Курсовая работа: Тектоническая мобильность земной коры

Кроме них в последнее время были выявлены дополнительные тектонические структуры: сквозные пояса, которые разделяют складчатые напластования пород, рифтовые пояса, сходные с авлакогенами, но обладающие большей протяженностью и не содержащие смятых в складки пород в своем составе, глубинные разломы, о которых уже было сказано выше. (1)

Т.о. существует большое разнообразие тектонических структур, в связи со своими масштабами разделенных на разные ранги: от общепланетных (земная кора) до локальных (щиты, массивы). Помимо масштаба тектонические структуры также различаются по форме (поднятые, прогнутые) и по комплексу тектонических процессов, преобладающих в них (поднятия, опускания, вулканизм).

Тектонические движения. Их классификация

Как в прошлые эпохи, так и в настоящее время земная кора постоянно перемещается под влиянием тех или иных геологических сил. Ее движения можно классифицировать по различным критериям. По своей направленности выделяют вертикальные и горизонтальные движения. Однако это деление весьма условно. Во-первых, потому что многие деформации происходят под тем или иным углом к земной поверхности, во-вторых, горизонтальные и вертикальные движения не постоянны и могут сменять друг друга во времени: сжатие земной коры в горизонтальном направлении приводит к формированию складок и поднятию поверхности, а растяжение ведет к выравниванию и опусканию пород.

По скорости движения разделяют на быстрые и медленные (вековые), протекающие постоянно. Быстрые движения (например, землетрясения) проявляются при воздействии на тектонические структуры значительных по силе, но кратковременных процессов. Медленные же обусловлены значительно меньшими по величине силами, однако их действие растянуто на многие миллионы лет. Так что нельзя сказать однозначно какие из этих движений имеют большее отражение на земной поверхности. С одной стороны быстрые, т. к. последствия землетрясений масштабны и проявляются буквально за считанные секунды; но с другой стороны изменения в рельефе да и само его формирование во многом обусловлены медленными движениями, однако они проявляются за чрезвычайно длительные сроки, что довольно сложно проследить и изучить даже теоретически, не говоря о лабораторных исследованиях, и кроме того результаты этих движений подвергаются воздействию как экзогенных процессов, так и таких же медленных тектонических движений, но противоположных по знаку. Горизонтальные движения являются более направленными, т.е. меняют знак за очень длительный период времени. Вертикальные движения наоборот более краткосрочны и часто меняют направление, в связи с чем вполне допустимо выражение – «Земля дышит». (10)

По времени проявления различают современные движения, идущие в настоящее время, новейшие, приуроченные к голоцену (10–12 тыс. л.н.), неотектонические, протекавшие в неоген-четвертичное время, движения отдаленного геологического прошлого, характерные более ранним периодам и эрам. Наиболее ярко проявились в свое время неотектонические движения, протекавшие повсеместно; именно благодаря им горные сооружения, имевшие ранее высоту до 400 м, смогли достичь нынешних размеров. Такое вторичное рождение гор получило название – эпиплатформенный орогенез. (11)

Изначально все породы залегают горизонтально. Именно благодаря многочисленным и разнообразным тектоническим движениям нарушаются их положение и ориентация в пространстве, а исходя из формы их залегания в настоящее время, можно делать выводы о происходящих в прошлые эпохи геологических процессах. Все тектонические дислокации принято делить на две большие группы: складчатые (или пликативные) и разрывные (или дизъюнктивные). Главное их различие заключается в том, что в результате складчатых дислокаций происходит смятие пород без нарушения их целостности, а в результате разрывных целостность залегания пород нарушается.

