Лекция 10. Колебательные и складчатые геотектонические движения План

1. Геотектонические движения земной коры и их результаты.

2. Колебательные (эпейрогенические) геотектонические движения.

3. Складчатые нарушения залегания горных пород. Элементы залегания. Складки и их элементы.

4. Классификационные типы складок

Геотектонические движения земной коры и их результаты

Тектоническими движениями называют перемещения вещества земной коры под влиянием процессов, происходящих в более глубоких недрах Земли. Эти движения вызывают тектонические нарушения, т.е. изменения первичного залегания горных пород. Так, если первоначально осадочные породы залегали горизонтально, то вследствие тектонических процессов они могут быть смятыми в складки или разорванными на отдельные блоки.

Тектонические движения, в конечном счете, создают наблюдаемую структуру земной коры. По своей направленности их можно разделить на три типа: колебательные или эпейрогенические; складчатые; разрывные. В результате этих типов движений соответственно создаются три вида тектонических деформаций (дислокаций):

1) деформации прогибов и поднятий;

2) складчатые или пликативные;

3) разрывные или дизъюнктивные.

Колебательные (эпейрогенические) геотектонические движения

Колебательные движения – это такие, при которых поверхность Земли испытывает восходящие либо нисходящие перемещения. Земная кора, несмотря на ее твердость и прочность испытывает повсеместные изменения. Она изгибается, колеблется наподобие морской поверхности даже под влиянием притяжения Солнца и Луны. Колебания земной коры происходят очень медленно со скоростью нескольких миллиметров, реже сантиметров в год. Но столь незначительные движения приводят часто к ощутимым результатам, если учесть, что они протекают в одном направлении в течение многих миллионов лет. Лучше всего результаты этих движений выявляются при сравнении положения какого-либо участка Земли с постоянным уровнем, за который условно можно принять уровень океана.

По времени проявления колебательного движения подразделяются на современные (проявляющиеся в последние 6000 лет), новейшие или неотектонические (движения антропогена и неогена – 26 млн. лет) и движения прошлых геологических периодов.

Современные колебательные движения тесно связаны с новейшими и являются продолжением последних. Как те, так и другие отражаются в рельефе и играют огромную роль в преобразовании и формировании земной коры.

В районах интенсивного проявления современных и новейших колебательных движений, когда эти движения происходят быстрее деятельности экзогенных процессов, рельеф становится более ярко выраженным (восходящее развитие). При этом увеличиваются абсолютные и относительные высоты, растет крутизна склонов, наблюдается энергичное проявление и омоложение эрозии, усиливается денудация (снос, удаления продуктов разрушения). Это наглядно проявляется на Кавказе, Тянь-Шане, Алтае и в других горных странах. Одновременно с поднятиями происходит резкое углубление впадин, которые не успевают заполняться продуктами разрушения горных пород.

Когда при формировании рельефа преобладают экзогенные факторы, направленные на разрушение возвышенностей и заполнение впадин осадками, происходит нисходящее развитие рельефа. Уменьшаются абсолютные и относительные высоты, склоны выполаживаются, рельеф сглаживается.

Таким образом, судить о направленности, а иногда и о наличии колебательных движений по рельефу поверхности Земли можно лишь в районах его восходящего развития. Но и там истинная амплитуда колебательных движений превышает размах поднятий и прогибов земной поверхности. Поэтому они изучаются при помощи других методов. В приморских районах более надежные результаты дают наблюдения за колебаниями уровня моря.

Классическим примером современных колебательных движений являются развалины храма Сераписа близ Неаполя (г. Поццуоли)), построенного в 105 г до н.э., т.е. более 2000 лет назад. В настоящее время храм частично затоплен. На колоннах храма, на высоте 3,6 до 7 м над уровнем моря сохранились углубления, сделанные сверлящими моллюсками (в углублениях сохранились раковины этих моллюсков). Это вместе с историческими документами позволяет восстановить характер колебательных движений участка, на котором построен храм. До IV в. н. храм испытывал поднятие, с IV по XIV в. опускался. В 1538 г. в связи с извержением вулкана Монте-Нуово снова началось поднятие до XVIII в., а в начале XIX в. поднятие сменилось опусканием. В 1828 г. по свидетельству Ч. Лайеля пьедестал колонны храма был погружен на 25 см ниже уровня моря. Дальнейшее опускание происходило со скоростью 7 мм/год, а затем скорость увеличилась до 2 см/год, в 1954 г. основание было погружено до 2,5 м.

Особенно отчетливо поднятия земной коры фиксируются на Скандинавском полуострове. В Швеции в районах, прилежащих к Ботническому заливу, за послеледниковое время поднятия составили 175 м. К югу от Скандинавии наблюдается обратное явление. В Дании, Голландии, Бельгии все точки побережья испытывают опускание.

Методы выявления колебательных движений очень разнообразны. Они из них выявляют количественную, а другие – качественную сторону явлений. В большинстве случаев при изучении колебательных движений одновременно используются различные методы, дополняющие друг друга. Существуют следующие методы:

1) исторический метод, в соответствии с которым по историческим хроникам анализируется во времени положение тех или иных объектов относительно уровня мирового океана;

2) метод повторного нивелирования заключается в повторных измерениях абсолютных отметок данного места. Например, в 1906 г было произведено точное нивелирование вдоль Забайкальской железной дороги. Спустя 22 года это нивелирование повторили и оказалось, что на отдельных участках данные разошлись на величину от 18 до 38 см. При этом в юго-западном углу Байкала по линии селений Хвойная-Кедровая все пункты оказались приподнятыми и, наоборот, к востоку по этой линии – опущенными;

3) лимнологический метод заключается в повторном сравнении тех или иных участков суши с береговой линией озера или моря и изучении очертаний озер и морей в прошлом и в настоящее время. Амплитуду колебания позволяют выявить установки реперов и замер ежегодного изменения уровня озера на различных берегах.

Эти методы используются для регистрации современных движений, происходящих в недавнем прошлом и настоящем. Движения, совершавшиеся в более ранние геологические периоды не удается точно определить во времени.

Для определения характера движений недавнего геологического прошлого, так называемых новейших движений, существуют методы, позволяющие установить в основном только их направленность. Количественная сторона этих движений (их скорость) при этом определяется весьма условно. Эти методы называются качественными. Среди них выделяются:

1) биогеографический метод основан на изучении площади распространения того или иного животного или растительного вида и на изучении характера изменения растительных и животных сообществ.

Пространство, занятое на поверхности земного шара (на суше или в воде) каким-либо видом животных или растений, получило название ареала. Ареалы бывают сплошные, а бывают и разобщены. Возникает вопрос, в связи с чем произошло разобщение ареала. Разрешение этого вопроса часто позволяет выявить характер колебательных движений.

Установлено, что в Балтийском и Белом морях много общих видов рыб и других морских животных, отсутствующих в то же время в северной части Атлантического океана. Это можно объяснить только наличием в среднечетвертичное время пролива между Балтийским и Белым морями, который и был установлен и по другим данным. Таким образом, в это время целая полоса, окружающая Балтийский щит с юга и востока испытала опускание и была залита водой.

Нахождение остатков морской фауны на береговых уступах, расположенных выше современного уровня моря свидетельствует о поднятии донного участка. О поднятии дна свидетельствуют также коралловые острова, возвышающиеся над урезом воды и т.д.

2) орогидрографические и геоморфологические методы выявления колебаний земной коры являются наиболее распространенными. Колебания земной оказывают влияние на развитие рек, озер, морей, поэтому изучение продольного профиля рек, меандров, речных и морских террас, анализ дна морей и океанов, их побережий дают большой фактический материал относительно направленности колебательных движений. Река всегда стремится выработать свой профиль равновесия, который будет характеризоваться вогнутой кривой, приближающейся к горизонтальной линии в устьевой части. О колебательных движениях свидетельствует часто и асимметрия долина реки. В случае преобладания поднятий на правом берегу реки она начнет отодвигаться к левому берегу, подмывать его. Левый берег станет более крутым, а правый – пологим. На р. Енисей в связи с поднятием Среднесибирского плоскогорья и опусканием Западно-Сибирской низменности правый (восточный) берег менее обрывист, и долина реки смещается в сторону левого (западного берега). О существовании колебательных движений свидетельствуют врезанные меандры (например, р. Мойеро на севере Красноярского края). На побережье морей и океанов часто сохраняются следы поднятий или опусканий: морские террасы, древние береговые валы и абразионные уступы, пересыпи, косы, дельты. Обычно морские террасы располагаются параллельно морскому берегу. Они образуют резкие уступы, покрытые частично рыхлыми отложениями часто с морской фауной. Количество террас может быть 10 и более. У Черного моря в районе Сухуми – 6 террас, в случае сложных дифференцированных колебательных движений террасы поднимаются на различных участках неодинаково, а иногда отдельные участки опускают. На берегах морей, испытывающих поднятия, можно видеть плоские длинные валы, вытянутые параллельно берегу и сложенные морским песком, галькой, битыми раковинками. Эти валы появились в результате намыва волнами. Иногда наблюдаются несколько рядов таких древних береговых валов, причем самые удаленные от берега, самые высокие. Дельты, как правило возникают в устьях тех рек, которые находятся на поднимающихся берегах. Скорость нарастания дельты отражает интенсивность поднятия. Лиманы свидетельствуют о нисходящих движениях и являются по сути дела затопленными устьями рек. О погружении суши свидетельствуют также подводные долины на дне моря, являющиеся продолжением речных долин.

