Ганжара Геология и ландшафтоведение

Колебательные и направленные движения. Колебательные движения — очень медленные возвратно-поступательные перемещения земной коры. Часто эти движения называют также «вековыми» или эпейрогеническими (греч. «эпейрогенез» — рождение материков).

Характер колебательных движений различен в пределах разных структурных элементов земной коры. На платформах — это обыч- но слабые движения, характеризующиеся плавностью, малыми скоростями и захватывающие довольно обширные изометрические по форме площади (например, Скандинавское поднятие, Северо-Кас- пийская зона погружения и др.).

В пределах подвижных поясов колебательные тектонические движения более интенсивны, т.е. отличаются большими амплитудами и скоростями, а площади поднятий и опусканий обычно вытянуты в виде узких полос или валов. Проявляясь во всех частях земного шара, колебательные движения могут различаться по площади распространения и по длительности своего развития. Движения, различные по масштабу проявления во времени и пространстве, обычно накладываются друг на друга, что в целом создает довольно сложную картину колебательных движений земной коры. Каждый участок земной коры, испытывающий поднятие, со временем может начать опускаться, причем эта смена знака колебательных движений может повторяться многократно. Одновременно одни участки земной коры испытывают опускания, а другие — поднятия.

С колебательными движениями теснейшим образом связано перераспределение суши и моря, неоднократно наблюдавшееся в истории развития земной коры. Движения отрицательного знака

приводят к «наступанию» моря на данный участок суши — трансгрессия, в то время как движения положительного знака вызывают «отступание» моря — регрессия. Эти процессы находят свое

отражение в характере осадконакопления.

По своей направленности колебательные движения относятся к существенно вертикальным, а по масштабам проявления — к коровым, или глубинным.

Колебательным тектоническим движениям противопоставляются направленные (они же дислокационные) тектонические движения. Иногда их называют так же дислокационными — от лат. «дислокатиос» — смещение. По особенностям протекания и геологи- ческим результатам они значительно отличаются от колебательных движений. Различают дизъюнктивные (разрывные) дислокации, характеризующиеся разрывом в залегании слоев горных по-

90

род, и пликативные (складкообразовательные) дислокации — ведущие к образованию складок без разрыва слоев горных пород. Дислокационные движения необратимы.

Направленные тектонические движения проявляются главным образом в пределах подвижных поясов и рифтовых зонах. Они часто сопровождаются проявлениями магматизма и метаморфизма. Часто в результате проявления этих движений изменяется рельеф земной поверхности.

По своей направленности дислокационные тектонические движения могут быть разно ориентированные, по месту проявления — в основном внутрикоровые.

По времени своего проявления, движения земной коры подразделяются на современные, новейшие и движения прошлых гео-

логических эпох, или древние тектонические движения.

Ê современным относятся тектонические движения, фиксиру-

емые непосредственными наблюдениями в настоящее время или проявившиеся в течение истории человечества. Новейшие, îõâà-

тывают эпоху альпийской складчатости — с палеогена (точнее с олигоцена) до начала четвертичного периода включительно, древние — происходили до палеогена.

Основными методами, применяемыми для изучения современных тектонических движений, являются исторический и геодези- ческий.

С новейшими тектоническими движениями связано формирование основных особенностей современного рельефа земной поверхности и новейших структурных форм (поднятий и прогибов). Кроме того, именно новейшие движения оказывали большое влияние на развитие процессов денудации и аккумуляции. Чем интенсивнее эти движения, тем большее отражение находят они в рельефе.

Так, в пределах горных сооружений складчато-глыбового характера, сформировавшихся в новейшее время (Тянь-Шань, Саяны, Алтай), горные хребты соответствуют зонам поднятий, а межгорные впадины — зонам прогибания. Связаны с ними и основные элементы рельефа равнинных областей.

Давно установлено, что на Русской платформе основные реч- ные системы приурочены к областям новейших прогибов, а водораздельные пространства — к областям поднятий. Поскольку эти движения находят свое отражение в формах современного рельефа, характере залегания новейших (неоген-четвертичных) отложений, их изучение ведется главным образом геоморфологическими и геологическими методами.

91

По масштабам и месту проявления выделяю поверхностные тектонические движения, связанные с процессами, протекающими в осадочном чехле, коровые, охватывающие весь объем земной коры, и глубинные, обусловленные процессами в верхней мантии. Эти основные типы движений в свою очередь делятся на более мелкие группы.