В результате складчатых дислокаций формируются различные структуры. Основными среди них являются синклинали – вогнутые изгибы слоев, и антиклинали – выпуклые изгибы. Однако в связи с многообразием геологических процессов, а также вследствие смятия пород под углом к поверхности нередко бывает трудно выделить каждую из этих структур. Поэтому более верным будет следующий критерий: в ядре антиклинальных складок залегают более древние породы, в ядре синклинальных складок – более молодые. Нередко встречаются и более крупные формы этих структур: антиклинории и синклинории. Также весьма распространены моносинклинали – обширные участки наклонного залегания пород, флексуры – изогнутые складки, соединяющие слои разных уровней. Различают также складки, исходя из формы и соотношения размеров. Длинные вытянутые формы, у которых длина значительно превосходит ширину, называют линейными складками. Если длина превосходит ширину в 2–5 раз, такие складки называют укороченными или брахискладками. Если параметры длины и ширины примерно равны, такие складки называют купола, если они соответствуют антиклинальной форме, и чаши (мульды), если синклинальной. Часто в ядрах куполов обнаруживаются высокопластичные породы – соли, глины и др., поднятие которых из глубины вследствие высоких температур и давления ведет к образованию этого вида складок. Иногда эти породы прорываются сквозь крылья складки и выходят на поверхность. Такие складки принято называть диапировыми складками или просто диапирами.

Тектонические процессы, ведущие к формированию различных видов складок, весьма многообразны. Однако, не детализируя, их можно разделить на три основные группы: первые – направленные перпендикулярно залеганию пород, в результате у которых формируются поперечно-изогнутые складки;

вторые – направленные по горизонтали вдоль пласта пород, ведущие к формированию продольно изогнутых складок;

третьи – обусловлены движением пластов каменной соли, ангидрита или другой пластичной породы. В результате формируются складки течения разнообразной формы. (3)

Как уже было сказано выше, разрывные дислокации происходят с нарушением целостности залегания слоев пород. Выделяют две основные группы таких нарушений: тектонические трещины и разрывы. Тектонические трещины – нарушения, при которых не наблюдается смещения блоков относительно плоскости нарушения. При тектонических разрывах такие смещения происходят, причем смещаться может как один из блоков, так и оба. Тектонические трещины образуются вследствие воздействия тех или иных сил (сжатия, растяжения, изгиба) на породы различной степени хрупкости. Как правило, они группируются в системы под разными углами, составляя единую трещиноватость в масштабах всей планеты. Эта трещиноватость подчиняется фигуре вращения Земли. Выделяют 4 основных направления распространения тектонических трещин: широтное, меридиональное, с северо-запада на юго-восток и с северо-востока на юго-запад. (3)

Тектонические разрывы классифицируют в зависимости от направления смещения блоков. Как правило, разрывы происходят не перпендикулярно, а под некоторым углом к поверхности. Исходя из этого блок, под который наклонена плоскость смещения, называют висячим. Противоположный блок принято называть лежачим. Среди разрывов выделяют: сбросы – разрывы, при которых висячий блок опускается ниже лежачего; взбросы – обратная ситуация: висячий блок поднимается над лежачим; сдвиги – смещение одного или двух блоков, находящихся на одной высоте, в противоположные стороны; надвиг – один из случаев взброса, когда оба блока пологие, и угол плоскости разрыва не превышает 45⁰ . В таких случаях висячий блок частично перекрывает лежачий. Одной из видов надвигов является шарьяж или тектонический покров, характерный для почти горизонтальных поверхностей. Здесь наблюдается значительное или даже полное перекрытие лежачего блока висячим. Лежачий блок в шарьяже называют автохтон, висячий блок – аллохтон. Шарьяжи интересны и с точки зрения инженерной геологии, т. к. зачастую к ним приурочены месторождения важных полезных ископаемых, в том числе нефти и газа. Однако как разрабатывать, так и просто обнаружить их весьма затруднительно, вследствие того, что пласты пород, содержащие эти ископаемые, пере – крыты сверху пластами, иногда совершенно иными по составу.

Тектонические разрывы могут наблюдаться как одиночно, так и в системе. Выделяют: горсты – относительно поднятые участки, ограниченные двумя сбросами, реже взбросами, и грабены – и грабены, опущенные участки коры, ограниченные сбросами. Эти структуры образуются в результате противоположных по направлению процессов: горсты вследствие сжатия, грабены вследствие растяжения коры. Крупные системы грабенов протяженностью в сотни и тысячи километров составляют рифты. Самые крупные системы рифтов приурочены к срединно-океаническим хребтам, где происходит формирование молодой океанической коры в результате поступления базальтов из мантии Земли. Ярким примером грабена является озеро Байкал. Он представляет собой многоступенчатый грабен, входящий в рифтовую систему молодых грабенов общей протяженностью 2500 км. (10)

Все вышеперечисленные тектонические разрывы можно объединить в одну группу – коровые, поскольку они развиваются только в пределах земной коры. Помимо их выделяют глубинные разломы, охватывающие вместе с корой и верхний слой мантии. Эти разрывы обладают большой протяженностью и разделяют крупные блоки коры с различными тектоническими режимами и историей развития.

