Геотектоника. Тектонические движения земной коры
Геотектоника. Тектонические движения земной коры
Геотектоника
- это наука геологического цикла, изучающая развитие и строение земной коры.
Тектонические
движения - движения земной коры, вызванные процессами проходящими в ее недрах.
Основной причиной тектонических движений считаются конвективные течения в
мантии, возбуждаемые теплом распада радиоактивных элементов и гравитационной
дифференциацией ее вещества в сочетании с действием силы тяжести и стремлением
литосферы к гравитационному равновесию по отношению к поверхности астепосферы.
1.Вертикальные тектонические движения.
Любой
участок земной поверхности с течением времени неоднократно испытывал восходящие
и нисходящие тектонические движения. Имеются данные о погружении обширных
районов дна в юго-западной части Тихого океана.
Однако
колебания уровня моря нельзя связывать с локальными по площади поднятиями.
Существуют другие доказательства вертикальных тектонических смещений.
Изменение
характера осадконакопления.
Трансгрессия
(наступление) моря, начавшаяся вследствие погружения суши, приводит к
накоплению морских осадков на эрозионной поверхности Земли. Регрессия
(отступление) отражается в смене морского осадконакопления континентальным или
же просто прекращением морского осадконакопления с последующей эрозией. В
стратиграфических разрезах запечатлено множество событий такого рода.
Многократно море заливало целые области, затем покидало их, а спустя некоторое
время снова покрывало водой. Максимальная амплитуда вертикальных тектонических
движений отражена в максимальной мощности морских отложений на погружавшихся
участках земной поверхности, может достигать 20 км. и более.
Крутопадающие
сбросы со смещением по падению сбрасывателя. Любые разрывы со смещением слоев
по падению или восстанию по плоскости сбрасывателя свидетельствуют о
вертикальных тектонических смещениях. Они относительны: вверх? вниз? и т.д.
Максимальное
относительное смещение по одной плоскости может достигать 1 км.
Поднятия.
Морские отложения часто можно обнаружить высоко в горах. Они накапливались
первоначально ниже уровня моря, но позже были подняты на большую высоту.
Амплитуда подъема в ряде случаев может достигать 10 км.
Метаморфизм.
На поверхности Земли широко распространены метаморфозы породы, которые были
перекристаллизированы при давлениях до 10 кбар и более. Такие давления
достигаются на глубинах до 20 - 30 км, характерных для пород
глацкофанлавсаней-сланцевой фации. Степень перекристаллизации этих пород,
свидетельствует о том, что в процессе геологической истории эрозией была
уничтожена мощная перекрывавшая их толща отложений, а амплитуда поднятия
составляет 20-30 км.
Поднятия
могут происходить с деформацией или без деформации слоев. Например, в области
современного плато Колорадо, где в PZ и MZ происходит спокойное
осадконакопление, воздымание произошло в раннем Z и не сопровождалось занятной
деформацией слоев (в районе Большого Каньона залегают совершенно
горизонтально). А докембрийский щит Западной Австралии был поднят вдоль разлома
на западной окраине континента; этому разлому в рельефе поверхности
соответствует уступ.
В
некоторых случаях перемещения могут обусловливаться стремлением к
изостатическому равновесию. Если, например, эрозией уничтожается часть телец
создающих нагрузку в горном хребте, остаток хребта воздымается, а если на
морском дне отлагаются осадки, оно может прогибаться под их тяжестью.
2.Горизонтальные тектонические движения.
Проявляются
в двух видах: сжатия и растяжения.
Сжатия.
Собранные в складки осадочные слои указывают на уменьшение горизонтальных
расстояний между отдельными точками, происходившие перпендикулярно осям
складок.
Такое
уменьшение предполагает сжатие. Объяснение сжатия основывалось на наблюдающейся
потере Землей тепла и возможным ее остыванием, что должно обусловливать
сокращение ее объема. Другая гипотеза: складки и покровные структуры могут
образовываться под воздействием вертикальных движений и последующего скольжения
крупных блоков осадочных пород, начинающих сминаться в складки в ходе этого
процесса. То, что определенные сжимающие усилия и уменьшение размеров коры
сопровождают образование складчатых горных хребтов(Альпы), представляется
очевидным.
