Реферат: Тектонические движения и методы их изучения
Планетарные движения охватывают планету в целом. Зарождение их происходит в земном ядре, а возможной причиной следует рассматривать изменение объема ядра а, следовательно, и всего земного шара за счет дифференциации вещества Земли. По представлению ряда ученых (В.А. Обручев, П.Н. Кропоткин, Е.Е. Милановский и др.), наша Земля испытывает пульсационные изменения своего объема, т.е. периоды увеличения объема сменяются периодами его уменьшения. По-видимому, отражением планетарных движений на земной поверхности являются поднятия или опускания крупнейших блоков литосферы в целом. Планетарные движения наименее изучены и поэтому их выделение во многом проблематично. Проявляются они, очевидно, преимущественно в форме вертикальных движений.
2. Общие свойства тектонических движений
Несмотря на существенные различия в происхождении и в форме проявления, тектонические движения обладают рядом общих свойств: это – сложность, соподчиненность, взаимосвязанность (комплексность), периодичность, повсеместность и постоянство во времени.
Сложность тектонических движений выражается в том, что каждая точка земной поверхности испытывает воздействие как вертикальных, так и горизонтальных движений различного ранга. Подобно тому, как луч света, проходя через призму, распадается на различные цвета спектра, так и силы, действующие на материальную точку земной поверхности, можно разложить на серию разнонаправленных тектонических движений. Их совокупность можно рассматривать как спектр тектонических движений.
Соподчиненность тектонических движений выражается во взаимосвязанности между собой различных типов движений. Вертикальные движения могут порождать горизонтальные и, наоборот горизонтальные могут вызывать вертикальные. Так, при проявлении восходящих вертикальных движений с поднимающихся крупных геоблоков коры могут соскальзывать сравнительно пластичные и рыхлые осадочные образования, что приведет к возникновению горизонтальных поверхностных движений. При горизонтальном перемещении пластин литосферы в их тыловой части возможно проседание блоков (проявление вертикальных нисходящий движений). Обычно тектонические движения проявляются комплексно с преобладанием либо горизонтальной, либо вертикальной компоненты, что отражено в свойстве взаимосвязанности тектонических движений. Совокупность разнотипность движений образует процесс, который называется тектогенезом.
Периодичность тектонических движений является важным свойством тектогенеза, который, проявляется неравномерно и характеризуется чередованием усиления и ослабления. В настоящее время большинство исследователей склонны рассматривать процесс тектогенеза как непрерывно-прерывистый с периодическим и достаточно резким возрастанием интенсивности, приводящим к существенным качественным изменениям, перестройкам структуры литосферы. Сравнительно мелкие максимумы тектонической активности называют тектономагматическими фазами (фазы складчатости). Их продолжительность – первые миллионы лет. Сгущение фаз указывает на общее повышение интенсивности тектогенеза в данный отрезок геологического времени. Такой временной отрезок получил название тектономагматический эпохи (эпохи складчатости, или эпоха диастрофизма) . Длительность этих эпох составляет 10-20 млн. лет, продолжительность их интервалов – 30-40, а иногда 60-80 млн. лет. Для тектономагматических эпох характерна смена тектонического режима в отдельных частях земного шара, приводящая в некоторых случаях к переходу геосинклиналей в платформы. Такие эпохи по предложению М.В. Муратова называют платформообразующими.
