Тектонические движения земной коры

Мы привыкли говорить «земная твердь». Однако земная поверхность не остается неподвижной, она «дышит». Одни ее участки в настоящее время испытывают поднятия, другие медленно опускаются. Наглядный пример современных тектонических движений земной поверхности известен в Италии, в городке Поццуоли, расположенном на берегу Неаполитанского залива. В этом городке находятся развалины городского рынка с часовней, построенной около 2000 лет назад, которую называют «храмом Сераписа». После возведения рыночная площадь вместе с храмом начала медленно опускаться и в XIII в. все строения погрузились ниже уровня моря. В таком виде они находились около трех столетий, после чего местность снова начала подниматься и к 1800 г. практически все развалины вместе с фундаментами были осушены. В результате длительного пребывания под водой мраморные колонны храма ока­зались изъеденными камнеточцами до высоты 5,71 м над полом храма. В дальнейшем вновь началось опускание и в 1954 г., уровень воды составлял уже 2,5 м над полом храма, иными словами скорость опускания была около 2 см/год. Поццуоли расположен в вулканической области, недалеко находится вулкан Везувий. Нижняя часть колонн в храме не тронута моллюсками, так как на высоту более трех метров колонны были засыпаны вулканическим пеплом и туфом.

Различают современные тектонические движения, происходящие в настоящее время и происходившие несколько веков назад: молодые, или новейшие, отвечающие голоцену, т. е. периоду времени длительностью в 10 000 лет, а также неотектонические, охватывающие интервал, начиная с олигоценовой эпохи палеогена и до голоцена т е. около 40 млн. лет. Именно в этот период был сформирован современ­ный рельеф Земли и для изучения данного отрезка геологической истории могут быть использованы разнообразные геоморфологические методы.

Современные вертикальные движения. Инструментальные методы позволили установить, что Кавказ поднимается сейчас со скоростью от 8 до 13,5 мм/год; складчатое сооружение Восточных Карпат 1,5-1,7 мм/год; Балтийский щит в Скандинавии также растет и скорость поднятия составляет 8-10 мм/год; в Байкальской рифтовой зоне скорость современных вертикальных движений колеблется от 10 до 20 мм/год, причем наибольшее значение она имеет в районах новейшего базальтового вулканизма. Во многих районах происходят современные опускания. Например, Черноморское побережье Кавказа погружается со скоростью до 12 мм/год. Важной особенностью современных вертикальных тектонических движений является их унаследованность от более древнего структурного плана региона. Такая, по существу, прямая корреляция установлена для Восточно-Европейской платформы, Карпато-Балканского региона, Терско-Каспийского передового прогиба и многих других мест. Подобная унаследованность свидетельствует о том, что древние разломы, складки разного типа, валы и т. д. «живут» и в настоящее время.

Современные горизонтальные движения. Геофизические и геодезические методы позволяют точно фиксировать и горизонтальные смещения земной коры. На западе Северной Америки расположен сейсмоактивный разлом Сан-Андреас, прослеживающийся более чем на 1 000 км. Общая амплитуда смещения по разлому около 500 км. Ввиду частых и сильных землетрясений в этом районе за поведением разломов ведется пристальное наблюдение уже в течение полувека. Разлом Сан-Андреас представляет собой сложную тектоническую зону, состоящую из многочисленных кулисообразных разрывов, по которым в целом устанавливается смещение со скоростью 30-80 мм/год и даже более. Однако по различным сдвигам в разных местах смещения происходят с неодинаковой скоростью, причем она в разные периоды времени также меняется. Мало того, может изменяться и направление перемещения, но суммарно это сдвиг, для которого измерения со спутников в 1978 г. дали скорость около 94 мм/год. По одним участкам смещение происходит непрерывно, по другим скачкообразно. Смещаются дороги, изгороди заборов, русла оврагов.

На Украинском щите в Криворожском железорудном бассейне раннепротерозойского возраста длительное время наблюдают крупный разлом-сдвиг, смещения по которому за 24 года составили в среднем 10-20 мм/год.

