Учебник

Рис. 30. Схема зональности контактового метаморфизма: 1 – граниты; 2 – известняки; 3 – дайки аплитов;

4 – гроссуляровые скарны;

5 – андрадитовые скарны

Для контактового метаморфизма характерна определённая зональность, ориентированная параллельно зоне контакта (вдоль зоны контакта) магмы с окружающими её горными породами. С удалением от контакта степень метаморфических преобразований резко снижается. Выделяется несколько условных зон контактового метаморфизма. Наиболее низкотемпературной из них при давлении до 3000 бар является альбит-эпидот-роговиковая зона, которая при повышении температуры до 7000С и том же давлении сменяется роговообман- ково-роговиковой. В приповерхностных зонах земной коры при давлении около 1000 бар для температур 600-8000С характерна пироксен-роговиковая, а при температурах 800-10000С – санидинитовая фация метаморфизма. Таким преобразованиям подвергаются на границе с магмой силикатные горные породы. В случае взаимодействия кислых магм с карбонатными горными породами образуютсяразнообразныепосоставу скарны.

Дислокационный метаморфизм называют также динамометаморфизмом, динамотермальным или катакластическим. Как и контактовый, этот метаморфизм происходит в локальных зонах, представляющих собой зоны на границе двух или нескольких перемещающихся относительно друг друга блоков земной коры, то есть в зонах тектонических нарушений. В результате этого метаморфизма образуются горные породы, которые называются катаклазитами.

Дислокационный метаморфизм заключается в механическом разрушении горных пород под действием направленного давления. Если величина этого давления превышает прочность горных пород, происходит их разрушение. Так как перемещаются огромные блоки земной коры, то на границе их перемещения создаётся весьма высокое давление направленного типа с соответствующим повышением температуры.

116

ется пепел при измельчении лавы во время взрывов. Он поднимается на очень большие высоты в атмосферу и потоками воздуха переносится далеко от места извержения. Наибольшее количество пепла обычно оседает вблизи действующего вулкана, образуя туфы. Крупные обломки твёрдых продуктов извержений образуют вулканические брекчии, а пепел в смеси с осадочными горными породами – туффиты.

Газообразные вулканические продукты разделяются на три типа: фумаро-

лы, сольфатары и мофеты.

Фумаролы представляют собой высокотемпературные газы, состоящие из водяных паров, углекислого газа, азота, сернистого газа, водорода, хлора и других элементов. Они могут быть сухими – с температурой 500˚С, состоящими из NaCl, KCl, FeCl2; кислыми – с температурой 300-400˚С (водяные пары, сернистый ангидрит, HCl); щелочными – с температурой 180˚С, состоящими из хлористого аммония.

Сольфатары (рис. 29) состоят из водяных паров и H2S, они имеют температуру 100˚С.

Мофеты включают в себя углекислый газ и водяные пары. Температура мофет приближается к 100˚С, но бывает значительно ниже. Располагаются они вблизи действующих или в области уже потухших (уснувших) вулканов. Впадины, в которых располагаются мофеты, называют долинами смерти, так как попадающие в них животные задыхаются от

Рис. 29. Сернистые сольфатары выделяющихся газов. (белое) на склоне вулкана им. Д. И. Менделеева

(фото автора)

3.2 МЕТАМОРФИЗМ

Метаморфизм является мощным эндогенным геологическим процессом, который в значительной мере изменяет облик нашей планеты, изменяя все ранее образованные горные породы с использованием внутренней энергии Земли и являясь важнейшей составной частью круговорота вещества планеты.

109

3.2.1 Общие понятия о метаморфизме.

Метаморфизм – это преобразование горных пород любого состава и происхождения под действием эндогенных геологических процессов, вызывающих изменение физико-химических условий в земной коре. Метаморфизм в природных процессах сменяет собой прогрессивный катагенез и вызывается физико-химическим и термодинамическим неравновесным состоянием горной породы относительно тех условий, в которых оказывается эта порода в процессе геологического развития земной коры при её погружении. Метаморфизму могут подвергаться осадочные, магматические и ранее образованные метаморфические горные породы, причём подвергаться неоднократно, при каждом новом несоответствии состава и внутреннего строения горной породы тем конкретным геологическим условиям, в которые она перемещается процессами развития планеты.

Особенностью метаморфизма является то, что он происходит в твёрдом состоянии вещества без расплавления горных пород и всегда связан с тектоническими движениями: складчатостью, глубинными разломами, подъёмом магмы. Метаморфизм может быть изохимическим или метасоматическим.

Изохимический метаморфизм характеризуется тем, что при его прохождении горная порода изменяет только минеральный состав, не изменяя химического. При этом может изменяться также и сложение горной породы, её внутреннее строение, за счёт изменения положения минеральных частиц (обломков, кристаллов) или их размеров. Такой тип метаморфизма в природе распространён весьма широко.

