Курс лекций по инженерной геологии (стр. 51 )

К линии нарушения бывают приурочены выходы мощных родников, а если разрывы большой амплитуды, то и родников с термальной водой, с устойчивым режимом. Иногда линии нарушения способствуют перераспределению вод района, уводя воду из одних долин в другие: в долинах, в которых вода дренируется разрывом, ниже его по течению в реке и в аллювии реки расходы поды резко падают, а в долинах, в которые он приводит воду, расходы реки и расходы воды в аллювии ниже разрыва резко возрастают.

Трещины. Трещины в горных породах возникают как в процессе образования самой породы, так и после ее образования. Например, во время образования изверженных пород трещины могут возникать при остывании магмы (трещины контракции или сжатия), при образовании осадочных пород — в период высыхания осадков и его преобразования в породу (трещины литогенеза, или седиментационные).

После образования породы трещины образуются за счет тех механических напряжений в породе, которые возникают при тектонических процессах,— это так называемая вторичная трещиноватость, или, как ее часто называют, кливаж. Тектонические трещины являются показателем типа напряжений, испытываемых породами, направления давления и т. п. В связи с этим кливажу придается особое значение. Геологи во время полевых работ замеряют элементы залегания тысяч трещин, помогающих установить закономерности их развития, расшифровать тектоническую обстановку района.

Исследованиями установлено, что на куполах возникают трещины концентрические и радиальные, в брахиантиклиналях сначала образуются продольные трещины, а затем уже радиальные. Подобная же закономерность в последовательности и расположении наблюдается и при образовании разрывов (рис. 15) на поверхности антеклиз.

Глубинные разломы. Помимо описанных типов разрывов, в земной коре имеются громадные разрывы, заложенные в ранние этапы ее развития и живущие многие сотни миллионов и миллиарды лет, уходящие на глубину до 800 км. Этой группе разрывов дано особое название —глубинные разломы. Представление о них введено в геологическую литературу в начале XX в. западноевропейскими геологами, но развито оно советскими геологами. Первым геологом, четко сформулировавшим понятие “глубинные разломы”, был (1945 г.), позже более детально развивший учение о них и описавший такие разломы для Урала и Тянь-Шаня. Под глубинными разломами советские геологи понимают зоны дробления, уходящие на глубину, превышающую мощность земной коры. Длина таких разломов достигает нескольких тысяч километров. Ими вся земная кора разбита как была отдельные громадные (приблизительно прямоугольные) блоки, отдельные из которых (или группы их) медленно в течение геологического периода или нескольких периодов то поднимаются, то опускаются по отношению соседних блоков.

За счет перемещения одних блоков по отношению к другим в одних участках возникают условия для накопления мощных толщ осадочных пород, в других — для интенсивного сноса. Глубинные разломы предопределяют развитие основных геологических структур земной коры (платформ и геосинклиналей).

Глубинные разломы в верхней части земной коры выражены широкими (до нескольких километров) разрывными зонами, в которых крупные разрывы сильно сгущены (среди разломов характерны надвиги). В зонах дробления глубинных разломов породы сильно рассланцованы, изменены под действием гидротермальных и пневматолитовых процессов. В рельефе глубинные разломы выражены резкой сменой гор низинами. С глубинными разломами связаны пояса основных и ультраосновных интрузий и эффузий и часто богатые участки минерализации и рудопроявления.

Глубинные разломы установлены ныне во многих местах всех континентов и не только по берегам океанов, но и внутри континентов: на Урале, в Тянь-Шане, в Казахстане, на Украинском щите, вдоль Скалистых гор, на островах Японии, Новой Зеландии, в Восточной Африке, в Восточной Сибири и т. п.

Глубинные разломы с помощью геофизических данных прослеживаются и на дне океанов. Например, установлено, что на дне Тихого океана имеются выровненные глубокоопущенные области, окруженные по периферии островными дугами, вдоль которых протягиваются глубоководные впадины океанического дна, приуроченные к глубинным разломам земной коры. Такой разлом, например, протягивается вдоль Курило-Камчаткой впадины.

Американский геофизик Б. Хейзен указывает (1960) на огромные глубинные разломы (рифты) общей длиной около 65 тыс. км, которые проходят по дну Тихого и Атлантического океанов, и только в двух местах они пересекают сушу: 1) в восточной части Африканского материка (проходит через оз. Танганьика) а 2) Исландскую впадину — трещина “Чья”. Последняя является продолжением разлома, идущего вдоль оси Срединноатлантического кряжа. Рифты эти молодые (трещина “Чья”, например, расширяется на 3,5 м в тысячелетие) и к ним приурочены расположенные цепочками действующие вулканы и очаги землетрясений.

Многообразность роли глубинных разломов во всех проявлениях тектонических движений привлекает к ним тектонистов и геофизиков всех стран мира. Однако многое о разломах до сих пор еще не до конца выяснено. Неясно их простирание во многих участках Земли, не решена до конца причина их образования. Некоторые соображения по этому вопросу высказаны рядом ученых. Так, возможность образования глубинных разломов связывает с расширением недр земного шара под влиянием радиоактивного разогрева и с вызванными этим расширением растяжением и растрескиванием верхних слоев Земли. считает возможным связать образование глубинных разломов с напряжениями, возникающими вследствие неравномерного вращения Земли вокруг оси.