Иногда под свойством периодичности тектонических движений подразумевается волнообразное колебание какого-то участка земной коры, когда поднятие сменяется прогибанием, за которым следует новая волна поднятий и т.д. Такие периодически повторяющиеся волнообразные колебания крупных участков земной коры приводят к трансгрессии и регрессии моря и, как результат этого, к закономерному строению разреза. Это выражается в появлении по разрезу характерных комплексов осадков, накапливавшихся в условиях суши, лагуны, трансгрессирующего или регрессирующего моря, в условиях открытого морского бассейна и т.д. Определенная совокупность таких комплексов образует ритм (иногда употребляют термн «цикл ») осадконакопления, а само строение разреза называют в этом случае ритмичным. Ритмичное строение разрезов зависит в первую очередь от проявления вертикальных движений, горизонтальные движения не обладают свойством периодического возвращения в исходную позицию, т.е. свойством колебания (в горизонтальной плоскости) около фиксированной точки. Горизонтальные движения носят поступательный характер и, очевидно, невозвратны. Кроме того, ритмичное строение разреза в значительной (если не в главной) степени определяется сменой трансгрессии и регрессии моря, а это зависит не только от направленности вертикальных движений, но, прежде всего, от изменения эвстатического уровня Мирового океана. Причинами последнего являются изменения объема воды и формы океанических бассейнов. Изменение воды в морях и океанах может происходить из-за развития оледенения или таяния ледников, за счет подтока ювенильных вод из глубинных магматических очагов, вулканов или горячих источников. Изменение формы океанических бассейнов может вызываться геотектоническими процессами или поступлением в морской водоем осадочного материала. Американские исследователи (П.Р. Вейл, Р.М. Митчем и С. Томсон III) показали, что в фенерозое (последние 600 млн. лет) происходило закономерное чередование глобальных циклов относительного изменения уровня моря первого, второго, третьего порядков. Возникновение циклов разного порядка авторы объясняют различными причинами. Так, циклы первого и, отчасти второго порядка, по их мнению, зависят от геотектонических процессов (например, изменение объема и формы срединно-океанических хребтов). Циклы второго и третьего порядка контролируются оледенением и таянием ледников и т.д. Все это доказывает, что изменение эвстатического уровня Мирового океана зависит от многих причин, где определенную роль играют и тектонические движения. Поэтому в таком понимании свойство периодичности не может быть объяснено только появлением тектонических движений, оно отражает совокупное воздействие ряда факторов, в том числе и вертикальных глубинных (в меньшей степени сверхглубинных) движений.
Повсеместность тектонических движений выражается в том, что они проявляются в каждой точке земной поверхности. В силу свойства сложности тектонических движений практически невозможно определить в каждой конкретной точке, какие именно генетические виды тектонических движений приводят к перемещению ее в пространстве (глубинные, сверхглубинные или планетарные). Можно лишь с известной уверенностью утверждать, что поверхностные движения носят локальный характер, как в пространстве, так и во времени. Поэтому поверхностные движения не будут в полной мере обладать свойством повсеместности. Более определенно можно сказать о проявлениях в конкретной точке земной поверхности вертикальных или горизонтальных движений. По-видимому, каждая точка испытывает как те, так и другие движения, но с преобладанием той или иной компоненты, что может быть установлено инструментальным путем.
Постоянство во времени присуще всем видам тектонических движений. Это свойство выражается в том, что тектонические движения проявлялись в геологическом прошлом Земли, проявляются в настоящее время, и будут проявляться в будущем. При этом интенсивность движений, преобладание того или иного генетического вида во времени могут меняться, но в своей совокупности тектонические движения постоянны во времени.
В зависимости от времени проявления они делятся на древние, новейшие и современные. Под первыми понимаются движения, имевшие место в донеогеновое время: под вторыми - проявляющиеся в неоген-четвертичное время: под третьими - протекающие на исторической «памяти» человечества (условно последние 5-6 тыс. лет).
тектонический литосфера мантия тектогенез
3. Методы изучения тектонических движений
Проявление тектонических движений носит сложный характер и не всегда однозначно можно определить генетический вид движений, приведший к тому или иному геологическому результату, обычно изучают проявление вертикальных или горизонтальных движений.
3.1 Методы изучения вертикальных движений
При изучении древних, новейших и современных вертикальных движений используют различные методы. Древние движения чаще всего изучают с помощью методов мощностей, фации, формаций, перерывов. При исследовании новейших движений применяют главным образом геоморфологические и биогеографические методы. Современные движения анализируют историческим методом, методом водомерных наблюдений, геодезическими, геоморфологическими и сейсмологическими методами.
Метод мощностей применяется для изучения древних и в меньшей степени новейших нисходящих вертикальных движений. Он основан на представлении о компенсации тектонического прогибания процессами накопления осадков. В этом случае мощность накопленных отложений соответствует амплитуде прогибания данного участка земной коры. На платформах, которые, как правило, выражены эпиконтинентальными бассейнами, наблюдается такое компенсированное прогибание. Некомпенсированное прогибание – явление сравнительно редкое, присущее в основном глубоководным океаническим впадинам, отделенным от континентов подводными поднятиями или рифовыми барьерами.
