Файл: Образовательная автономная некоммерческая организация высшего образования Московский открытый институт.pdf

127 с олигоценовой эпохи палеогена и до голоцена, т. е. около 40 млн лет.
Именно в этот период был сформирован современный рельеф Земли, и для изучения данного отрезка геологической истории могут быть использованы разнообразные геоморфологические методы.
Неотектонические движения, начавшись около 40 млн лет назад, привели к созданию современного облика Земли. Правильное понимание развития структур, созданных за это время, имеет очень большое значение для прогноза месторождений нефти и газа, минеральных вод, россыпей, содержащих олово, золото, титан. Для изучения неотектоники применяют разные методы, фиксирующие в основном геоморфологические особенности и эволюцию рельефа.
Неотектонические движения выявляются по изучению речных террас в их продольном и поперечном сечении. Составление продольных профилей по речным долинам – один из главных методов изучения неоген-четвертичных тектонических движений. При поднятии реки врезаются, так как возрастает живая сила потока, при опускании накапливаются аллювиальные отложения, слагающие аккумулятивные террасы. От верховий реки в горных областях высотные уровни террас постепенно понижаются в сторону их устья, а в месте выхода реки на предгорную равнину – передовой прогиб – наблюдаются так называемые
«ножницы» террас, когда более древние аллювиальные отложения оказываются залегающими ниже молодых, тогда как в горах они располагаются в обратном порядке. В местах «живущих» разломов, поднятий и т. д. поверхность террас испытывает перегибы, деформацию, что и позволяет обнаружить новейшие разломы.
Изучение морских террас дает материал для суждения о поднятиях и опусканиях морских побережий и эвстатических колебаниях уровня океана. На Черноморском и Каспийском побережьях располагается целая серия наклоненных в сторону моря террас, наиболее высокие из которых, отвечающие позднему плиоцену, находятся выше + 1 км над уровнем моря. В морских террасах высота отсчитывается от их тыльного шва, так как именно там была береговая линия, когда они формировались.
Пологая, слегка наклонная поверхность морской террасы является береговой отмелью с морскими аккумулятивными отложениями. Если в дальнейшем произойдет поднятие побережья или понижение уровня моря, начнется выработка новой террасы и т. д. При новейших тектонических движениях поверхности морских террас сами могут деформироваться. Характерный пример в этом отношении представляет
Апшеронский полуостров на Юго-Восточном окончании Большого
Кавказа, в пределах которого деформированы все четвертичные террасы, вплоть до самой молодой, голоценовой.
Если, скажем, среднеплейстоценовая терраса обычно находится на высоте 200 – 220 м, то на Апшеронском полуострове она поднята до 300 м, И сам полуостров испытывает, как показал Н. Ш. Ширинов, крайне неравномерные

