Напрями геотектоніки

На шляху свого становлення геотектоніка, як наука зазнала диференціації на окремі розділи серед яких виділяються: структурна геологія або морфологічна тектоніка, регіональна геотектоніка, історична геотектоніка, геодинаміка, та тектонічна картографія.

Структурна геологія вивчає морфологію структурних форм дрібних і середніх розмірів (до перших сотень метрів) – це різноманітні складки, розломи та їх комбінації. Структури континентального та глобального масштабів вивчаються вже власне геотектонікою, хоч чіткої межі між ними не існує, так як встановлення генезису різномасштабних структур також прийнято відносити до геотектонічних завдань.

Завданням регіональної геотектоніки є вивчення просторового розташування структурних форм і послідовності формування їхніх ансамблів у межах тих або інших регіонів планети.

Історична геотектоніка з'ясовує закономірності розвитку тектонічних рухів і взаємозв'язок у часі різномасштабних структур. В особливий розділ історичної геотектоніки виділяють неотектоніку, яка вивчає тектонічні процеси впродовж олігоцен-четвертинний періоду розвитку планети.

Геодинаміка спрямована на з'ясування рушійних сил і механізмів тектонічних перетворень у межах тектоносфери та їх взаємозв'язку з більш глибинними процесами планетарного масштабу. Це наймолодший напрям у геотектоніці, що базується на досягненнях польової тектонофізики, лабораторного та математичного моделювання.

Як узагальнююча дисципліна геотектоніка, за висловом В.Є.Хаїна, становить теоретичну серцевину всієї геології, що і визначає її фундаментальність. Разом з тим вона має практичне значення. Саме тектонічний фактор контролює розташування родовищ корисних копалин. Для пошуково-прогнозних робіт важливу роль відіграє складання тектонічних карт. Отже, тектонічна картографія також вважається важливою складовою геотектоніки.

Методи геотектонічних досліджень

Як і будь-яка інша самостійна наукова дисципліна, геотектоніка використовує нарівні з загальногеологічними та запозиченими від інших наук методами свої оригінальні методи. До них відносяться: структурний аналіз, метод порівняльної геотектоніки, метод аналізу перерв та неузгоджень, аналіз фацій і потужностей, формаційний аналіз, геофізичні методи, геохімічні методи, геодезичні методи, геоморфологічні методи і експериментальні методи.

Структурний аналіз полягає у вивченні природних структурних форм, їх картуванні та з'ясуванні кінематичних і динамічних умов формування. Метою структурного аналізу є реконструкція напружених станів, які спричинили ті чи інші деформації. Різновиди методу пов'язані з ієрархічністю структурних форм. Закономірності орієнтації в просторі мінералів з'ясовують за допомогою мікроструктурного аналізу. Мезоструктурні парагенезиси досліджуються під час детального структурного аналізу окремих ділянок. Найкрупніші структурні форми та їх ансамблі (мегаструктурні парагенезиси) вивчаються в рамках регіонального і глобального структурного аналізу. В цих випадках особливого значення набуває використання аерокосмознімків.

Метод порівняльної геотектоніки, як різновид загальнонаукового порівняльно-історичного методу, застосовується для виявлення найбільш загальних особливостей і типізації споріднених структур шляхом порівняння їхніх характеристик, а також для встановлення еволюційної послідовності формування певних типів структур.

Метод аналізу перерв та неузгоджень у заляганні окремих стратиграфічних підрозділів допомагає з'ясовувати послідовність проявлення в тому чи іншому регіоні опускань та підняттів, а також тектонічних деформацій, зокрема складкоутворення. Інший аспект застосування методу перерв та неузгоджень полягає у складанні палеогеологічних карт доперервних поверхонь. Перше і друге має важливе значення для відтворення історії геологічного розвитку даного регіону.

Аналіз фацій і потужностей осадово-вулканогенних відкладів є одним з головних методів палеотектонічного аналізу. В першому випадку складаються карти фацій, які дають змогу розрізняти області розмиву та осадконакопичення, а розподіл фацій допомагає встановити напрям збільшення глибини басейну. Аналіз фацій у вертикальних розрізах дозволяє реконструювати коливання глибини басейну. Аналіз потужностей дає кількісну характеристику тектонічних прогинань у басейнах осадконакопичення. Найвища ефективність досягається в поєднанні аналізу фацій та потужностей.

Геофізичні методи відіграють провідну роль у процесі дослідження глибинної будови тектоносфери та Землі в цілому і об'єднують такі методи як сейсмологічні, сейсмічні, гравіметричні, геотермічні, магнітометричні.

Сейсмологічні методи застосовують вивчаючи природні землетруси. Окрім районування земної кори, за ступенем сейсмічності та поширенням сейсмічних хвиль встановлюється характер розташування осередків землетрусів у просторі. Сучасна сейсмологічна томографія дає тривимірне уявлення про розподіл у надрах Землі ділянок з різними пружними властивостями.

