Предмет геотектоніки

Геотектоніка в перекладі із древньогрецької означає “будова Землі”. Таким чином, геотектоніка - це розділ геології, науки про будову, рухи, деформації і розвиток земної кори (літосфери) в зв’язку із розвитком Землі в цілому. Основні завдання, які стоять перед геотектонікою, визначили її основні підрозділи.

Будучи геологічною наукою, геотектоніка займається вивченням не всієї Землі, а тільки земної кори. Тому під будовою земної кори вона розуміє розташування в земній корі тіл, утворених різними гірськими породами. Це розташування можна уявити собі як сукупність геометричних фігур, які заповнюють земну кору. Такі фігури прийнято називати формами залягання гірських порід або просто структурами. Геотектоніка вивчає структурні форми, їх історію і процеси, які сприяють їх утворенню.

Утворення і подальша зміна структурних форм завжди проходили при тих або інших переміщеннях значних об’ємів гірських порід земної кори. Такі переміщення могли захоплювати всю товщу земної кори або проявлятися у певних деформаціях об’ємів гірських порід всередині самої земної кори. Тому з цієї точки зору можна вважати, що основні завдання геотектоніки зводяться до вияснення типу структур, утворених гірськими породами, історії рухів, які їх створили, закономірностей розвитку структуротворних рухів у часі та просторі, і причин зародження цих рухів.

Одночасно слід відзначити, що геотектоніка, залишаючись по суті геологічною дисципліною у широкому її розумінні, вивчає не тільки будову земної кори, але й всієї планети Земля. При цьому вона не обмежується особливостями будови, яка викликана механічним переміщенням земної речовини, але й вивчає структури, які утворились в результаті проявлення магматичних і метаморфічних процесів або інших геологічних явищ, що приводять до виникнення різноманітних неоднорідностей в земній кулі.

Крім того, всяке переміщення матеріалу земної кори, яке приводить до утворення або зміни структурних форм, може проходити тільки при проявленні тектонічних рухів. Тому геотектоніка виділяється як наука, яка вивчає механічні процеси в земній корі та результати їх проявлення.

Поряд з цим слід відзначити, що геотектоніка не вивчає процесів формування речовини гірських порід та екзогенних процесів, а тільки використовує їх для вияснення причин виникнення тектонічних рухів та наслідків їх проявлення.

На основі вищенаведеного можна зробити висновок, що геотектоніка займається виділенням в земній корі характерних видів порушення залягання гірських порід - структурних форм малого і середнього розміру, їх описом та класифікацією. Це так званий розділ геотектоніки, який називається структурною геологією або морфологічною тектонікою.

Більш великими структурними формами земної кори займається загальна геотектоніка, яка вивчає окремі та загальні закономірності проявлення тектонічних процесів у часі і просторі, утворення різних типів тектонічних структур, еволюції верхніх оболонок Землі (земної кори, верхньої мантії) і Землі в цілому. Кінцевим завданням загальної геотектоніки є створення і обгрунтування як окремих теорій, які пояснюють тектонічні процеси, так і загальної теорії розвитку земної кори і Землі як геологічного тіла в цілому. Відсутність загальної теорії на сучасному рівні розвитку геології доповнюється у загальній геотектоніці геотектонічними гіпотезами.

Предмет регіональної геотектоніки ставить за мету вивчення будови і розвитку окремих великих областей, які об’єднують в собі різні тектонічні структури і безліч структурних форм. Для вирішення свого власного завдання вона підключає фаціально-стратиграфічні, геоморфологічні, літолого-петрографічні, геодезичні, геофізичні, геохімічні та ін. дані. Синтезуючи їх регіональна геотектоніка виділяє окремі природні геоструктурні області (пояси, системи, зони, підзони), які виступають елементами тектонічного районування на тектонічних картах.

Завданням прикладної геотектоніки є встановлення взаємозв’язку розташування різних типів корисних копалин з певними типами структурних форм і з певним характером їх розвитку, обгрунтованих в основних розділах геотектоніки, особливо у загальній геотектоніці.

Основні методи геотектоніки базуються на структурному аналізі, який ставить за мету розгляд співвідношень різних структурних форм в просторі для вияснення послідовності та умов їх формування. На основі порівняльного методу проводиться порівняння морфології та історії різних типів структурних форм з метою одержання їх загальної характеристики, а на основі застосування геодезичних методів, зокрема космогеодезичних, а також геоморфологічних та інших методів проводиться аналіз сучасних рухів земної кори.

Палеотектонічний аналіз дозволяє відновити історію рухів і деформацій земної кори, розташування і форми елементів її будови у минулі геологічні епохи.

Надзвичайно важливого значення для геотектоніки набули геофізичні методи, особливо сейсмічні, які дають досить важливу інформацію про глибинну будову земної кори та підстиляючої її мантії.

Основи геотектоніки були закладені в XVII сторіччі датським вченим Н. Стено, а також в творах Декарта і Лейбніца. Важливе значення для розвитку геотектоніки у XVIII ст. мали праці Ломоносова, Вернера, Геттона, Буха, де Бомона та ін. При цьому Ломоносов М.В. та шотландський вчений Дж. Геттон створили першу наукову гіпотезу розвитку структури земної кори - гіпотезу підняття, яка більш детально була розроблена на початку XIX ст. в Німеччині А.Гумбольдтом і Л. Бухом.