Т.о. земная кора находится в постоянном движении, обусловленном различными геологическими процессами. Эти движения происходят в разных направлениях, с разной скоростью и, следовательно, различно проявляют себя как на земной поверхности, так и в толще пластов пород. Благодаря тектоническим движениям вместе с влиянием экзогенных процессов происходило формирование рельефа Земли как в прошлые геологические эпохи, так и в настоящее время.

Тектонические движения, присущие территории России

В прошлых главах мы рассмотрели композицию земной коры, тектонические структуры, подобно деталям мозаики, составляющие ее в единое целое, а также движения, присущие этим структурам. Остановимся же более подробно на последнем пункте, на движениях. В качестве объекта рассмотрения выберем территорию России с ее обширнейшей площадью и многообразным рельефом.

Территория России впервые была разделена на природные зоны В.В. Докучаевым. Позже его деление развивалось и дорабатывалось другими учеными: Л.С. Бергом, М.И. Будыко и др. Деление территории на обособленные ареалы. Характеризующиеся сходными в пределах их границ параметрами и чертами тех или иных компонентов природы, довольно часто и эффективно используется в науке, поскольку позволяет не только более полно и подробно изучить территорию, но и выявить некоторые закономерности размещения природных факторов и следствия проявления этих закономерностей.

В сфере зонально-провинциального районирования территории России И.С. Лупиновичем в 1947 г. было выделено 12 природных стран (1), обособленных относительно общности природных факторов и генетической однородности геотектонических структур. Воспользуемся же этой классификацией в предстоящей главе.

Кольско-Карельская страна. Расположена на крайнем северо-западе европейской части России. Общая площадь ее составляет 325,4 тыс. кв. км. Ее выделение в качестве отдельной страны обусловлено тем, что она лежит на Балтийском щите, определившем все ее геологическое развитие.

Формирование Балтийского щита как обособленной тектонической структуры началось еще в докембрии в Белозерскую эпоху складчатости и продолжилось в Кольскую эпоху. В последствии в среднем протерозое в Карельскую эпоху внешний облик Балтийского щита был в целом сформирован. В дальнейшие тектонические эпохи, поскольку щит не подвергался опусканиям, трансгрессии моря и формированию пластов осадков, основные деформации его структуры были связаны с поднятиями и образованием трещин и разломов. Подобные процессы протекали в эпоху Каледонской складчатости, еще более интенсивно в эпоху Герцинской складчатости, когда образование трещин сопровождалось появлением диапиров (к ним как раз и приурочены крупнейшие месторождения апатитов, никеля, нифелиновых руд, которыми богат и знаменит этот край). Новые трещины и разломы, образовавшие в структуре щита сеть разновысотных блоков, были приурочены к эпохе альпийской складчатости. Как и во многих других регионах активно проявили себя в этой стране неотектонические движения неоген-четвертичного времени, обеспечившие общее поднятие территории. В дальнейшем, как и большая часть территории России, страна подвергалась неоднократным оледенениям в четвертичном периоде. Особенностью страны является то, что ледники здесь формировались, и поэтому основные гляциальные процессы, присущие этому региону, были экзарационные. Соответственно им складывались и характерные формы рельефа: курчавые скалы, цирки, кары, троги и др. Помимо формирования гляциальных форм рельефа ледники способствовали активации тектонических движений. Во время формирования ледника щит испытывал значительные прогибания и опускания, особенно в центральной части, где ледник был наиболее мощным. С начала голоцена в послеледниковый период масса льда уменьшалась, и щит испытывал противоположное движение – поднятие. Причем в центральной части, где было максимальное прогибание, наблюдается и максимальное поднятие со скоростью до 4–8 мм в год. (1) Современные тектонические движения, проходящие в наши дни, протекают менее интенсивно за счет снятия большой нагрузки гляциальных процессов.