Лазерные измерения со спутников, доказали горизонтальное перемещение крупных литосферных плит. Так, Австралия движется навстречу Тихоокеанской плите со скоростью 46 мм/год. Южная Америка сближается с Австралией со скоростью 28 мм/год; Южная и Северная Америка в районе Карибского бассейна движутся навстречу друг другу — 8 мм/год; Тихоокеанская плита перемещается навстречу Южной Америке — 5 мм/год и т. д. Эти данные хорошо совпадают со скоростями движения литосферных плит, вычисленными по линейным магнитным аномалиям океанов. Спутниковые методы позволили достаточно убедительно показать, что крупные литосферные плиты перемещаются по поверхности Земли с довольно большой скоростью.

Методы изучения современных движений различные. Вертикальные перемещения изучаются главным образом методом повторного нивелирования. На такой основе составляются карты совре­менных тектонических движений. Такие геодезические наблюдения важны вдоль железнодорожных линий, нефте- и газопроводов, в местах строительства крупных плотин, гидро-и атомных электростанций. Говоря о темпе современных вертикальных движений, следует помнить, что при таких скоростях, которые мы наблюдаем, до 10-15 и более мм/год и их экстраполяции хотя бы на плейстоцен мы должны были бы видеть горные сооружения более 10 км в высоту. Однако денудация и эрозия компенсируют такое поднятие во времени.

Использование различных методов, измеряющих величину деформации и наклонов, показало, что вся повер­хность земного шара в настоящее время охвачена как вертикальными, так и горизонтальными движениями, причем последние на порядок и более превосходят первые. Вертикальные движения дифференцированы по площади, особенно в горно-складчатых поясах, а их градиент на платформах намного меньше, чем в горах. Измерение напряженного состояния земной коры в многочисленных горных выработках привело к парадоксальному выводу, заключающемуся в том, что напряжения повсеместного сжатия, которые в них регистрируются, намного превышают величину литостатического давления, возникающего под действием массы вышележащих горных пород. Подобное явление имеет глобальное распространение и свидетельствует о наличии мощных горизонтальных тектонических сил.

Новейшие движения. Неотектонические движения, начавшись около 40 млн. лет назад, привели к созданию современного облика Земли. Правильное понимание развития структур, созданных за это время, имеет очень большое значение для прогноза месторождений нефти и газа, минеральных вод, россыпей, содержащих олово, золото, титан. Для изучения неотектоники применяют разные методы, фиксирующие в основном геоморфологические особенности и эволюцию рельефа. Составление продольных профилей по речным долинам — один из главных методов изучения неоген-четвертичных тектонических движений. При поднятии реки врезаются, так как возрастает живая сила потока, при опускании накапливаются аллювиальные отложения, слагающие аккумулятивные террасы. От верховий реки в горных областях высотные уровни террас постепенно понижаются в сторону их устья, а в месте выхода реки на предгорную равнину — передовой прогиб — наблюдаются так называемые «ножницы» террас, когда более древние аллювиальные отло­жения оказываются залегающими ниже молодых, тогда как в горах они располагаются в обратном порядке.

Изучение морских террас дает материал для суждения о поднятиях и опусканиях морских побережий и колебаниях уровня океана. На Черноморском и Каспийском побережьях располагается целая серия наклоненных в сторону моря террас, наиболее высокие из которых, находятся выше + 1 км над уровнем моря, на Апшеронском полуострове она поднята до 300м.

Форма рельефа морских берегов указывает на характер движений. Затопление устьев рек и образование эстуариев, например, в устье р. Черной в Севастополе, свидетельствуют о происходящем опускании побережья. Все севастопольские бухты смогли образоваться только при таких тектонических процессах. Об этом же свидетельствуют древние греческие города, развалины которых сейчас находятся на дне Керченского пролива и в других местах.

Горно-складчатые сооружения чаще всего образуются в виде растущего гигантского свода, осложненного разломами. По мере роста этого свода в спокойные периоды формируются поверхности выравнивания. В других случаях, как, например, на Тянь-Шане, до начала горообразования существовал пенеплен — выровненная денудационная поверхность, которая быстро была поднята на большую высоту. Поэтому на Тянь-Шане можно видеть на высотах в 4 км ровные долинные участки, почти равнину, в которую глубоко врезаны речные ущелья. А террасы в этих узких речных долинах фиксируют собой стадии врезания реки, т. е. пульсации поднятий, после того как началась регрессивная эрозия и пенеплен был поднят. Возраст поверхностей выравнивания определяется по возрасту отложений, приуроченных к ним, если в последних имеются какие-либо палеонтологические остатки, или по другим данным — литологическим, абсолютному возрасту пород и т. д.

