Читайте также:
|
|
Геотектоника — раздел геологии, обособившийся в самостоя-
тельную научную дисциплину в 30-е годы XX в. До этого она со-
ставляла главу общей геологии и называлась просто тектоникой.
По смыслу двух составляющих ее название греческих слов это
__наука о строении Земли. Более полная формулировка дредмета
геотектоники определяет ее как науку о строении, движениях и
деформациях литосферы и ее развитии в связи с развитием Земли
в целом. Литосфера включает земную кору и самую верхнюю,
наиболее упругую часть мантии. Под ее строением (структурой)
подразумевается неравномерное распределение горных пород
различного состава, происхождения и условий залегания. Кроме
того, термин «структура» применяется в геотектонике нередко и
в ином смысле — как сокращение от понятия «структурная фор-
ма» (структурный элемент земной коры); примерами таких струк-
турных форм являются антиклинали, сбросы, антиклипории,
платформы и т. п. Движения литосферы выражаются в переме-
щении отдельных ее участков в вертикальном (поднятия, опуска-
ния) или горизонтальном направлении. Они могут сопровождать-
ся изменениями в условиях залегания, а нередко и во внутренней
структуре масс горных пород. Эти изменения называются текто-
ническими деформациями, а конечный результат деформаций сос-
тавляют новые формы залегания пород, называемые тектоничес-
кими дислокациями, или нарушениями; к ним относятся антикли-
нали, сбросы, своды, впадины и т. п. Дислокации разделяются на
пликативные (складчатые), дизъюнктивные (разрывные) и инъ-
ективные.
Главные источники тектонических движений и деформаций ле-
жат не в самой литосфере, а в более глубоких недрах Земли и
прежде всего в непосредственно подстилающем литосферу более
пластичном и подвижном слое верхней мантии — астеносфере. В
связи с этим литосферу и астеносферу нередко объединяют в одно
понятие тектоносферы (или тектосферы) как главной области
проявления тектонических процессов. Однако современные данные
показывают, что основные источники тектонических движений и
деформаций лежат еще глубже, что в них вовлечена вся мантия
вплоть до пограничного слоя с жидким ядром Земли. Вот почему
в настоящее время область интересов геотектоники не может ог-
раничиваться литосферой и тем более только земной корой и рас-
пространяется па Землю в целом. Необходимо, однако, учитывать,
что геотектоника является лишь разделом геологии, _а. собственно
геологические методы исследования — геологическое картирование
и бурение — позволяют непосредственно изучать лишь земную
кору и самую верхнюю часть мантии; более глубокое проникно-
вение в недра Земли — это уже удел геофизики. Отсюда и предло-
женное выше несколько ограниченное определение геотектоники.
В последние десятилетия в науках о Земле возникла и получи-
ла бурное развитие новая научная дисциплина— геодинамика.
Эта наука ставит своей задачей, как и следует из ее названия, ус-
тановление и исследование сил, действие которых н порождает
процессы, изменяющие состав и строение оболочек твердой Зем-
ли, в том числе не только тектонические, но и сейсмические, маг-
матические и метаморфические. В отличие от геотектоники она
использует данные всех трех основных наук о Земле — геологии,
геофизики и геохимии и является, таким образом, синтезирующей
дисциплиной. Основной метод этой науки — моделирование: ма-
тематическое и физическое.
Сама геотектоника, будучи разделом геологии, состоит из не-
скольких разделов, могущих одновременно рассматриваться и как
самостоятельные дисциплины. Первый из них — морфологическая
геотектоника, чаще называемая структурной геологией или просто
тектоникой. Это исторически наиболее ранняя часть геотектоники,
появившаяся еще в 20—30-е годы и сформировавшаяся в 80—90-е
готы XIX в. Она включает выделение основных типов тектониче-
ских дислокаций мелкого и среднего масштаба размером до десят-
ков— первых сотен километров, таких как антиклинали и синкли-
нали, сбпссы и флексуры, грабены и горсты, антиклинории и син-
клинории и т. п. Выделение тектонических единиц более крупных,
континентального и глобального масштаба — подвижных поясов,
геосинклиналей, платформ, океанов, континентов — наметилось
в последней четверти XIX в. и сформировалось уже в XX в., при-
ведя к перерастанию тектоники в геотектонику и к превращению
собственно тектоники, или структурной геологии, в один из ее
разделов. По существующей в нашей стране практике структурная
геология преподается вместе с геологическим картированием, а в
курс геотектоники специальное рассмотрение морфологии струк-
тур мелкого и среднего масштаба уже не входит; речь может идти
о происхождении дислокаций этого класса. В данной книге мы
следуем этой традиции.
