учебники / Гаврилов В.П. «‎Общая и историческая геология и геология СССР»

в причинах возникновения и направленности действия, их объ­

единяет то, что они существуют в пределах одной области

проявления, а именно- в пределах осадочного слоя лито­

сферы. По своей природеэто атектонические движения, они

обусловлены действием факторов внешней динамики Земл·и.

Разновидностью поверхностных движений можно считать тех­ ногенные движения, вызванные деятельностью человека (см.

гл. 6).

Глубинные (коровые) движения происходят в пределах астеносферы и литосферы, включая и ее осадочный слой. Их

проявление индуцируется из астеносферы и может вызываться изостазией, фазовыми переходами вещества и другими процес­ сами, происходящими в этом пластичном слое верхней мантии.

Определенное влияние на зарождение глубинных движений

оказывают и внешние, например ротационные силы, возника­

ющие при изменении угловой скорости вращения Земли. В ре­

зультате проявления глубинных движений в пределах лито­

сферы формируются положительные и отрицательные струк­

турные элементы различных порядков (вертикальные движе­

ния), локальная складчатость (горизонтальные движения).

Сверхглубинные движения зарождаются в низах мантии, Гlо-видимому, в слое Д". Возможными причинами их возник­

новения можно считать процессы дифференциации мантии, со­

провождающиеся выделением из нее тяжелых железосодер­

жащих соединений, «стекающих» в ядро Земли.· Более легкие

(разуплотненные) и сильно нагретые массы нижних сфер ман­

тии как бы всплывают в верхние ее области, достигая астено­

п литосферы. Всплывающие, а затем вновь опускающиеся

в низы мантии массы образуют конвекционное движение ве­ щества, что и приводит к проявлению на поверхности Земли сверхглубинных вертикальных и горизонтальных движений.

Основным их результатом следует считать движение литосфер­

ных плит, приводящее к распаду континентов, к заложению и

развитию океанов, к созданию новых континентов.

Планетарные движения охватывают планету в целом. За­ рождаются они в земном ядре. Возможная причина этого­

изменение объема ядра, а следовательно, и всего земного шара

за счет дифференп:иации вещества Земли. Планетарные дви­

жения наименее изучены, поэтому их выделение во многом

проблематично.

§ 2. СВОйСТВА ТЕКТОНИЧЕСКИХ ДВИЖЕНИЯ

Несмотря на существенные различия в происхождении и

форме проявления, тектонические движения обладают рядом общих свойств, характерных для тектонических движений

в целом. К ним относятся сложность, соподчиненность, комп-

181

лексность, периодичность, повсеместность и постоянство во

времени.

Сложность тектонических движений обусловлена тем, что

каждая точка земной nоверхности испытывает воздействие как

вертикальных, так н горизонтальных движений различного

ранга. Их совокупность можно рассматривать как спектр тек­

тонических движений.

Соподчиненность тектонических движений заключается

в том, что вертикальные и горизонтальные движения более

мелкого масштаба проявляются на фоне более крупномасш­

табных движений. Планетарные тектонические движения ох­

ватывают весь земной шар. Все остальные категории тектони­ ческих движений проявляются на их фоне. Сверхглубинные

движения охватывают мантию и земную кору и служат фо­

ном, на котором развиваются глубинные и поверхностные дви­

жения. Область действия глубинных движений ограничена астено- и литосферой. Поверхностные движения охватывают

только о-садочный слой коры.

Взаимосвязанность тектонических движений приводит

ктому, что вертикальные движения лорождают горизонталь­

ные и, наоборот, горизонтальные движения могут вызвать вер­

тикальные. При проявлении восходящих вертикальных дви­

жений с поднимающихся крупных геоблоков коры могут со­

скальзывать сравнительно пластичные и рыхлые осадочные

образования, что вызовет горизонтальные поверхностные движе­ ния. При горизонтальном перемещении пла·стин литосферы в тыловой их части возможно проседание блоков. В этом слу­ чае появляются вертикальные нисходящие движения. Обычно

тектонические движения бывают комплексными с преоблада­ нием либо горизонтальной, либо вертикальной компоненты,

что обусловливает сложность тектонических движений. Сово­

купность разнотипных движений называют тектогенезом.

