0700620_0CA3B_tyapkin_k_f_fizika_zemli

чи їсть зміни швидкостей цих коливань, що носить явно плане- і.фііий характер.

Незважаючи на теоретичну різночасовість розряджання напруг у різних частинах квадранта, що розглядається, у масштабі і силогічної шкали часу її можна вважати практично одночасовою. І їси акт надалі називатимемо тектонічним активуванням Землі, (.і н к іонічним активуванням наступає період відносного спокою. Мін відрізняється переважним розвитком денудаційно-седимента-

іііііпих процесів, що призводять до пенепленізації активованих їїлянок земної поверхні і формування поверхневих структур. Одночасно підбувається нагромадження напруг у тектоносфері за рахунок переміщення осі обертання Землі, що триває, аж до досягнення ними межі пружності, що знову призводить ДО тектонічного активування. Внаслідок нового активування у розглянутій шпце зоні розтягу на систему розломів тектоносфери, що виникіа раніше, накладається нова, подібна до першої, але розвернена підносно неї під деяким кутом і зміщена по поверхні Землі на величину критичного кута ак. Кут розвертання систем дорівнюватиме різниці азимутів компонент поступального руху полюса за шдіюнідні періоди нагромадження напруг (рис. 64, а).

Теоретичне значення кута розвертання систем нам не відоме, однак аналіз фактичних даних по Українському, Балтійському та Длданському щитах [203 та ін.] свідчить про те, що в докембрії він змінювався від 10 до 18°. З цих самих даних випливає, що шачення критичного кута оц. — кутове зміщення ділянок тектоні- чного активування по поверхні Землі — також характеризується неличиною порядку 15°.

Наведемо один практичний приклад, що ілюструє описану ниіце схему послідовного утворення систем розломів тектоносфери На рис. 64, б зображено системи розломів, відновлені 0 Н. Долицьким, В.М. Луговенко, В.П. Портновою [64] шляхом інтерпретації лінійних магнітних аномалій на території колишнього СРСР. Кожній з них автори приписують певний вік, установлюваний ними за збігом з відповідним структурним планом тектонічних епох фанерозою. Не торкаючись проблем вірогідносії визначення віку систем, зазначимо ряд важливих для нас особ-

клються між собою. Цей приклад досить переконливо ілюструє схему, зображену на рис. 64, а. Важливо зазначити, що результа-

1 и, наведені на рис. 64, б, отримані незалежно і з іншою метою.

179

ІЛ' (пост)

1/2' (цикл)

( Ж Ь Е ) . - > 0 < И - « Ш » Е 1 « Е 1 . '

б

Інтервали між епохами тектонічних активувань досить вірогідно відомі лише для фанерозою. Наприклад, періоди між альпійським і герцинським, герцинським і каледонським орогенічними активуваннями відповідають галактичному року. Г.М. Стовас (1973 р.), В.П. Апарин і В.С. Введенков (1976 р.) встановили характерну закономірність: переліченим вище епохам тектонічних активувань, за даними палеомагнітних визначень на Східноєвропейській і Сибірській платформах, відповідають максимальні швидкості переміщення полюсів по поверхні Землі. Ця закономірність легко пояснюється додаванням векторів швидкості переміщення полюсів: поступального руху і циклічного руху першого порядку, що відповідає періоду обертання Сонячної системи навколо центра Галактики.

Вона дає змогу зробити такі висновки.

1.Досягнення межі пружності напруг, що виникають у тектоносфері, залежить не лише від кутової відстані переміщення осі обертання, а й від швидкості її переміщення.

2.Умови, сприятливі для досягнення напруг, що перевищують межу пружності тектоносфери, могли мати місце, принаймні, кожен галактичний рік. Іншими словами, Земля за свою 4- мільярдну геологічну історію повинна була пережити не менше 20 тектонічних активувань.

3.Накладання впливів поступального і циклічного переміщень полюса більш високих порядків також може призвести до тектонічних активувань, але, мабуть, менш інтенсивних і більш

іокалізованих у просторі. Цей висновок випливає з відомих фактичних даних щодо фанерозою.