128 тектонические поднятия и опускания, четко унаследованные от более древнего структурного плана.
Форма рельефа морских берегов указывает на характер движений.
Затопление устьев рек и образование эстуариев, например, в устье р.
Черной в Севастополе, свидетельствуют о происходящем опускании побережья. Все севастопольские бухты смогли образоваться только при таких тектонических процессах. Об этом же свидетельствуют древние греческие города, развалины которых сейчас находятся на дне
Керченского пролива, около г. Сухуми и в других местах.
Очень важные сведения о неотектонических движениях дают поверхности выравнивания различного происхождения, абразионные, денудационные, аккумулятивные. Например, на Юго-Восточном Кавказе выделяются шесть таких поверхностей, причем самая высокая и древняя
– Шахдагская, располагается на высотах 4200 – 3500 м, состоит из двух уровней и была выработана в позднем миоцене в сарматском веке, о чем свидетельствуют морские отложения этого возраста, залегающие на абразионной Шахдагской поверхности. Следовательно, район г. Шахдаг был поднят за плиоцен-четвертичное время на четыре с лишним километра. Каждая более низкая поверхность и ее останцы отделяются от более высокой уступом или обрывом, указывающим на прерывистый характер воздымания Кавказа, когда периоды относительного покоя, во время которых и вырабатывалась поверхность выравнивания, прерывались ускоренным поднятием.
Горно-складчатые сооружения чаще всего образуются в виде растущего гигантского свода, осложненного разломами. По мере роста этого свода в спокойные периоды формируются поверхности выравнивания, изучая деформации которых можно выявить историю геоморфологического развития орогена. В других случаях, как, например, на Тянь-Шане, до начала горообразования существовал пенеплен – выровненная денудационная поверхность, которая в послеолигоценовое время быстро была поднята на большую высоту. Поэтому на Тянь-Шане можно видеть на высотах в 4 км ровные долинные участки, почти равнину, в которую глубоко врезаны речные ущелья. А террасы в этих узких речных долинах фиксируют собой стадии врезания реки, т. е. пульсации поднятий, после того как началась регрессивная эрозия и пенеплен был поднят. Возраст поверхностей выравнивания определяется по возрасту отложений, приуроченных к ним, если в последних имеются какие-либо палеонтологические остатки, или по другим данным – литологическим, абсолютному возрасту вулканитов и т. д.
Существуют и другие методы изучения неотектонических движений, о которых мы лишь упомянем. Орографический метод базируется на анализе высотных отметок рельефа, и при этом предполагается, что он непосредственно отражает темп тектонических движений. Однако в этом случае не учитываются процессы денудации, эрозии и ряд других факторов. А срез во время поднятий гор может быть

129 очень значительным, например, на Кавказе, с начала его подъема в позднем миоцене, он составил несколько километров. Батиметрический метод используется для исследования подводного рельефа, создаваемого тектоническими движениями. Следует учитывать, что на морском дне важную рельефообразующую роль играют процессы подводного оползания, органогенные постройки (рифы), действие гидротермальных струй («черные курильщики»), течения и др.
Морфологические методы, базирующиеся на анализе топографических карт, аэро- и космоснимков, дают возможность, выделяя речные долины разного порядка и учитывая глубину их врезания, наклоны поверхностей и т. д., выявить и оконтурить положительные и отрицательные структуры. Морфологические методы дают хорошую «отдачу» при использовании в платформенных областях, где позволяют выявлять пологие погребенные поднятия, слабо отражающиеся в рельефе и являющиеся перспективными для поисков залежей нефти и газа. Разновидностей морфологических методов более полусотни, но все они, в конце концов, сводятся к анализу топографических карт разного масштаба, результаты, обработки которых требуют проверки геологическими и геофизическими методами.
В последнее время все шире в геологии используются дистанционные методы, в том числе и космофотоснимки, дешифрирование которых позволяет выявить многие особенности структур, в том числе и неотектонические, ранее ускользавшие от внимания исследователя. По существу все, что дешифрируется на космическом снимке, так или иначе, проявляется неотектонически, иначе это просто не было бы видно. Очень важно, что на поверхности Земли
«просвечивает» глубинная структура, т. е. происходит своеобразная передача информации. Дело заключается в том, что неотектонические подвижки как бы проявляют более древние и более глубоко залегающие структуры. Зоны повышенной проницаемости – разломы – являются относительно обводненными, что меняет фототон на снимке. По разрывам, испытывающим сжатие, растяжение, смещение и т. д., могут подниматься глубинные газы, флюиды, что сказывается на характере растительного покрова и, следовательно, опять-таки на фототоне.
Повышенный тепловой поток по сетке разломов в условиях Западно-
Сибирской плиты приводит к более раннему таянию снегов вдоль разломов, поэтому космическая съемка весной дает прекрасный материал для обнаружения линеаментов. Космические снимки представляют возможность почувствовать современную геодинамику неотектонических процессов, во многих случаях унаследованную от более древних структурных планов.

130
Периодичность и ритмичность современных новейших и неотектонических вертикальных движений установлена на многих полигонах по данным специальных высокоточных измерений и геоморфологических и геологических наблюдений. Так, для современных движений по материалам повторных высокоточных нивелировок Н. И.
Николаев приводит периоды в 37, 8 – 9, 5 – 6 лет и около года.
Предполагается, что существуют даже суточные высокочастотные колебания земной поверхности. Как полагают К. Ф. Тяпкин и А. Г.
Бондарук, колебания с годовой периодичностью имеют общепланетарный характер и, возможно, связаны с непрерывно изменяющимся ротационным режимом Земного шара, к чему непрерывно вынуждена «приспосабливаться» форма геоида.
Тектонические нарушения.
Рис. 52. Элементы залегания наклонного пласта:
ав) линия простирания; сд) линия падения; се) линия восстания; α) угол
падения
В большинстве случаев осадки, формирующиеся в озерах, морях и океанах, обладают первично горизонтальным или почти горизонтальным залеганием. Известны случаи и первично наклонного залегания слоев, например, в дельтах, на крутом континентальном склоне, в структурах бокового наращивания, когда прогиб заполняется материалом, приносимым преимущественно с одной стороны, в структурах облекания, в случае подводного выступа.
Преобладающее первично горизонтальное залегание слоев нередко нарушено тектоническими движениями, причем формы этого нарушения могут быть самыми разнообразными. В одних случаях слои горных пород испытывают лишь наклон и приобретают моноклинальное залегание. В других случаях слои горных пород смяты, изогнуты, причем изгиб слоев произошел без разрыва их сплошности. Такие нарушения называются складчатыми, а их отдельные формы – складками. Иногда слои разрываются, их сплошность теряется. Такие нарушения называются разрывными, а их формы – разрывами.

131
Для описания положения любого пласта в пространстве используют так называемые элементы залегания наклонного пласта: линию простирания, линию падения и угол падения (рис. 52).
Линией простирания пласта называется линия пересечения пласта с горизонтальной плоскостью. Линией падения пласта называется линия, лежащая в плоскости пласта и перпендикулярная линии простирания.
Как линия простирания, так и линия падения относительно стран света характеризуются азимутами простирания и падения, различающимися между собой на 90
o
Углом падения пласта называется угол, образованный линией падения и ее проекцией на горизонтальную плоскость. Элементы залегания пласта в полевых условиях устанавливаются с помощью горного компаса, устройство которого отличается некоторыми особенностями от обычного. Прежде всего, компас прикреплен к прямоугольной пластине, длинная сторона которой ориентирована в направлении север – юг. Градуировка лимба горного компаса, разделенного на 360
o
, произведена против часовой стрелки, поэтому на лимбе запад и восток поменялись местами. Внутри лимба на пластине расположена шкала клинометра, градуированная на 180
o так, что 0 располагается в центре длинной стороны компаса. Сам клинометр в виде отвеса свободно насажен на одну ось с иглой компаса и может стопориться специальной кнопкой. Градуировка лимба горного компаса позволяет быстро измерять азимуты любых направлений, для чего длинную сторону северным концом направляют на искомый объект и считывают значение азимута в градусах по северному концу магнитной стрелки.
Деформации и нарушения. Когда мы говорим о складках и разрывах, то подразумеваем, что горные породы выведены из своего первичного залегания в результате деформаций, которые, в свою очередь, обусловлены действием сил на эти породы. Напряжения, возникающие в горных породах, могут вызвать изгибание пластов, а могут привести к их разрушению, разрыву. Все эти процессы изучает механика сплошной среды. Силы, прилагаемые к породе, могут относиться либо к поверхности какого-либо ее объема, например, к кровле, или подошве пласта, тогда они называются поверхностными. Если же сила воздействует на определенный объем горной породы, она называется объемной. Все силы, действующие на горную породу, обладают не только величиной, но и определенным направлением. Причины деформаций могут быть различными: это и приложенная по какому-то направлению механическая сила; это и сила тяжести, наиболее универсальная из всех сил; это и влияние температуры; увеличение объема за счет пропитывания породы водой и др. Любая деформация в горных породах зависит от времени, а в геологических процессах оно может быть очень велико.

132
Рис. 53. Виды деформации твердого тела (по В. В, Белоусову):
1) сжатие; 2) простой сдвиг; 3) чистый сдвиг; 4) изгиб; 5)
первоначальная форма тела (шар); 6) после деформации шар
превратился в эллипсоид
Под деформацией понимается изменение объема и формы тела.
Деформации подразделяются на однородные и неоднородные (рис. 53). В первом случае величина деформации одинакова в каждом участке деформированного тела. Так, балка, будучи сжатой, изменит свою форму, но в каждом месте измененной балки деформация будет одинаковой. Во втором случае, если мы эту же балку начнем изгибать, то, очевидно, что ближе к ее верхней части будет наблюдаться растяжение, убывающее к центру, а в нижней половине балки будет происходить сжатие. Среди однородных деформаций выделяют сжатие – растяжение и сдвиг. Для сдвига необходимо действие двух противоположно направленных сил, или пары сил.
Деформации подразделяются на упругие и пластические. Упругая деформация характеризуется тем, что после снятия нагрузки тело вновь принимает исходную форму. Упругое тело всегда оказывает противодействие внешней приложенной силе, которая, будучи отнесенной, к какой-либо единице площади, называется напряжением. В деформируемом теле напряжение изменяется в разных его сечениях, поэтому мы говорим о поле напряжений данного тела, имея в виду все напряжения.
Характеризовать деформацию тела удобно, используя «эллипсоид деформации».
Согласно теории упругости, три взаимно перпендикулярные оси отвечают главным осям напряжений в данном теле. При однородной деформации, а с ней и имеют дело в геологии, с главными осями напряжений совпадают главные оси деформаций.

133
Именно с этими осями совпадают удлинение и сокращение тела.
Наиболее обычный пример, иллюстрирующий сказанное – это сжатие шара. Первоначально в нем все оси одинаковы и равны диаметру шара, но при деформации шара, скажем его сжатии, он сплющивается и превращается в трехосный эллипсоид. Размеры осей этого эллипсоида и их отличия от первоначального диаметра шара соответствуют величине деформации по трем осям.
Полное напряжение, т. е. силу, приложенную к какой-либо площади, можно разложить на нормальное напряжение, ориентированное по нормали к площади, и тангенциальное, или касательное, действующее в плоскости выбранной площади. Зависимость упругой деформации от напряжения выражается законом Гука:
, где ε – величина деформации, σ – напряжение, а Е – коэффициент пропорциональности, или модуль Юнга.
Пластической деформацией называют некоторую ее остаточную величину, которая сохраняется после снятия приложенной нагрузки. Во время упругой деформации она увеличивается прямо пропорционально напряжению, но при достижении некоторой величины, называемой пределом упругости, тело начинает пластически деформироваться, в то время как напряжение остается постоянным. Иногда пластическое состояние горной породы называют предельным состоянием, при котором она может деформироваться неограниченно. Важным понятием является вязкость, свойство, которое определяется тем, что частицы породы могут сопротивляться смещению, и это сопротивление прямо пропорционально скорости смещения. Вязкость сильно зависит от температуры и давления, измеряется в паскалях в секунду и для литосферы определяется как 10 23
– 10 24
Па с, в то время как вязкость астеносферы на несколько порядков ниже.
Эти понятия из основ механики деформирования материалов широко используются, когда описывают деформацию горных пород, особенно их прочность, превышение предела которой ведет к разрушению породы. Существуют хрупкие и пластичные тела. Горные породы принадлежат в основном к хрупким телам, которые разрушаются, не испытав остаточных деформаций. Пластичные тела перед разрушением подвергаются пластическим деформациям. Представления о вязком и хрупком разрушении горных пород базируются на механизме разрыва сплошности. Вязкому разрушению предшествует длительное пластическое течение пород, а хрупкое обусловлено лавинообразным нарастанием трещиноватости. Горные породы могут разрушаться путем отрыва или путем скалывания, и благодаря тому, что они состоят из разнообразных по величине и форме зерен, в них развивается внутреннее трение, которое приводит к сосредоточению деформаций в локальных зонах, где и происходит разрушение горных пород, т. е. образование тектонического разрыва.