Современные тектонические движения и методы их изучения

Уже древним грекам и римлянам, обитавшим в тектонически и сейсмически высокоактивной области Средиземноморья, было из-вестно, что земная поверхность может испытывать поднятия и опускания, хотя их догадки о причинах этого были весьма наивны ic долго оставались такими. Не было и никакого представления о масштабах и скоростях этих движений. Впервые попытку опреде-лить знак и скорость современных движений предпринял в XVIII в. знаменитый шведский естествоиспытатель А. Цельсий. Заинтере- совавшись колебаниями уровня Балтийского моря, он сделал засечки на гранитных скалах шведского побережья, чтобы наблю-
дать за колебаниями уровня моря относительно этих засечек. Позже, в XIX в., известный исследователь Сибири И. Д. Черский сделал то же на берегу Байкала. В том же XIX в, по таким засечкам в Швеции и Финляндии было установлено, что северная часть побережий Балтики испытывает поднятие, а южная — опускание. Несмотря на очевидность определяющей роли в этом движений земной коры, в геологической литературе долго шли споры о том, что служит основной причиной колебания уровня океана и связанных с ним морей — тектонические движения земной коры континентов или собственные, эвстатические, колебания уровня океа-
на, обусловленные изменениями объема бассейнов или заключенных в них масс воды. Это противоречие было разрешено лишь в 20-е годы нашего века финским геологом В. Рамзаем, указавшим, что в действительности взаимодействуют оба фактора — тектони-
ческий и эвстатический. Систематическое изучение современных движений началось в
конце XIX в.; таким образом, инструментальные наблюдения этих движений ведутся уже в течение столетия. За это время был разработан ряд специальных методов изучения как вертикальных,
так и горизонтальных движений, причем, как увидим ниже, особенно значительный прогресс был достигнут в этой области в пос-
ледние полтора—два десятилетия. Возник особый раздел тектонической науки, для которого В. Е. Хаин предложил названиепктуотектоники.

4.1. Методы изучения вертикальных движений

Старейшим из методов изучения вертикальных движений представляющий дальнейшее развитие " идей Цельсия и Черского. Начиная с 80-х годов прошлого столетия во многих портах мира были установлены водомерные приборы — сначала рейки, затем мареографы с самозаписывающим устройством для наблюдений за изменением положения уровня моря. Эти изменения, как
i отмечалось, обусловлены двумя причинами: 1) собственными, эвстатическими, колебаниями уровня Мирового океана, обязанными изменению пбър.ма_его водной массы или рельефа дна; 2) поднятем или суммирование результатов наблюдён" ий повеем портам мира, где установлены
водомерные приборы, показывает, что в последнее столетие происходит систематическое повышение уровня океана со скоростью примерно 1, 2 мм/год. Оно вызвано скорее всего таянием ледниковых щитов Антарктиды и Гренландии в связи с потеплением климата Земли. Между тем регистрируемые изменения уровня имеют, как правило, более высокие значения и различный знак, что казывает на решающее значение второго фактора — движений береговой суши. Очевидно, чтобы получить правильное представление об амплитуде и скорости последних, надо вычесть (в случае опускания) или сложить с замеренной величиной эвстатическую
компоненту — 1, 2 мм/год. Водомерные наблюдения ведутся не только на берегах океанов и морей, но и на крупных озерах и реках, где интерпретация их результатов не отличается от вышеизложенной.