Периодичность тектонических движенийважное свойство

тектогенеэа. Проявляется оно неравномерно и характеризуется

чередованием усиления и ослабления активности. В настоящее

время большинство исследователей рассматривают процесс

тектогенеза как непрерьrвно-лрерывистый с периодическим и

достаточно резким возрастанием интенсивности, приводящий к существенным качественным изменениям, перестройкам структуры литосферы. Сравнительно кратковременные макси­

мумы тектонической активности называют тектоно-магматиче­

скими фазами (фазы складчатости). Их продолжительность­

первые миллионы лет. Сгущение фаз указывает на общее по­

вышение интенсивности тектогенеза в данный отрезок геоло­

182

продолжительность разделяющих их интервалов 30-40, иногда

60-80 млн лет. Для тектоно-магматических эпох характерна

смена тектонического режима в отдельных частях земного

шара, приводящая в некоторых случаях к образованию устой­

чивых платформенных участков литосферы. Такие эпохи, по предложению М. В. Муратова, называют платфор.м.ообразую­

щи.м.и.

Иногда под свойством периодичности тектонических движе­ ний подразумевается волнообразное колебание какого-то уча­

стка земной коры, когда поднятие сменяется прогибанием, за

которым следует новая волна поднятий и т. д. Считается, что такие периодически повторяющиеся волнообразные колебания

крупных участков земной коры приводят к трансгрессии и ре­

грессии моря и как результат этого- к закономерному строе­

нию разреза. Это выражается в появлении по разрезу харак­

терных комплексов осадков, накапливавшихся в условиях

суши, лагуны, трансгрессирующего или регрессирующего моря,

в условиях открытого морского бассейна и т. д. Определенная совокупность таких комплексов образует ритм (иногда упот­

ребляют терм ин «цикл») осадконакопления, а само строение разреза называют в этом случае ритмичным.. Признавая важ­

ность и необходимость изучения ритмов осадконакопления, по

мнению автора, они не отражают свойств, присущих тектони­

ческим движениям в целом. Ритмичное строение раэрезов за­

висит, в первую очередь, от проявления вертикальных движе­

ний, горизонтальные движения не обладают свойством перио­

дического возвращения в исходную позицию, т. е. свойством

колебания (в горизонтальной плоскости) около фиксирован-

. ной точки. Горизонтальные движения носят поступательный характер и, очевидно, невозвратны. Кроме того, ритмичное строение разреза в значительной (если не в главной) степени

определяется сменой трансгрессии и регрессии моря, а это зависит не только от направленности вертикальных движений,

но прежде всего от изменения эвстатического уровня Мирового океана. Причинами последнего являются изменения объема морской воды и формы океанических бассейнов. Объем воды

вморях и океанах может изменяться из-за оледенения или тая­

ния ледников, за счет подтока ювенильных вод из глубинных

магматических очагов, вулканов или горячих источников. Из­ менение формы океанических бассейнов может бьrгь обуслов­

лено геотектоническими процессами, ростом срединно-океани­

ческих хребтов на дне океанов, поступлением в морской во­

доем осадочного материала.

Тектонические движения повсем.естн.ы. Они проявляются практически в каждой точке земной поверхности. Ввиду слож­

ности тектонических движений невозможно определ!fГь в каж­ дой конкретной точке, какие именно генетические виды тек-

18Э

тоничеСJшх движений приводят к перемещению ее в простран­

стве (глубинные, сверхглубинные или планетарные). Можно

лишь утверждать, что поверхностные движения носят локальный характер как в пространстве, так и во времени. Поэтому по­ верхностные движения не в полной мере обладают свойство·м

повсеместности. Некоторые ограничения этого свойства могут

быть и у глубинных движений, так как чем глубже уровень зарождения тектонических движений, чем они масштабнее,

тем полнее проявляется у них свойство повсеместности. Более

определенно можно судить о проявлении вертикальных или го­

ризонтальных движений в конкретной точке земной поверхно­

сти. По-'видимому, каждая точка испытывает как те, так и

другие движения, но с преобладанием той или иной компо­

ненты, что может быть установлено инструментальным путем.