Розглянемо детальніше вплив ц и к л і ч н и х складових у траєкторії руху полюса по поверхні Землі на прикладі квадранта, що відповідає зоні розтягу (див. рис. 61, а). Особливість циклічних складових полягає в тому, що протягом циклу відповідного порядку вектор швидкості змінює свій напрямок у межах кожної ділянки практично від 0 до 2ті. Наслідком такої зміни є: поперше, зміна режимів розтягу і стиснення, що накладаються на ре-

І'ис. 64. Схеми виникнення систем розломів внаслідок послідовного виявлення двох активувань(я) і системи розломів фанерозою (б):

- » - >

1—7 — системи розломів різного віку [63]; У{ , V — швидкості компонент поступального

і іереміщення полюса; V '— швидкості компонент циклічного переміщення полюса; /, П -- системи розломів відповідних активувань

181

рис. 65, а показано відрізок траєкторії полюса, що складається з поступальної компоненти, ускладненої петлями найвищого порядку (річними), на рис. 65, б — відповідний йому графік коливання глибини г басейну осадонагромадження, розміщеного в межах опущеного блока. Наведений приклад ілюструє принциповий бік проблеми взаємозв'язку спрямованого

геологічного процесу (в цьому разі осадоутворення), що порушується впливом циклічних компонент руху полюса. Прийнятий у цьому разі за напрямлену компоненту відрізок траєкторії практично є частиною циклічної компоненти наступного порядку. Вона регулює утворення ритму або циклу вищого порядку і т. д.

Отже, циклічність осадонагромадження, що регулюється відносними переміщеннями блоків тектоносфери, виявляється тісно зв'язаною з петлеподібною траєкторією руху полюса по поверхні Землі. Причому так званим сезонним прошаркам у осадовій товщі відповідають річні петлі траєкторії полюса, більшим ритмам осадонагромадження — петлі наступних порядків і так далі аж до ярусів, систем і ератем.

У зв'язку з тим, що петлеподібним відрізкам траєкторії полюса з напрямком переміщення, протилежним до напрямку складової поступального руху полюса, відповідають відносні вертикальні переміщення блоків тектоносфери, протилежні до тих, які приве-

182

ти до утворення осадового басейна, слід підкреслити два окремі випадки.

1. Зміна напрямку вертикального переміщення блоків повергає блок, який виступає (джерело теригенного матеріалу), на рівень геоїда. Таке положення блоків відповідає перерві в осадо-

па громадженні.

2.Зміна напрямків вертикального переміщення блоків міняє ролями блок, який виступає відносно рівневої поверхні геоїда, і блок, у межах якого відбувається осадонагромадження. Таке положення називається інверсією тектонічного режиму, що супроводжується гороутворенням і супутніми процесами.

Зупинимося на ролі г о р и з о н т а л ь н и х компонент напруг, що виникають у тектоносфері за рахунок переміщення осі обертання. Вище під час обговорення утворення поверхневих структур тектоносфери у зоні розтягу було підтверджено спрощену схему Дж. Муді і М. Хілла (див. рис. 56). Прийнявши її за основу, розглянемо два окремих випадки, зображені на рис. 66, а, б, у разі «міни режиму р о з т я г у на режим с т и с н е н н я . Залежно від положення осі обертання Землі тут можливі, принаймні, два варіанти. Перший із них (див. рис. 66, в) відповідає випадку, коли напрямок переміщення блоків фундаменту змінюється на протилежний порівняно з режимом розтягу, а другий (див. рис. 66, г) — залишається таким самим, як і в режимі розтягу.

У першому варіанті відбувається інверсія тектонічного режиму, внаслідок якої осадовий басейн перетворюється на ороген. Це перетворення відбувається на фоні горизонтальних стискувальних зусиль, що призводять до формування асиметричної лускоподібної насувної структури. Утворенню окремих лусок сприяє гетерогенна блокова основа, а їхньому взаємному насуванню — горизонтальна компонента напруг. Крім цього, теплова енергія тертя, що виникає під час відносного переміщення окремих частин структури в режимі стиснення викликає явища палінгенезу поверхневих, переважно кислих, утворень. Досягненню високих температур сприяє наявність доброї теплоізоляційної покришки, що складається з осадових порід. Так виникає гранітоїдний магматизм. За цією схемою формуються всі орогенні структури фанерозою, що зазнали інверсії тектонічного режиму. Як типовий приклад можна назвати Кавказ.

За другим варіантом (див. рис. 66, г) під дією горизонтальних стискувальних зусиль формуються асиметричні структури синклінорного типу із стрімкими кутами нахилу осадово-вулканогенних

183

Рис. 66. Елементи формування геосинклінальних і орогенних структур в умовах послідовної зміни режиму розтяту на режим стиснення:

1 — положення і напрямок переміщення осі обертання Землі відносно структури, що вивчається; 2 — горизонтальна складова вектора напруги в тектоносфері; З — осьові лінії насувів; 4 — палінгенні граніти

утворень, що характеризуються лускатою будовою і насувною тектонікою. Так само, як і в першому варіанті, у процесі відносних переміщень блоків структури в режимі стиснення можуть виникати палінгенні граніти. За цією схемою формується більшість докембрійських структур, складених залізорудними товщами. Типовим прикладом такої структури можна вважати Криворізький залізорудний басейн.