Метасоматический метаморфизм заключается в значительном, иногда абсолютном изменении химического состава горной породы. Такой процесс коротко называют метасоматозом. Суть его заключается в дополнительном привносе в метаморфизуемую горную породу или выносе из неё некоторых химических элементов, часто весьма существенном. В связи с этим метасоматически изменяемые горные породы мы условно можем назвать «открытой» геохимической системой, в отличие от «закрытой» геохимической системы изохимически изменяемых горных пород. Привнос и вынос химических элементов может осуществляться в процессах метаморфизма активными подвижными газо- во-жидкими растворами, образующимися, главным образом, благодаря магматической деятельности.

Серьёзные исследования метаморфизма были проведены Ф. Тернером и Дж. Ферхугеном [41]. Эти исследования сопровождались анализом физикохимических особенностей этих процессов и экспериментами. Под метамор-

110

3.2.3 Главные типы метаморфизма

По геологическим условиям выделяют три главных типа метаморфизма, два из которых можно отнести к локальным проявлениям: контактовый и дислокационный, а третий – региональный – проявляется на очень обширных площадях, его можно назвать глобальным метаморфизмом, так как он постоянно проявляется в пределах всей планеты. При этом все названные типы метаморфизма являются прогрессивными, то есть такими типами, при которых низкотемпературные минеральные ассоциации и минералы замещаются более высокотемпературными. При регрессивном метаморфизме происходят обратные замещения, то есть высокотемпературные минеральные ассоциации замещаются низкотемпературными. Такой метаморфизм(регрессивный) называюттакжедиафторезом.

Контактовый метаморфизм тесно связан с внедрением и застыванием интрузий и воздействием магмы на горные породы, в которые она внедрилась. Его можно определить так: контактовый метаморфизм проявляется в пределах зон термического и химического воздействия интрузии на вмещающие горные породы. Главными факторами такого типа метаморфизма являются высокая температура и воздействие химически активных веществ как на вмещающую горную породу, так и на саму интрузию в зоне экзоконтакта. Являясь высокотемпературным природным расплавом, магма в зоне соприкосновения с горной породой прогревает её, вызывая метаморфические преобразования. Порядок температур при контактовом метаморфизме 550-900˚С, но может снижаться до 300˚С и повышаться до 1000˚С, в зависимости от расстояния между вмещающими породами и магмой. Давление здесь соответствует геостатическому давлению глубины расположения магматического очага и составляет от 100 до 3000 бар при глубинах интрузий от 300 до 10000 м.

Одновременно с нагреванием вблизи магматического очага вмещающие горные породы, в какой-то мере раздробленные (дезинтегрированные) при внедрении магмы, получают от неё значительное количество разных химически активных веществ в жидком и газообразном состоянии. Взаимодействие этих веществ с горными породами приводит, во-первых, к обмену химическими элементами между магмой и вмещающими породами, а во-вторых, к образованию новых метаморфических минералов и соответственно – новых, уже метаморфических горных пород. Активные обменные химические реакции в зоне ближнего контакта магмы с вмещающими горными породами с привносом и выносом некоторых химических элементов изменяют первоначальный химический состав и пород, и магмы. В этом и заключается метасоматический характер метаморфизма, о котором говорилось ранее (рис. 30).

115

различных тектонических деформациях, например, перемещениях блоков земной коры в разных направлениях. Направлением движений определяется и направленность давления – в сторону движения блока. Ориентированное давление, по Ф. Тернеру и Дж Ферхугену [41], не превышает 2000-3000 атм., в связи с чем оно может сказываться при метаморфизме на глубинах до 10 км. Под действием направленного давления происходит изменение структурно-текстурных особенностей горных пород – минералы приобретают закономерную ориентировку, располагаясь длинной осью перпендикулярно направлению давления. При таком, преимущественно однонаправленном давлении, образуются сланцеватые текстуры горных пород, откуда и берёт своё название эта распространённая разновидность метаморфических горных пород – сланцы.

Давление водных растворов также играет большую роль в процессах метаморфизма. В глубоких зонах метаморфизма все эти три типа давления – разгрузки, ориентированное и водяное уравновешиваются.

Химически активные вещества часто играют решающую роль в метаморфических процессах. Главными элементами при этом считают углекислоту и воду. Вода, являясь образованием земной коры, находится в парообразном состоянии и свободно перемещается сквозь толщу горных пород по многочисленным пустотам, трещинам, растворяя некоторые химические элементы и превращаясь в химически активный раствор. Взаимодействие жидкой высокотемпературной и парообразной минерализованной воды с горными породами, через которые она продвигается, является главной причиной преобразования этих горных пород. Кроме того, достоверно доказана огромная роль в метаморфических преобразованиях горных пород таких химических элементов, как: водород, хлор, фтор, бром, азот, сера, бор. Источниками водных растворов, участвующих в процессах метаморфизма, можно считать два главных: первый – магматические расплавы, из которых выделяются в огромных количествах ювенильные воды и, продвигаясь к поверхности Земли, взаимодействуют с толщей горных пород, производя метаморфизацию этих пород. Вторым источником являются подземные воды любого происхождения, взаимодействующие на глубинах благодаря высокой температуре с горными породами, сквозь которые они проникают. Разница между первыми и вторыми может заключаться в первично более богатом химическими элементами составе ювенильных вод.

