Новейшая тектоника

 

 

Содержание

 

 

 

 

Введение. Основное понятие неотектоники. Источники информации и объекты изучения.

Неотектоника - направление в геотектонике, изучающее структурные формы земной коры и выражение их в современном рельефе, обусловленные проявлением неотектонических движений в этап их активизации. За последний отрезок геологического времени рельеф земной поверхности приобрёл современный облик. Неотектонический этап отличается резко повышенной интенсивностью тектонической жизни земли, глобальным проявлением тектонических процессов и их определяющим влиянием на развитие современного рельефа литосферы.

Выделяют три фактора неотектоники как научной дисциплины1.

1. Время - неотектоника изучает проявление тектонических движений за короткий отрезок позднего кайнозоя (35-40 млн. лет), при этом наибольшая интенсивность новейших движений приходится на последние 5-10 млн. лет.

2. Наглядность  проявления результатов - отражения  структурных форм, достаточно чётко выраженных в рельефе земной поверхности, не замаскированных наложением движений других тектонических циклов.

3. Количественная  оценка современных тектонических  движений - возможность изучения  с помощью комплексов инструментальных  методов на специальных геодинамических  полигонах.

Каждая отрасль наук о Земле располагает данными, прямо или косвенно связанными с неотектоникой. Поэтому неотектонику следует рассматривать как междисциплинарную отрасль науки, всегда использующей широкий круг различных методов.

Рисунок 1. Взаимосвязь неотектоники с другими дисциплинами, изучающими медленные и быстрые движения

Источники информации и объекты изучения в неотектонике весьма обширны и могут быть подразделены на прямые и косвенные.

К прямым объектам, относятся сами движения, выявляемые различными инструментальными методами.

- Источником информации служат вещественный состав новейших отложений и структурные формы разных порядков. Осадочные породы обладают многими чертами, которые отражают тектоническую обстановку, существовавшую во время их накопления. О проявлении тектонических движений говорят мощности отложений, их структурные и текстурные особенности, распределение по площади и др.

- Изучение фациальных изменений отложений и выделение формаций. Обширные сведения дает анализ залегания горных пород и геологических тел разных порядков. В результате деформаций под действием тектонических процессов слои осадочных пород осложняются наклонами, пологими изгибами; при давлении, превышающем предел упругости деформируемых пластов, они подвергаются пластичному изгибу, образуя разного типа складки. В толщах горных пород проявляется трещиноватость — нарушения сплошности без заметного смещения, в результате хрупкой реакции горных пород на силы растяжения, сжатия или изгиба. Группы трещин, образующих обособленные системы, особенно в новейших отложениях, представляют важный объект изучения в неотектонике, позволяющий выявлять поля напряжений и приблизиться к разрешению генетических вопросов.

- Помимо элементарных структурных форм прямым объектом изучения являются и различные более сложные формы, например складчатые пояса, образующие протяженные зоны, обычно с выраженным горным рельефом, и их сочетания в виде складчатых систем. Они сопровождаются разрывами, вдоль плоскости которых проявляются смещения. Для познания неотектоники большое значение имеют выявление шовных зон глубинных разломов и их выраженность в современном рельефе. Разрывные деформации образуют системы, пересекающие и осадочные, и магматические породы.

- Особым объектом наблюдений являются крупные блоки и глыбы в земной коре, испытывающие горизонтальные, вертикальные и ротационные перемещения со слабыми сводовыми изгибами и наклонами, континенты и океаны, а также выделяющиеся многими исследователями литосферные плиты, представление о которых лежит в основе концепции тектоники плит.

- Большой интерес для неотектоники представляет выявление морфологии геоида как на континентальных участках поверхности Земли, так и в пределах водной океанической поверхности.

Обширную информацию дает группа косвенных источников проявления новейшей тектоники. Любая наука о Земле содержит материал для суждения о неотектонике. Например, неотектонические процессы отражаются в рельефе Земли, который изучает геоморфология; здесь различают тектонически обусловленный и нетектонический типы рельефа. Ту же роль выполняют изменяющиеся режимы гидрогеологических, гидрохимических и других геологических и геофизических процессов. Много данных по неотектонике можно получить, изучая археологические, исторические факты, антропогенные отложения и др. Такие отобранные из разных дисциплин факты, указывающие на проявление тектонических движений, в сумме образуют системы данных, являющихся особым предметом исследований неотектоники.