Сейсмічні методи дають можливість реєструвати штучно створені пружні коливання в земній корі та визначати швидкість сейсмічних хвиль на різних глибинах. Так були встановлені основні геосфери Землі, з'ясовані особливості внутрішньої будови земної кори. Дані про будову кори і верхньої мантії отримують за допомогою глибинного сейсмічного зондування (ГСЗ), висновки якого базуються на поширенні пружних хвиль, заломлених або відбитих на межі різних за складом шарів земної кори.

Гравіметричний метод спрямований на вивчення гравітаційного поля Землі, яке створюється всією масою Землі, а також складовою від обертання її навколо осі. Він базується на виявленні аномалій сили тяжіння. Особливий геологічний інтерес викликає розташування аномальних мас у межах верхніх оболонок Землі. Різні за масштабами гравіметричні аномалії (планетарні, регіональні, локальні) зумовлені різними за розмірами та глибинами залягання в земній корі неоднорідними геологічними тілами.

Геотермічний метод застосовується для вивчення термічного режиму планети. За змінами температури з глибиною визначається геотермічний градієнт, а дані про теплопровідність порід дають змогу встановити величину теплового потоку. Вивчення мінливості геотермічних градієнтів та теплових потоків у просторі і часі допомогло встановити природу і характер зміни теплового поля Землі, приуроченість теплових потоків до таких зон планети, які відзначаються високою тектонічною та ендогенною активністю. Екстраполяція геотермічних даних на глибину з урахуванням інших геофізичних і геохімічних властивостей гірських порід та відповідних механізмів теплопередачі дає можливість проводити розрахунки розподілу температур на різних глибинних рівнях.

Магнітометричний метод застосовують для дослідження магнітного поля Землі. Згідно з сучасними уявленнями головне магнітне поле планети пов'язане з динамічними ефектами в зовнішній частині ядра. Механізм генерації поля вбачають у гравітаційній конвекції рідких мас. Джерелом аномалій магнітного поля виступають феромагнітні мінерали, сконцентровані у верхніх горизонтах літосфери, в її магнітоактивному шарі. Вивчення структури цього шару, виділення контрастно намагнічених гірських порід є завданням магніторозвідки. Стабільна залишкова намагніченість деяких магматичних і осадових порід, які здатні "запам'ятовувати" напрямок поля в момент намагнічування, є предметом палеомагнітних досліджень. Завдяки їм встановлено зміну положення геомагнітних полюсів та полярності самого магнітного поля у геологічному минулому.

Геохімічні методи в широкому розумінні допомагають вивчати речовинний склад і хімічну еволюцію Землі. Геохімія дозволяє встановити елементні та мінеральні рівноваги при відповідних термодинамічних умовах, що відкриває можливості визначення температури, тиску та флюїдного режиму, які існували в земній корі на час формування даних мінеральних асоціацій.

Методи ізотопного аналізу, як одного з різновидів геохімічних методів, дають можливість визначати абсолютний вік порід, а також встановлювати глибини зародження магматичних розплавів. Важливе значення має також геохімія радіоактивних елементів – одного з джерел тепла у надрах Землі.

Геодезичні методи використовують для вивчення сучасних тектонічних рухів і деформацій. Вони сприяють застосуванню в геотектоніці принципу актуалізму. Широке впровадження в геологію лазерної техніки та космічної геодезії допомагає виявляти переміщення літосферних плит у сучасну епоху.

Геоморфологічні методи застосовуються у дослідженні новітніх рухів, деформацій і структур, які безпосередньо відображені в сучасному рельєфі, власне й створеному новітніми рухами, але який не встиг зруйнуватися процесами денудації та акумуляції.

Експериментальні методи та математичне моделювання допомагають уявити процеси та явища, а також послідовність розвитку об’єктів на кількісній та якісній основі. З’ясуванню походження тектонічних структур різних типів і масштабу сприяє фізичне та математичне моделювання. Фізичні експерименти проводять як з реальними кристалами та гірськими породами, так і з різноманітними імітаторами гірських порід, які з врахуванням критерію подібності допомагають компенсувати короткотривалість експерименту та невеликі розміри моделей порівняно з реальними. З масовим поширенням комп’ютерних технологій більшого значення набувають теоретичні розрахунки та математичні моделі тектонічних структур і процесів, що дає можливість на кількісній основі досліджувати складні багатофакторні явища.

Проте, незважаючи на широкий розвиток сучасних методів геотектоніки актуалістичний підхід до розуміння і пояснення тих чи інших геотектонічних процесів і явищ є основою всіх сучасних геотектонічних досліджень.