Движения земной коры. Тектонические структуры. Землетрясения n n

Движения земной коры. Тектонические структуры. Землетрясения n n n Под тектоническими движениями понимают механические перемещения в литосфере, вызывающие изменение структуры геологических тел. Движения отражаются в рельефе земной поверхности. Они связаны с физико-химическими процессами, проходящими на разных уровнях в недрах Земли. Тектонические движения разделяют на: - современные и новейшие движения земной коры (до 10 тыс. лет) - неотектонические движения (до 35 -40 млн. лет) - тектонические движения геологического прошлого (древнее палеогена)

n n Современные движения земной коры проявляются в виде деформаций поверхности и в ее недрах под воздействием внутренних и внешних, относительно литосферы, факторов, в настоящее время и в последние 100 -200 лет. Иногда с ними связывают тектонические движения, происходившие в период времени в 10000 лет. Можно выделить: - импульсные - техногенные движения

n n n Импульсные движения являются следствием развития геологической обстановки и тектонических деформаций, когда накопление напряжений в горных породах достигает уровня временной прочности данной среды и образуются землетрясения. Техногенные движения вызваны или обусловлены инженерной и хозяйственной деятельностью человека. Это преимущественно поверхностные перемещения, возникающие благодаря смешанному воздействию различных источников энергии, обусловленные усилением или ослаблением естественных тектонических процессов на локальных небольших участках. Новейшие движения могут непосредственно наблюдаться и инструментально измеряться!

n Неотектонические движения соответствуют отрезку времени в 35 -40 млн. лет. Главная их черта – связь с формированием рельефа земной поверхности. Основными методами изучения новейших движений являются геоморфологические методы. Наиболее надежный, объективный способ выявления таких движений земной коры основан на установлении деформаций разновозрастных морских и речных террас, поверхностей выравнивания и других «геоморфологических уровней» . Неотектонические движения (если не считать их «современной» части) не могут непосредственно наблюдаться или измеряться. Наблюдаются лишь их результаты, т. е. структурные особенности рельефа, которые истолковываются как их результаты.

n Главным методом реконструкции тектонических движений геологического прошлого (движений, не нашедших отражения в современном рельефе) является изучение отложений. Распределение мощностей и фациальных типов пород в слое (пачке, толще), кровля и подошва которого стратиграфически датирована, может служить основой для суждений о величинах перемещений. Исследуются районы, где осадконакопление было на значительной территории и длительно происходило на уровнях, близких к уровню моря. В таких условиях тектонические поднятия приводят к воздыманию морского дна и возникновению и развитию положительных форм рельефа на низменной суше, прогибания же вызывают образование депрессий, бассейнов, где происходит интенсивное накопление осадков.

n n n Тектонические движения рассматриваются как реакция на напряжения в литосфере и в теле Земли, в результате которой проявляются деформации. Последние различны по амплитудам, длине волны, скоростям распространения, распределению в пространстве и глубине проявления. Источники энергии движений включают две главные группы: связанные с планетой Земля, Солнечной системой. Все эти источники энергии, взаимно накапливаясь, создают сложные поля напряжений и приводят к возникновению движений и структурных форм. Энергетический потенциал Земли складывается из радиогенной (тепловой) энергии тела Земли, энергии вращения, гравитационной энергии. Система Солнце–Планеты является сложным источником энергии. Такой энергетический поток благодаря аккумуляции его в минералах и горных породах способен проникать на значительную глубину и дополнять внутреннюю энергию Земли

n n Среди различных представлений о причинах тектонических движений особого внимания заслуживает гипотеза «тектоники литосферных плит» , или «новая глобальная тектоника» . Ее суть заключается в следующем. На Земле существует 6 -8 крупных литосферных плит. Их движение вызвано разрастанием океанской коры в зонах спрединга. Погружение тяжелых масс океанской коры происходит в зонах столкновения ее с более легкой континентальной корой – в зонах субдукции (на границах плит).