Морфологические методы, базирующиеся на анализе топографических карт, аэро-и космоснимков, дают возможность, выделяя речные долины разного порядка и учитывая глубину их врезания, наклоны поверхностей и т. д., выявить и оконтурить положительные и отрицательные структуры, выявлять пологие погребенные поднятия, являющиеся перспективными для поисков залежей нефти и газа.

В последнее время все шире в геологии используются дистанционные методы, в том числе и космофотоснимки, дешифрирование которых позволяет выявить многие особенности структур, в том числе и неотектонические. По существу все, что дешифрируется на космическом снимке, так или иначе проявляется неотектонически, иначе это просто не было бы видно. Очень важно, что на поверхности Земли «просвечивает» глубинная структура, т. е. происходит своеобразная передача информации. Неотектонические подвижки как бы проявляют более древние и более глубоко залегающие структуры. Зоны повышенной проницаемости — разломы являются относительно обводненными, что меняет фототон на снимке. По разрывам, испытывающим сжатие, растяжение, смещение и т. д., могут подниматься глубинные газы, флюиды, что сказывается на характере растительного покрова и, следовательно, опять-таки на фототоне. Повышенный тепловой поток по сетке разломов в условиях Западно-Сибирской плиты приводит к более раннему таянию снегов вдоль разломов, поэтому космическая съемка весной дает пматериал для обнаружения протяженных зон разломов.

Периодичность и ритмичность современных, новейших и неотектонических вертикальных движений установлена на многих полигонах по данным специальных высокоточных измерений и геоморфологических и геологических наблюдений. Так, для современных движений по материалам повторных высокоточных нивелировок выявляются периоды в десятки лет и около года. Существуют даже суточные высокочастотные колебания земной поверхности. Колебания с годовой периодичностью имеют общепланетарный характер и, возможно, связаны с непрерывно изменяющимся ротационным режимом земного шара, к чему непрерывно вынуждена «приспосабливаться» форма геоида.

Определенная ритмичность и периодичность неотектонических движений установлена и для более крупных структур, например для Восточно-Европейской платформы. Следует помнить о том, что в это же время происходили колебания уровня океана, которые накладывались на собственно тектонические движения суши. Так, именно на вторую половину олигоцена приходится крупнейшее понижение уровня Мирового океана, превышающее 300 м. Крупные и длительные ритмы новейших движений охватывают гораздо большие площади, чем короткие.

Для земной коры выделены циклы тектонической активности, отражающие развитие соответствующих периодов складчатости:

Байкальсая складчатость (конец протерозоя - начало кембрия) – Байкальская горная область, Восточные Саяны, Енисейский кряж.

Каледонская складчатость (кембрий, ордовик, силур и местами девон) – складчатые сооружения Британских островов, Скандинавии, Гренландии, Северные Аппалачи, Алтае-Саянский регион, западная часть Центрального Казахстана и северный Тянь-Шань.

Герцинская складчатость (конец девона, карбон пермь (палеозой) и начало мезозоя (триас)) – Урал, южный Тянь-Шань, Джунгаро-Балхашская и Обь-Зайсанская складчатые системы, горные сооружения Японии, восточной Австралии, северной Африки.

Альпийская складчатость (юра, мел (мезозой) – палеоген, неоген (кайнозой)) – Средиземноморский (Альпы, Аппенины, Пиренеи, Балканы, Кавказ, Копетдаг) и Тихоокеанский подвижные пояса.

Новейшие движения охватывают неоген-четвертичный период (40 млн. лет назад), привели к созданию современного облика Земли

Современные, новейшие и неотектонические горизонтальные и вертикальные движения происходили в последние 40 млн лет. Скорость таких движений достигает первых см/год. Современные движения изучают повторным нивелированием, лазерными измерениями со спутников, методом триангуляции.