Т.о. для Кольско-Карельской страны, в основе которой лежит Балтийский щит, во все тектонические эпохи были присущи процессы поднятия и денудации, осложненные в конце кайнозоя неоднократными оледенениями, что обусловило горно-холмистый рельеф данной страны.

Восточно-Европейская страна. Расположена в западной части России, занимает территорию площадью в 2,5 тыс. кв. км. В основе ее лежит древняя Русская платформа, тектонический режим которой обусловил равнинный рельеф данной страны.

Как тектоническая структура Русская платформа сложилась уже в конце протерозоя. В начале палеозойской эры она испытала значительное влияние Каледонской складчатости, что сопровождалось прогибанием северо-западного крыла платформы и обширной трансгрессией, о которой можно судить по обильным карбонатным и органогенным осадкам этого времени. К моменту ее завершения платформа представляла собой сушу и до середины девона подвергалась денудационным процессам. В среднем девоне возросла активность Уральской геосинклинали, что вызвало вековые колебания, приведшие к опусканию края платформы и обширной трансгрессии. Многометровые слои известковых осадков имели распространение на всей ее территории. Девонские отложения являются также первыми фанерозойскими осадками на территории Смоленщины. В карбоне происходили новые волновые колебания, шедшие от Уральской складчатости, однако менее интенсивные, в связи с чем образовавшееся море было более мелким и теплым (о чем говорят ископаемые останки организмов). К концу Герцинской эпохи завершилось формирование Уральской горной системы, что вызвало поднятие восточной части платформы. Средиземноморская геосинклиналь, проявлявшая свою активность в мезозое, также вызывала трансгрессии и затопление Русской платформы до широт Москвы и Смоленска. Лишь к концу мезозоя в триасе платформа находилась в относительном тектоническом покое и будучи на тот период времени сушей, подвергалась денудационным процессам. Альпийская складчатость принесла новую волну активности. В палеогене трансгрессия распространилась с юга до Воронежской и Волго-Уральской антеклиз, неогеновые трансгрессии были менее масштабными и отмечались лишь на юге. Итогом этих движений стало общее поднятие Русской платформы и обособление ее крупных структур.

В настоящее время имеют место современные движения преимущественно восходящей направленности. Скорость их примерно 0,1–8,0 мм в год, однако встречаются и локальные противоположные по знаку движения, ведущие не только к контрастности ландшафта, но и (как, например, в крупных городах) к аварийным ситуациям.

В целом можно сделать вывод о том, что платформа, являясь устойчивой тектонической структурой, проявляет медленные вертикальные подвижки. Преимущественно ее тектонический режим обусловлен активностью пограничных геосинклиналей.

Кавказская страна. Расположена в южной части европейской части России. Она является горной страной, включающей три части: Северный Кавказ (Предкавказье), Большой Кавказ и Южный Кавказ (Закавказье). (1) Яркой особенностью этой страны является то, что в ее строении проявляется почти полная симметрия рельефа: к северу и к югу от Большого Кавказа, являющегося центром страны, располагаются низменности и равнины. Подобная симметрия наблюдается и в стратиграфии Кавказа: Большой Кавказ сложен докембрийскими и палеозойскими пластами пород, к северу и к югу лежат осадки более поздних периодов.

Формирование Кавказских гор происходило в Альпийскую складчатость. Начало тектонического цикла Большого Кавказа приходится на раннюю юру. Этому этапу соответствует ранняя стадия развития геосинклинали – опускание, которое было весьма активным, о чем говорит большое напластование осадков в ее осевом поясе. К концу средней юры развитие Большого Кавказа перешло в фазу поднятия, разделившую прогиб на две части. Мел и палеоген были отмечены деформациями пластов осадков, смятием их в складки, а также изменением состава осадков. Прежние обильные глинистые породы сменились карбонатными. В качестве горного хребта Большой Кавказ сформировался лишь к неогену. Этому послужил процесс инверсии осадочных пород. Обладая повышенной пластичностью, более древние породы поднялись в осевую часть прогиба, чем и объясняется сложение хребта осадками докембрийского и палеозойского возраста.