книги из ГПНТБ / Основные проблемы геологии С. Н. Бубнов ; под редакцией Е. Е. Милановского. 1960- 12 Мб

нах поднятия. Эти движения формируют щиты, поднятия и котловины округлого очертания в платформах или шельфах и брахигеоантиклинали, брахигеосинклинали в «орогенах»,

т. е. в подвижных зонах земной коры. Они главным обра­

зом образуются путем дифференциации эпейрогенических

элементов первого порядка, особенно периферических, и уси­ ленно реагируют на орогенические импульсы.

Что касается так называемых орогенических движений,

то, как уже отмечено, я считаю лучше называть их т е к т о- геническими. Под этими движениями я понимаю не­ обратимые, изменяющие структуру движения, образующие'

изгибы, длина волны которых может колебаться между не­ сколькими сотнями метров и несколькими миллиметрами

(между нормальной складкой и дислокацией микроскопиче­ ской амплитуды). Среди них, в общем, с полным основанием различаются пликативные и дизъюнктивные дислокации. Од­ нако нужно отметить, что здесь часто возникает запутан­ ность понятий. Так, например, эти понятия нельзя прирав­

нивать понятиям «радиальных» и «тангенциальных» дисло­ каций, в которых ошибочно принимается, что направление

движения уже дано. Систематической исходной точкой зре­ ния последние термины служить не могут. Мы должны ус­

тановить, что феномены складчатости и образования тре­ щин, эффекты растяжения и сжатия не имеют определен­ ных и однозначных механических признаков, так как эти признаки коренятся в свойствах материала и зависят от ве­ щества, а также от напряжения, всестороннего давления и температуры. Более точным является структурное различие по Зандеру, который подразделяет деформированные гор­

ные породы на S-тектониты и В-тектониты.

Однако было бы неправильно рассматривать складча­ тость как единственное проявление тектогенеза. Складча­ тость, сланцеватость, образование плоскостей скалывания и возникновение трещин являются деформациями, разрешаю­ щими напряжения (стресс), и их характер определяется по­ становкой опыта и материалом.

Значительно существеннее представляется мне вопрос временных обстоятельств в орогенезе. Как известно, уже давно идет дискуссия о том, являются ли эпейрогенические

движения непрерывными, «вековыми», а орогенические, т. е. тектогенические — эпизодическими и краткими, или же существенного различия между ними нет. Эту вторую точку зрения в последнее время особенно отстаивал американский

геолог Гиллули. По моему мнению, спор этот вызван недо­ статочно ясным определением понятий.

Всякая деформация горных пород представляет собой разряд напряжения, превышающего предельную величину упругой реакции. После прекращения напряжения эпейро-

генические движения могут приводить к исходному состоя­ нию: они упруги или «псевдоупруги». В противовес этому

тектогенические изменения структуры необратимы. При из­ вестной силе напряжения возникает постоянное пластиче­ ское изменение формы или разрыв. Граница этого перехода зависит от материала и от некоторых других факторов.

Из приведенных соображений вытекает, что эпейрогенические и тектогенические движения вызываются состояни­ ем напряжения и отличаются друг от друга по их отноше­ нию к упруго-хрупкому и упруго-пластичному пограничным пределам. Первый предел имеет свое распространение прежде всего вблизи от поверхности, и превышение этого предела вызывает возникновение трещин (разрывов). Вто­ рой предел является характерным для глубоких этажей земной коры с высоким давлением и высокой температурой.

Очевидно, что при превышении предела деформации не­ прерывное упругое движение может перейти во внезапное

толчкообразное эпизодическое движение, вследствие чего напряжение прекратится. Таким образом, различение не­ прерывных и прерывистых движений основывается прежде всего на предельных величинах постоянных деформаций.

Поэтому я считаю, что здесь имеет значение также и кри­

терий обратимости.

Но нельзя представлять себе дело так, что тектогенический процесс разрядки напряжения происходит в одном единичном акте. Ясно, что грабен опускается на глубину в 1000 м не в один день, и не в один день перемещается тек­

тонический покров из Северной Италии в Швейцарию. Кро­ ме того, нужно учитывать, что предельная величина дефор­ мации у различных горных пород различная и что земная кора является в большой степени гетерогенной. Поэтому нельзя ожидать, чтобы деформация повсюду начиналась и кончалась в один и тот же момент. Разрядка напряжения

продолжается известное время, и процесс протекает не по­ всюду абсолютно одновременно. Региональное напряжение не устраняется одним толчком, а вслед за последним оно нарастает снова и вызывает в дальнейшем новый толчок.