Метод повторного нивелирования. По мере строительства железных дорог появилась необходимость периодического высокоточного нивелирования вдоль их линий для обеспечения безопасности движения. Повторное нивелирование выявило изменение отметок реперов со временем. Оказалось, что в большинстве случаев эти изменения нельзя объяснить деформацией поверхности засчет экзогенных явлений (просадка или выпучивание грунта), что
они носят систематический характер, т. е. происходят в данном пункте с одним знаком, и что этот знак обычно совпадает со знаком той структуры, на которой репер расположен. Это привело выводу, что 'основной причиной смещения реперов являются движения" земной коры и что, следовательно, результаты повторногонивелирования вдоль железнодорожных линий могут быть использованы для выявления современных вертикальных движений суши (рис. 4.1). При этом необходимо увязать между собой измерения вдоль различных линий и привязать их к уровню океана в портах, где ведутся водомерные наблюдения. Подобная обработка данных повторного нивелирования позволила составить карту современных движений европейской части СССР (1958, 1963 гг.), а затем и всей Восточной Европы (1971 г.). Карты эти были составлены под руководством Ю. А. Мещерякова.

Современные вертикальные движения в Восточной Европе по результатам повторных нивелировок. С карты под редакцией Ю. А. Мещерякова(1971), упрощено

В дальнейшем повторное высокоточное нивелирование вошло в комплекс наблюдений, производимых на специальных геодинамнческих полигонах, которые были организованы в бывшем СССР ряде районов Результаты изучения современных вертикальных движений
обними описанными выше методами показали, что они происхо-
ди i со скоростью от долей до несколько миллиметров, реже более 10 мм/год. В большинстве случаев, как отмечалось, знак движений согласуется со структурным планом, указывая на унаследованное развитие поднятий и прогибов; для Русской равнины такое соответствие наблюдается примерно в 70% случаев. Тем не менее в пяде районов знак движений и структур не совпадает; так, При-каспийская впадина по данным нивелировок испытывает поднятие, а Урал с прилегающими районами — опускание (но относительное поднятие по сравнению с непосредственным обрамлением).Парадоксально то, что на Русской равнине местами, например в
центральной части Украинского щита, скорость поднятий оказывается не меньшей, чем на Кавказе, — более 10 мм/год. Если допустить, что поднятие здесь шло с такой скоростью хотя бы в течение всего последнего миллиона лет, оно должно было создать (без
поправки на денудацию) горы высотой в 10 км! И вообще скорость современных движений оказывается минимум на один-два порядка выше, чем измеренная методом анализа мощностей для движений более отдаленного геологического прошлого, и на порядок
выше, чем установленная геоморфологическими методами для новейших движений. Этот «парадокс скоростей» может иметь двоякое объяснение: 1) реальное ускорение вертикальных движений новейшую и особенно современную эпоху и 2) вертикальные движения имеют колебательный характер и истинное представление
•об их скорости может дать лишь алгебраическое суммирование за достаточно длительный промежуток времени. Современная эпоха действительно отличается высоким темпом вертикальных движений, но все же это ускорение недостаточно для объяснения «па-
радокса скоростей». Основное значение имеет, очевидно, колебательный характер движений, который подтверждается рядом фактов: изменением знака движений в портах Каспия относитель но одного из них, принимаемого за неподвижный, или реперов при проведении третьего тура нивелировок в Прибалтике и др.

4.2. Методы изучения горизонтальных движений

Основным методом изучения горизонтальных движений до недавнего времени служили повторные триангуляции, которые вначале также проводились не в целях выявления тектонических смещений и лишь затем стали использоваться в этом направлении. настоящее время вместо триангуляции производятся трилатерации, при которых измеряется длина не одной, а всех сторон треугольника. Особенно заметные горизонтальные смещения, как и
вертикальные, обнаруживаются после крупны—Результаты изучения горизонтальных движений показывают, что скорость их не уступает скорости вертикальных движений,, а часто превосходит последнюю. При этом горизонтальные движения имеют не колебательный, а направленный характер, чем и объясняется то, что их суммарная амплитуда за определенный интервал времени намного превышает амплитуду вертикальных движений.