Растяжение.
Под растяжением понимают такой тип тектонических деформаций, преимущественно
связанный со взбросами, который характерен для рифтовых долин (рифты - ╚рифт╩
- расхождение, зияние - протяженные в сотни и тысячи километров сложные системы
грабенов, часто сочетающихся с горстами). Во всех случаях имеется компонент
вертикального смещения, связанный с растяжением.
При
растяжении возникают трещины, через которые на поверхность поступает огромное
количество базальтовой магмы, образующей дайки и потоки. Примеры: изменение
базальтов в бассейне Параны на юге Бразилии и в соседних странах. На обрамлении
бассейна обнажаются тысячи подводящих даек. Средняя ширина их около 50 м, до
100 м и протяженность >1000 км. Исландия, расположенная на гребне
Срединно-Атлантического хребта, образована мощными толщами лавовых потоков
(1000 даек, протяженность до 53 км).
Подобная
картина растяжения и образования сбросов, по-видимому, типична для
срединно-океанических хребтов.
Подробно
об этих и других участках земной коры будет прочитано на следующей лекции по
теме: ╚Структурные элементы земной коры╩.
3.Тектонические нарушения (деформации).
Большинство
осадочных пород и лавовых потоков формируется и первоначально залегает в виде
> или < горизонтальных слоев, но при исследовании обнажений в высоких
обрывах или стенках карьеров можно заметить, что горизонтальное залегание пород
встречается редко; обычно они наклонены или вообще раздроблены. Эти явления
называют тектоническими нарушениями.
При
горизонтальном залегании может быть нормальное и перевернутое залегание пород,
которые распознаются по различным текстурным образованиям, например, косой
слоистости, следам дождевых капель, трещин усыхания и др.
Положение
слоя в пространстве характеризуется двумя взаимно перпендикулярными
направлениями: линиями простирания и падения, приходящими в плоскости
напластования и называемыми элементами залегания слоя (см.рис.).
Наиболее
просто определяется линия простирания (линия пересечения поверхности
напластования с горизонтальной плоскостью), для установления положения которой
используется два инструмента: клинометр (угломер) - для определения ее
положения на поверхности напластования, и компас - для определения ее
направления относительно сторон света.
Направление
простирания характеризуется азимутом - углом между линией простирания и
направлением магнитного меридиана, считая его от северного конца по ходу
часовой стрелки. Оба этих инструмента обычно объединяются в одном инструменте -
горном компасе. Перпендикулярная к линии простирания и направленная вниз -
линия падения. Клинометром замеряют угол падения. Компасом замеряют азимут
падения.
Различают
тектонические нарушения, складчатые и разрывные.
3.1.Складчатые тектонические
нарушения.
Различают
два основных типа складок: антиклинальные (антиклинали), в которых изгиб слоев
горных пород обращен выпуклостью вверх, и синклинальные (синклинали), в которых
слои изогнуты выпуклостью вниз (см.рис.).
Формы
этих структур могут быть весьма разнообразны. Они различаются по положению
осевых плоскостей в пространстве, наклону крыльев и по соотношению элементов
(см.рис.).
ОСНОВНЫЕ
ЭЛЕМЕНТЫ CКЛАДКИ
Различают
складки: прямые (симметричные); с вертикальными осевыми плоскостями, косые
(наклонные, асимметричные), у которых осевые плоскости наклонены.═ Кроме
того складки бывают опрокинутыми (крылья наклонены в одну сторону),
лежащие(крылья имеют горизонтальное залегание) и перевернутые. Складки могут
быть открытыми (широко расставленными) или тесно сжатыми, оси складок могут
быть наклонены к горизонту, складки ╚ныряют╩ в глубину. Наиболее
крупные и резко выраженные складки встречаются только в определенных районах,
чаще всего в областях складчатого горообразования (Северо-Шотланское нагорье,
Альпы, Гималаи, Анды состоят из серии разнообразных крупных складок) (см.рис.).