Методы изучения тектонических движений. Тектонические движения, как и большинство других эндогенных геологических процессов, почти недоступны непосредственному изучению и о них приходится судить по результатам их проявлений, запечатленным в строении земной коры или рельефа земной поверхности. Так, например, достоверным свидетельством вертикальных тектонических поднятий является наличие шести древних морских абразионных террас на восточном берегу Черного моря. Наиболее древняя из них (плиоценовая) расположена на высоте 900 м над современным уровнем моря (Л.А. Рапацкая, 2005).

Методы изучения вертикальных, преимущественно неотектони- ческих движений можно разделить на две группы (Ю.В. Кухарчик,

2002).

1. Морфометрические (геодезические) методы опираются на высокоточную инструментальную геодезическую съемку местности. Для определения скорости и направления вертикальных подвижек производится многократное повторное нивелирование территории. При изучении горизонтальных движений прибегают к

повторной триангуляции.

2. Анализ мощностей отложений и величины денудационного среза опирается на расчет вероятной для условий данной местности величины денудационного среза. При выявлении скорости и величины тектонического подъема к современной высоте территории прибавляется величина денудационного среза. Например, объем делювия на склонах и у подножья холма в целом соответствует объему пород, ранее слагавших вершину и верхние части склонов. При изучении тектонических погружений к глубине бассейна прибавляют мощность накопленных на дне осадков. Естественно, в обоих случаях необходимо определить продолжительность процессов денудации или аккумуляции.

Методы изучения собственно тектонических движений в своем числе содержат следующие.

1.Стратиграфический метод базируется на представлении

îтом, что сохранившиеся на территории слои осадочных пород накапливались только в морских условиях. Следовательно, если в

92

вертикальном разрезе отсутствует слой какого-то возраста, то это свидетельствует о перерыве в осадконакоплении, т. е. о том, что

произошло тектоническое поднятие, и территория стала сушей.

2. Литолого-фациальные методы основываются на изуче- нии состава и происхождения слоев осадочных пород. Присутствие в разрезе морских отложений свидетельствует об опускании суши,

а наличие континентальных отложений — о поднятии суши.

Методы изучения горизонтальных тектонических движений. Для изучения горизонтальных движений применяются точ- ные геодезические методы, например доплеровский с использованием лазерных отражателей, основанный на точном определении расстояний между контрольными точками на земной поверхности.

Кроме того, широко используют космические и астрофизические методы — разновидность лазерного метода — с использованием отражателей на Земле и на Луне и метод, основанный на измерении расстояний от квазаров до определенной точки земной поверхности (Рапацкая Л.А., 2005).

Изучение характера древних тектонических движений позволяет судить об изменениях в палеогеографической обстановке, а также строить прогнозы о наличии определенных комплексов полез-

ных ископаемых на данной территории.

Тектонические деформации горных пород. Тектонические движения создают механические напряжения в толщах горных пород, которые, в свою очередь, порождают различные виды текто-

нических нарушений — деформаций. Разрывные нарушения делятся на две группы: разрывы без смещения или с незначительным смещением è разрывы со смещением горных пород.

К первой группе относятся различного рода трещины. Трещинами называют разрывы в горных породах без перемещения или с очень незначительным перемещением расчлененных блоков. Они встречаются почти во всех породах, кроме наиболее сыпучих и легко размокаемых (в них трещины не могут сохраниться). Совокупность трещин, группирующихся на каком-либо участке земной коры, образует трещиноватость, которая характеризуется густотой расположения трещин, числом систем трещин и их взаиморасположением. Трещиноватость пород — явление широко распространенное в природе, и нет такого участка земной коры, который бы не

был разбит трещинами в той или иной степени.

По происхождению трещины подразделяют на нетектонические и тектонические. К неотектоническим относятся контрак-

ционные или первичные трещины (в магматических горных поро-

93

дах), а так же трещины усыхания и диагенетические — в осадоч- ных. Во всех случаях подобные трещины не велики по размеру и не выходят за пределы отдельных геологических тел.

Многочисленные полевые исследования и лабораторные эксперименты свидетельствуют, что в верхней части земной коры почти все горные породы ведут себя как хрупкое тело. При деформации они разрушаются (растрескиваются) не испытывая остаточных деформаций. Только очень немногие горные породы, например глины и каменная соль способны в этих условиях к пластическим деформациям.

С глубиной же картина изменяется — при высоких температурах и очень высоких давлениях горные породы ведут себя как тела вязко-пластичные, которые относительно легко деформируются, но не разрушаются даже под действием значительных напряжений.

Деформации приводят к нарушениям первичного залегания горных пород и очертаний геологических тел, которые трансформируются в различные типы тектонических дислокаций. Основными их типами являются складчатые (пликативные) и разрывные (дизъ-

юнктивные) дислокации.

Ненарушенное и нарушенное залегание горных пород.

Горные породы, слагающие верхнюю часть земной коры, представлены большей частью слоистыми осадочными толщами, образовавшимися в водных средах. За редким исключением накопление таких толщ происходило на практически горизонтальном дне древних морей, лагун и т.п. Поэтому первичное ненарушенное залегание осадочных горных пород — горизонтальное. Позднее, под воздействием тектонических движений толщи слоистых осадочных горныхпородмогутбытьнаклоненыводнусторонуилисмятывскладки. Таким образом, различают горизонтальное, моноклинальное, и складчатое залегание слоев (рис. 3.6, 3.8, фото 3.23–3.25).

Рис. 3.6. а — горизонтальное залегание слоев горных пород и элементы пласта; б — наклонное залегание слоев горных пород.

94

Согласное и несогласное залегание. В слоистых толщах каждый пласт осадочной горной породы отделен от другого поверхно-

стью напластования. Поверхность, ограничивающая пласт снизу, называется подошвой, а сверху — кровлей пласта. В серии па-

чек слоев подошва одного пласта служит кровлей нижележащего.

Кратчайшее расстояние между кровлей и подошвой пласта называется его мощностью. Пласты осадочных пород, в период сво-

его образования, отлагаются на дне водоемов горизонтально или слабо наклонно. В такой серии каждый вышележащий слой будет отложен позже, чем подстилающий его. При более или менее постоянных условиях осадконакопления поверхности напластования будут параллельны друг другу, то есть залегают согласно. Сам же разрез будет непрерывным — то есть без длительных перерывов между моментами формирования соседних слоев.

Если слои лежат параллельно один на другом, но между ними

нет исторической последовательности, то говорят о параллельном èëè стратиграфическом несогласии в залегании слоев.

Стратиграфическое несогласие обычно обусловлено колебательными движениями в земной коре. Различают также, тектоническое

è угловое несогласие, при котором нарушено первоначальное залегание пластов (рис. 3.7). В случае углового несогласия слои горных

Рис. 3.7. Стратиграфическое несогласное в залегание нижнекаменноугольных отложений на среднедевонских. Водораздел рек Большой и Малый Басканов. Джунгарский Алатау (по Н.А. Афоничеву, 1963 г.)

1 — конгломераты; 2 — песчаники; 3 — известняки; 4 — алевролиты; 5 — переслаивание кремнистых пород и алевролитов.

95

пород разного возраста наклонены в разные стороны. Во всех вышеуказанных случаях (угловое и параллельное несогласия) границы между разновозрастными комплексами горных пород эрозионные.

В случае тектонического несогласия эта граница является тектоническим разрывом, чаще всего взбросом или надвигом (см. далее).

Величина угла несогласия может колебаться в очень широких пределах. Если не совпадают не только углы наклона контактирующих слоев, но и их угол простирания говорят об азимутальном не-

согласии. Угловое несогласие с различием в наклоне слоев менее 1 градуса называют азимутальным èëè географическим несогла-

ñèåì.

Несогласия, проявляющиеся на огромных территориях и вызванные общими для этих площадей причинами, называют региональными. Наиболее крупные региональные несогласия приурочены к границам структурных этажей, и их называют структурными. Местные (локальные) несогласия наблюдаются на ограниченных учас-

òêàõ.

Наклонное залегание. Положение наклонного пласта (слоя) в пространстве может быть охарактеризовано с помощью указания направления простирания, направления наклона и угла наклона. Как

известно географические направления обычно указываются в виде азимутов. Азимут — представляет собой угол между направлени-

ем на север и заданным направлением (например, на местный предмет). Азимуты отсчитываются вкруговую от от 0° (от направления

на север) до 360°.

Простирание слоя — это его протяженность (положение) по отношению к сторонам света на горизонтальной плоскости. Линия простирания — это линия пересечения поверхности пласта с горизонтальной плоскостью, т.е. любая горизонтальная линия в плоскости пласта.

Наклон пласта относительно горизонта называют его падением, а угол наклона — углом падения.

На практике положение пласта горных пород описывается с помощью элементов залегания — азимута простирания, азимута па-

дения и угла падения (рис. 3.11).

Азимут простирания — это правый горизонтальный векторный угол между проекцией линии простирания на горизонтальную плоскость и направлением на север (направлением вдоль географи- ческого меридиана). Так как любая линия простирания имеет два взаимно противоположенных направления, то азимут простирания

96

может быть выражен двумя значениями, отличающимися на 180

градусов.