n Схема расположения литосферных плит. Стрелки указывают направления относительного движения плит, определенные по магнитным аномалиям морского дна и записям землетрясений: 1– 2 — конструктивные границы плит: 1– срединно-океанические хребты, 2– рифты континентов, 3– 4 — деструктивные границы: 3– зоны субдукции, 4– зоны коллизии; 5 — трансформные границы; 6 — вектор скорости раздвижения; 7 — вектор скорости сближения; 8 — вектор сдвигового смещения

n n Схематический разрез через срединно-океанский хребет: 1 - осадки (1 -й слой океанской коры), 2 - подушечные базальты, 3 - комплекс параллельных даек (2 -й слой), 4 -массивные габбро, 5 - полосчатые габбро, 6 ультрабазиты (3 -й слой), 7 - верхняя мантия, 8 - частично расплавленная верхняя мантия (4 -й слой), 9 - разуплотненная мантия, М - граница Мохоровичича

Зоны спрединга и возраст земной коры в океанах

Схема образования пассивных окраин (окраин Атлантического типа) n 1 -континентальная земная кора, 2 океанская земная кора, 3 вулканические породы, 4 - осадки

Зона субдукции (активная континентальная окраина ) n место, где океаническая кора погружается в мантию, с ней связана повышенная вулканическая активность и сейсмичность

Складчатые нарушения n Складкой называется изгиб слоя без разрыва его сплошности.

n n Складки: 1 - антиклинальная складка, 2 - синклинальная складка, 3 периклинальное замыкание антиклинали (в плане), 4 центриклинальное замыкание синклинали (в плане).

n n Морфологические типы складок: 1 - прямая, 2 - наклонная, 3 - опрокинутая, 4 - лежачая, 5 ныряющая, 6 - открытая, 7 - закрытая (сжатая), 8 - изоклинальная, 9 - гребневидная, 10 - килевидная, 11 - коробчатая (сундучная)

n n По соотношению мощности пластов на крыльях и в замках выделяются складки: 1 - подобные, 2 - концентрические, 3 диапироидные, 4 - диапировые

n n Типы складок в плане (A) и разрезе (Б): 1 - линейная, 2 - брахиморфная, 3 - куполовидная, 4 - мульда. Зубцы направлены в сторону падения крыльев

Разрывные нарушения n Трещиноватость. Разрывными нарушениями, или разрывными дислокациями называют структуры, характеризующиеся нарушением сплошности пород разделяющей их поверхностью разрыва. Разрывные нарушения подразделяются на две основные группы: 1 – разрывы без смещения и 2 – разрывы со смещением разобщенных блоков вдоль поверхности разрыва или по нормали к ней. В первую группу включаются трещины и кливаж. В другую группу включаются разрывные нарушения со смещением блоков горных пород. Это главные элементы строения геосинклинальных областей, рифтовых зон континентов, фундамента и чехла платформ. Обычно выделяют пять главных групп разрывных структур: сбросы, взбросы, надвиги, сдвиги и раздвиги.

n n Элементы сброса: I- поднятое (лежачее) крыло; II- опущенное (висячее) крыло; III- сместитель (сбрасыватель). Амплитуды: 1 по сместителю, 2 - стратиграфическая, 3 - вертикальная, 4 - горизонтальная

n n Типы разрывов: I- сброс; II- взброс; III- надвиг; IV- сдвиг правый (план); Vпокров и его элементы; 1 - сместитель, 2 - аллохтон, 3 - автохтон, 4 фронт покрова, 5 - тектонический останец, 6 - тектоническое окно, 7 - дигитация, 8 - параавтохтон, 9 - корень покрова

Сочетание разрывных нарушений: 1 - ступенчатые сбросы, 2 - грабен, 3 - горст, 4 листрические сбросы, 5 - грабены и горсты в сложном рифте n