Роль горизонтальних компонент напруженої тектоносфери не обмежується описаними вище випадками. Зокрема, вони призводять до утворення зсувів вздовж глибинних розломів і трансформносіі самих розломів.

Розглянемо це детальніше. Нині можна вважати твердо встановленою наявність горизонтальних зміщень вздовж багатьох, переважно великих глибинних розломів. Спочатку ці зміщення встановлювались візуально, геологічними методами. Пізніше для цього почали залучати геодезичні методи, які дали змогу отримати дані про напрямки і швидкості зміщень у сучасну епоху. Най-

184

г>ільш вивченим горизонтальним зсувом у світовій практиці вважається розлом Сан-Андреас у Каліфорнії, що став одним із прикладів, на основі якого Дж. Муді і М. Хілл розробили теорію виникнення деформацій зсуву в умовах гомогенної земної кори 1270].

V рамках досліджуваної нами геотектонічної концепції виникнення горизонтальних зсувів вздовж великих глибинних розломім можна подати так (рис. 67, а). Горизонтальні зсуви вздовж розломів, які виникли раніше, можуть спостерігатися на ділянках тектоносфери, що перебувають у режимі стиснення. Зсув відбувається під дією сумарної компоненти стиснення даної ділянки тектоносфери (див. рис. 67, а). Величина зсуву визначається проекцією сумарної компоненти на напрямок розлому, що вивчається. Поле напруг діє на всю серію раніше виниклих розломів, але його розряджання (зсув) відбувається по найбільшому з них, що проникає на більшу глибину в мантію, а отже, відповідає найбільш ослабленим ділянкам тектоносфери. Розряджання горизонтальних напруг по ньому призводить до знімання або, принаймні, значного ослаблення напруг у межах сусідніх розломів цієї самої серії. Внаслідок цього горизонтальні переміщення по них відбуватися не будуть або їхні амплітуди будуть дуже малими. Так проходить відокремлення горизонтальних зсувів вздовж великих глибинних розломів.

У цьому процесі повинні брати участь розломи всіх систем, що виникли раніше, однак їхня роль значною мірою визначається взаємовідношенням порядку розломів. Зокрема, досвід вивчення відомих розломів свідчить про те, що зсувна компонента напруг вздовж великого розлому трансформується у зсуви по розломах з азимутами простягань, найближчими до основного (на рис. 67, а це зображено штриховими стрілками). Цей процес досить наочно простежується на прикладі сучасного зсуву вздовж Криворізького глибинного розлому, що відбувається в режимі стиснення (див. рис. 67, 6). Слід думати, що аналогічна ситуація в розподілі напруг була і в докембрії в епоху формування Криворізької структурно-фаціальної зони. Під дією компоненти, перпендикулярно до осьової лінії цієї зони, деформувалася основна структура за схемою, наведеною на рис. 66, г, а під дією поздовжніх компонент утворилися кулісоподібно розміщені відносно осьової лінії вторинні структури.

З процесом формування латеральних зсувів тісно пов'язане утворення т р а н с ф о р м н и х розломів. Поняття про трансфермні розломи, виявлені в акваторіях океанів, вперше ввів Дж. Уіл-

1 8 5

Рис. 67. Схема утворення латеральних зсувів (а) і сучасний зсув вздовж Криворізького глибинного розлому (6):

1 — розломи раніше виниклих систем; 2 — великий розлом, вздовж якого відбувається зсув; З — горизонтальна складова напруг у тектоносфері; 4 — вторинні кулісоподібно розміщені структури; 5 — породи Криворізької струкгурно-фаціальної зони; 6 — вектори сучасних горизонтальних зміщень триангуляційних пунктів за 21 рік (у масштабі)

сон [286]. Головні особливості трансформних розломів: 1) наявність вздовж них ділянок поперечного зміщення; 2) зміщення повинно бути результатом неоднакової швидкості розсування дна по різні боки від основного розлому (рис. 68, а). Правда, останнє твердження встановлюється не безпосередньо, а є результатом інтерпретації геофізичних даних. На думку автора цієї праці, трансформні розломи формуються також під дією планетарного поля горизонтальних напруг, що характеризується послідовною зміною режимів стиснення і розтягу. У цьому разі в режимі стиснення відбуваються відносні поперечні зміщення окремих фрагментів розлому, що вивчається, вздовж системи розломів, що виникли раніше, а в режимі розтягу — розсування цього розлому і супутні йому геологічні явища.

Слід зазначити, що прибічники концепції тектоніки плит вважають розломи специфічною особливістю серединноокеанічних хребтів і використовують їх як один із доказів «спре-

1 8 6

Рис. 68. Приклад трансформного розлому:

а — теоретична модель; 6 — Девладівський ромом (Український щит); 1 — слід розлому на поверхні Землі; 2 — осьові лінії поперечних розломів; 3 — породи лайкового комплексу; 4 —

пабро амфіболіти; 5 — мігматити дніпровські; 6 — граніти плагіоклазові; 7 — мігматити плагіоклазові; 8 — мігматити запорізькі; 9 — породи криворізької і конксько верхівцівської серій;

10 — контури комплексів порід

дингу» дна океанів і диференціального руху літосферних плит. Більшість вивчених автором цієї праці [203, 204] глибинних розломів на Українському щиті — типово континентальної зони — має риси, властиві трансформним. Як приклад розглянемо Девладовський розлом. На рис. 68, б наведено схему виявлення цього розлому від Криворіжжя на схід до завороту Дніпра. Розлом має загальне широтне простягання і складається із серії фрагментів, зміщених один відносно одного. Азимути поперечних зміщень, на жаль, встановити однозначно поки що не вдається. На рис. 68, б осьові лінії поперечних зміщень прийняті умовно в напрямку, перпендикулярному до напрямку основного розлому. Проте перша особливість трансформних розломів простежується чітко. Наявність порід дайкового комплексу в межах розлому свідчить про існування на певних етапах його формування режиму розтягування. Іншими словами, виявляється друга особливість, характерна для трансформних розломів.

Практично в усіх вивчених автором на Українському щиті системах розломів [203] є глибинні розломи, що характеризуються як зміщеннями осьової лінії, так і особливостями, пов'язаними з розтягуванням тектоносфери. На думку автора, трансформні роз-

187

ломи властиві не лише океанам, а й типово континентальним ділянкам, прикладом яких може бути Український щит.

Цікаве запитання: чому такі розломи не виділялись раніше? Річ у тім, що під час вивчення закритих територій геологічними методами неможливо встановити (за рідкісними винятками) всі особливості просторових закономірностей розломів. Геофізичні методи мають деякі переваги для вирішення таких запитань. Мабуть не випадково трансформні розломи в океані і подібні до них на Українському щиті виявлені саме за допомогою геофізичних методів. Очевидно, у цьому разі йдеться не про новий клас розломів, а про нові властивості розломів тектоносфери загалом, виявлені в процесі дослідження геофізичними методами.

5.2. Геологічний аспект Нової ротаційної гіпотези структуроутворення

В основу пропонованої гіпотези структуроутворення покладено уявлення про те, що тектонічні активування Землі є результатом розряджання планетарних напруг, що нагромаджуються в тектоносфері в процесі взаємодії нашої планети з фізичними полями, які її оточують. Внаслідок цього просторове положення основних структур тектоносфери, таких як геосинкліналі і платформи, материки й океани тощо, визначається не фізичним;? особливостями тектоносфери або земної кори, а законом розподілу названих вище планетарних напруг у тектоносфері. Зокрема, геосинкліналі повинні виникати в зонах розтягу тектоносфери і відповідати положенню екстремальних значень цих напруг, розряджання яких має зумовлювати утворення глибинних розломів першого порядку. Виникнення розломів першого порядку і відносне переміщення по них блоків, зображених на винесеному перерізі на рис. 61, а, знімає значну частину напруг довкола цього розлому (точка К). І хоча наступне нагромадження напруг викликає виникнення цілої системи розломів тектоносфери (див. рис. 62), амплітуди переміщення блоків по них значно менші, ніж у точці К. Так відокремлюються геосинклінальні ділянки.

Принципову схему формування геосинкліналей на межах блоків, розділених розломами першого порядку, розглянуто вище (див. рис. 56, 61, а). Природно, реальний процес формування геосинкліналей відбувається складніше. Традиційне «прогинання» тектоносфери є відносним переміщенням блоків фундаменту, типу зображеного на рис. 69, а, до якого пристосовуються осадово-

1 8 8