Таким образом, неотектоника располагает сложным набором объектов изучения, требующих применения методов разных научных дисциплин, их умелого комплексирования и системного подхода.

Неотектоника условно разделяется на разделы: региональную неотектонику, структурную или морфологическую, историческую, общую, актуотектонику, экологическую неотектонику.

История новейшей тектоники началась в 1932 году после выхода в свет работы С. С. Шульца «Отчёт о работах Джаркентской геологической партии летом 1930 г. (в Джунгарском Алатау)». Термином «новейшая тектоника» впервые были обозначены тектонические процессы, создавшие основные черты современного рельефа. В тридцатые —сороковые годы XX столетия развернулась активная работа по формированию понятийного аппарата нового научного направления. Уже в 1937 году на XVII сессии Международного геологического конгресса в докладе С. С. Шульца были оформлены и предъявлены международному геологическому сообществу основные положения новейшей тектоники. При этом, постулировались возможные вариации возраста начала новейшего тектонического этапа для разных областей. Несколько позже В. А. Обручев ввёл название «неотектоника» для тектонических движений, происходивших во второй половине третичного периода. Такой подход в значительной мере упрощал картирование амплитуд позднекайнозойских тектонических движений и на определённом этапе, в силу объективного недостатка информации, по-видимому, был необходим. Однако, к середине прошлого века подобные взгляды изжили себя, поскольку после работ С. С. Шульца и Н. И. Николаева новейшая тектоника уже оформилась и методически и информационно.

В основе современных неотектонических построений лежит методика, разработанная А. Ф. Грачёвым. Важной особенностью её является учёт в расчётах суммарных амплитудтектонических движений изостатической компоненты прогибания, а также глубины палеобассейна, определяемой известными приёмами палеогеографических построений и оценки эвстатических колебаний уровня Мирового океана.

 

 

Методы изучения неотектоники

Геоморфологические методы исследования новейших структур и движений

Выражение структур в облике земной поверхности обуславливается следующими факторами:

- спецификой  геометрии структур (размерности, морфологии, плановых очертаний);

- спецификой  проявления экзогенных процессов, изменениями морфологии и строения экзогенных форм рельефа под влиянием растущей структуры;

- составом, свойствами и строением геологического  субстрата;

- соотношением  скоростей роста тектонических  структур с процессами денудации или аккумуляции.

Орографический метод - основан на самой общей характеристике форм рельефа и заключается в анализе высотных отметок, наклонов рельефа и общего морфологического облика. Основывается на представлении о прямом соответствии форм рельефа с проявлением тектонических процессов: горный рельеф - интенсивные тектонические движения, равнинный - результат слабого их проявления. Прямое применение такого подхода возможно только лишь при мелкомасштабном анализе орографии. Выявление по облику рельефа степени интенсивности тектонических движений и роли экзогенных процессов - крайне трудная задача. Вероятность прямого выражения структурных форм в орографии определяется скоростью их роста и степенью сопротивления слагающих горных пород процессам денудации. В итоге основное влияние оказывают длительные направленные тектонические движения. В подвижных поясах это проявляется более отчётливо - абсолютная высота гор связывается с амплитудой тектонических поднятий. В устойчивых зонах эта связь менее отчётлива. На орографию более мелких структурных форм оказывают влияние особенности геоструктурной области и климатические условия. Наиболее отчётливо связь орографии и локальных структур (складки, блоки) видна в орогенных областях в зонах перехода от интенсивных общих поднятий к интенсивным погружениям.

Батиметрический метод - исследования подводного рельефа и сопоставление полученных данных с другими сопряжёнными методами, устанавливается связь между рельефом дна акваторий и тектоническими движениями. Крупные формы рельефа морского дна не вулканического происхождения отражают глубинные тектонические структуры. Разнонаправленные тектонические движения создают неровности дна - поднятия превращаются в подводные возвышенности. За пределами шельфа, где скорость осадконакопления значительно снижается, растущие складки или блоковые движения получают отчетливое выражение в рельефе. При прогибании земной коры образуются впадины, формы и размеры которых определяются особенностями тектонических движений и степенью компенсации осадконакопления. При изучении структурных форм, выраженных в рельефе, большое значение приобретают методы повторных промеров, эхолотирования и сейсмоакустический. В рамках последнего метода разработаны приборы - геолокаторы, которые позволяют изучать отложения, лежащие ниже поверхности дна на значительных глубинах.