Большое значение для метаморфизма имеет состав исходных горных пород, который зачастую определяет состав получаемых продуктов метаморфизма, например, мраморы образуются из карбонатных горных пород, а кварциты – из песчаников.

114

физмом они понимали «изменение минерального состава и структуры твёрдых горных пород в физико-химических условиях, господствующих в земной коре ниже приповерхностных зон выветривания и цементации и отличающихся от условий первоначального образования горных пород». Это несколько расширяет, по сравнению с принятыми у нас понятиями, область метаморфических преобразований за счёт включения в эту область зоны катагенетических преобразований.

Тем не менее, основными действующими силами процессов метаморфизма являются также температура, давление, химически активные вещества, привнесённые этими процессами, а также состав исходных горных пород, подвергающихся метаморфическим преобразованиям.

Поскольку при метаморфизме происходит значительное изменение не только состава горных пород, но и их внутреннего строения, то есть структуры и текстуры, остановимся на определении этих важных характеристик внутреннего строения горных пород.

Каждая горная порода, благодаря условиям своего образования, характеризуется некоторыми особенностями внутреннего строения. Поэтому, изучая структуры и текстуры горных пород, мы можем в определённой степени решить и обратную задачу: по структурно-текстурным признакам горной породы прояснить условия её формирования.

Что понимают в геологии под структурой и текстурой горных пород? Прежде всего, это особенности внутреннего строения горной породы. При этом структура определяет комплекс особенностей внутреннего строения горной породы, обусловленный формой и размерами минеральных частиц (зёрен, минералов), слагающих эту горную породу, а также степенью кристалличности и способами сочетания минералов или кристаллов между собой. По типам структур можно определить условия образования горной породы и её принадлежность к тому или иному типу. Например, интрузивные горные породы имеют полнокристаллическую структуру; обломочные горные породы различаются по размерам и формам обломков, образующих эту породу: так, прибрежноморские отложения чаще всего отличаются грубообломочными структурами.

Метаморфические горные породы различаются по степени кристалличности и её равномерности. Так, гранобластовая структура обозначает, что в метаморфической горной породе зёрна более или менее изометричны, а форма зёрен может быть различной; зубчатая структура кварцитов показывает, что образование кварцитов произошло за счёт перекристаллизации кварцевых зёрен пес-

111

чаника с укрупнением первоначальных зёрен и более плотной упаковкой этих зёрен в горной породе.

Текстура породы – это комплекс признаков внутреннего строения горной породы, определяемый взаимным расположением минеральных зёрен в ней и ориентировкой этих зёрен или кристаллов. У магматических горных пород текстура показывает условия кристаллизации магмы: миндалекаменная текстура характерна для пористых вулканических горных пород, при этом поры заполнены вторичными минералами, образованными позже самой горной породы (хлоритом, кварцем, халцедоном, кальцитом и др.).

В осадочных горных породах минеральные зёрна могут быть расположены в виде обособленных образований, например, прослоев песка в глинистом слое – в таком случае текстура будет слоистой; если прослои расположены параллельно друг другу – текстура параллельно-слоистая, если они ветвятся – текстура косослоистая и т. д. У метаморфических горных пород текстуры очень разнообразны, но одной из наиболее распространённых является сланцеватая текстура, показывающая, что горная порода образовалась в условиях однонаправленного геостатического давления.

Таким образом, структурно-текстурные особенности горных пород очень важно внимательно изучать, так как они несут исключительно важную информацию об условиях образования или преобразования горных пород. Изучение этих признаков способствует выполнению главной задачи геологических исследований – расшифровки истории геологического развития изучаемого участка земной коры.

3.2.2 Главные факторы метаморфизма

Остановимся подробнее на характеристике главных действующих сил метаморфических процессов: температуре, давлении и химически активных веществах.

Температура является одним из важнейших факторов метаморфизма и проявляется в той или иной степени во всех типах этого процесса. Суть влияния температуры на преобразование горных пород заключается в том, что повышение температуры почти в любом химическом процессе приводит к увеличению скорости взаимодействия веществ, особенно в твёрдом состоянии, а также интенсифицирует процессы перекристаллизации твёрдых веществ. Температура содействует экзотермическим реакциям, проходящим со значительным поглощением тепла. Кроме того, она вызывает разложение минералов, содержащих в своём составе воду. Результатом таких реакций становится образование высо-

112

котемпературных минералов, лишённых конституционной воды. При высоких температурах образуются крупнокристаллические минералы – так же, как и при медленной раскристаллизации магматического расплава с постепенным падением температуры.

Как уже отмечалось выше, средний расчётный температурный градиент Земли составляет 3˚С /100 м, поэтому с глубиной температура нарастает, следовательно, с глубиной возрастает интенсивность процессов метаморфизма. Следует помнить, что для каждого конкретного участка земной коры существует свой температурный градиент, зависящий от многих особенностей геологического строения этого участка и, в первую очередь, от близости магматических очагов и теплопроводности слагающих его горных пород, тектонических особенностей и т. д.

Метаморфизм происходит при определённом диапазоне температур. Минимальная температура, т. е. начальная, при которой начинаются интенсивные процессы метаморфизма, составляет 300-400˚С, а максимальная достигает 9001000˚С. Эти пределы находят своё объяснение в следующем: при температурах ниже 300˚С химическое взаимодействие веществ, особенно в твёрдом состоянии, чрезвычайно затруднено или вообще невозможно, а при температурах выше 1000˚С большинство минералов при высоких давлениях в недрах Земли расплавляется, и процессы метаморфизма сменяются уже процессами магматизма. Правда, самую высокую температуру плавления имеет минерал оливин (1950˚С).

Повышение температуры в недрах Земли может быть связано с глубоким погружением блока пород в области прогибания, в результате внедрения магмы, при возрастании скорости теплового потока, связанного, по мнению Ф. Тернера и Дж. Ферхугена [41], с переносом радиоактивного тепла, конвекционным движением, частичным плавлением и дифференциацией вещества мантии, а также в некоторой степени за счёт давления и трения при тектонических перемещениях блоков земной коры.

Давление играет чрезвычайно важную роль в некоторых типах метаморфических процессов и приводит к образованию минералов с более плотной упаковкой атомов. Оно зависит от среднего удельного веса вышележащих горных пород и изменяется от 250 до 300 бар на 1 км. Такое давление при метаморфизме может достигать 10000 бар. Давление повышает температуру плавления минералов. В условиях всестороннего давления формируются горные породы с однородной массивной текстурой.

Кроме геостатического давления существует ещё и направленное давление, которое ещё называют ориентированным давлением. Оно проявляется при

113

Авлакогены (греч. – «бороздой рожденные») – крупные узкие линейно ориентированные тектонические впадины, ограниченные крупными разломами, рассекающими фундамент платформ.

Среди платформенных структур различают также моноклинали (структуры, в которых слои наклонены в одну сторону); флексуры (структуры с коленообразным изгибом пластов); структурные уступы и ряд структур сочленения,

таких как: седловины, пережимы, перемычки.

Платформы имеют различный возраст в зависимости от того, когда закончилось формирование их складчатого фундамента, и начался платформенный этап.

Платформы, геосинклинали и орогены проникают на меньшую глубину в недра планеты, поэтому считаются структурами литосферы.

Специфическими структурами лито- и тектоносферы являются тектонические нарушения – линейные зоны нарушения сплошности земной коры. Они представлены тектоническими разрывами, глубинными разломами, рифтами. Тектонические нарушения в равной мере присущи континентам и океанам, мобильным и стабильным структурам литосферы.

4.3 ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ОРГАНИЧЕСКОГО МИРА ПЛАНЕТЫ

4.3.1 Руководящие ископаемые формы и корреляция разрезов по комплексу ископаемых остатков

Органический мир – это совокупность отдельных организмов, жизнь которых выражается в материальном взаимодействии с окружающей средой. В связи с огромным разнообразием органического мира, изучать отдельных его представителей возможно лишь сгруппировав их в единые системы, т. е. создав классификацию животных и растений (табл. 3). Данная классификация является естественной или филогенетической, основанной на представлениях об эволюционном развитии (основоположник Ч. Дарвин), в котором все организмы и растения подразделены сообразно их родственным связям.

Весь животный мир делится на несколько обширных групп, называемых типами, сообщества которых объединяются в подцарство и царство. Каждый тип делится на классы, класс – на отряды; каждый отряд – на семейства, каждое семейство – на роды и, наконец, каждый род подразделяется на виды. Такой порядок получил название таксономического ряда (taxis – «расположение», nomos – «закон»).

160

Брахискладки – это складки слабо вытянутые и приближающиеся по форме к изометрическим. Относительно соотношения длины и ширины также в разных классификациях имеются разночтения – от 5:1 до 3:1 и даже до 2:1. Как и главные типы складок, брахискладки могут быть брахиантиклинальными или брахисинклинальными. В ряде случаев брахискладки образуют целую цепь прерывистых складок, каждая из которых является соответственно брахиантиклиналью или брахисинклиналью. Системы прерывистых брахискладок в условиях платформенных структур образуют валы.

Флексура представляет собой коленообразно изогнутые слои горных пород. Чаще всего на крыльях флексур породы залегают горизонтально или субгоризонтально, а в центральной части структуры – круто или почти вертикально. В отличие от обычных складок во флексурах имеются три главных элемента: верхнее, нижнее и смыкающее крылья.

Иногда флексуры называют сбросом без разрыва сплошности слоя. По существу, флексура является переходной формой между пликативными и дизъюнктивными дислокациями и по механизму образования (постседиментационные флексуры), и по форме: они образуются в тех случаях, когда тектонические напряжения оказываются недостаточными для нарушения сплошности слоя, но способными довести изгиб слоёв почти до предела прочности. Во многих случаях флексуры располагаются в осадочном чехле над зонами крупных тектонических нарушений пород более жёсткого фундамента.

Дизъюнктивные дислокации пластов горных пород являются изменениями первичных форм залегания пластов с нарушением их сплошности (рис. 39). При значительных тектонических напряжениях, преимущественно вертикальных или круто наклонённых, пласты горных пород могут растягиваться с образованием флексур, когда напряжение не превышает предела прочности слоя, или разрывов сплошности – когда напряжение превышает предел прочности слоя и преодолевает «текучесть» горных пород.

В результате таких тектонических движений сплошность слоя нарушается, и одна часть его перемещается относительно другой, располагаясь над, под или в стороне относительно неё.

Плоскость, по которой происходит смещение одной части слоя относительно другой, называется плоскостью сместителя или просто сместителем. Смещенные части слоя называются крыльями.

Сместитель может занимать любое положение в пространстве. Чаще поверхность его неровная, ветвистая, ступенчатая или шероховатая, изогнутая. Условно можно выделить два принципиально разных типа его расположения: вертикальное и наклонное.

129

Рис. 39. Схема строения дизъюнктивных дислокаций (в разрезе): а) сброс; б) взброс; в) надвиг; г) ступенчатый сброс; д) грабен; е) горст. Амплитуда сброса: аб – истинная (по сместителю), ав – вертикальная, бв – горизонтальная; II – проекция сместителя

Расстояние, на которое крылья дислокации перемещены относительно друг друга, называется амплитудой. Различают несколько типов амплитуд: по сместителю, вертикальную, горизонтальную, а также в необходимых случаях стратиграфическую амплитуды. Дизъюнктивные дислокации разных типов могут образовываться в результате движения блоков земной коры по разным направлениям, однако тип дизъюнктивной структуры определяется расположением сместителя относительно крыльев и соотношением амплитуд, то есть углом наклона сместителя.

Выделяют следующие типы дизъюнктивных дислокаций простого типа или одиночных дислокаций: сброс, взброс, надвиг, сдвиг, раздвиг.

Сброс – это тектоническое нарушение, у которого сместитель – сбрасыватель – располагается вертикально (рис. 40, 41) или наклонён в сторону опущенного крыла. Иногда крылья тектонических структур называют также висячим или лежачим, при этом в такое название вкладывается разными исследова-

130

Щиты – обширные участки выхода кристаллического фундамента на дневную поверхность. На платформенном этапе развития щиты испытывали преобладающие восходящие вертикальные движения. Осадочный чехол отсутствует.

Хребты – вытянутые аналоги щитов – выходы пород складчатого фундамента на поверхность. Хребты небольших размеров принято называть кряжи

Массивы (выступы) – крупные изометрические платформенные структуры, перекрытые маломощным осадочным чехлом. В ряде мест на поверхности обнажается кристаллический или складчатый фундамент. В процессе развития массивы испытали чередование восходящих движений и замедленного прогибания.

Антеклизы – обширные пологие поднятия фундамента под маломощным осадочным покровом с антиклинальной формой изгиба его пластов.

Гряды – линейные структуры значительных размеров горстового типа, перекрытые маломощным чехлом.

Своды – крупные изометрические платформенные структуры, характеризующиеся сокращенной мощностью осадочного покрова. В процессе развития испытывали медленное, но устойчивое прогибание.

Валы – вытянутые поднятия, охватывающие несколько антиклиналей. Мощность осадочного чехла в пределах валов может достигать 3 км. Крупные валы принято называть мегавалами, а валы, осложненные разломами, – дизъ-

юнктивными валами.

Зоны поднятий – линейные горстовидные поднятия значительной протяженности, объединяющие несколько блоковых поднятий.

Плиты – обширные, изометрических очертаний участки платформ, перекрытые мощным осадочным чехлом, что свидетельствует о длительном и устойчивом их прогибании.

Перикратонные опускания – протяженные широкие зоны, характеризующиеся резким погружением фундамента платформы и развитием осадочного чехла, значительно превышающего по мощности чехол плит. Располагаются по краям платформ и ограничены глубинными разломами.

Синеклизы – изометрические области максимального погружения плит. Отличаются мощным платформенным чехлом, что указывает на длительное проявление устойчивых нисходящих вертикальных движений в их пределах.

Впадины – крупные отрицательные платформенные структуры, осложняющие антеклизы и синеклизы. От синеклиз отличаются более резко выраженной линейностью и крутизной крыльев. Вытянутые аналоги впадин называются прогибы.

159

таморфизма). Фундамент отделен от платформенного чехла региональным несогласием стратиграфического и углового типов.

Выделяют два типа платформ: континентальные и океанические. Континентальные платформы (эпейрократоны, кратоны) – это материковые равнины, высота которых редко превышает 500 м. Мощность коры – от 35 до 55 км. Океанические платформы (талассократоны, талассогены) расположены в пределах океанов и выражены в рельефе их дна глубоководными котловинами.

Вразвитии платформ выделяется несколько стадий. На ранней стадии – стадия кратонизации – происходит упрочение, гомогенизация и консолидация фундамента (по А. А. Богданову). В авлакогеновую стадию в условиях остывания недр формируются системы авлакогенов, выполненых красноцветными континентальными и лагунными формациями. Авлакогеновая стадия сменяется стадией синеклиз с широким развитием лагунно-морских формаций. Развитие платформ завершается плитной стадией, когда слияние синеклиз приводит к образованию обширного плитного пространства. На плитной стадии формируются формации: трансгрессивная морская, платформенная карбонатная, эвапо- рит-красноцветная, угленосная и др.

Встроении платформ участвуют разновозрастные структурные элементы, отличающиеся формами и режимом тектонических движений: щиты, хребты, массивы (выступы), антеклизы, гряды, своды, валы, зоны поднятий, плиты, перикратонные опускания, синеклизы, авлакогены, впадины, моноклинали, флек- сурно-разрывные зоны и т. д. (рис. 48).

PR2- PH

AR-PR1

R

7

Рис. 48. Геологический разрез через платформу и прилегающую горно-складчатую область (по В. Е. Хаину, 1973):

1 – фундамент платформы; 2-4 – осадочный чехол: 2 – грубообломочные породы (пески, песчаники, гравелиты, конгломераты); 3 – глины, аргиллиты, карбонатно-глинистые породы; 4 – эффузивы; 5 – разломы; 6 – валы; 7 – метаморфические комплексы горно-складчатой области

158

телями разный смысл. Мы будем понимать под лежачим и висячим крыльями структур положение этих крыльев относительно плоскости сместителя: висячее крыло «висит» над сместителем, то есть располагается под ним, а лежачее – когда «лежит» на сместителе, то есть располагается над ним.

Рис. 40. Строение в разрезе сброса (слева) и взброса (справа). Амплитуда сброса: ав – истинная (по сместителю),

ас – вертикальная, вс – горизонтальная

На рисунке40 слева располагается, таким образом, висячее или опущенное крыло, а справа от сместителя – лежачее или поднятое крыло. Угол наклона сме-

одним из частных случаев взброса, у которого очень пологое положение сместителя: всегда менее 60˚, чаще значительно более по-

логим, приближающимся к горизонтальному. Пологое положение сместителя

131

надвига объясняет, как и сам термин, значительные расстояния перемещения одних крыльев относительно других в горизонтальном направлении, то есть преобладанием у надвигов горизонтальной амплитуды. Пологие надвиги, имеющие сложное чешуйчатое строение и большие горизонтальные амплитуды

(до 30-40 км) называются тектоническими покровами или шарьяжами.

Сдвиг, в отличие от всех выше рассмотренных дизъюнктивных дислокаций, является нарушением со смещением крыльев в горизонтальном направлении параллельно простиранию сместителя. Чаще всего он у сдвигов ориентирован вертикально или круто наклонён под углами не менее 60-70˚, но известны и более пологие исключительные случаи сдвигов.

Раздвиг, как и сдвиг, характеризуется смещением крыльев в горизонтальном направлении, однако при этом крылья раздвигаются от плоскости сместителя перпендикулярно к ней. В результате раздвигания блоков земной коры образуется полость раздвигания, которая в большинстве случаев заполняется продуктами магматической деятельности с образованием даек, реже – продуктами разрушения горных пород раздвигающихся блоков с образованием тектонических брекчий.

Вприроде чаще всего наблюдаются системы дизъюнктивных нарушений

ссочетанием разных их типов и образованием комплексных структур: сбрососдвигов, взбросо-сдвигов, взбросо-надвигов, сдвиго-раздвигов и т. д. Такие сложные структуры довольно легко распознаются при изучении геологического строения территории.

Необходимо остановиться также на многочисленных, очень часто встречающихся ступенчатых структурах. Это могут быть ступенчатые сбросы, ступенчатые взбросы, ступенчатые сдвиги, представляющие собою последовательное сбрасывание, взбрасывание или сдвигание блоков земной коры или крыльев этих структур по системам чаще всего параллельных сместителей. В ряду названных ступенчатых структур особо выделяются две структуры: горст и грабен.

Горст является комбинированной ступенчатой структурой простого или сложного строения, у которой центральная часть приподнята относительно боковых частей. Простой горст образуется двумя сместителями и тремя крыльями, ориентировка их может быть как параллельной, так и косой. Сложный горст может быть образован целой системой сместителей разной ориентировки и разных амплитуд при явной приподнятости центральной части структуры относительно боковых.

132

Краевой прогиб – глубокий прогиб земной коры, возникаюший на границе платформ и геосинклинальных областей в орогенный этап развития геосинклинали. Краевые прогибы построены резко асимметрично: внутренние крылья, обращенные к складчатым сооружениям, обычно интенсивно дислоцированы, а на внешних, более пологих платформенных крыльях, наблюдаются лишь куполовидные поднятия. Нижние части разрезов краевых прогибов выполнены морскими и молассовыми формациями, средние – лагунными, а верхние – континентальными отложениями.

Океанические орогены образуют горные пояса (срединноокеанические хребты) на дне Мирового океана.

4.2.2.3 Платформы, их основные характеристики, история развития и строение

Платформа – крупнейшая стабильная структура литосферы – относительно устойчивый, консолидированный складчатостью, метаморфизмом и интрузиями участок земной коры изометрических очертаний [44].

Главные признаки платформ:

•изометричность (полигональность) границ и большинства крупных геоструктурных элементов;

•небольшая амплитуда и слабая контрастность вертикальных движений, что выражается в сглаженном, преимущественно, низменном рельефе;

•небольшая мощность осадков (2-3 км);

•постепенная изменчивость мощности и фаций вкрест простирания структур;

•слабое проявление магматизма, представленного главным образом базальтовой магмой;

•практически полное отсутствие метаморфизма;

•мозаичное гравиметрическое поле с небольшими по градиенту и амплитуде аномалиями;

•резко пониженная сейсмическая активность;

•незначительный тепловой поток;

•слабая дислоцированность осадочных пород.

Платформы имеют двухъярусное строение: нижний структурный ярус (этаж) образовался в геосинклинальную стадию и получил название фундамент (основание, цоколь), а верхний структурный ярус – пологозалегающий платформенный (осадочный) чехол. Различают фундамент кристаллический (интузивные магматические и глубокометаморфизованные породы) и складчатый (эффузивные образования и метаморфические породы невысокой степени ме-

157

PZ

Рис. 46. Геологическое строение антиклинория (1) и синклинория (2)

Синклинории – сложно построенные складчатые структуры синклинального типа, возникшие в результате складчатых процессов из интрагеосинклиналей. В рельефе могут быть выражены понижением или горным хребтом. В ядрах синклинориев породы моложе, чем на крыльях. Совокупность синклинориев называют мегасинклинорием.

Межгорный прогиб – тектоническая депрессия различных размеров и форм, возникшая в момент интенсивных горообразовательных движений на консолидированном складчатом основании и заполненная мощными толщами обломочных отложений – моласс.

Рис. 47. Структуры континентальных орогенов (по Г. И. Немкову и др., 1986): А – мегаантиклинорий; Б – межгорная впадина; В – краевой прогиб; 1 – молассы; 2 – вулканические покровы; 3 – геосинклинальный складчатыйкомплекс; 4-5 – срединныймассив(4 – чехол, 5 – фундамент); 6-7 – платформа (6 – чехол, 7 – фундамент); 8 – разломы

156

Грабен представляет собой также ступенчатую комбинированную структуру, в которой центральная часть опущена относительно боковых частей (крыльев). Простой и сложный грабены (рис. 41) устроены аналогично описанным выше горстам, имеют такую же ориентировку сместителей, но центральная часть простого или сложного строения всегда занимает опущенное положение относительно боковых частей (крыльев) грабена.

Рис. 41. Схема строения (в разрезе) сложных ступенчатых тектонических структур: А,С – простые горсты; В – простой грабен; Д – сложный горст; 1 – алевролиты; 2 – глинистые сланцы; 3 – известняки; 4 – известковые сланцы; 5 –кристаллические сланцы фундамента;

6 – проекции линий тектонических нарушений (разломов)

3.3.4 Общие понятия о землетрясениях

Землетрясениями называют колебания земной коры, вызванные внезапным высвобождением внутренней энергии Земли. Причины этого могут быть разные, в связи с этим выделяются и разные типы землетрясений: вулканические, денудационные и тектонические.