ЛЕКЦИЯ 21. Структурные элементы земной коры

Наиболее крупными структурными элементами земной коры являются континенты и океаны, характеризующиеся различным строением земной коры. Следовательно, эти структурные элементы должны пониматься в геологическом, вернее даже в геофизическом смысле, так как определить тип строения земной коры возможно только сейсмическими методами. Отсюда ясно, что не все пространство, занятое водами океана, представляет собой в геофизическом смысле океанскую структуру, так как обширные шельфовые области, например в Северном Ледовитом океане, обладают континентальной корой. Различия между этими двумя крупнейшими структурными элементами не ограничиваются типом земной коры, а прослеживаются и глубже, в верхнюю мантию, которая под континентами построена иначе, чем под океанами, и эти различия охватывают всю литосферу, а местами и тектоносферу, т. е. прослеживаются до глубин примерно в 700 км.

В пределах океанов и континентов выделяются менее крупные структурные элементы, во-первых, это стабильные структуры - платформы, которые могут быть как в океанах, так и на континентах. Они характеризуются, как правило, выровненным, спокойным рельефом, которому соответствует такое же положение поверхности на глубине, только под континентальными платформами она находится на глубинах 30-50 км, а под океанами 5-8 км, так как океанская кора гораздо тоньше континентальной.

В океанах, как структурных элементах, выделяются срединно-океинские подвижные пояса, представленные срединно-океанскими хребтами с рифтовыми зонами в их осевой части, пересеченными трансформными разломами и являющиеся в настоящее время зонами спрединга, т. е. расширения океанского дна и наращивания новообразованной океанской коры. Следовательно, в океанах как структурах выделяются устойчивые платформы (плиты) и мобильные срединно-океанские пояса.

На континентах как структурных элементах высшего ранга выделяются стабильные области - платформы и эпиплатформенные орогенные пояса, сформировавшиеся в неоген-четвертичное время в устойчивых структурных элементах земной коры после периода платформенного развития. К таким поясам можно отнести современные горные сооружения Тянь-Шаня, Алтая, Саян, Западного и Восточного Забайкалья, Восточную Африку и др. Кроме того, подвижные геосинклинальные пояса, подвергнувшиеся складчатости и орогенезу в альпийскую эпоху, т. е. также в неоген-четвертичное время, составляют эпигеосинклинальные орогенные пояса, такие, как Альпы, Карпаты, Динариды, Кавказ, Копетдаг, Камчатка и др.

На территории некоторых континентов, в зоне перехода континент-океан (в геофизическом смысле) находятся окраинно-континентальные, по терминологии , подвижные геосинклинальные пояса, представляющие собой сложное сочетание окраинных морей, островных дуг и глубоководных желобов. Это пояса высокой современной тектонической активности, контрастности движений, сейсмичности и вулканизма. В геологическом прошлом функционировали и межконтинентальные геосинклинальные пояса, например Урало-Охотский, связанный с древним палео-Азиатским океанским бассейном, и др.

Учение о геосинклиналях в 1973 г. отметило свое столетие с того времени, как американский геолог Д. Дэна ввел это понятие в геологию, а еще раньше, в 1857 г., также американец Дж. Холл сформулировал в целом эту концепцию, показав, что горно-складчатые структуры возникли на месте прогибов, ранее выполнявшихся разнообразными морскими отложениями. В силу того, что общая форма этих прогибов была синклинальной, а масштабы прогибов очень большими, их и назвали геосинклиналями.

За прошедшее столетие учение о геосинклиналях набирало силу, разрабатывалось, детализировалось и благодаря усилиям большой армии геологов различных стран сформировалось в стройную концепцию, представляющую собой эмпирическое обобщение огромного фактического материала, но страдавшую одним существенным недостатком: оно не давало, как совершенно справедливо полагает , геодинамической интерпретации наблюдаемых конкретных закономерностей развития отдельных геосинклиналей. Устранить этот недостаток в настоящее время способна концепция тектоники литосферных плит, возникшая всего лишь 25 лет назад, но быстро превратившаяся в ведущую геотектоническую теорию. С точки зрения этой теории геосинклинальные пояса возникают на границах взаимодействия различных литосферных плит. Рассмотрим основные структурные элементы земной коры более подробно.

Древние платформы являются устойчивыми глыбами земной коры, сформировавшимися в позднем архее или раннем протерозое. Их отличительная черта - двухэтажность строения. Нижний этаж, или фундамент сложен складчатыми, глубоко метаморфизованными толщами пород, прорванными гранитными интрузивами, с широким развитием гнейсовых и гранитогнейсовых куполов или овалов - специфической формой метаморфогенной складчатости. Фундамент платформ формировался в течение длительного времени в архее и раннем протерозое и впоследствии подвергся очень сильному размыву и денудации, в результате которых вскрылись породы, залегавшие раньше на большой глубине. Площадь древних платформ на материках приближается к 40 % и для них характерны угловатые очертания с протяженными прямолинейными границами - следствием краевых швов (глубинных разломов). Складчатые области и системы либо надвинуты на платформы, либо граничат с ними через передовые прогибы, на которые в свою очередь надвинуты складчатые орогены. Границы древних платформ резко несогласно пересекают их внутренние структуры, что свидетельствует об их вторичном характере в результате раскола суперматерика Пангеи-1, возникшего в конце раннего протерозоя.