Морфометрические методы - основываются на анализе топографических карт разных масштабов, данных аэро- и космических съёмок, полевых наземных и аэровизуальных исследований форм рельефа. Применение многочисленных морфометрических методов помогает определять степень новейшей активности тектонических движений в процессах рельефообразования. Многочисленные экзогенные процессы непосредственно создают рисунок рельефа земной поверхности разных порядков, но пространственное распределение этого рисунка определяется тектонической структурой и планом новейших движений.

Морфографический метод - основным объектом являются очертания гидрографической сети, озёр, береговых линий бассейнов, водоразделов, естественные границы растительности, почв и других элементов природной обстановки. Лучшим индикатором проявления новейших тектонических движений является рисунок гидрографической сети. Различают следующие типы рисунка речной сети: дендровидный тип  - образуется в условиях однородного геологического субстрата и распространён в  основном  на  платформенных равнинах, сложенных слабодислоцированными осадочными породами; параллельный тип - распространён на молодых наклонных равнинах (береговых, надгорных), часто обусловлен продольной тектоничекой трещиноватостью горных пород или развивается в условиях молодых моноклинальных структур; решетчатый тип - встречается в горноскладчатых областях, на платформенных плато, сложенных слабодислоцированными плотными осадочными породами, на траппах и однородных кристаллических породах, обусловлен трещинно-разрывной тектоникой и ундуляцией осей складок; радиальный тип (расходящийся  из одного центра) – наблюдается на крупных сводовых поднятиях,  также характерен для растущих  в новейший  этап  локальных  куполовидных  или брахиантиклинальных поднятий; перистый тип  -  наблюдается  в пределах межгорных и передовых прогибов,  при этом главная речная артерия приурочена к наиболее прогибающейся их части, в ряде случаев дугообразные элементы рисунка рельефа отражают контур структур кольцевого типа.

Структурно-геоморфологические методы изучения речной сети - геоморфологический анализ эрозионных долин в целях выявления неотектоники сводится к структурной интерпретации их планового рисунка и морфологии, к рассмотрению сочленения склонов долины, водораздельных пространств, типов речных террас, изучению особенностей коренных склонов долины, строения поймы, продольного профиля террас, поймы и русла. Для анализа используются топографические карты, аэро- и космические снимки, геологические данные всех типов и полевые исследования. Анализ поймы позволяет установить современные и молодые (голоценовые) движения. Обычно на крупных и средних реках пойма имеет два (или более) уровня - низкую пойму, заливаемую ежегодно, и высокую пойму, заливаемую только в высокие паводки. Широкое развитие высоких пойменных уровней и узкие молодые поймы характерны для врезающихся рек и могут указывать на активное новейшее поднятие. Тектонические поднятия в долинах рек фиксируются также цокольным строением поймы, у которой пойменные отложения очень маломощны и лежат на более древних аллювиальных или коренных породах. На тектонические движения также указывают типы стариц - меандрического типа и типа протоков (последние отражают проявление положительных движений). На возможное проявление неотектоники могут указывать реликтовые русловые формы, древние береговые валы и другие элементы рельефа поймы. По ним можно восстановить историю перестройки гидрографической сети. Изучение речных террас, дешифрирование их генезиса даёт основную информацию об изменении положения базиса эрозии, тектонических движениях и изменениях климата. Например, при неравномерных поднятиях суши изменяется уклон реки - будет проявляться глубинная эрозия и формироваться терраса. При изучении террас необходимо учитывать их тип (эрозионные, цокольные, аккумулятивные, в т.ч. прислонённые, вложенные, погребённые). Анализ террас (количество, относительные высоты, тип) позволяет восстановить геологическую историю развития долин. О характере неотектонических движений и их количественном выражении можно судить по глубине эрозионного вреза каждой террасы и мощности соответствующих аллювиальных отложений, естественно, при этом учитывая особенности климатических и палеогеографических обстановок. При изучении террас используют визуальные и полуинструментальные оценки относительных высот, прокладывая через долину поперечные профили и тесно увязывая их с особенностями геологического развития. Иногда применяют нивелирные или теодолитные ходы и стереофотограмметрические исследования, широко используют топографические карты и аэрофотоснимки. Методы изучения субаэральных и субаквальных дельт. В зависимости от тектонических условий дельтовые равнины подразделяются на дельты поднимающихся и дельты опускающихся берегов. В первом случае дельты образуются даже при незначительном количестве выносимого реками материала, размеры дельтовых островов при этом увеличиваются, количество проток сокращается, происходит отмирание заливов и интенсивное выдвижение морского края дельты. На опускающихся берегах дельты отличаются стабильностью морского края, плавными очертаниями, не происходит значительного прироста или уменьшения их площадей. Облик таких дельт зависит от соотношения интенсивности прогибания и количества выносимого обломочного материала. В пределах больших пространств дельт также геоморфологическими признаками новейших поднятий служат: а) резкие изгибы и повороты дельтовых рукавов; б) значительное увеличение глубины эрозионного вреза дельтовых русел и, следовательно, повышенное гипсометрическое положение контакта русловой и пойменной фаций аллювиальной свиты; в) миграция и отмирание дельтовых разливов с образованием осушенных участков, хорошо маркирующихся по характеру растительности; г) появление реликтовых форм рельефа недельтового происхождения с повышенными абсолютными и относительными высотными отметками (остатки морских равнин, баровские бугры); д) уменьшение коэффициента меандрирования; е) сочетание геоморфологических признаков с дешифрировочными особенностями растительного покрова.

