Вертикальні коливні рухи земної кори
Коливні рухи земної кори, її підняття і опускання відбувалися впродовж усієї геологічної історії Землі. Загальнокорові та внутрішньокорові рухи проявляються локально, як за площею так і за часом. Цим вони відрізняються від коливних рухів. Коливні рухи земної кори можна розглядати як загальну форму вертикальних тектонічних рухів Землі.
Незважаючи на те, що коливні рухи являють собою єдиний безперервний процес, за часом їх прояву їх можна поділити на сучасні, молоді, новітні та древні.
Сучасні рухи – це рухи, які відбуваються сьогодні і впродовж історичного періоду людства.
До молодих рухів відносяться рухи які проявилися впродовж голоцену.
Новітні рухи об’єднують рухи неоген-антропогенового часу.
Древні рухи це рухи, які відбувалися протягом усіх донеогенових геологічних епох.
В основу такої класифікації покладені методи, які застосовуються для вивчення коливних рухів. Серед методів розрізняють геодезичні, історичні, геоморфологічні та геологічні методи.
Геодезичні методи полягають у моніторингових спостереженнях за змінами геодезичних параметрів території впродовж певного часу. Вони дозволяють вивчати сучасні коливні рухи.
Історичні методи засновані на використанні історичних пам’яток або відомостей, які вказують, що колись раніше протягом певного історичного часу, висота тої чи іншої частини суходолу над рівнем моря відрізнялася від сучасної. Вони використовуються при вивченні сучасних та молодих рухів.
Геоморфологічні методи полягають у вивченні форм сучасного рельєфу. Оскільки сучасний рельєф Землі сформувався у неогеновому та четвертинному періодах геоморфологічні методи найбільш інформативні при вивченні новітніх коливних рухів.
Геологічні методи вивчають осадові товщі, у потужності і складі яких відобразилися ознаки опускання чи підняття земної кори. Ці методи застосовуються для вивчення древніх коливних рухів.
Сучасні та молоді коливні рухи
Сучасні коливні рухи вивчаються за допомогою геодезичних методів. До таких методів відносяться водомірні дослідження (мареографи, футштоки), повторне нівелювання, нахиловимірні спостереженні.
Універсальним методом вивчення сучасних коливних рухів є повторне точне нівелювання території. Цей метод може застосовуватися на різних територіях і відзначається високим ступенем достовірності та об’єктивності. Надійні результати отримуються при поновленні нівелювальних ходів через 10-20 років.
П овторне точне нівелювання було проведене на території Східно-Європейської платформи. За результатами порівняння нівелювань 1913-1932 рр. та 1945-1950 рр. було встановлено, що Прибалтійська частина платформи піднімається зі швидкістю 2,3-3,8 мм/рік, Український щит в районі м. Києва піднімається зі швидкістю 0,4 мм/рік, а район м. Харкова – 3,9 мм/рік. Підняття зазнає і Донбас, який піднімається зі швидкістю 10,3 мм/рік. Опускається північно-східна частина Білорусі та північно-західна частина Росії. В районі м. Вітебська швидкість опускання становить 1,4 мм/рік, а в районі Санкт-Петербурга – 0,4 мм/рік. Більш суттєві швидкості висхідних рухів встановлені в районі Головного Кавказького хребта, де їх швидкість досягає до 10-12 мм/рік.
Проведення повторних нівелювальних ходів дає також можливість виявити зміни періоду підняття періодом опускань. Наприклад, в районі м. Пярну (Естонія) з 1937 р. до 1948 р. реєструвалося підняття зі швидкістю 1,5 мм/рік, а з 1948 р. до 1961 р. – опускання зі швидкістю 0,9 мм/рік.
Історичні дані для деяких регіонів вказують на триваліші в часі коливання. Археологічні дослідження Херсонесу показали, що понижені частини цього району періодично затоплятися морем і знову осушувалися. Затоплення відбувалися в VI-V ст. до н.е., І ст. до н.е. – І ст. н.е.; IV-V ст., Х-ХІ ст. Тобто в даному випадку тривалість одного циклу коливних рухів становила 5-6 століть.
Важливим показником коливних рухів є їх градієнт, що визначається як відношення відстані між двома точками до зміни швидкості рухів між цими точками і розраховується за наступною формулою:
Якщо у якості одиниці виміру прийняти рік, то розмірність градієнту буде 1/рік, або рік-1.
Звичайні значення градієнтів коливних рухів знаходяться в межах від 2∙10-8 рік-1 до 5∙10-8 рік-1, що відповідає збільшенню різниці висоти між точками, які розташовані на відстані 100 км, на 2-5 мм/рік. Значення градієнту зростає в межах локальних структур, що інтенсивно піднімаються або опускаються, а також поблизу тектонічних розривів.
Співставлення розподілу сучасних підняттів і опускань земної кори з її структурами, які є наслідком більш тривалих попередніх вертикальних рухів, показує в одних випадках на збіг напрямку сучасних коливальних рухів з більш древніми, в інших – на розбіжність. Гірські хребти, що утворилися в результаті підняття земної кори протягом неогенового та четвертинного періодів продовжують підніматися. Структурні депресії в цілому продовжують опускатися. Але існують випадки невідповідності напрямків сучасних коливних рухів з більш давніми. Для Східно-Європейської платформи у 70% випадків існує узгодженість сучасних рухів з формою більш древніх структур. В останніх 30% випадків сучасні рухи незгідно накладені на більш древні структури.
К оли б сучасні коливні рухи розвивалися зі швидкістю, яка фіксується сьогодні, то повинні були б утворитися високі гори і глибокі западини. Наприклад, в районі Східно-Європейської платформи, який піднімається зі швидкістю 2 мм/рік, за 1 млн. років повинна була б утворитися 2 км височина. Такі швидкості на платформі існують, але таких форм рельєфу немає.
Швидкості сучасних коливних рухів не зберігаються довго і напрям їх швидко змінюється. Можна представити коливні рухи, як дуже складний процес, що складається з коливань різного порядку і різних періодів, що накладаються один на одного. Досліджуючи сучасні рухи, реєструються лише дрібні і швидкі коливання з періодом в декілька сотень років.