ЛЕКЦИЯ № 5 ПРОЦЕССЫ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЗЕМНОЙ КОРЫ. ТИПЫ ТЕКТОНИЧЕСКИХ ДВИЖЕНИЙ 1. Современные вертикальные движения. 2. Современные горизонтальные движения. 3. Новейшие движения и методы их изучения
• 1. Современные вертикальные движения. • Земная поверхность не остается неподвижной, она «дышит» . Одни ее участки в настоящее время испытывают поднятия, другие медленно опускаются. Судить об этих движениях стало возможным только всего лишь несколько веков назад, когда начали использовать точные инструментальные геодезические методы. Сначала это были простые наблюдения, например, делали засечки, отметины на прибрежных скалах морей и озер. Так, известный русский путешественник и геолог И. Д. Черский сделал подобные метки на побережье Байкала, по которым можно было судить о движениях относительно уровня озера. Знаменитый наглядный пример современных тектонических движений земной поверхности известен в Италии, в маленьком 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 под уровень моря. В таком виде они находились около трех столетий, после 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.
• График движений земной коры по данным водомерных наблюдений на берегу острова Беренга (Командорские острова).
• Изменение высоты поверхности и основания храма Сераписа в Поццуоли • (Италия, Неаполитанский залив) с 79 г. н. э. и до настоящего времени: • 1 – вертикальные движения поверхности, 2 – изменение скорости движения. Фотография • колонн храма Сераписа
• 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. • 1. Примеров современных вертикальных движений можно привести много. Инструментальные методы позволяют установить, что Малый 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; побережье в районе г. Бургас в Болгарии - 2 мм/год; берег западнее Одессы - до 4, 3 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.
• 2. Геофизические и геодезические методы позволяют точно фиксировать и горизонтальные смещения земной коры. На западе Северной Америки, в Калифорнии расположен сейсмоактивный разлом прослеживающийся более чем на 1000 км при ширине до 20 км. Ввиду частых и сильных землетрясений в этом густонаселенном районе США за поведением разломов ведется пристальное наблюдение вот 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 правый сдвиг, для которого измерения спутников дали в 1978 г. скорость около 94 мм/год. По одним участкам смещение происходит непрерывно, по другим скачкообразно. Смещаются дороги, изгороди заборов, русла оврагов, бетонные желоба для воды. Изучение подобных смещений очень важно для прогноза сейсмической опасности. • 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.
Разлом Сан-Андреас
• Важные результаты были получены в последние годы с помощью космической геодезии. Лазерные измерения со спутников, в частности с американского «Лагеосат» , 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 другу - 8 мм/год; Тихоокеанская плита перемещается навстречу Южной Америке - 5 мм/год и т. д. Эти данные очень 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. Именно на такой основе составляются карты современных тектонических движений, например карта движений европейской части России. Такие геодезические наблюдения важны вдоль железнодорожных линий, нефте- и газопроводов, в местах строительства крупных плотин, гидроэлектростанций и АЭС. В настоящее время существует целый ряд специальных геодинамических полигонов, где систематически проводятся повторные высокоточные нивелировки: в районе Ташкента, Ашхабада, поселка Гарм в Таджикистане, на Кольском полуострове, в Терско-Каспийском передовом прогибе и в других местах. Говоря о темпе современных вертикальных движений, следует помнить, что при таких скоростях, которые мы наблюдаем, до 10 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.
• Геодинамический полигон
• Горизонтальные современные движения измеряются геодезическим методом триангуляции, и, как уже говорилось, для изучения перемещений крупных литосферных плит применяется несколько точных методов: допплеровский, лазерный, использующий отражатели как на суше, так и на Луне, и метод, измеряющий расстояния от квазаров до определенной точки на земной поверхности. Использование всех этих методов и ряда других, измеряющих, в частности, 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.
• ГЕОДЕЗИЧЕСКАЯ СЕТЬ. Для определения расстояния между точками А и С используется метод триангуляции. Все отмеченные на схеме углы измеряются с помощью теодолита. Горизонтальный масштаб определяется точным измерением базисной линии АВ. Расстояние АС рассчитывается методами планиметрии или сферической геометрии.
• 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 еще требует своего объяснения.
• 3. 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. Неотектонические движения выявляются по изучению речных террас в их продольном и поперечном сечении. 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. В местах «живущих» разломов, поднятий и т. д. поверхность террас испытывает перегибы, деформацию, что и позволяет обнаружить новейшие разломы.
Схема новейших (неоген-четвертичных) тектонических движений на территории бывшего СССР: 1 — области весьма слабо выраженных положительных движений; 2— области слабо выраженных линейных положительных движений; 3 —- области интенсивных сводовых поднятий; 4 — области слабо выраженных линейных поднятий и опусканий; 5 — области интенсивных линейных поднятий с большими (а) и значительными (б) градиентами вертикальных движений; 6 — области намечающихся (а) и преобладающих (б) опусканий; 7 — граница областей сильных землетрясений (7 баллов и более); 8 — граница проявления неоген-четвертичного вулканизма; 9—граница распространения действующих вулканов.
• Изучение морских террас дает материал для суждения о поднятиях и опусканиях морских побережий и эвстатических колебаниях уровня океана. На Черноморском и Каспийском побережьях располагается целая серия наклоненных в сторону моря террас, наиболее высокие из которых, отвечающие позднему плиоцену, находятся выше +1 км над уровнем моря. В морских террасах высота отсчитывается от их тыльного шва, так как именно там была береговая линия, когда они формировались. Пологая, слегка наклонная поверхность морской террасы является береговой отмелью с морскими аккумулятивными отложениями. Если в дальнейшем произойдет поднятие побережья или понижение уровня моря, начнется выработка новой террасы и т. д. При новейших тектонических движениях поверхности морских террас сами могут деформироваться. Характерный пример в этом отношении представляет Апшеронский полуостров на юго- восточном окончании Большого Кавказа, в пределах которого деформированы все четвертичные террасы, вплоть до самой молодой, голоценовой. Если, скажем, среднеплейстоценовая терраса обычно находится на высоте 200 -220 м, то на Апшеронском полуострове она поднята до З 00 м.
Гляциоэвстатические колебания уровня Мирового океана за последние 45 тыс. лет Точками обозначены датированные по ИС древнебереговые образования (преимущественно из относительно стабильных платформенных областей) • Кривые гляциоэвстатических колебаний уровня Мирового океана в поздне- и послеледниковое время • 1 — по Н. А. Мёрдеру; 2 — по Ф. Шипарду; 3 — по Р. Фейрбридшу; 4 — по С. Ельгерсме; 5 — по Д. Тули
• Колебания среднего уровня Мирового океана с 1880 -го по 1980 г.
Скачать презентацию ЛЕКЦИЯ № 5 ПРОЦЕССЫ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЗЕМНОЙ КОРЫ.
Геология. Лекция 5.ppt