Новейшие тектонические движения.

Новейшие тенденции и актуальные проблемы историографического освоения опыта украинского национального движения в 1917–1922 годах Сегодня можно смело говорить о том, что изучение истории национальноосвободительного движения в 1917–1922 гг. выдвинулось в число наиболее

Выступы тектонические

При комплексном изучении современных тектонических движений в пределах горных и равнинных областей Западной Сибири применялись геолого-геофизические, геоморфологические методы. Большое внимание уделялось дешифрированию аэрокосмических материалов с целью изучения характера выраженности в современном рельефе разрывных нарушений и выявления по ним современных тектонических движений в пределах районов сопряжения Алтае- Саянской горной области с Байкальской рифтовой зоной. Дешифрирование космических снимков позволило выявить наибольшую активизацию современных тектонических движений в районах стыков разнонаправленных глубинных разломов. Эти движения как бы способствуют «выклиниванию», «выпиранию» тектонических блоковых поднятий Алтае-Саянской горной области, четко выделяемых на космических снимках. Последовательность разработки морфоструктур- но-геологического метода составления карт современных вертикальных движений с использованием материалов космической съемки следующая.

Первый этап - разработка приемов и методов, позволяющих отличить на снимках районы современных подвижек различной интенсивности.

Так, методом радиотеплолокации выполняется районирование по мощности охвата слоев земной коры тектоническими движениями, которое станет индикатором глубинности проникновения современных процессов.

По данным цветной инфракрасной съемки (ИК-съемки) и спектральному излучению, т. е. по температурному показателю, можно определить интенсивность тектонических подвижек.

Цветные многозональные снимки позволяют выявить разнообразие отложений, а по ним различную степень активности современных процессов. В качестве индикаторов поднятий и опусканий следует использовать рельеф земной поверхности, гидрографическую сеть, растительность, почвы и другие показатели. Так, выделение зон современных тектонических подвижек осуществляется по прямым признакам (структура рисунка фотоизображения и геометрические очертания зон) и косвенным (рельеф, литолого-петрографические свойства пород, ландшафты). Замечено, что зоны повышенных поднятий отличаются более темным тоном изображения, чем области опусканий. Этот эффект связывают с наличием в зонах поднятия микрорасчленений в рельефе. Последние дают больше теней, поэтому и на космических снимках разрозненные отдельные тени создают общее потемнение зоны поднятия. Различная насыщенность слоев земной поверхности водой, различная плотность пород, обладающих разной тепловой интенсивностью, также отражаются фотоаномалиями изображений на снимке и могут быть использованы в качестве индикаторов зон поднятия и опускания.

На снимках ИК-съемки линеаменты изображающиеся светлыми (теплыми) линиями, указывают на интенсивность теплообмена и активность тектонических движений по разлому в настоящее время. Более древние, залеченные разломы, выраженные в рельефе развитием гидросети и подчеркнутые интенсивностью растительного покрова, создающего тени, отражаются темными (холодными) линиями, указывающими на понижение температуры в этих зонах.

Второй этап - дешифрирование космических снимков для изучения современных движений земной коры исследуемого района - включает сопоставление результатов дешифрирования различных изображений между собой. Совместное использование геодезических материалов и данных дешифрирования космических снимков существенно повысит полноту и надежность составляемых карт, позволит достоверно зафиксировать зоны разломов, активных на современном этапе развития. Особое внимание при структурно-геоморфологическом дешифрировании космических материалов следует уделять активным зонам проявления современных тектонических движений, для чего требуется периодическое поступление информации, которую необходимо учитывать при выявлении сейсмически опасных районов.

Как известно, на сейсмотектонические особенности Алтае- Саянской горной области большое влияние оказывает близость сейсмически активной Байкальской внутриконтинентальной рифтовой зоны, о чем свидетельствует активное проявление новейших тектонических движений в районах распространения глубинных разломов. Излияние четвертичных базальтов, землетрясения, перестройка древних структурных планов указывают на продолжение горообразовательных процессов, изучение которых требует привлечения геолого-геофизических материалов при дешифрировании космических снимков.

Зоны глубинных разломов являются долгоживущими. Они зало- жились еще в начальные этапы геосинклинального развития. Большинство разломов сохраняют свою подвижность и в кайнозое, поэтому они хорошо выражены в современном рельефе как зоны проявления неотек- тонических и современных глыбовых поднятий и как зоны, вдоль которых формируются современные межгорные впадины. На космических снимках отчетливо различаются морфологически зоны глубинных разломов, отличающиеся по тектоническому положению, длительности развития, сложности проявления тектонических движений.

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) под нятем 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.

Лекция 4 Современные тектонические движения, вертикальные и горизонтальные. Методы их изучения, в том числе лазерная геодезия, метод лазерных отражателей на спутниках, радиоинтерферометрия, GPS. Изучение современного напряженного состояния земной коры, сейсмогенные движения и решение фокальных механизмов землетрясений. Неравномерность распределения современной тектонической активности, фрактальность литосферы, ее деление на плиты и микро плиты. Границы литосферных плит: дивергентные (рифтогенные) и конвергентные (субдукционные, коллизионные), границы по трансформным разломам. Тройные сочленения границ, их виды. Главные геодинамические обстановки на границах литосферных плит, внутри плитные обстановки континентов и океанов. Теория «тектоника литосферных плит».