Вулканические землетрясения связаны с вулканической деятельностью на поверхности Земли или в подводных условиях. Образованию таких землетрясений способствует взрыв газов, выделяющихся из магмы при её выходе из земных недр. Фокусы вулканических землетрясений располагаются на глубинах до 40-50 км, частота их проявления весьма незначительна.

133

Денудационные землетрясения связаны с крупными обвалами и оползнями в высокогорных районах, иногда – в подземных пещерах. Располагаются они практически на поверхности Земли и относятся к очень слабым. Происходят землетрясения такого типа очень редко.

Тектонические землетрясения связаны с деформацией земной коры. Они чаще всего приурочены к специфическим районам планеты: вдоль глубоководных океанических желобов или подводных хребтов в океанах, а также вдоль высокогорных хребтов на поверхности Земли. Происходят такие землетрясения при очень быстрой разрядке внутренней энергии планеты. При этом образуются тектонические разрывы со смещениями в вертикальном и горизонтальном направлениях.

Наибольшая тектоническая активность и вероятность землетрясений наблюдается в краевых частях тектонических плит, особенно в краевых частях Тихоокеанской плиты, а также в Средиземноморско-Индонезийском поясе.

Наиболее спокойными в отношении землетрясений являются краевые части Атлантической плиты и платформенные участки Земли, в пределах которых наиболее опасны зоны глубинных разломов.

Интересны многочисленные споры и обсуждения по поводу возможных землетрясений на территории Республики Коми и, в частности, в районе г. Ухты, которые долгое время в 1990 г. велись в местной прессе. При этом высказывались мысли о возможности и о невозможности здесь землетрясений. Как известно, Республика Коми и Ухтинский район расположены в пределах Восточно-Европейской платформы – структуры тектонически относительно спокойной. В отдельные периоды в районе г. Сыктывкара отмечаются слабые проявления землетрясений, чаще всего являющиеся отголосками крупных землетрясений в тектонически активных областях. Одним из таких проявлений практически повсеместно на этой платформе были слабые «шумы» от карпатских землетрясений. В сущности, в пределах республики в обозримом будущем практически невозможно проявление заметной тектонической активности, по крайней мере, с сильными землетрясениями.

Место, где зарождается землетрясение, называется фокусом или гипоцентром землетрясения. Фокус занимает значительную площадь и в качестве точки понимается чисто условно. Эпицентром землетрясения называется точка на поверхности Земли, расположенная непосредственно над фокусом землетрясения на кратчайшем расстоянии от него. На противоположной стороне планеты располагается антиэпицентр.

134

С данной позиции геосинклиналь – это область столкновения литосферных плит, где происходит формирование новой «гранитной» (т. е. континентальной) коры за счет процессов переплавления и дегидратации их литосферы, заглубляющейся в мантию Земли [10]. Поддвигаясь под соседнюю, плита погружается в астеносферу, при этом устраняется избыток ее коры. При поддвиге происходят разогревание краев плит, плавление литосферы, активный андезитовый вулканизм, высокая сейсмическая активность. Осадочные слои как бы «соскабливаются» с плиты, погружающейся в астеносферу, и сминаются в складки на приокеанском борту глубоководного желоба. Конечным итогом геосинклинального процесса является континентальная кора, обогащенная оксидами калия, алюминия, натрия, кремния и т. д.

4.2.2.2 Строение орогенов (горно-складчатых областей)

В связи с пересмотром основных положений классического учения о геосинклиналях в последние десятилентия изменилось и геологическое толкование термина «ороген» (греч. – «гора»). В современном понимании орогены – это протяженные горные системы, обладающие высокогорным и резко расчлененным рельефом, а также тектонической, магматической и сейсмической активностью. Выделяют континентальные и океанические (срединноокеанские хребты) орогены.

Континентальные орогены или горно-складчатые области выделяются по времени проявления одной из тектономагматических эпох. Их делят на эпи1геосинклинальные и эпиплатформенные. Первые возникают на месте геосинклинали в завершающий этап ее развития (Альпы, Кавказ, Карпаты, Копетдаг и т. д.); вторые – на месте платформы, вовлеченной активными тектоническими движениями в горообразовательный процесс.

Интенсивные вертикальные движения приводят к расколу жесткого фундамента платформы, поднятию отдельных его блоков и формированию горной страны (Тянь-Шань, Тибет, Монголо-Охотский пояс). Основные структуры континентальных орогенов: антиклинории и синклинории (рис. 46); мегаантиклинории и мегасинклинории; межгорные и краевые прогибы (рис. 47).

Антиклинории – сложно построенные складчатые структуры антиклинального строения, возникшие из интрагеоантиклинальных поднятий в результате складчатых процессов. В рельефе выражены горными хребтами, в ядрах которых породы древнее, чем на крыльях. Группа антиклинориев составляет мегантиклинорий (например, Большой Кавказ).

1 «эпи» - после

155