Постоянство во времени присуще всем видам тектонических

движений. Оно выражается в проявлении тектонических дви­ жений ·в геологическом прошлом Земли, в ее настоящем и

вбудущем. При этом интенаивность д'ВИжений, преобладание

того или иного генетического вида во времени могут меняться,

но в своей совокупности тектонические движения постоянны

во 'Времени. В за·висимости от времени проявления их делят на древние (до неогена), новейшие (неоген-четвертичный} и современные (условно последние 5-6 тыс. лет).

Вопросы для самопроверки

\.Что называется тектоническими движениями?

2.Какие классификации тектонических движений Вы знаете? Расска·

жите об их особенностях.

3.Охарактеризуйте уровни зарождения тектонических движений.

4.Каковы причины возникновения тектонических движений?

5.Перечислите свойства тектонических движений.

6.Что понимается под тектоrенезом?

7.Объясните свойство периодичности.

8.Что такое платформаобразующие эпохи складчатости?

9.Как понимать свойство повсеместности?

\0. Как делятся тектонические движения в завиенмости от времени их проявления?

Глава 11

МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ ТЕКТОНИЧЕСКИХ

ДВИЖЕНИй

Изучение тектонических движенийодна из важнейших задач исторической геологии. Решая ее, геологи могут восстановить геологическую историю развития Земл·и, проанализировать за­

кономерности формирования основных структур л·итосферы. По

сути дела, все методы изучения тектонических ,движени!% яв,ля-

\84

ются методами исторической геоJJогии. Тектонические движе­

ния по-разному проявляются в накопленных осадках и в рель­

ефе местности. Поэтому существуют специфич~ские методы ис­ следования различных типов тектонических движений. Так,

древние тектонические дВ"ижения отразились в мощностях на­

копленных осадков, в их составе и особенностях строения; но­

вейшие и современные движения отражены в существующем рельефе местности. Кроме того, ·современные движения, кото­

рые проявляются в наше время, доступны инструментальному

наблюдению. Выбор метода анализа тектонических движений

зависит и от вида изучаемых движений (вертикальные или

горизонтальные).

§ 1. ВЕРТИКАЛЬНЫЕ ТЕКТОНИЧЕСКИЕ ДВИЖЕНИЯ

Методы изучения этих движений разработаны полнее, чем ме­

тоды исследования горизонтальных, так как вертикальные

движения 1в большей степени контролируют процессы осадко­

накопления и, следовательно, лучше отражены в осадочных

породах. Кроме того, долгое время внимание ученых ·концент­

рировалось в основно'М на вертикальных движениях, которым

отдавалось предпочтение перед горизонтальными. При изуче­

нии древних, новейших и современных вертикальных движе­

ний используют различные методы. Древние движения чаще

всего изучают с помощью методов мощностей, фаций, форма­

ций, лерерывов. При исследовании новейших движений при­ меняют геоморфологические и биогеографические методы. Со­

временные движения изучают с помощью исторического

метода, геодезического, геоморфологического и сейсмологиче­ ского методов, метода водомерных наблюдений.

Метод мощностей основан на представлении о .компенсации

тектонического прогибания процессами накопления осадков.

В этом случае мощность накопленных отложений соответствует

амплитуде прогибания данного участка земной корь!. В плат­

форменных условиях, как правило, наблюдается именно та­

кое компенсированное прогибание. Некомленсированное про­

гибание-явление сравнительно редкое, присущее, в основ­ ном, глубоководным океаническим бассейнам, отделенным от

континентов подводными поднятиями или рифовыми барь­

ерами.

Для изучения особенностей пространствеиного распределе­

ния мощностей отложений определенного возраста составляют карту мощностей, или карту изопахит (изопахитылинии, со­

единяющие точки с равными мощностями). Анализ карты мощ­

ностей позволяет количественно оценить амплитуду лрогиба­

ния различных участков в пределах изучаемой территории.

При их сравнении можно выделить палеовладины и палеопро-

IR5

гибыобласти прогибания, а также палеосводЬi и пале­

овалыобласти относительных поднятий.