Для изучения особенностей пространственного распределения мощностей отложений определенного возраста составляют карту мощностей, или карту изопахит (изопахиты – линии, соединяющие точки с равными мощностями). Анализ карты мощностей дает возможность количественно оценить амплитуду прогибания различных участков в пределах изучаемой территории. Относительное сравнение их позволяет выделить палеовпадины и палеопрогибы, палеосводы, и палеовалы. На основе карт изопахит составляют палеотектонические карты, на которых отражают наличие и пространственное распределение структурных элементов в прошедшую геологическую эпоху. Серия карт мощностей и палеотектонических карт для различных стратиграфических подразделений осадочного чехла дает возможность восстановить историю развития основных структурных элементов данной территории. Исходя из этого, можно выяснить: унаследовано или неунаследованно развивались структурные элементы, не смещались ли они в пространстве, определить амплитуду роста структурных элементов и т.д.
С этой же целью, для выяснения особенностей геологического развития региона или конкретной структуры, составляются палеоструктурные карты. Они показывают последовательное изменение рельефа какой-либо структурной поверхности в различные интервалы времени. Палеоструктурные карты составляются путем наращивания мощностей и построения серии карт мощностей к выбранным временным интервалам. Серия карт завершается, обычно, построением современной структурной карты по изучаемой поверхности. Чаще всего палеоструктурные карты составляются при изучении локальных структур с целью определения времени их заложения, изменения амплитуды во времени. Рост локальных структур хорошо иллюстрирует график роста структуры или график изменения амплитуды структуры. При составлении графика по оси абсцисс откладывают временные интервалы (во временном масштабе или без масштаба), а по оси ординат – амплитуду поднятия в то или иное время, определенную как разницу между величиной первой замкнутой изопахиты и мощностью в центральной (сводовой) части поднятия.
При ограниченности фактического материала, его неравномерном размещении по площади вместо палеоструктурных карт составляются палеотектонические профили. Методика их построения аналогична, только район исследования определяется выбранным направлением профиля.
Для получения представлений о скорости тектонического прогибания какого-либо района земной коры составляют карты равных скоростей погружения (карты изотах). Они строятся на основе карты мощностей, но с учетом денсиметрической (уплотнение осадков) и батиметрической поправок. Скорости прогибания характеризуют тектонический режим различных крупных структур литосферы (платформ, геосинклиналей или их составных структурных элементов).
Одной из разновидностей методов мощностей является объемный метод, предложенный А.Б. Роновым. Он предусматривает подсчет суммарных объемов отложений (по картам мощностей), определение относительных объемов различных типов отложений (карбонатных, терригенных и т.д.), определение размера и скорости поднятия по объему снесенного с него обломочного материала. Метод сложный и на практике широкого применения не получил.
Метод фаций является одним из основным методов, позволяющих реконструировать физико-географические условия прошедших эпох. С его помощью изучаются вертикальные движения. Фация (по Г.Ф. Крашенинникову) – комплекс отложений, отличающихся составом и физико-географическими условиями образования от соседних отложений того же стратиграфического горизонта. В некоторых случаях различают только литологические особенности пласта, в меньшей степени учитывая палеографию. Такие комплексы назывыают литофацией.
Выделяют три основные группы фаций: морские, континентальные и лагунные.
Морские фации подразделяют по характеру их обособления в профиле морского дна, по приуроченности к бассейнам с различной соленостью, по локализации в областях различного климата. По характеру обособления в профиле морского дна выделяют прибрежные (области распространения – литоральная зона), мелководные (области распространения – шельф), относительно глубоководные и глубоководные фации, распространяющиеся за пределами шельфа. По принадлежности к бассейнам с различной соленостью выделяют фации нормально морских, опресненных или осолоненных водоемов. По приуроченности к климатическим зонам выделяют фациальные комплексы аридных и гумидных областей.
Континентальные фации по связи с определенными формами рельефа и климатическими зонами подразделяют на четыре основных типа: фации равнин гумидного климата, фации равнин аридного климата, фации предгорных равнин и межгорных депрессий, фации областей материкового оледенения.
В группе лагунных фаций (фация краевой зоны морского бассейна), помимо собственно лагунных, выделяются фации дельт. Спецификой среды осадконакопления в лагунах является аномальная, по сравнению с нормально-морской, соленость, повышенная в областях аридного климата и пониженная в областях гумидного климата. Критерии выделения лагунных фаций аналогичны тем, которые используют при выделении фации опресненных и осолоненных морских водоемов. Отличие состоит в том, что лагунные фации локализованы на значительно меньшей площади и замещаются фациями другого типа на небольших расстояниях. Фации дельт всегда характеризуются признаками опреснения, терригенным составом отложений.