Современные тектонические движения земной коры (предмет изучения актуотектоники) По направленности: Вертикальные Горизонтальные По скорости: Быстрые (землетрясения, движение магмы в жерлах вулканов) Медленные (движение литосферных плит, рост гор и др) По периодичности: Короткопериодичные (землетрясения) Длиннопериодичные (движение плит, конвекция мантии)

Это воздыхания и опускания участков земной коры Вертикальные тектонические движения Методы изучения современных вертикальных движений: Водомерный метод Повторное нивелирование Скорости варьируют от долей мм в год до 10 мм/год 1 мм/год = м/год 1 млн. лет = 10 6 лет 5* * 10 6 = 5000 м (высота Эльбруса – 5642 м) Схема современных вертикальных движений Восточной Европы (по Мещерякову, 1971)

Вертикальные тектонические движения Часто вертикальные движения взаимосвязаны с горизонтальными Полученные вертикальные скорости обнаруживают «парадокс скоростей» они слишком велики и не согласуются с результатами их оценки по геологическим (геоморфологическим, по мощностям осадков) данным.

Методы изучения современных движений лазерная геодезия, GPS С 1994 г. функционирует Международная служба GPS для геодинамики, обеспечивающая необходимую точность (скорость до 10 см /год) привязки к глобальной системе опорных точек, главная из таких систем - ITRF

DORIS Doppler Orbitography and Radiopositioning Integrated by Satellite. Высокоточные определения дала радиоволновая (с использованием эффекта Доплера) система, эксплуатирующая несколько оснащенных аппаратурой спутников, которые находятся под непрерывным наблюдением размещенных по всему миру станций

Методы определения знака и ориентировки напряжений в земной коре: 1. Метод определения характера смещений в очагах землетрясений (решение фокального механизма землетрясений); 2. Изучение геологических индикаторов-напряжения: сколовых трещин, штрихов и борозд на зеркалах скольжения; 3. Изучение напряженного состояния пород в буровых скважинах и горных выборках

Pешение фокальных механизмов землетрясений Нормальный разлом Надвиг Сдвиг Стереографические проекции разрывных смещений землетрясений Сейсмический шарик "seismic beach balls" Оси напряжения и разломы Квадранты растяжения Взброс, надвиг сброс сдвиг

Границы литосферных плит классифицируются По характеру движения По типу граничащей коры Конвергентные границы (столкновение, поглощение) типа океан-океан (островные дуги) типа океан-континент (активные континентальные окраины) континент-континент (коллизионный орегон) Дивергентные границы (расхождение, наращивание) типа океан-океан (спрединг) типа континент-континент (континентальный рифтогенез) Трансформные разломы (скольжение) субдукция коллизия абдукция

Конвергентные границы литосферных плит – это границы, на которых происходит сближение, столкновение и поглощение литосферы. Выделяют два их вида: субдукция и коллизия Субдукция – это погружение (подвигание) океанической литосферы под океаническую или континентальную Активные континентальные окраины Коллизионный орегон Островные дуги Коллизия – это подвигание континентальной коры под континентальную. Ее проявлением является формирование коллизионных орегонов

Границы плит по трансформным разломам. Трансформный разлом – это вид сдвига, по которому происходит скольжение сегментов плит. Главная их особенность – резкие изменения характера горизонтальных движений по разлому: движения могут резко прекращаться или менять знак. Крупные разломы могут быть границами плит. Точки трансформации

Тектоника литосферных плит и мантийных плюсов («плейт-тектоника» и «плюм-тектоника») – основная современная мобилистская геотектоническая теория. 1. Существует хрупкая, жесткая, холодная литосфера и пластичная, подвижная, горячая астеносфера Основные положения тектоники литосферных плит 2. Литосфера подразделяется на ограниченное количество тектонически обособленных плит, мини- и микро-плит. 3. Различаются три рода взаимных перемещений плит относительно друг друга (дивергентные и конвергентные границы, трансформные разломы) 4. Горизонтальные движения плит описываются законами сферической геометрии – теоремой Эйлера 5. Площадь океанической литосферы, поглощаемой в зонах субдукции, равна площади новообразованной – в зонах спрединга. 6. Основная причина движения литосферных плит – мантийная конвекция, значительную роль при этом играет затаскивающий эффект в зонах субдукции и отталкивающий – в зонах спрединга 7. В мантии рождаются плюсы, которые активно воздействуют на плиты

Вертикальные тектонические движения Горизонтальные тектонические движения Литосферные плиты, мини плиты, Дивергентные границы плит Конвергентные границы плит Субдукция Коллизия Обдукция Спрединг (океанический рифтогенез) Континентальный рифтогенез Трансформный разлом Стереографическая проекция разрывных смещений землетрясений (сейсмический шарик) Тройное сочленение Тектоника литосферных плит (Плейт-тектоника) Плюм-тектоника ТЕРМИНЫ