На ·основе карт изопахит составляют палеотектонические

карты, на которых отражают наличие и пространствеиное рас­

пределение структурных элементов в прошедшую геологиче­

скую эпоху. Серия карт мощностей и палеотектонических к,арт

для различных стратиграфических подразделений осадочного

чехла дает возможность восстановить историю развития основ­

ных структурных элементов данной территории. Исходя из

этого, можно выяснить характер раз1вития структурных эле­

ментов (уна·следованный или неунаследованный), смещение их

впространстве, определить амплитуду роста структурных эле­

ментов и т. д.

Для выяснения особенностей геологического развития ре­

гиона или 'Конкретной структуры составляют также пал,ео­

структурные карты. С их помощью устанавливают последова­ тельное изменение рельефа выбранной структурной поверхно­ сти к различным интервалам времени. Палеоструктурные

карты соста,вляют путем наращивания мощностей и построения серии карт суммированных мощностей к выбранным времен­ ным интервалам. При ограниченности фактического матери­

ала, его неравномерном размещении по площади палеострук­

турных карт составляют палеотектонические профили. Мето­ дика их построения та же, что и для карт, только район исследования определяется выбранным направлением профиля.

Метод фацийважный метод изучения тектонических дви­

жений и один из основных методов исторической геологии. Он

позволяет реконструировать физико-географические условия прошедших эпох. Анализ фаций помогает восстановить палео­

географическую обстановку, оконтурить тектонические подня­

щим ему комплексом физико-географических условий, опреде­

ляющих как неорганuческие, так и органические процессы нд

данном. участке в данное время. КомплеК'с осадков, накопив­

шихся в Jюнкретной физико-географической обстановке прош­

лого, рассматривают как геогенерацию.

Фациальный анализ включает в себя комплексные иссле­ дования с целью определения фаций прошлого. Он делится на биофациальный и литофациальный. Учитывают также пло­

щадь распространения отложений, мощности осадков, измене­

ние литологии пород по простиранию и т. д. Биофациальный

анализ предусматривает исследование органических остатков

иследов жизнедеятельности организмов, на основании кото­

рого и определяется фация. Он основан на изучении экологии

и палеоэкологии, помогающих установить взаимоотношени-я

186

существу.ющих организмов с окружавшей их средой. Литофа­

циальныи анализ заключается в определении фации на основе

изучения горных пород, их состава, структурных и те~стурных

особенностей.

Фации делят на три основные группы: морские, бассейнов ненормальной солености и континентальные.

Морские фации зависят от глубины бассейна и, в свою оче­

редь, делятся по характеру обособления в профиле морского

дна. В пределах этой группы выделяют: J) шельфавые фации, характеризующие континентальный шельф; 2) батиальные фа­ ции, развитые на континентальном склоне; 3) абиссальные фа­ ции, распространенные на океаническом ложе. Наиболее хо­

рошо изучена первая группа фаций, среди которых различают

береговые, прибрежные фации и фации морского дна.

Фации бассейнов ненормальной солености включают фации дельт, лагун, заливов, внутриконтинентальных бассейнов (озер, внутренних морей). Специфика этих фаций состоит в аномаль­ ной солености вод: опресненности или засолоненности. Как пра­

вило, осадки этих фаций развиты в пространстве ограниченно

ина сравнительно небольтих расстояниях замещаются отло­

жениями другого типа.

Континентальные фации характеризуются большим разно­ образием и во многом зависят от рельефа местности, тектони­ ческих движений, климатических условий и т. д. Каждой круп­ ной физико-географической обстановке свойствен определен­

ный набор фаций, получивших название парагенетического

ряда. На площади раз•вития этих фаций накапливаются оnре­ деленные отложения (генетические типы): озерные, болотные, аллювиальные, гляциальные, эоловые и др. В nределах конти­ нентальных фаций различают три основные группы: 1) фации nресных бассейнов (водных потоков, озер, болот, источников);

2)ледниковые фации (гляцнальные и флювиогляциальные);

3)фации пустынь (каменистые, песчаные и глинистые).