Методы изучения морских побережий и шельфа. Следы миграции береговой линии находят отражение в денудационных и аккумулятивных формах рельефа и особенностях осадконакопления. Для выявления неотектоники береговой линиии и шельфа применяется комплексная методика. В неё входят методы изучения геологии морского дна, анализ донных осадков, их литологии и стратиграфии, применения эхолотирования, геолокационных исследований, сейсмоакустического профилирования, структурно-геологический анализ аэро- и космоснимков.

Изучение поверхностей выравнивания - метод изучения многоярусного рельефа, основан на принципе определения дислокаций не только по какому-либо стратиграфическому горизонту в геологическом разрезе, но и поверхности пенеплена или педиплена. Форма искривлённой или дислоцированной поверхности указывает на степень развития структуры. Многоярусный ландшафт может быть выявлен путём анализа топографических карт и построения профилей. Для уточнения возраста поверхностей выравнивания используют метод коррелятных им отложений, формировавшихся одновременно с образованием этих поверхностей. Каждой их них в смежных областях аккумуляции соответствуют пачки осадков, выделяющихся литологическим составом.

Дополнительные структурно-геоморфологические методы выявления неотектоники: - изучение положения современной снеговой линии и древних оледенений; - изучение следов древнего карста; - изучение положения и распространения древней коры выветривания латеритного и каолинитового типа.

 

Геофизичекие, аэро-космические и другие методы изучения неотектоники

1. Геофизические методы: сейсмические - основываются на изучении колебаний, вызванных землетрясениями и взрывами, имеют хорошую разрешающую способность при изучении горизонтально-слоистых сред, наиболее эффективны при исследованиях осадочных чехлов платформ и крупных впадин; применение сейсмических методов позволяет соотносить поверхностные и глубинные геологические формы;

гравиметрический метод - основывается на различной плотности пород, выявляя конфигурацию геологических тел; наблюдаемые на поверхности величины градиента силы тяжести и кривизны эквипотенциальных поверхностей позволяют определить контуры и характер изменения подземного рельефа горных пород;

магнитометрический метод - основывается на различии магнитной проницаемости горных пород; по данным магнитометрии рассчитываются глубины залегания верхних и нижних кромок тел, образующих аномалии;

палеомагнитный метод - геологическая природа аномального магнитного поля океана с учётом инверсий объясняется преобладанием остаточной намагниченности пород, слагающих океаническую кору и, таким образом, дешифрируются процессы раздвига литосферных плит;