Другой раздел геотектоники составляет региональная геотек-
тоника. Она занимается выделением и характеризацией установ-
ленных в структурной геологии типов тектонических структур на
площади того или иного региона, страны, континента, океана, на-
коне.Ц»_всего.земного щара.. В учебных программах наших вузов
региональная геотектоника территории страны обычно входит в
курс re региональной геологии, поскольку региональная геотек-
тоника ость часть региональной геологии, а курс региональной
геотектоники зарубежных стран и океанов читается отдельно.
Поэтому материал по региональной геотектонике в данную книгу
не включен.
Третий раздел геотектоники — это историческая геотектоника.
Ее задача состоит в выделении основных этапов и стадии ра.шития
структуры литосферы как в глобальном, так и в региональном
масштабе. Историческая геотектоника — органическим составной
элемент исторической геологии, и относящийся к ней материал
включается в курс последней. Мы отводим одну главу основным
этапам эволюции структуры литосферы, поскольку это нажно для
понимания общих закономерностей эволюции Земли.
В особый подраздел историческом геотектоники выделилась
неотектоника, рассматривающая последний этап развития лито-
сферы — олигоцен-чствертнчнып. Причиной такого обособления
явилась специфичность как самого этапа, так и методов его изу-
чения.
Свою специфику имеет и изучение современных движении, по-
скольку к ним применимы различные инструментальные методы.
Это дает основание выделить еще одно научное направимте—
актуотектонику.
Четвертый раздел геотектоники включает рассмотрение зако-
номерностей проявления тектонических движений и деформаций,
особенностей развития и условий формирования крупных струк-
турных элементов литосферы, а также, как упоминалось выше,
более мелких тектонических дислокаций — складчатости, разрыв-
ных нарушений и др. Раскрытию механизма различных тектони-
ческих деформаций способствуют экспериментальная тектоника —
физическое моделирование различных типов тектонических струк-
тур— и .тектонофизика, включающая как физическое, так и мате-
матическое их моделирование. В решении наиболее общих вопро-
сов— причин тектонических движений и деформаций и развития
структуры литосферы в целом — геотектоника смыкается с. геоди-
намикой, поскольку именно последняя изучает силы, действующие
в масштабе всего земного шара. Именно весь очерченный круг
вопросов и составляет основное содержание предлагаемой книги.
Наряду с тем, что геотектоника составляет как бы теоретиче-
скую сердцевину всей геологии (поэтому ее иногда называют «фи-")
лософией геологии»), она имеет немалое прикладное значение,
которое выражается в трех аспектах. Во-первых, в связи с поиска- <•
ми месторождений различных полезных ископаемых, как рудных,
так и нерудных и горючих, поскольку тектонические условия и
особенности тектонического развития являются одним из главных
факторов, контролирующих размещение их залежей. Значитель-
ную роль при этом играет составление тектонических карт, явля-
ющихся обычно основой для анализа размещения уже обнаружен-
ных скоплений полезных ископаемых и прогноза распространения
еще не открытых залежей или целых бассейнов, в частности неф-
тегазоносных. Но тектонические карты имеют не только приклад-
ное, но и большое теоретическое значение, поскольку в них нахо-
дят отражение и структура земной коры, и в определенной степе-
ни история формирования этой структуры. Следовательно, текто-
ническая картография также составляет важный раздел геотек-
тоники.
Во-вторых, данные изучения новейших и особенно современных
движений и сейсмичности подлежат обязательному учету при
строительстве крупных сооружений, в особенности атомных и
гидроэлектростанций.
В-третьих, данные неотектоники и актуотектоникн имеют пер-
востепенное значение при оценке сейсмической опасности, при со-
ставлении карт сейсмического районирования и прогноза земле-
трясений. Исследование связи сейсмичности с тектоническими
структурами и движениями составляет предмет особой науки —
'сейсмотектоники.
1.2. Методы геотектоники
Как и любая другая самостоятельная научная дисциплина,
геотектоника использует свои особые методы исследования и на-
ряду с этим общенаучные методы и методы, заимствованные из
смежных наук. К собственно тектоническим методам относятся
следующие.
Структурный анализ заключается в изучении взаимного рас-
положения в трехмерном пространстве тектонических нарушений:
складок, разрывов со смещением, трещин, внедрений магматиче-
ских или пластичных осадочных (соли, глины) пород, а также
ориентировки минералов в метаморфических породах. Соответст-
вующие данные получают в процессе геологического картирова-
ния, бурения, проведения горных выработок, шахт, штолен и др.
Они наносятся на карты и используются для построения профи-
лей, блок-диаграмм и других графических документов, например
роз-диаграмм трещиноватости, ориентировки зерен минералов и
т. п. Это дает возможность восстановить поля напряжений, выз-
вавших образование тех или иных форм тектонических нарушений,
и (или) выяснить последовательность образования последних.
Структурный анализ может выполняться в различном масшта-
бе— от изучения ориентировки минералов, в частности кварца, в
шлифах горных пород с нанесением полученных замеров на спе-
циальные стереографические сетки и их статистической обработ-
кой (микро- или петроструктурный анализ) до детального струк-
турного анализа отдельных участков, в частности рудных полей,
регионального структурного анализа и вплоть до глобального
структурного анализа в масштабе всей планеты. Большое значе-
ние при региональном и глобальном структурном анализах приоб-
рело использование снимков земной поверхности, сделанных из
космоса, — космоснимков. На них, в частности, проявляются типы
тектонических структур, обычно пропускаемые при геологической
съемке, — кольцевые структуры и линеаменты.
Метод сравнительной тектоники представляет разновидность
общенаучного сравнительно-исторического метода и применяется
в двух аспектах. В первом из них проводится сравнение парамет-
ров и других характеристик однотипных или родственных струк-
тур в целях выявления наиболее общих для них показателей, а
также различий, по которым отдельные типы могут быть разделе-
ны на подтипы, например платформы на древние и молодые. Во
втором аспекте проводится сравнение родственных типов струк-
тур в целях установления их эволюционной последовательности,
например океаны — геосинклинали — орогены — платформы. К
данному методу примыкает метод аналогий, позволяющим прогно-
зировать особенности малоизученного представителя того или
иного типа структур по лучше изучен и ым структурам того же
типа.
Геодезические методы используются для и (учении пжрсмс'нпых
движений и деформаций. В них все тире применяется лазерная
техника. Особенно следует подчеркнуть огромное принципиальное
значение методов космической геодезии для иыянлеппя переме-
щения литосферных плит в современную эпоху, а также структур-
но-геоморфологических элементов ложа океанов.
Геоморфологические методы применяются при исследовании
новейших движений, деформаций и порожденных ими структур.
Они находят непосредственное отражение в современном рельефе,
который в основном создан новейшими движениями к деформа-
циями и обычно не полностью изменен процессами денудации it
аккумуляции. Последнее относится в особенности к структурам
океанского ложа, что и позволило применить к ним наимспоиа-
ния, взятые из геоморфологии, — хребты, котловины, желоба и др.
Анализ фаций и мощностей осадочных и вулканогенио-осадоч-
ных отложений — один из основных методов палеотектонического
анализа. Анализ фаций применяется в двух измерениях — по пло-
щади и по разрезу. В первом случае составляются карты фации
для определения интервалов стратиграфического разреза или мо-
ментов геологического времени. Эти карты по распространению
осадков данного возраста позволяют судить о расположении об-
ластей размыва и поднятия, с одной стороны, и накопления осад-
ков, т. е. погружения, — с другой. Распределение осадков различ-
ного типа, например крупно- и тонкообломочных, позволяет уста-
новить направление увеличения глубин бассейна, т. е. нарастания
погружения. Смещение в плане полос развития одинаковых (изо-
пических) фаций, разделенных линиями сдвигов или надвигов»
дает возможность определить амплитуды горизонтальных смеще-
ний вдоль этих разрывов.
Анализ фаций применяется также в аспекте сравнения фаций,
сменяющих друг друга в стратиграфическом разрезе какого-либо
района, например в разрезе скважины. Такая смена фаций по вер-
тикали обычно интерпретируется как отражение колебаний глу-
бины бассейна, но подобная интерпретация нередко оказывается
упрощенной или даже неверной (см. гл. 9).
Анализ мощностей, их изменения по площади дают количест-
венное представление о размере тектонического прогибания в об-
ластях накопления осадков и подводных вулканитов, в случае
мелководных образований достаточно точное. Совместный анализ
фаций и мощностей гарантирует от ошибок при интерпретации
зон больших и малых мощностей, а также при необходимости от-
личать области первичного неотложения осадков от областей их,
вторичного размыва.
Объемный метод представляет развитие предыдущего и осно-
ван на измерении по картам фаций и мощностей объемов осадков
и вулканитов разных типов. Это позволяет дать количественную
оценку погружениям и косвенно поднятиям, оценить изменения в
интенсивности вулканизма и полнее охарактеризовать развитие
этих процессов во времени.
Анализ формаций имеет существенное значение для тектони-
ческого районирования, для определения тектонического режима,
т. е. характера тектонических движений в данном районе и в опре-
деленное время, поскольку формации — крупные комплексы гор-
ных пород, образованные в определенных тектонических условиях,
В последнее время понятие формации в этом смысле вытесняется
понятием литодинамических (или литогеодинамических) ком-
плексов, под которыми понимаются комплексы горных пород, ха-
рактерные для определенных геодинамических обстановок, на-
пример гранитные батолиты для орогснов или глауконитовые лес-
ки для платформ.
Анализ перерывов и несогласий — старейший метод палеотек-
тонического анализа, существенно развитый в дальнейшем. Изу-
чение перерывов и несогласий в разрезе конкретного региона поз-
воляет расшифровать последовательность проявления в его пре-
делах погружений и поднятий, а также тектонических деформа-
ций, в частности складкообразования. Однако, как мы увидим
дальше, ранее общепринятая трактовка этих явлений (перерыв —
поднятие и осушение, угловое несогласие — фаза сжатия) оказа-
лась упрощенной и поэтому нередко ошибочной.
Другой аспект применения метода анализа перерывов и несо-
гласий заключается в составлении палеогеологических карт до-
перерывных поверхностей. Такие карты, впервые составленные в
40-е годы нашего века, обычно изображают структуру определен-
ного региона, сложившуюся к началу нового этапа тектонического
развития. Серия палеогеологических карт позволяет восстановить
историю формирования наблюдаемой структуры данного региона.
Выяснению происхождения тектонических структур различно-
го типа может способствовать кроме структурного анализа с вос-
становлением древних полей напряжения физическое и математи-
ческое моделирование. Начало физического моделирования, т. е.
экспериментального воспроизведения уменьшенных моделей тек-
тонических структур, восходит еще к началу прошлого века. Но
Э
Одна
СОНре-
па прочную научную основу этот метод стал лишь и середине
XX п., когда моделирование начало ставиться с учетом критерия
п.ч()обия, обязывающего использовать для эксперимента не горные
породы, а другие материалы, обладающие такими физическими
(реологическими, т. е. вязкостными) свойствами, чтобы они ком-
пенсировали краткость времени эксперимента и малые размеры
моделей по сравнению с реальным временем формирования струк-
тур и их реальными размерами. Однако это не исключает экспе-
рименты по изучению поведения реальных минералов и горных
пород при высоких температурах и (или) давлениях. И ил ним")
стране работы по экспериментальной тектонике успешно недутея
в Москве (МГУ, ИФЗ РАН), где они были организованы В. В. 1>е-
лоусовым, Новосибирске (ИГР СО РАН), а за рубежом
сале, Швеция (Г. Рамберг).
Таковы основные методы сопремемнон геотектоники,
группа методов структурные направлена на изучение1
мсннои структуры земной коры и литосферы в целом; к ним отно-
сятся структурным анализ и его разновидности. Вторая группа
методов исторические занимается изучением истории текто-
нических движений п деформаций н общего развития земном ко-
ры; таковы геодезические и геоморфологические методы изучения
современных и новейших движений — неотектонический анализ,
методы анализа фаций, мощностей, объема отложений, формаций,
литодинамических комплексов, перерывов и несогласий — палео-
тектонический анализ. Третья группа методов—методы сравни-
тельной тектоники, физического (эксперимент) и математическо-
го моделирования, отчасти структурный — предназначена для
раскрытия происхождения тектонических структур. •
Следует особо подчеркнуть то значение, которое в последние
десятилетия приобрело для геотектоники широкое применение
метода^ актуализма, вернее актуалистического подхода, ранее оп-
"раГвдавшего себя в других отраслях геологии. До этого периода
применение актуализма в геотектонике сдерживало то объектив-
ное обстоятельство, что структуры подвижных поясов зарожда-
лись и значительную часть истории своего развития проходили в
морской и даже океанской обстановке. Между тем строение ложа
океанов и морей оставалось крайне слабоизученным и не давало
достаточного материала для сравнения с обстановками формиро-
вания н развития древних структур. Положение стало быстро ме-
няться лишь начиная с 50—60-х годов нашего века, когда развер-
нулись широкие исследования в области геологии и геофизики
океанов и морей, и в настоящее время актуалистический подход
занял в геотектонике ведущее место, что авторы и постарались от-
разить в самом построении данной книги, предпослав характерис-
тике развития древних структур описание их современных ана-
логов.
Помимо собственных методов геотектоника широко опирается
на данные смежных наук о Земле и прежде всего на данные гео-
физики, без которых невозможно получить объемное представле-
но
ние о строении земной коры и литосферы, а тем более тектоно-
сферы и планеты в целом. Ведущее положение среди геофизиче-
ских методов с точки зрения геотектоники приобрели сейсмичес-
кие методы; их значение стремительно возрастает и уже стало
сравнимым со значением собственно геологических методов. Но
достаточно велика роль и других геофизических методов: магни-
тометрии, гравиметрии, геотермии, магнитотеллурических зонди-
рований.
Существенное значение для геотектоники приобрели и геохи-
мические методы в широком их понимании, включая петрохимию,
изотопную геохимию и др. Так, состав магматических пород ока-
зался ценнейшим индикатором геодинамических и, в частности,
тектонических обстановок и режимов. Тесные связи с геотектони-
кой наук о веществе горных пород — петрологии магматических
и метаморфических пород, седиментологии и литологии — полу-
чили отражение в учении о формациях и литодинамических ком-
плексах. Не менее тесны они и в отношении геоморфологии и па-
леогеографии. Причем здесь всюду действует принцип обратных
связей: с одной стороны, геотектоника использует фактический
материал этих наук и, с другой стороны, помогает им в истолко-
вании процессов и явлений, которые составляют область их инте-
ресов. То же касается и наук, изучающих полезные ископаемые.
Многие из них служат ценными показателями тектонических и
геодинамических обстанозок, например, алмазоносные кимберли-
ты, характерные для древних платформ, сульфидные руды поли-
металлов типа Куроко — для вулканических островных дуг и т. п.
Дата добавления: 2014-12-18; просмотров: 52 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |