ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 21.05.2021
Просмотров: 164
Скачиваний: 1
Г
ЛАВА
3. МЕТОДЫ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ТЕКТОНИЧЕСКИХ
ДВИЖЕНИЙ
ГЛАВА 3. МЕТОДЫ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ТЕКТОНИЧЕСКИХ ДВИЖЕНИЙ
Земная кора находится в постоянных движениях. Они выражаются в виде медленных поднятий и опусканий, приводящих к трансгрессиям и регрессиям, формировании горных массивов, в смятий в складки пластов горных пород, образования разломов со значительными смещениями по горизонтали и вертикали. Тектонические процессы приводят к преобразованию земной коры, меняют рельеф суши и дна моря, определяют их очертания, влияют на вулканизм, осадконакопление, размещение полезных ископаемых.
Тектонические движения выражаются в виде медленных поднятий и опусканий, влекущих наступление и отступление моря (эйперогенические движения), в виде общего смятия земной коры с образованием высоких горных массивов и глубоких впадин, складок, а также в форме разрушительных землетрясений, сопровождаемых возникновением трещин и разломов (орогенические движения).
По направленности тектонические движения разделяются на вертикальные (радиальные) и горизонтальные (тангенциальные), а первые – на восходящие и нисходящие. Об активности современных движений можно судить по скорости перемещения точек земной поверхности, как по горизонтали, так и по вертикали, которая может достигать нескольких сантиметров в год, по деформированности земной коры, землетрясениям, извержениям вулканов, перемещениям береговых линий.
Современные тектонические движения определяются с помощью повторных нивелировок для вертикальных перемещений и повторных триангуляций местности для горизонтальных с целью .выявления изменений во взаиморасположении опорных пунктов. Новейшие движения, т.е. неоген-четвертичные, изучают с помощью геоморфологических методов (анализ рельефа поверхности Земли, морфологии речных долин, расположения морских террас, мощностей четвертичных отложений).
Гораздо сложней исследование тектонических движений прошлого. Для этого имеется ряд методов: 1 – анализ стратиграфического разреза; 2 – палеогеографический анализ; 3 – анализ мощностей; 4 – анализ перерывов и несогласий; 5 – структурный анализ; 6 – палеомагнитный анализ; 7 – формационный анализ.
3.1. Анализ стратиграфического разреза
И
зучая
породы последовательно снизу вверх по
разрезу (состав, структуры, текстуры,
органические остатки) и восстанавливая
условия их образования, можно установить
палеогеоморфологию участков Земли, где
формировались эти породы. Выделяются
гористая суша с высотами до первых
километров, холмистая суша (50-200м),
прибрежная равнина (0-50м), пляж (0м),
мелководный шельф глубиной до 200 м,
глубоко-водный шельф (200-500м), континентальный
склон (более 500м).
Результаты исследований разреза изображаются на графике (палеогеографическая кривая), где по оси абсцисс отлагается время, по оси ординат – обстановки суши выше нулевой линии и обстановки моря ниже неё (рис. 3.1). Отрицательные движения приводят к трансгрессии бассейна и смене мелководных отложений глубоководными; положительные движения – к регрессии и смене более глубоководных осадков мелководными. Важным элементом анализа стратиграфического разреза является составление графика скорости осадконакопления. На оси абсцисс также отлагается время, на оси ординат – мощность пород стратиграфических подразделений нарастающим итогом. Если палеогеографическую кривую и скорость осадконакопления совместить, т.е. откладывать мощность не от нулевой линии, а от палеогеографической кривой, то получится кривая изменения положения ложа осадков – кривая прогибания или палеотектоническая кривая. При малых мощностях она приближается к палеогеографической кривой, при больших – к кривой скорости осадконакопления.
3.2. Палеогеографический анализ
Базируется на связи рельефа поверхности Земли и тектонических движений. Это хорошо видно в горных областях, где проявляются движения положительного знака. Там, где происходят отрицательные движения, располагаются моря и океаны, где ослабленные (платформы) – формируются равнинные области. Обычно области аккумуляции соответствует отрицательная структура, области денудации – положительная. Анализ палеогеографических карт позволяет судить о направленности тектонических движений в разных участках. В пределах крупных площадей могут быть участки, отличающиеся по характеру движений от основной структуры (поднятия на фоне опусканий и наоборот). Так участок мелководных отложений среди глубоководных должен отвечать поднятию во впадине.
В
о
время осадконакопления одновременно
с ним могут формироваться конседиментационные
складки, которые проявляются в литологии
и мощностях образующихся отложений.
Литолого-палеогеографические карты
составляются обычно для непродолжительных
отрезков времени. По нескольким
сопряжённым по времени картам отчётливо
выявляется развитие структуры. Этот
метод применяется и для доказательства
горизонтальных движений. Если, например,
по разрывным нарушениям соприкасаются
одновозрастные пляжевые пески с
абиссальными илами, которые не могут
формироваться по соседству, то это
свидетельство тектонического сближения
разнофациальных областей. А при наличии
в соседних областях, не испытавших
перемещений, латерального ряда фаций
определяется амплитуда горизонтальных
перемещений.
3.3. Анализ мощностей
В его основе лежит принцип сглаживания неровностей рельефа, возникающих при неравномерном погружении отдельных участков площадей осадконакопления. Там, где погружение быстрее, мощности больше, в воздымающихся участках мощности нулевые. Данные о мощностях наносят на карты, точки равных мощностей соединяют линиями – изопахитами (рис. 3.2) и по ним можно судить о распределении поднятий и впадин. Анализ мощностей необходимо совме-щать с анализом обстановки накопления осадка, так как этот метод «работает» когда скорость про-гибания ложа компенсируется скоростью нако-пления на нём осадков. В случае некомпенси-рованного разреза в течение больших проме-жутков времени может накопиться незначительный по мощности слой осадка (рис. 3.3).
3.4. Анализ перерывов и несогласий
При положительных движениях из разрезов выпадают отдельные толщи и более молодые отложения ложатся на размытую поверхность или поверхность перерыва (несогласия). Выпавшие толщи присутствуют в конкретных разрезах там, где положительные движения не проявлялись. Различают стратиграфическое и угловое несогласия. Первое может свидетельствовать о медленных поднятиях на больших территориях, второе – об интенсивных движениях и складчатости (рис. 3.4). Складчатость может формироваться и во время осадконакопления (рис. 3.5). По площади типы несогласий могут меняться, в частности при переходе от горной местности
к
равнинной (рис. 3.6). Толщи пород, отделённые
от подстилающих и перекрывающих пород
угловыми несогласиями, называются
структурными этажами. Каждый из них
отвечает естественному историко-тектоническому
этапу развития территории, своими
особенностями, литологией.
3.5. Структурный анализ
Имеет важное значение при изучении горизонтальных движений, так как позволяет оценить величину горизонтальных движений при деформации слоёв. Если мысленно распрямить слой, смятый в складки, образовавшиеся при боковом сжатии, то его первоначальная протяжённость будет соответствовать ширине прогиба до деформации слоя. Разность между суммой длины крыльев складок и суммой их ширины составит
в
еличину
горизонтального сжатия слоя. Например,
по рис. 3.7. можно представить, что при
средних углах 60° горизонтальное
сокращение поверхности было двукратным.
Горизонтальные движения выявляются
также на основе анализа пологих надвиговых
структур – шарьяжей и сдвиговых явлений.
Если удаётся установить горизонтальную
амплитуду шарьяжа (рис. 3.8), то можно с
уверенностью говорить о сокращении
первоначальной поверхности на величину
этой амплитуды. То же самое и со сдвигами.
Показателями горизонтальных тектонических
движений могут быть блоки основных и
ультраосновных пород среди кремнистых
и глинисто-кремнистых образований
(офиолитовые зоны). Они перемещены из
океанических зон к континентам на сотни
и тысячи километров. Время проявления
горизонтальных движений устанавливается
определением возрастов самых молодых
слоёв, затронутых деформациями, и
недеформированных перекрывающих пород.
3.6. Палеомагнитный анализ
Б
азируется
на способности пород сохранять
намагниченность, приобретённую во время
её образования, и использовать результаты
этого анализа не только для составления
палеомагнитной геохронологической
шкалы, но и для выявления горизонтальных
тектонических движений. Определив
среднее направление намагниченности
пород определённого возраста, взятого
из какого-то пункта на поверхности
Земли, можно рассчитать положение
магнитного полюса того времени в
координатах. Изучая породы в их
стратиграфической последовательности,
по координатам вычерчивается траектория
относительного перемещения полюса за
время формирования исследуемого разреза.
Проделав такое же исследование по
образцам, взятым из другого пункта,
вычерчивается траектория перемещения
полюса относительно этого пункта за
тот же период времени.
Когда обе траектории совпадают по форме, то обе точки сохранили постоянное положение относительно полюсов. Если же траектории точек не совпадают, то последние по разному изменили своё положение по отношению к полюсам. Например, траектории движения Северного полюса, рассчитанные для Северной Америки и Европы за последние 400 млн лет, резко отличаются (рис. 3.9). Это позволяет говорить о горизонтальных перемещениях за это время.
3.7. Формационный анализ
Это метод исследования строения и истории развития земной коры на основе изучения пространственных взаимоотношений ассоциаций горных пород – геологических формаций. Формация - вещественная категория и занимает определённое положение в иерархии вещества земной коры: химический элемент – минерал – горная порода – геологическая формация – формационный комплекс – оболочка земной коры. Геологическая формация - закономерная ассоциация горных пород, связанных единством вещественного состава и строения, обусловленных общностью их происхождения (или сонахождения).
Различают осадочные (вулканогенно-осадочные), магматические и метаморфические формации. При изучении формаций выделяют главные (обязательные) и второстепенные (необязательные) члены ассоциаций. Главные характеризуют определённый формационный тип – устойчивую ассоциацию, повторяющуюся в пространстве и времени. По названию главных членов ассоциации даётся название всей ассоциации. Каждая формация характеризуется определённым типом внутреннего строения, составом пород, характером чередования и мощностями слоёв, степенью их выдержанности по площади, наличием специфических пород, минералов, руд, преобладающей окраской, формой тел, степенью диагенетических и метаморфических изменений.
Главными факторами, определяющими формирование устойчивых ассоциаций осадочных горных пород, являются тектоническая обстановка, климат, интенсивность вулканизма; магматических и метаморфических – тектонический режим и термодинамические обстановки. В зависимости от условий формирования осадочных пород, их изменчивости в пространстве и времени образуются генетические типы отложений. От этих факторов зависит и общее распределение формаций на земной поверхности.
В зависимости от тектонического режима выделяется четыре класса формаций: платформенный, геосинклинальный, орогенный и океанический. В состав последнего входят формации талассократонов (океанических впадин), разделяющих их асейсмических поднятий, срединно-океанических хребтов.
Большинство осадочных формаций служат показателями тектонических режимов. Так формации кварцевых песков, глауконит-кварцевая, мергельно-меловая, глинисто-опоковая являются показателями платформенного режима. Группа флишевых, кремнисто-карбонатных, офиолитовых, яшмовых, кремнисто-сланцевых формаций свидетельствует о геосинклинальном режиме, а моласса и шлир – об орогенном. Для магматических формаций смена основных пород средними, а затем кислыми и щелочными соответствует последовательности развития магматических извержений при смене геосинклинального режима орогенным и далее платформенным.
Площади распространения определённых формаций контролируются тектоническими структурами, развитием которых обусловлено их пространственное обособление. Поэтому, изучая формации, мы устанавливаем размещение тектонических структур. Эволюция тектонического режима приводит к последовательной смене в разрезе геологических формаций. Исследуя их, можно делать выводы об изменениях тектонических обстановок. Так смена в разрезе мощной толщи флишевой формации с характерным тонким переслаиванием песчаников, алевритов аргиллитов молассовой грубообломочной толщей морских и континентальных отложений свидетельствует о смене геосинклинального режима орогенным.
Формационный анализ позволяет классифицировать тектонические структуры, выделять определённые типы поднятий и прогибов. Повторяемость типичных формаций в разобщённых по площади структурах позволяет наметить общую этапность в истории тектонического развития структур, сравнить наборы формаций близких по типу структур разного возраста. Важное значение этот анализ имеет для прогноза полезных ископаемых, поскольку многие из них связаны с определёнными типами формаций. На этом основании выделяются угленосные, соленосные, фосфоритоносные, бокситоносные, железорудные, нефтеносные и целый ряд других формаций.
Последовательность при изучении и выделении формаций следующая. Вначале в разрезе производится выделение толщ пород, отличающихся по литологическому составу, разделённых четко выраженными поверхностями напластования, границами перерывов или размывов (стратиграфический перерыв и несогласие). Затем производится изучение группы пород (ассоциации), входящих в состав выделенного естественного комплекса, т.е. парагенетический анализ. Одновременно определяется цикличность строения формации, структурно-текстурные признаки пород, их генетический тип и фациальная принадлежность, устанавливается физико-географическая (ландшафтная) обстановка формирования осадков. В заключительной фазе формационного анализа определяются климатический и тектонический режимы времени и места формирования формаций. Таким образом, проводятся формационно-тектонический и палеоклиматический анализы. Теоретическое значение изучения осадочных и вулканогенно-осадочных формаций состоит в возможности восстановления по ним древней тектонической, климатической и ландшафтной зональности. Практическое значение этого анализа обусловлено связью различных полезных ископаемых с определёнными типами формаций.
33