В
плане по протяженности различают складки:
Линейные,имеющие
большую протяженность и длину, во много раз превосходит ширину. Они приурочены
к горным складчатым областям или складчатым зонам, где все слои г.п. сильно
дислоцированы.
Брахискладки
(или укорочение), в которых длина больше ширины в 2-3 раза. Выпуклая
брахискладка - брахиантиклиналь, вогнутая - брахисинклиналь.
Купола
и мульды - длина и ширина складок одинаковы или близки по размеру. В плане
образуют округлый или неправильный формы купол - выпуклая (антиклинальная)
складка, мульда - вогнутая (синклинальная).
Дианировые
складки (греч. ╚дианиро╩ - протыкаю). В ядре залегают сильно
перемятые пластичные породы (соль, гипс, насыщенные водой глины и др.), которые
называются ядром протыкания. Наиболее распространенные - соляные и глиняные
дианиры.
3.2.Разрывные тектонические
нарушения.
Разрывные
тектонические нарушения образуются в результате раскалывания горных пород
крупными трещинами на блоки, которые перемещаются вдоль трещин относительно
друг друга с образованием разрывных структур. Эти нарушения могут возникнуть
при интенсивном сдавливании или наоборот, при растягивании пород.
При
растяжении с разрывом пород один блок взгромождается на другой и возникают
взбросы (обратные сбросы) или надвиги (угол падения плоскости разрыва <45
°). При этом в месте разрыва происходит некоторое сокращение земной коры. Во
всех случаях происходит некоторое сокращение земной коры. Во всех случаях
происходит вертикальное перемещение блоков пород.
Горизонтальное
перемещение блоков пород преобладает в разрывных структурах, называемых
сдвигами.
Вдоль
плоскостей разрыва часто прослеживаются зоны дробления (шириной от нескольких
сантиметров до нескольких метров) заполненные тектонической брекчией массой
угловатых обломков пород и тонким глинистым материалом, которые образуются за
счет трения блоков. При отсутствии тектонических брекчий породы в плоскости
разрыва могут быть сильно притерты и отполированы или изборождены царапинами и
называются зеркалами скольжения (шоссе Севастополь-Ялта, над ущельем Бати лиман
Зеркало скольжения; штрихи показывают направление смещения; плоскость разрыва
вертикальная; определяется как сбросо-подвиг) в большинстве случаев крупные
разрывные структуры, тянущиеся на сотни километров, представляет собой целую
зону нескольких почти параллельных разрывов, которые проявляются на поверхности
в виде четко выраженных обнажений - уступов, обрывов (положительных форм
рельефа).
Они
являются ослабленными зонами, в которых пород легче поддаются разрушению и
могут быть местами развития оврагов, руслами рек и заполнены выветренным
обломочным материалом.
Нормальные
сбросы часто группируются в две параллельные системы разрывов с плоскостями,
наклоненными навстречу друг другу, между которыми ступенчато опущены крупные
блоки пород, такие разрывные структуры называют грабенами или рифтовыми
доменами, представляющими собой узкие вытянутые понижения рельефа, в которых
обычно развиваются крупные озерно-речные системы.
Разрывные
структуры, образованные в результате воздымания пород между параллельными
системами разрывов называются горстами или блоковыми горами. Пример: горы Гари
в Восточной Германии.
Надвиги
могут возникать на подвернутых крыльях лежачих складок. Системы очень полых
надвинутых пластин пород называются надвиговыми покровами или марьяжами и
бывают надвинуты как на пластичные молодые, так и на жесткие породы древнего
складчатого основания (Северо-Шотландское нагорье), где была установлена часть
пород и была перемещена с места первичного залегания примерно на 16 км.
Нарушение
сплошности в породах без перемещения блоков называется трещинами.
Возникновение
их обусловлено различного рода напряжениями, возникающими при движении земной
коры. В местах их распространения в породах возникают ослабленные зоны, легко
поддающиеся воздействию выветривания, поэтому они играют важную роль в
формировании рельефа и гидрографической сети.