3) геологические методы применимы для изучения колебательных движений прошлых геологических периодов. Для изучения колебательных движений далекого прошлого рельеф земной поверхности уже не имеет значения. Изучаются они с помощью геологических методов. Последние основаны на наблюдениях над осадками, на изучении мощностей и фаций отложений прошлых веков, а также на изучении контактов между толщами осадочных пород (свитами).

К геологическим методам относят выявление трасгрессий и регрессий моря. Установлено, что наступание (трансгрессия) моря происходит в связи с отрицательными колебательными движениями в области суши и характеризуется трансгрессивной серией осадков, когда крупнообломочные породы конгломераты перекрываются песками и глинами. Отступание же моря (регрессия) происходит при поднятиях суши. Смена глин песками и конгломератами характерна для отступающего моря и называется регрессивной серией пород.

Геологический метод анализа мощностей дает возможность судить об относительной величине колебательных движений и скорости их. Этот метод основан на том представлении, что прогибание земной коры приводит к образованию впадины, заполняющейся осадками. Чем больше прогибание, тем больше впадина может вместить в себя осадков. Значит, по мощности осадков можно судить о величине прогибания. Если известна мощность осадков, т.е. глубина опускания, а также длительность соответствующего отрезка времени, то можно рассчитать и среднюю скорость погружения. Она равна порядка 1 см/год для платформ и 1-10 см/год для подвижных областей.

Метод фаций позволяет путем изучения состава, текстурно-структурных особенностей выявить условия образования пород. Фации часто отражают основные особенности тектонического режима. Например, гранулометрический состав (крупность) осадка определяется отношением скорости поднятия области размыва и скорости погружения бассейна осадконакопления. Интенсивность поднятия приводит к энергичному размыву и выносу, а быстрое прогибание выводит осадок из сферы воздействия волн, и сортировка материала прекращается. Минеральный состав также зависит от скорости погружения. При быстром погружении сохраняется весь набор минералов – образуются полимиктовые песчаники. Хорошо сохраняются окаменелости. При умеренной скорости прогибания происходит перемывание и переотложение осадков, неустойчивые минералы разрушаются.

Метод перерывов и несогласий также является геологическим. При непрерывном отложении осадков в каком-либо бассейне они накапливаются слоями, последовательно налегающими друг на друга. Такое залегание пород называется согласным. Мощные толщи согласно залегающих пород свидетельствуют о проявлении отрицательных движений, т.е. опускании. Бывают случаи, когда более молодые по возрасту слои налегают на размытую поверхность более древних осадков и слои какого-то возраста отсутствуют. Это свидетельствует о перерыве в осадконакоплении и образовании стратиграфического несогласия (рис. ). Большая часть перерывов и несогласий указывает на поднятие земной поверхности и лишь редко они вызываются другими причинами, например морскими течениями.

Рис. . Примеры несогласий различных типов (по А.А. Богданову): а - параллельное несогласие; б - скрытое несогласие; в - угловое несогласие; г - параллельное прилегание; д - несогласное прилегание (из работы Г.П. Горшкова, А.Ф. Якушовой, 1962).

Колебательные движения земной поверхности характеризуются своими особенностями, отличными от других геотектонических движений – складчатых и разрывных. Им свойственно:

1. Широкое площадное распространение колебательных движений. Колебательные движения проявляются всюду, но они могут быть различными как по скорости, так и по знаку движения. Колебательные движения распространяются на обширные площади масштаба целых материков или складчатых зон и тем отличаются от узколокализованных складкообразовательных движений;

2. Обратимость движений. Под этим словом подразумевается явление смены знака движений: поднятие в одном и том же месте со временем сменяется опусканием и подобная смена знака повторяется многократно. Обратимость – важнейшее свойство колебательных движений, отличающее их от движений складкообразовательных;

3. Отсутствие вследствии этих движений появления ярко выраженных складок и крупных разрывов. Колебательные движения не сопровождаются развитием линейной складчатости и появлением разломов в отличие от движений складкообразовательных. Однако следует иметь в виду, что в результате колебательных движений могут возникать складки большого радиуса, сопровождающиеся неглубокими пересекающимися трещинами;

4. Накопление мощных толщ осадочных пород. Колебательные движения при той периодичности, которой они отличаются, не препятствуют накоплению мощных толщ осадков. Процесс накопления идет следующим образом. Первая половина цикла характеризуется стремлением данного участка к погружению. В это время идет накопление осадков. Последующая смена знака приводит к тому, что часть накопившихся осадков смывается, однако полного смыва на всей территории погружения не происходит.