Тем не менее следует отметить, что во время некоторых крупных землетрясений, например Токийского 1923 г., наблюдались кратковременные обращения знака горизонтальных движений земной поверхности. Особый интерес представляет выявление относительных смещений литосферных плит. Прежние попытки измерения этих смещений путем повторного определения географических координат для пунктов, расположенных на разных континентах, обычным
астрономическим методом были признаны недостаточно надежными. В настоящее время используются два других, значительно более точных метода повторного измерения расстояния между от-
даленными пунктами: _1) с помощью лазерных отражателей, установленных на Луне или'1Та~йскусственных спутниках Земли; 2) помощью регистрации радиосигналов от квазаров (длиннобазовый радиойнтёрферометрический метод)..

 

Форма магматических тел

Горные породы магматического происхождения слагают геологические тела различной морфологии. При этом формы тел, формируемых при вулканических и при плутонических процессах, большей частью различны.

При застывании магматических расплавов на поверхности образуются:

- лавовые потоки – уплощённые тела языковидной формы, образуемые лавой, стекающей по склонам вулканических построек;

- лавовые покровы отличаются от потоков большей площадью распространения; они формируются в результате растекания лав с очень низкой вязкостью по обширной территории;

- купола формируются при извержениях экструзивного типа, в результате застывания очень вязких лав над жерлом и в непосредственной близости от него.

Продукты эксплозивных извержений залегают в форме пластов, подобно горным породам осадочного происхождения.

При застывании лавы в жерле вулкана центрального типа формируется некк – узкое цилиндрическое тело вертикальной ориентировки. А при застывании её в трещинном канале – дайка, тело в форме узкой пластины, рассекающей окружающие горные породы.

Магма, внедрившаяся в окружающие её горные породы и застывшая на глубине, слагает интрузивные тела (или интрузии) разнообразной формы. Морфология интрузивных тел зависит от условий внедрения, в наибольшей мере – от характера геологических структур, образуемых вмещающими породами. При внедрении расплава в трещины формируются дайки – такие же, как и в корнях вулканов трещинного типа. К числу других наиболее распространённых форм интрузий относятся следующие:

- силлы – тела, по форме подобные дайкам. Они формируются в результате послойных инъекций магмы между слоями осадочных пород. Отличие между дайкой и силлом в том, что силл залегает согласно с вмещающими породами (параллельно их слоистости), а дайка сечёт слоистость вмещающих её пород под тем или иным углом.

Интрузия, состоящая из сочленяющихся между собой даек и, возможно, силлов различной ориентировки, называется каркасной.

- лакколиты – линзовидные полого залегающие тела с выпуклой (куполообразной) кровлей. Формируются, когда большая порция магмы при внедрении приподнимает перекрывающие её слои.

- лополиты – прогнутые линзовидные тела, образуются в результате внедрения расплава между слоями полого изогнутой книзу складки вмещающих пород.

- Штоки – субвертикальные, изометричные в плане тела, уходящие на большую глубину. Морфологически сходны с некками, но отличаются большим диаметром и меньшей геометрической правильностью формы.

Интрузивные тела очень больших размеров (занимающие площади во многие тысячи квадратных километров) и неправильной формы нередко называют батолитами. Но сейчас многие специалисты предпочитают этот термин не использовать. Причина в том, что первоначально «батолиты» понимались как тела, обширные по площади, постепенно расширяющиеся книзу и уходящие своими корнями в самые глубокие горизонты земной коры или даже в мантию. По современным же данным у интрузий больших площадных размеров подошва (нижняя граница) обнаруживается уже на глубинах в первые километры, и они, таким образом, имеют форму не очень правильных пластин большой толщины.

Если порции выплавившегося магматического расплава никуда не перемещаются, а застывают на месте своего образования, формируются многочисленные мелкие тела неправильной формы, называемые акмолитами.

Некоторые магматические породы глубинного происхождения могут выдавливаться вверх по зонам разломов в земной коре при тектонических движениях. Тела, сформированные таким путём, называются протрузиями. Для них характерна линзовидная или пластинообразная форма.

 

⇐ Предыдущая78910111213141516Следующая ⇒

Поделиться: