Методы восстановления тектонических движений прошлого 

Тектонические движения являются одним из важнейших факторов в развитии геологических процессов, изменяющих лик Земли. Они приводят к преобразованию земной коры, изменяют формы рельефа поверхности, очертания суши и моря, воздействуя тем самым на климат. Тектонические движения влияют на вулканизм, на процессы осадконакопления и определяют размещение полезных ископаемых в земной коре.

Тектонические движения выражаются в виде медленных поднятий и опусканий, приводящих к трансгрессиям и регрессиям моря в виде общего смятия земной коры с образованием высоких горных массивов и глубоких впадин, образованием складок, а также в форме разрушительных землетрясений, которые сопровождаются возникновением трещин со значительным смещением блоков коры по вертикали и горизонтали.

В зависимости от направления напряжения тектонические движения подразделяют на вертикальные (радиальные) и горизонтальные (тангенциальные). При анализе вертикальных движений различают восходящие (положительные) и нисходящие (отрицательные) движения. Этим движениям чаще соответствуют медленные, плавные поднятия или опускания, охватывающие территории континентов и океанических впадин или их частей. Это эпейрогенические движения (греч. "эпейрос" - материк).

Движения тангенциальные (по касательной к поверхности земной коры) связаны с определенными зонами и приводят к существенным деформациям земной коры. Это орогенические движения (греч. "орос" - гора).

Тектонические движения и возникающие при этом структуры земной коры изучают геотектоника и структурная геология.

Для восстановления тектонических движений прошедших эпох используют специальные методы, позволяющие воссоздать общую картину тектонических движений для определенной эпохи.

О характере современных тектонических движений мы судим, наблюдая современные процессы, которые наглядно проявляются в областях активных землетрясений и вулканизма: 1) современные вертикальные тектонические движения фиксируются путем повторного нивелирования; 2) новейшие движения, т.е. происходившие в неоген-четвертичное время, изучают с помощью геоморфологических методов, анализируя рельеф поверхности Земли, морфологию речных долин, расположение морских террас, мощность четвертичных отложений.

Значительно труднее изучать тектонические движения прошлых геологических эпох. Методами изучения этих движений являются: 1) анализ стратиграфического разреза; 2) анализ литолого-палеогеографических карт; 3) анализ мощностей; 4) анализ перерывов и несогласий; 5) структур-цый анализ; 6) палеомагнитный анализ; 7) формационный анализ.

1) Анализ стратиграфического разреза  позволяет проследить тектонические движения небольшого участка земной коры в течение длительного времени. Исходным материалом для анализа является стратиграфический разрез (колонка), который необходимо исследовать с позиций изменения обстановки накопления пород в их стратиграфической последовательности. Изучая вещественный состав, структурные и текстурные особенности пород, заключенные в них окаменелости, удается выделить типы отложений, которые накапливаются на различных гипсометрических уровнях относительно уреза воды морского бассейна и соответственно охарактеризовать обстановку осадконакопления. Отрицательные тектонические движения в условиях стабильного выноса обломочного материала в бассейн приводят к углублению его дна и смене вверх по разрезу мелководных отложений более глубоководными. Наоборот, положительные тектонические движения приводят к обмелению бассейна и смене по разрезу глубоководных отложений мелководными, наземными и далее размывом ранее накопившихся отложений. Отрицательные тектонические движения способствуют развитию морских трансгрессий, а положительные вызывают регрессию.

2) Литолого-палеогеографический анализ. Анализ литолого-палеогеографических карт позволяет судить о направленности движений и распределении прогибов и поднятий на площади. Обычно области аккумуляции отложений соответствует отрицательная структура, области денудации - положительная. В связи с дифференцированностью движений на фоне крупной отрицательной структуры могут выделяться участки относительных поднятий с морскими мелководными отложениями среди более глубоководных. Такой участок представляет собой подводное поднятие - отмель и может соответствовать растущей антиклинальной структуре. Участок распространения относительно глубоководных отложений среди мелководных должен отвечать впадине на дне бассейна.

Обычно характер тектонических движений более отчетливо выявляется при анализе литолого-палеогеографических карт, составленных для нескольких последовательных отрезков времени.

3) Анализ мощностей. На участках ускоренного прогибания накапливаются осадки большей мощности, на участках замедленного прогибания - меньшей мощности, в областях воздымания - мощности равны нулю.

Данные о мощностях одновозрастных отложений наносят на карты; точки равных мощностей соединяют линиями - изопахитами. По картам с изопахитами можно судить о распределении участков относительных прогибов и поднятий. Однако анализ мощностей необходимо совмещать с анализом фациальной обстановки накопления осадка, т.к. он применим только для определенных условий осадконакопления, когда скорость прогибания ложа компенсируется скоростью накопления на нем осадков. В случае декомпенсированного разреза в течение огромных промежутков времени может накопиться незначительный по мощности слой осадка.

4) Анализ перерывов и несогласий. Положительные тектонические движения в стратиграфическом разрезе выражаются сменой относительно глубоководных отложений мелководными, мелководных — прибрежными и континентальными. В таком случае, если эти движения привели к подъему накопившихся осадков выше уровня моря, начинается их размыв. При последующем погружении новая серия осадков ложится на размытую поверхность, которая называется поверхностью перерыва или поверхностью несогласия. Эти поверхности фиксируются выпадением из нормальной последовательности тех или иных стратиграфических подразделений, присутствующих там, где положительные движения не проявлялись. Если отложения выше и ниже поверхности, фиксирующей перерыв в осадконакоплении, залегают с одинаковыми углами наклона (стратиграфическое несогласие), можно говорить о медленных положительных движениях, охвативших большие площади. Если наблюдаются резко отличные углы наклона (угловое несогласие), то ранее накопившиеся осадки к моменту нового погружения и осадконакопления испытали складкообразование, могли быть нарушены разрывами. Глубина размыва подстилающей толщи и продолжительность перерыва в осадконакоплении свидетельствуют об амплитудах тектонических движений, приведших к несогласию между толщами пород. Толщи пород, отделенные от подстилающих и покрывающих отложений поверхностями угловых несогласий, называются структурными этажами. Каждый структурный этаж отвечает естественному историко-тектоническому этапу развития территории, который начался трансгрессией и осадконакоплением во время отрицательных движений и завершился подъемом территории и складчатостью. Каждый структурный этаж характеризуется специфичными формами залегания слоев. Специально для тех, кто хочет забронировать отель по выгодным ценам в считанное время, а главное дешево и качественно, предлагаем посетить интернет-ресурс Ducktour.ру воспользоваться гибкой системой booking.

5) Структурный анализ имеет важное значение при изучении горизонтальных движений, так как позволяет качественно и количественно оценить величину горизонтальных движений во время деформации слоев. Если мысленно распрямить слой, смятый в складки, образовавшиеся при боковом сжатии, протяженность такого выпрямленного слоя будет соответствовать первоначальной ширине прогиба до момента деформации слоя. Разность между суммой длины крыльев складок и суммой ширины тех же складок составит величину горизонтального сжатия слоя. Пользуясь графическим способом или геометрическими формулами, можно оценить амплитуду горизонтальных движений, приведших к образованию складок.

6) Палеомагнитный анализ. Способность горных пород намагничиваться во время своего образования в соответствии с направлением геомагнитного поля и сохранять эту намагниченность позволяет не только создать палеомагнитную геохронологическую шкалу, но и использовать данные палеомагнитного анализа для выявления горизонтальных тектонических движений. Определив среднее направление намагниченности пород определенного возраста, взятых из какого-либо пункта на поверхности Земли, можно рассчитать положение магнитного полюса того времени в координатах. Исследуя породы в их стратиграфической последовательности, по координатам вычерчивается траектория относительного перемещения полюса за время, соответствующее изученному интервалу стратиграфического разреза. Проделав такое же исследование по образцам, взятым из другого пункта, вычерчивается траектория перемещения полюса относительно пункта за тот же период времени.