Землетрясения n n Землетрясения связаны с внутренними эндогенными силами Земли, представляют собой процесс растрескивания, идущий с некоторой конечной скоростью, а не мгновенно. Он предполагает образование и обновление множества разномасштабных разрывов, с высвобождением, но и перераспределением энергии в некотором объеме. Скорость распространения разрывов составляет несколько километров в секунду, и этот процесс разрушения охватывает некоторый объем пород, называемый очагом землетрясения. Гипоцентр — центр очага, условно-точечный источник короткопериодных колебаний. В большинстве случаев, хотя и не всегда, разрывы имеют сдвиговую природу, и очаг землетрясения охватывает определенный объем вокруг него. Проекция гипоцентра на земную поверхность называется эпицентром землетрясения. Интенсивность землетрясения эпицентра изображается линиями равной интенсивности колебаний — изосейстами.

n n Очаг и изосейсты землетрясения: 1 - очаг (гипоцентр), 2 эпицентр, 3 изосейсты, 4 плейстосейстовая область, 8, 7, 6, 5 зоны балльности

n n n Основному подземному сейсмическому удару — землетрясению — обычно предшествуют землетрясения или форшоки, свидетельствующие о критическом нарастании напряжений в горных породах. После главного сейсмического удара обычно наблюдаются еще сейсмические толчки, но более слабые, чем главный удар. Они называются афтершоками и свидетельствуют о процессе разряда напряжений при образовании новых разрывов в толще пород. По глубине гипоцентров (фокусов) землетрясения подразделяются на три группы: 1) мелкофокусные 0 -60 км; 2) среднефокусные 60— 150 км; 3) глубокофокусные 150— 700 км. Чаще всего гипоцентры землетрясений сосредоточены в верхней части земной коры на глубинах 10 -30 км, где кора характеризуется наибольшей жесткостью и хрупкостью.

n n n Сейсмические волны, вызываемые землетрясениями, можно зарегистрировать, используя сейсмографы — приборы, в основе которых лежат маятники, сохраняющие свое положение при колебаниях подставки, на которой они расположены. Сейсмограммы — это записи сейсмических колебаний, на которых хорошо наблюдаются первые вступления волн V и S. Интенсивность, или сила землетрясений, характеризуется как в баллах (мера разрушений), так и понятием магнитуда (высвобожденная энергия). Согласно шкале MSK-64 принята следующая градация интенсивности, или силы землетрясений: 1 -3 балла — слабые; 4 -5 — ощутимые; 6 -7 — сильные (разрушаются ветхие постройки); 8 — разрушительное (частично разрушаются прочные здания, заводские трубы); 9 — опустошительное (разрушается большинство зданий); 10 — уничтожающее (разрушаются почти все здания, мосты, возникают обвалы и оползни); 11 - катастрофические (разрушаются все постройки, происходит изменение ландшафта); 12 — губительные катастрофы (полное разрушение, изменение рельефа местности на обширной площади).

n n Большинство землетрясений приурочены: С активным (дивергентным, конвергентными) окраинам литосферных плит. Зоны Беньофа в поясах субдукции. С зонами коллизии (столкновения) литосферных плит Техногенные: с областями интенсивной антропогеннной нагрузки на литосферу

Прогноз землетрясений. Когда говорят о прогнозировании землетрясений, следует различать прогнозирование сейсмичности как режима, т. е. сейсморайонирование, и прогнозирование отдельных землетрясений по предвестникам — собственно сейсмопрогнозирование. Прогнозирование землетрясений основывается на множестве факторов, включающих различные модели подготовки землетрясения и их предвестники: сейсмологические, геофизические, гидродинамические и геохимические. Согласно дистантно-диффузионной модели процесс подготовки землетрясения разделяется на три стадии. Первая характеризуется увеличением тектонического напряжения; вторая — возникновением микротрещин отрыва, так как напряжение практически равно пределу прочности пород. При этом происходит некоторое увеличение и упрочнение объема пород — дилатансия. Если напряжения продолжают возрастать, то наступает третья стадия — макроразрушение объема пород, т. е. землетрясение. n n n