: хлорит → биотит → гарнет → стауролит → кианит/силлиманит (Barrovian). Наличие эклогитов (высокое давление) — субдукция/коллизия.
- Континентальные молассы и грубые конгломераты в предгорьях (франтовые отложения).
- Вулканизм:
- Литология: толстые пачки эффузивов (базальты, трахи́ты), туфы, игнимбриты, пепловые слои, следы лавовых потоков, дайки/шахты, кальдеры, шлаковые конусы.
- Тектонические контролирующие структуры: радиальные дайковые системы, крупные линейные трещинные массивы при ЛИП.
- Гидротермальная альтерация, вторичная минерализация (руда, фумаролы), вулканические каратеры, лавовые текстуры (столбчатая слоистость, везикуляция).
Геофизические свидетельства
- Сейсмика:
- Коллизия: распространённые глубинные и средней глубины землетрясения в зоне погружения/складки; четко выраженный сильный верхний криптограмматический сдвиг; сейсмические разрезы показывают укорочение коры, складчатый верх и вздутие Моho.
- Вулканизм: локальные глубокие/очень неглубокие очаги, вулканические LP/long‑period сигналы, длительный вулканический тремор.
- Сейсмическая томография:
- Коллизия: высокоскоростной субдутый «слэб» в мантии под зоной субдукции; утолщённая кора (коренная «коренная корка»).
- Вулканизм/плум: низкоскоростные аномалии в мантии под провинцией (термальная плюма), мелкомасштабные аномалии в коре (частично расплав).
- Гравиметрия/магнитика:
- Коллизия: отрицательная аномалия Бугера из‑за утолщения и «корневой» структуры; сложная магнитная картина.
- Вулканизм/ЛИП: положительные гравитационные аномалии при крупных мафических интрузиях; сильные магнитные аномалии, линейные полосы (дйки).
- Тепловой поток и электропроводность:
- Вулканизм: высокий тепловой поток (локально > $...100$ мВт/м²), высокая проводимость из‑за флюидов/расплава.
- Коллизия: чаще пониженный или нормальный тепловой поток, но локально повышенный в пройденных зонах.
Геохимия и изотопы (диагностика источников магмы)
- Коллизия / субдукционный магматизм: кальц‑алкальная геохимия, деградация Nb–Ta, обогащение LILE (Rb, Ba), изотопы указывают на корковое/субдукционное переложение (ɛNd отрицательные, Sr υψηλότερα).
- Вулканизм / плум/ЛИП: океанические островные композиты (OIB), туффиты и базальты с высоким Nb, Ta, Ti; изотопы показывают мантльевое происхождение (позитивные ɛNd, специфические Pb‑изотопы).
Палеонтологические и осадочные свидетельства
- Коллизия:
- Формирование прогородных/флексурных бассейнов (foreland basins) с прогрессивной пристраиваемой толстой толщей синорогенных осадков (моласс). Последовательная зернистость от тонких к грубым по мере подъёма гор.
- Изменение фауны и флоры вследствие укрытий, смены сред обитания; поступление континентальных таксонов в морские отложения при изменении бассейного режима.
- Длинные, многомиллионные последовательности с постепенным изменением фаун.
- Вулканизм:
- Тонкие, широко распространённые изохронные вулканические шары/трубы (тонкие тефровые горизонты), легко датируемые (натрий/кальцийные топы).
- Массивные пепловые слои и игнимбриты, резко ограниченные во времени — синхронные биотические кризисы при LIP (вымирания).
- Локальные бёрнёвы/пушностные террасы с отличной фоссилизацией (пепел быстро оконсерватирует).
- Изотопные события (карбонатные/углеродные циклы): крупные ЛИП часто сопровождаются углеродной аномалией (δ13C) и биотическими кризисами.
Временные и пространственные масштабы (порядки величин)
- Коллизия:
- Продолжительность активной стадии орогенеза: порядка $10^7$–$10^8$ лет.
- Протяжённость горных систем: десятки → тысячи км; ширина орогена: $10^1$–$10^2$ км; толщина коры может достигать $\sim 40$–$\sim 70$ км.
- Осадочные бассейны (фoreland) развиваются в масштабе $10^6$–$10^7$ лет.
- Интенсивная вулканическая активность / LIP:
- Продолжительность основных эмиссий: пульсы от $10^4$–$10^6$ лет до нескольких $10^6$ лет; общий «жилой» интервал может составлять $10^6$–$10^7$ лет.
- Пространственный масштаб ЛИП: площади $10^5$–$10^6$ км² (иногда > $10^6$ км²); суммарная толщина лавовых пачек метров → километры (локально $\sim 1$–$3$ км).
- Вулканическая провинция может покрывать несколько сотен → тысяч км в поперечнике.
Как отличить на практике — чеклист
1. Структура и деформация: если доминируют складки, напластования, крупные трансформы и укорочение коры → коллизия. Если доминируют лавовые пачки, дайки и кальдерные структуры → вулканизм.
2. Метаморфизм: высокие давления (эклогит) и проградные P–T‑пути → субдукционно‑коллизионный процесс. Слабый региональный метаморфизм + контактные эффекты → вулканизм.
3. Геохимия магматитов: кальц‑алкальная/arc‑сигнатура → субдукция/коллизия; OIB/мафическая масса с Nb–Ta‑обогащением → плум/ЛИП.
4. Сейсмо-томография: slab (высокая V) под зоной → коллизия; низкая V‑аномалия мантии → плум/вулканизм.
5. Осадочный ответ: молассные толщи и флексурные бассейны → коллизия; повсеместные изохронные туфы/игнимбриты и быстрые биотические изменения → вулканизм/LIP.
6. Временная кристаллизация: широкомасштабные одно‑возрастные базальтовые пачки (U–Pb, Ar–Ar) указывают на краткие мощные импульсы вулканизма; распределённые метаморфические/магматические возрастные серии — орогенез.
Краткое заключение
- Коллизия — многослойный, длительный процесс: деформация + региональный метаморфизм + предгорные осадки + уплотнение коры. Временной масштаб $10^7$–$10^8$ лет, протяжённость сотни–тысячи км.
- Интенсивный вулканизм (включая ЛИП) — более «мгновенный» по геологическим меркам: стихийные, широко распространённые эффузивы/тектонические дайки, сильные геохимические и изотопные сигнатуры, быстрые биотические и климатические эффекты; пульсы $10^4$–$10^6$ лет, площади до $10^6$ км².
Если нужно — могу привести конкретные диагностические параметры и пороговые значения для сейсмических/гравиметрических аномалий или список методов датирования для каждого случая.