Если обе траектории совпадают по форме, то обе точки сохранили постоянное положение относительно полюсов. Если траектории не совпадают, то обе точки по-разному изменили свое положение относительно полюса. Так, например, траектории движения Северного полюса, рассчитанные для территории Северной Америки и для Европы за последние 400 млн. лет, существенно отличны. Это позволяет сделать вывод о горизонтальных перемещениях континентов в указанное время.

7) Формационный анализ является методом исследования строения и истории развития земной коры на основе изучения пространственных взаимоотношений ассоциаций горных пород - геологических формаций.

Термин "формация" был введен известным немецким геологом А.Г.Вернером еще в XVIII в. Долгое время до начала XX в. его употребляли в качестве стратиграфической категории, как и предложил автор. До сих пор в США для обозначения стратиграфических единиц употребляется термин "формация". В нашей стране формационный анализ нашел широкое применение в связи с тектоническим районированием и прогнозом полезных ископаемых. Заслуга в его развитии принадлежит многим русским ученым, в частности Н.С.Шатскому, Н.П.Хераскову, В.Е.Хаину, В.И.Попову, Н.Б.Вассоевичу, Л.Б.Рухину и другим исследователям.

Различают три типа формаций: осадочные, магматические и метаморфические. При изучения формаций выделяют главные (обязательные) и второстепенные (необязательные) члены ассоциации. Главные члены ассоциации характеризуют определенную формацию, т.е. устойчивую ассоциацию, повторяющуюся в пространстве и во времени. По названию главных членов ассоциации дается название формации. Набор второстепенных членов подвержен существенным изменениям. В зависимости от вещественного состава типы формаций делятся на группы. Например, среди осадочных формаций можно выделить группы глинисто-сланцевых, известняковых, сульфатно-галогенных, кремнистых, мелкообломочно-кварцевых, мелкообломочных полимиктовых и др.; среди вулканогенных - группы базальтово-диабазовых (трапповых), липарито-дацитовых, андезитовых формаций и др.

Главными факторами, определяющими формирование устойчивых ассоциаций осадочных горных пород, являются тектонический режим и климат, а магматических и метаморфических пород - тектонический режим и термодинамическая обстановка. В зависимости от тектонического режима выделяются три класса формаций: платформенный, геосинклинальный, орогенный. Большинство осадочных формаций могут служить надежными индикаторами тектонического режима. Например, формации мергелисто-меловые, каолиновых глин, кварцевых песчаников, глинисто-опоковая свидетельствуют о платформенном режиме осад-конакопления, а осадочные флишевые, кремнисто-карбонатные, кремнисто-сланцевые, яшмовые формации являются индикаторами геосинклинального режима. Широкое развитие осадочных грубообломочных формаций указывает на орогенный режим.        

Еще более определенное заключение о тектонических режимах можно сделать на основе анализа магматических формаций, если иметь в виду, что ряд пород: основные - средние - кислые щелочные соответствуют последовательности развития магматических извержений при смене геосинклинального режима орогенным и далее платформенным.

Площади распространения определенных формаций контролируются тектоническими структурами, развитием которых обусловлено пространственное ограничение формаций. Поэтому, изучая закономерности распространения формаций в пространстве, мы тем самым устанавливаем размещение тектонических структур во время образования формаций. Эволюция тектонического режима приводит к последовательной смене в разрезе геологических формаций. Располагая данными об условиях формирования комплексов горных пород, сменяющихся по вертикали, можно сделать вывод об изменении тектонического режима.

Так, например, если мощная толща флишевых формаций с характерными тонкими, закономерно ритмично переслаивающимися пластами песчаников, алевролитов и аргиллитов, перекрыта толщей грубообломочных морских и континентальных отложений - молассами, делается вывод, что геосинклинальные условия сменились орогенными. Этот вывод основан на существующих представлениях о тектонических условиях накопления флишевых и молассовых формаций.

Анализ формаций дает возможность классифицировать тектонические структуры, выделяя , их особые типы, например, типы прогибов. Повторяемость типичных формаций в пространственно разобщенных структурах позволяет наметить общую этапность в истории тектонического развития структур, сравнить наборы формаций близких по типу структур разного возраста и т.д.