Различают
такие типы трещин:
Трещины
сокращения (усадки) и уплотнения образовавшихся в процессе диагенеза, когда
возникшие из осадка породы полностью обезвоживаются и становятся более плотными
под влиянием веса вышележащих слоев.
Трещины
остывания - вертикальные, характерны для магматических лав.
Трещины
параллельные контактам интрузии с вмещающими породами. Считают, что
возникновение их было вызвано расширением пород, когда первоначальные силы
сжатия были устранены в результате разрушения и сноса вмещающих пород. Интрузии
рассекаются также системными взаимно перпендикулярными трещинами, возникающими
при остывании и затвердении магматических разрывов. Часто определяют характер
гидрографической сети.
Есть
другие трещины.
4.Землетрясения.
Землетрясения
- это сотрясение земной коры, вызванное мгновенной разрядкой напряжений,
накапливающихся в разных участках земной коры. Регистрируются землетрясения
сейсмографами установленными на сейсмических станциях (в мире их свыше 700).
Ежегодно они регистрируют несколько миллионов землетрясений. Среди них около
ста разрушительных, одно-два опустошительных.
Место
в земной коре или в верхней мантии, где произошло смещение масс, вызвавшее
упругие волны в теле Земли, называется гипоцентром (очаг или фокус)
землетрясения.
Волны
от гипоцентра расширяются, постепенно затухая, во все стороны. Скорее всего
волны достигают поверхности Земли в области, лежащей над гипоцентром, т.к. они
направлены к поверхности Земли. Область поверхности Земли, где наблюдаются
вертикальные удары, называется эпицентром. При увеличении расстояния от
эпицентра в два раза энергия очага убывает в 10-12 раз и т.д.
Во
время Ашхабадского землетрясения 1948 г. при глубине очага 15-20 км.
эпицентральная область достигает 100 км., а ширина 10 км. За последнее время
катастрофические землетрясения произошли в Чили (1960 г.), Аляске (1969 г.),
Китае (1976 г.). В СССР: Ташкентское (1966 г.), Дагестанское (1970,1976,1984
гг.) и Спитакское в Армении (1988 г.).
Для
определения силы интенсивности землетрясений на поверхности Земли разработаны
сейсмические шкалы. Каждый балл шкалы условно выражается цифрой,
соответствующей определенной системе, разрушению построек, почвы,
психологическому состоянию людей и т.д.
В
нашей стране используют 12-бальную шкалу С.В. Медведева, В. Шпонхойера (ГДР) и
В. Карника (Чехословакия) - ╚MSK - 64╩, которая положена в основу
международной шкалы. В Европе и Америке используют шкалу американского
геофизика Ч. Рихтера, предложенную им в 1935 г., которая изменяется от 0 до
8,8.
Графическое
изображение хода землетрясения - сейсмограмма.
По
данным сейсмографов строят карты изосейст (линии, соед. точки одинаковой силы
землетрясения).
При
землетрясениях высвобождается огромная энергия. Сейсмологи применяют условную
энергетическую характеристику - магнитуду М или мощностью землетрясений.
Землетрясениям
обычно предшествуют и сопровождают подземный гул, дефорсиация почвы, разрывы в
земной коре, камнепады, обвалы, оползни.
Сейсмические
области. Сильные и частые землетрясения наблюдаются в периферической части
Тихого океана.
Тихоокеанический
сейсмический пояс, где они связаны с глубинными разломами. Очаги здесь
сосредоточены в не широкой (70-80 км.) зоне, наклоненной в сторону материков
под углом 30-60°: зоны Беньофа-Заварицкого.
Трансевроазиатский
или Средиземно-Индонезийский пояс, охватывающий складчатые сооружения от
Гибралтара до Малайского архипелага.
Атлантический
пояс - приурочен к срединно-океаническому хребту. В нем в последние два десятилетия
сильно активизировались сейсмические процессы.
Индийско-Африканский
пояс - охватывает хребты Индийского океана, районы, прилегающие к великим
грабенам Центральной Африки, к грабенам Красного моря, Палестины, Сирии.
Список литературы
Для
подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://ecosoft.iatp.org.ua/