Азимут падения — угол между проекцией линии падения на горизонтальную плоскость и направлением на север (направлением вдоль географического меридиана). Азимут падения всегда имеет только одно значение. Он всегда перпендикулярен азимуту простира-

íèÿ.

Угол падения — это двугранный угол, образованный плоскостью пласта и горизонтальной плоскостью (который может изменяться от 0° — при горизонтальном залегании, до 90° — при вертикальном).

Запись элементов залегания производится следующим образом: Пр. ЮЗ 225; Пад. ЮВ 135, < 32. В полевых условиях определение

элементов залегания производится с помощью специального прибора — горного компаса.

Нарушение первоначального залегания пластов получило название — дислокация. По характеру проявления все дислокации делятся на два типа: дизъюнктивные (выражающиеся в разрывах

слоев) и пликативные (характеризующиеся образованием складок — волнообразное изгибание слоев горных пород без разрыва

их сплошности).

Складчатое залегание. В результате тектонических движений пласты осадочных горных пород и других геологические тела деформируются и сминаются в складки. В отличие от колебательных движений складчатые процессы необратимы. Складками называются любые изгибы слоев без разрыва их сплошности (рис. 3.8, фото 3.25). Они свойственны горным областям и породам кристаллического фундамента платформ. Размеры складок могут быть самыми разнообразными.

Основой классификации складок является положение их изгиба. Существуют три основных вида складчатых дислокаций.

Рис. 3.8. а — складчатое залегание слоев, б — флексура.

97

Если изгиб слоев обращен выпуклостью вверх (рис. 3.8, а, 3.9), складка называется антиклиналью (греч. «анти» — против, «кли-

но» — наклоняю). Прогнутая вниз складка (рис. 3.8, а, 3.9) — ýòî синклиналь (греч. «син» — вместе). Обычно они сопряжены друг

с другом. В случае антиклинали крылья складки расходятся вверху от места изгиба в противоположные стороны. У синклинали кры-

лья сходятся вместе внизу у изгиба.

Флексурой — называется крутой ступенчатый перегиб слоя в местах резкого изменения глубины его залегания (рис. 3.8, б). При этом разделенные флексурой участки лежат параллельно или по- чти параллельно друг другу. По существу такой коленчатый изгиб пластов представляет собой переходную форму между дизъюнктивными и пликативными дислокациями.

Складки имеют следующие элементы (рис. 3.9):

ÿäðî — внутренняя часть складки, относительно которой про-

изошло смятие слоев;крылья — две более или менее ровные поверхности, ограни-

чивающие складку;замок (перегиб складки) — линия, соединяющая крылья

складки;шарнир — линия, проходящая через точки максимального пе-

региба в замке складки по ее простиранию;угол складки — угол, между продолжением линий пересече-

ния крыльев над замком складки;осевая поверхность — поверхность, проходящая через шар-

нир складки и делящая угол складки пополам;ось складки — линия пересечения осевой поверхности складки

с поверхностью земли.

Рис. 3.9. Элементы складок.

98

Таким образом, у синклинальных складок замок располагается внизу. В ядре складки находятся более молодые породы, крылья направлены в разные стороны вверх. У антиклинальных складок замок расположен вверху, внутри ядра складки более древние породы, крылья направлены в разные стороны вниз (рис 3.9).

По положению крыльев и осевой поверхности складки разделяют на: прямые — осевая поверхность вертикальная или субверти-

кальная; косые — осевая поверхность наклонена, крылья падают в разные стороны; опрокинутые — осевая поверхность наклонена, крылья падают в одну сторону; лежачие — (осевая поверхность горизонтальная); ныряющие (ðèñ. 3.10).

Различаются складки и по форме замка (рис. 3.11).

Шарнир складки по простиранию пласта может то, погружает-

ся, то снова выходит на поверхность. Такой волнистый изгиб складок носит название ундуляция.

По протяженности в плане складки подразделяют на: линейные — длина складки значительно превышает ширину; брахискладки — длина складки превышает ширину в 2–5 раза; (выпуклая брахискладка называется брахиантиклиналью, вогнутая брахисинклиналью); купола — выпуклые антиклинальные складки, имеющие округлые или неправильные, но изометричные в плане формы;

Рис. 3.10. Классификация складок по наклону крыльев и осевой поверхности: а — прямые; б — косые; в — опрокинутые; г — лежачие; д — ныряющие складки.

Рис. 3.11. Классификация складок по положению крыльев и форме замка: а

— острые; б — округлые; в — изоклинальные; г — веерообразные; д — сундучные или коробчатые.

99