При фациальном анализе составляют фац·иальные карты и

фациальные профили. На картах показывают территориальное

расnространение различных типов фаций, выделяют области отсутствия отложений, которые обычно являются источником

сноса обломочного материала. Анализ карт фаций позволяет

качественно охарактеризавать распределение областей текто­

ничес~ого поднятия и погружекия в то или иное время, оконту­

рить тектонические поднятия и прогибы, выявить зоны круп­

ных разломов и флексур. На оснавании фациального анализа

составляют палеогеографическuе карты, на которые наносят основные элементы рельефа земной поверхности прошлых эпох.

На этих картах показывают области суши, моря, древние бе­

реговые линии, прибрежные зоны, области размыва, сноса об­ ломочного материала, пути транспортировки обломков и т. д.

187

Таким образом восстанавливается палеогеография определен­

ного времени.

Метод формаций дает возможность изучить характер про­

явления не только вертикальных, но, в ка1юй-то мере, и гори­ зонтальных движений, так как он включает анализ суммар­

ного эффекта тектонических движений, определяющих режим

развития крупных территорий земной коры. Под формациями

понимают закономерное и естествеююе сочетание различных

горных пород, образующихся на определенной стадии разви­ тия основных структурных зон земной коры. В отличие от фа­ ций, которые характеризуют палеогеографию региона, форма­

ции отражают палеотектонические условия прошедших эпох.

В состав формации обычно входят несколько фаций, поэтому

формацию можно рассматривать как комплекс фаций. К: ос­

новным фа-кторам, определяющим облик формации, относят тектонический режим, палеогеографию и в некоторых случаях

вулканизм.

Среди формаций различают литологические, петрографиче­

ские, осадочные. вулканические, магматические, рудные, руДо­

носные и др. С точки зрения анализа тектонических движений наибольшее значение имеют литологические формации, среди

к;оторых выделяют три основные группы: платформенные,

геосинклинальные и передовых прогибов. Каждую из указан­

ных формационных групп делят на классы, отражающие опре­

деленную стадию развития территории. При использовании метода формаций составляют формаиионные колонки, на ос­ нове которых строят формаиионные карты (карты распростра­ нения в пространстве формаций определенного типа) и форма­ ционные профили. Анализ этих документов позволяет судить о палеотектоническом режиме развития изучаемого района,

дифференцировать его на крупные структурные элементы.

Ра·ссмотренные ранее методы могут быть использованы для

изучения нисходящих вертикальных движений. Однако в гео­

логической истории Земли существуют не только периоды nро­

гибания, но и эпохи поднятий, которые характеризуются вос­ ходящими формами движений и региональным поднятием тер­ риторий. При этом на огромных пространствах не происходит

накопления осадков, а отложения, выходящие на дневную по­

верхность, размываются и сносятся в при.легающие бассейны

седиментаuии.

Режим древних вертикальных движений в эпохи персрывов

в осадконакоnлении и размывов устанавливают методом пере­

рывов. предусматривающим составление палеогеологических

карт. Предварительно, на основе имеющихся разрезов по сква­

жинам, выя•вляют региональные несогласия, прослеживающи­

еся в пределах всего района исследования. По поверхностям

несогласий и составляют палеогеологичесК'ие карты, которые

188

анализируют так же, как и обычные геологические; поднятия

фи~сируют выходом под поверхность несогласия более древних

пород; в пределах прогнутых участков развиты более моло­

дые комплексы. С помощью палеагеалогических карт можно

оценить напра'вленность и ориентировочную амплитуду верти­

кальных движений даже 'В эпохи отсутствия в данном районе

процессов осадконакопления.

Новейшие вертикальные движения отражены в рельефе

местности, поэтому их изучают геоморфологичес'кими и биогео­

графическими методами. Для равнин наиболее просты и до­

ступны методы изучения речных систем и речных террас, для

горных районовметоды изучения древних поверхностей вы­

равнивания.

Ра~ссмотрим метод изучения речных террас. Образование

террас связано с проявлением вертикальных движений конти­

нентов (см. гл. 5). Число террас указывает на число повторив­ шихся циклов речной эрозии. Превышение самой верхней над­ пойменной террасы над современным уровнем воды и соответ­

ствует амплитуде вертикальных движений за время развития исследуемой реки.

Метод изучения древних поверхностей выравнивания осо­ бенно эффективен в молодых, активно развивающихся горных странах. В рельефе поверхности выравнивания (или денуда­ ционные поверхности) выражены слабоволнистыми, почти

горизонтальными нагорными равнинами, срезающими складча­

тую структуру горных сооружений. Распространены денуда­

ционные поверхности отдельными уча'стка·ми. В молодых гор­

ных странах (Альпы, Кавказ, Копетдаг, Памир) отмечают по

пять-шесть поверхностей выравнивания, имеющих возраст от

миоцена до плейстоцена. Максимальная амплитуда поднятий

этих районов, замереиная по денудационным поверхностям,

достигает 5 км.

Наиболее точные количественные результаты при изучении

современных вертикальных движений дают геодезические ме­

тоды, включающие в себя методы повторных нивелировок, по­

вторных триангуляций, повторного определения географиче­

ских координат и др.

§ 2. ГОРИЗОНТАЛЬНЫЕ ТЕI(ТОНИЧЕСКИЕ ДВИЖЕНИЯ

Эти методы находятся на начальной стадии разработки, так

как горизонтальные движения изучены хуже, чем вертикаль­

ные. Количество методов, позволяющих их исследовать, также

сравН'ительно невелико. К наиболее достоверным методам ана­

лиза горизонтальных движений относят метод формаций. Уста­

новлено, что определенные формации указывают на горизон­

тальное перемещение пластин земной коры. Так, формация

189

дикого флuша образуется за счет разрушения фронтальных ча­

стей покровов, продви·гающихсся в горизонтальном направле­

нии. Дикий флиш состоит из тонкозернистых песчано-глини­ стых, реже карбонатных пород с включениями хаотически на­ громожденного грубообломочного матер·иала. Включения пред­

ставлены линзами, иногда пластами олистаетромового матери­

ала (глыбовые брекчии и конгломераты более древних пород).

Среди флишевой массы отмечаются беспорядочно разбросан­

ные крупные обломки породолuстолиты. Мощность брекчий достигает нескольких сотен метров, а протяженность 10 км и

более. Образование дикого флиша связано с тектоническим

дроблением покровов, вызванным их движением в условиях

горизонтального сжатия, происходящего одновременно с осад­

кона>коплением. Среди других методов анализа древн·их гори-­

зонтальных движений следует, 'В первую очередь, отметить па­

лин'спастический и палеома'rнитный.

Палuнспастическuй метод представляет собой разновид­

ность палеогеографического и палеотектонического -методов.

Основан он на реконструкции первоначального положения

структурных элементов, изменивших впоследствии свое место­

положение в связи с наличием горизонтальных движений. Пер­

вые палинспастические карты были ·составлены американским

геологом М. Кэем в 1945 г. Наиболее часто их применяют при

реконструкuии пер,воначальной структуры в геосинклинальных и горно-складчатых областях, где горизонтальные движения

особенно интенсивны. При построении палинспастических карт

широко используют палеомагнитные данные, позволяющие

сра·внительно точно определить прежние координаты струк­

турных элементов.

Палеомагнитный метод основан на изучении палеомагне­ тизма (см. гл. 1, § 3). Палеомапrитные измерения показали,

что положение полюсов менялось во времени и пространстве.

Эти фа·кты объясняют горизонтальным перемещением матери­

ков относительно дrруг друга с постепенным приближением

ксовременному положению. Таким образом, палеомагнитный

метод помогает восстановить траектории горизонтального дви­

жения отдельных материков на протяжении сотен миллионов

лет. СущесТ'вуют и другие способы изучения древних горизон­

тальных движений, например метод несогласuй, основанный

на том, что горизонтальные движения вызывают появление

в разрезе различных несогласий (угловых, азимутальных, дис­ гармонич,ных и т. д.). Одна'ко подобные нарушения в после­

довательности напластования пород могут вызывать и верти­

кальные движения, что ограничивает возможности метода.

Новейшие и современные горизонтальные движения иссле­ дуют геом>орфологическими, геодезическими и сей-смолосиче­

скими методами.

190