Таким образом, можно предположить, что каждая тектони­ ческая фаза состоит из многих таких толчков, в промежутке между которыми наступают периоды ослабления напряже­ ния. В эти периоды могут совершаться только упругие де­ формации.

50

личных местах и почти не отображаются в осадках. В даль­

все же удалось доказать путем весьма тщательных исследо­ ваний профилей шахт во Внутри-Судетском бассейне, что

так называемая астурийская фаза верхнего карбона по кра­ ям бассейна начинается в различное время, а именно, — частью уже в верхневестфальском веке, частью же в стефанском. Внутри бассейна она, по-видимому, отсутствует. Таким образом, астурийская фаза проявляется здесь лишь в виде сум­

марного выражения многих отдельных мелких толчков.

Наилучшее доказательство этому дает сам Гиллули, ус­ танавливая несогласия в неогене калифорнийского бассейна.

С начала неогена, т. е. за период в 26 млн. лет, здесь от­ ложилась мощная толща пород, в которой можно устано­ вить 42 слабых несогласия. Они проявляются здесь не все в одном месте. Но тот факт, что эти 42 «дифференциальные фазы» образуют пачки с весьма частой последователь­

ностью толчков в течение определенного короткого отрезка времени, делает их особенно примечательными. При внима­ тельном рассмотрении строения этих отложений и сравне­

нии с фазами, предложенными Штилле, можно определен­

но установить, что наибольшее скопление толчков совпада­ ет с фазами Штилле (рис. 9). Можно хорошо различать обе штирийских, аттическую, роданскую, валахскую и па­

саденскую фазы. Таким образом, каждая фаза состоит из

многочисленных отдельных толчков, которые далеко не всю­

ду одновременны. Начало и конец их не совпадают в раз­ ных местах. Рассматривая эти явления в целом, мы можем установить, что они отражают то нарастающее, то затиха­ ющее движение, которое состоит из отдельных толчков, в совокупности образующих прерывистый процесс. Каждая фаза представляет сгущение подобных толчков, а кажущая­ ся прерывистой смена «орогенических» и «неорогенических» периодов основывается лишь на продолжительности интер­ валов между этими толчками. Последняя в свою очередь находится в связи с интенсивностью напряжения и с дости­ жением предельной величины длительных деформаций. По­ этому дискуссия о продолжительности тектонических фаз

является бесплодной. Штилле оценивает эту продолжитель­ ность в 200—300 тыс. лет. Это может быть правильным для некоторых областей, но не для всего земного шара, так как продолжительность их зависит от местной интенсивности напряжения и от деформированного материала. Общая про-

должительность фаз была, вероятно, значительно больше, но точно вычислить ее, по крайней мере этим путем, совершенно

невозможно.

Здесь мы приходим к таким же результатам, как и при рассмотрении скорости отложения осадков, которые также

обнаруживают увеличение мощности в зависимости от сум-

Рис. 9. Тектонические фазы в неогене Калифор­ нии по Гилулли с обозначением общих фаз

Штилле

мы движений. Нарастание и ослабление интенсивности и ча­

связи с этим отметим, что попытки устанавливать фазы по

несогласному залеганию, вообще говоря, часто дают ошиб­

ки.

Решительное возражение вызывает также мнение, что тектоническая фаза распространена везде в известном эпейрогеническом элементеземной коры. Несогласное, т. е.

52

несходное напластование молодой, горизонтально залега­ ющей серии над более древней, собранной в складки, имеет­ ся и может быть доказано только там, где складчатость под­ няла район над уровнем моря. Но это, как уже было отме­ чено, не всегда есть в действительности. Движения, изме­ няющие структуру, большей частью не получают морфоло­ гического выражения. Наибольшие возможности для воз­ никновения и сохранения несогласного напластования воз­ никают на границе положительных и отрицательных эле­ ментов земной коры. При гомогенном поднятии в районах воздымания вместо несогласного напластования имеется только пробел; в зонах опускания процесс отложения осад­

ков является непрерывным и фаза, смотря по обстоятельст­ вам, или вообще остается незаметной, или же, в крайнем случае, выражается сменой фаций. Поэтому несогласное напластование не всегда оказывается достаточно убедитель­ ным признаком времени деформации. Известны, примеры, когда свита слоев над горизонтом соли оказывается со­ бранной в складки совсем иначе, нежели слой, подстилаю­ щий соль. Далее нам известно, что метаморфизованное глу­ бинное основание, измененное глубинной тектоникой и па­ лингенезом, часто оказывается деформированным совсем иначе, нежели покрывающий верхний этаж, деформирован­ ный только складчатостью; между обоими залегает диафто-

рически измененный средний этаж слюдяных сланцев, име­ ющих собственный тектонический стиль. Такое явление не имеет ничего общего с подразделением структуры по возра­ сту и является лишь выражением различных реакций на

разные условия давления и температуры.

Наряду с этим возникает вопрос, не сменяют ли элемен­ ты различных периодов складкообразования друг друга

вкрест к простиранию, — даже в одной и той же зоне оро­ гена? В этом отношении можно указать, например, на варисцийское складчатое сооружение в Саксонии и Тюрингии, где большие антиклинории, сложенные альгонком и кембросилуром, сменяются синклинориями, выполненными де­ воном и нижним карбоном. В последних не наблюдается не­ согласия между силуром и девоном. Здесь можно устано­ вить только варисцийское и, возможно, древнее ассинтское несогласие. По отношению к антиклинориям это является спорным. Местами, например, у города Рулы считают уста­ новленным в пределах поднятия наличие предварисцийского, послеордовикского метаморфизма и деформации, а на восточном продолжении всей этой зоны, в Бужицких горах распространена в общем каледонская складчатость. Таким

образом, возможно, что здесь имеются два периода склад­

53

кообразования, из которых более древний период создал, так сказать, раму, в пределах которой затем проявился раз­

личным образом молодой период тектогенеза.

Мне кажется, что мы можем теперь составить себе до­ вольно ясное представление о различных видах тектониче­ ских движений в земной коре и о распределении этих дви­ жений во времени.

Эти движения являются реакциями на состояние напря­

жения, о причинах и характере которого мы пока что здесь говорить не будем. По амплитуде, длине волны, скорости и распределению в пространстве эти движения имеют раз­ личный характер. Это, конечно, не является следствием их

принадлежности к различным состояниям напряжения, так

как они всегда связаны с общим и гомогенным эллипсои­ дом напряжения, но представляет собой результат разли­ чия в свойствах материала и густоте распределения плоско­ стей деформации, подразделяющих земную кору. Определя­ ющим моментом здесь является способность легче или

труднее деформироваться (пластичность или хрупкость) и обратимость (упругость).

Можно различать три типа движений: эпейрогенез, ко­

лебательные движения или диктиогенез и тектогенез или деформация. Оба первых типа являются обратимыми, а следовательно, псевдоупругими или упругими. Эпейро­ генез относится к областям материковых размеров и дей­ ствует длительно, на протяжении целых периодов в одном

и том же направлении. Это движение является относитель­

но медленным, оно может быть определено приблизительно

по мощности осадков.

Диктиогенез возникает вследствие распада эпейро-

генических единиц на отдельные элементы. Он относится к глыбам размера горных массивов или их частей, обособля­ ющихся в результате заложения в теле больших глыб глу­ боких нарушений (или линеаментов). Эти движения тоже могут продолжаться долгое время, однако они короче, не­ жели эпейрогенические колебания; временами они обнаружи­

вают сильное ускорение и достигают большой интенсивности, в особенности в конечных фазах орогенического цикла, при образовании краевых впадин. Они находят свое отражение в осадкообразовании и в морфологии. Как и эпейрогенез, дик­

тиогенез или колебательные движения являются периодически­ ми. В дальнейшем мы остановимся на этом. Циклы диктиогенеза более короткие. Поэтому при их наложении может происхо­ дить интерференция, т. е. усиление или ослабление обоих ти­

пов движений. В этом вопросе мы также сходимся с Бело­ усовым.

54

Третьим видом движений является тектогенез, со­ здающий отдельные элементы структуры. В противополож­

ность двум первым видам движений тектогенез связан с де­ формациями структуры. При этих движениях превышается

предел упругости, поэтому они совершаются большей частью

Мне думается, что всякие другие движения можно без

континентального перемещения или эпейрофореза (Заломон), т. е. в отношении горизонтального сдвига больших частей

земной коры. Зондер в своем недавно появившемся труде вы­ деляет их в особый вид движений. Они находят свое выра­ жение в горизонтальных поверхностях или зонах движений.

Наряду с этим тот же автор различает регмагенез: дви­

жения вдоль вертикальных плоскостей скалывания, по кото­

рым скользили глыбы в горизонтальном направлении. Они соответствуют листовым сбросам (Blattverwerfung) прежних авторов или парафорам Зейдлитца, так сказать, «рельсам» горизонтальных движений земной коры. Можно говорить также о горизонтальных флексурах (изгибах пласта). По мо­

ему мнению, два последние явления связаны друг с другом.

Они относятся к вертикальным или горизонтальным плоско­

стям деформаций при горизонтальном смещении глыб ко­ ры, как это понимал Вегенер. Надобность выделить их в осо­ бую форму движения может возникнуть лишь тогда, когда мы будем объяснять состояние напряжения земной коры только как следствие ее сжатия. Но такое объяснение яв­ ляется спорным. Уже разница во времени при распределе­

нии движений сжатия и растяжения, о которой говорилось выше, а затем определенное наличие деструкционных движе­ ний решительно указывают на несостоятельность теории об­

щего сжатия. Если связать, как это напрашивается само

собой, эпейрофорез и регмагенез Зондера с движениями в зоне, лежащей под земной корой, то тогда эпейрогенез и

эпейрофорез, с одной стороны, и диктиогенез и регмагенез,

с другой, образуют лишь составляющие при разряде напря­

жений, так что их без натяжки можно включить в эти три

перечисленные выше категории.

Несколько иначе обстоит дело с магматическими явления­

55

Глава 1П

ТИПЫ СТРУКТУРЫ ЗЕМНОЙ КОРЫ

После характеристики различных типов движений земной коры возникает вопрос об отношениях между импульсом, вызы­ вающим эти движения, и эффектом, который оказывают эти

движения на материал (деформация земной коры). Вопрос о происхождении импульсов или сил мы оставим пока в стороне;

начинать с анализа этого вопроса было бы безнадежным делом, так как он представляет собой уравнение с несколькими неиз­ вестными. Пока что можно лишь сказать, что всякое движение на поверхности коры и внутри нее, иначе говоря, всякое экзоген­ ное и эндогенное движение основывается на противодействии двух сил: гравитации или силы тяжести и тепла, будь то тепло в виде инсоляции на поверхности Земли или же в виде терми­ ческого потока внутри нее. Тепло ускоряет мигматизацию или перемешивание составных частей горных пород и центробежное движение по отношению к центру Земли, а сила тяжести спо­ собствует разъединению элементов смеси (т. е. дифференциа­ ции) и центростремительному движению. Предполагаю, что эта общая формулировка всем известна и понятна. Однако всякая попытка внести в эту общую формулировку конкретное или математическое содержание оказывается бесплодной. Нам нуж­ на прежде всего систематика тектонических форм, т. е. подраз­ деление результатов тех действий, которые производятся меха­ ническими импульсами. Поскольку эти результаты оказываются различными, сразу же возникает вопрос о причинах различной реакции на одинаковые импульсы. Очевидно, что этот вопрос может быть разрешен только на основе применения историче­ ского метода геологии; во всяком случае, такой путь дает боль­ ше возможностей добиться конкретных результатов, нежели по­

становка вопроса о силах. Кроме того, этот путь дает возмож­ ность добыть некоторые основные данные для определения ба-

57

ланса сил Земли и тем самым продвинуть разрешение вопроса о силах, на первый взгляд кажущегося безнадежным.

Анализ тектонических форм как реакций на импульсы дви­ жения мы постараемся провести также на исторической 'основе, причем сперва попытаемся установить реакции известного эле­ мента земной коры на эпейрогенические, колебательные (дик-

тиогенические) и тектогенические движения, на плутогенические процессы, а также выяснить, какой комплекс полезных ископаемых и поверхностная морфологическая скульптура воз­ никают в тектоническом элементе данного типа при тех или иных движениях. При этом морфология играет значительную роль, которую необходимо правильно оценить. Земная поверх­ ность служит границей литосферы с легко подвижными и рас­ положенными выше последней оболочками — гидросферой и

атмосферой, и именно здесь происходит взаимодействие этих сфер. Таким образом, поверхность Земли подвергается как эндогенным, так и экзогенным процессам. Эндогенные процес­ сы искривляют или деформируют ее тектонически, экзоген­

ные — производят перемещения ее уровня. Путем отложения осадков поверхность перемещается вверх, путем эрозии — вниз. В зависимости от соотношения возраста геологической структуры и времени формирования морфологического облика речь может идти о согласной, приуроченной и несогласной морфогении. Благодаря такому подразделению часто оказы­

вается возможным давать геологическую характеристику того или другого элемента земной коры даже в тех случаях, когда

все другие критерии оказываются несостоятельными.

Помимо указанного, решающее значение имеет знание отли­ чий глубинных слоев земной коры, в особенности плутонических

других признака. Они, собственно говоря, не представляют со­ бой самостоятельных явлений, а являются лишь результатом колебательных и плутонических процессов. Я имею в виду ха­

рактер осадкообразования и типы месторождений полезных ископаемых в данном элементе земной коры. Такие минерало­ гические и петрографические характеристики являются полез­ ным и убедительным доказательством экономического значения обстоятельного геологического анализа, так как дают возмож­ ность прогноза и планирования.

Критерием при подразделении элементов земной коры яв­ ляется величина их сопротивления тектоническим импульсам,

58