В XIX сторіччі поряд з прогресом геологічного картування виробилась структурно-геологічна термінологія, перші зведення про яку були опубліковані в 1888 році швейцарським геологом А. Геймом і французьким геологом Е.де Маржері. В середині XIX ст. гіпотезу підняття змінила гіпотеза контракції, яка базувалась на стисненні земної кори під впливом скорочення об’єму остигаючої земної кулі.

В 50-80 рр. XIX ст. американськими геологами Дж.Холлом, Дж. Дена і французьким геологом М. Бертраном закладено основи вчення про геосинкліналі. Це вчення відіграло надзвичайно важливу роль в розвитку геотектоніки і в подальшому було розвинуте західноєвропейськими і радянськими геологами. Його доповнили вченням про стабільні ділянки земної кори - платформи, обгрунтованими в Росії Н.А. Головінським, А.П. Карпінським і А.П. Павловим. В подальшому воно було значно розширене А.Д. Архангельським, Н.С. Шацьким, А.Л. Яншиним, А.А. Богдановим, М.В. Муратовим. Ці два вчення склали основний стрижень загального уявлення про еволюцію структури земної кори - від геосинкліналей до орогенів і далі до платформ.

Починаючи з 40-х років XХ ст. було виявлено, що платформи в процесі тектонічної активізації можуть знову перетворюватись в гірські споруди - вторинні орогени. Платформи стали розглядатись як більш складні і менш стійкі структури земної кори. Велика увага стала приділятись областям гороутворення, склепіння, глиб, які зазнають після довготривалого платформового стану тектонічної активізації.

Спеціальне дослідження було проведено в областях розвитку острівних дуг і пов’язаних з ними структурами - глибоководними котловинами та глибоководними океанічними жолобами. Виявлено величезні за простяганням (більше 60 тис. км) серединні підняття в океанах з рифтовими системами, які являють собою потужні здуття земної кори. Наявність суттєвих неоднорідностей по горизонталі в земній корі і мантії показали, що існує певний зв’язок поверхневих структур з глибинними процесами.

На початку ХХ ст. у зв’язку з відкриттям радіоактивності та відмовою астрономів від космогонічної гіпотези Канта-Лапласа, виявились нездатними з фізичної та астрономічної сторони гіпотези контракції і було висунуто декілька нових гіпотез, в тому числі гіпотеза дрейфу континентів німецького геофізика А. Вегенера. Вона признавала величезні горизонтальні переміщення континентальних глиб по своєму субстрату, пов’язавши з цим новоутворення океанічних западин в середині мезозою.

Певну роль у розвитку геотектоніки відіграла пульсаційна гіпотеза У.Х. Бачера - М.А. Усова - В.А. Обручева (1940 р.), яка признавала поперемінне стиснення і розширення Землі, та гіпотеза розширення Землі німецького вченого О. Хільберга - угорського Л. Едьєда - австралійського У. Кері. Подібно до гіпотези А. Вегенера вона признавала розсувне походження океанів, але пояснювала це явище загальним розширенням Землі, а не з силами, пов’язаними з її обертанням.

В 30-50 рр. ХХ ст. визнання отримали представлення, відповідно до яких провідну роль в розвитку земної кори відіграють вертикальні рухи, підняття та опускання, викликані підняттям із підкорових глибин більш легкого і розігрітого матеріалу - продуктів диференціації мантії. Авторами цієї теорії стали російський вчений В.В. Білоусов та голландський вчений Р. ван Беммелен.

Нові відкриття в області геофізики, а також геології океанів змусили більшу частину вчених відказатися від цих гіпотез і привели до формулювання концепції, яка відродила ідею А. Вегенера і перетворила їх в більш обгрунтовану і досить практично підтверджену концепцію гіпотези тектоніки плит.

Тектоніка плит або нова глобальна тектоніка - це геодинамічна теорія, яка пояснює рухи, деформації і сейсмічну активність верхньої оболонки Землі. Основні положення тектоніки плит сформувались в 1967 - 1968 роках групою американських геофізиків. Відповідно до цієї теорії літосфера підстеляється менш в’язкою астеносферою і поділяється на сім великих і малих плит, границі яких проводяться по згущенню джерел землетрусів.

Суттєвим доповненням до тектоніки плит служить концепція тектонічного розшарування літосфери, яка найбільш досконало розроблена в кінці 70-80 рр. А.В. Пейве та Ю.М. Пущаровським. Відповідно до цієї концепції неоднорідність при тектонічних імпульсах створюють умови для горизонтальних зривів поверхневих або внутрішньолітосферних гірських мас, що переміщуються з різними швидкостями. В геологічній історії розвитку Землі такий процес фіксується зміною її структурного плану. Однією із поверхонь горизонтальних зривів є поверхня Мохоровичича, яка роз’єднує земну кору і верхню мантію. Зриви і рухи літопластин проходять також на інших рівнях всередині геосфери. Сприяє цьому наявність в ній шарів пониженої в’язкості.

Розвиток цих двох концепцій проходить в зв’язку із швидким накопиченням нових даних щодо будови континентів та океанів, глибинних оболонок Землі, ранніх стадій її розвитку і порівняльного матеріалу по інших планетах Сонячної системи.

Рух літосферних плит і тектонічне розшарування приводять до тектонічних деформацій, наслідком яких є тектонічні порушення або дислокації, які поділяють на три класи: розривні (диз’юнктивні), складчасті (плікативні) та ін’єктивні.

Серед розривних дислокацій одні утворюються в умовах розтягання - скиди, інші в умовах стиснення - підкиди, насуви, тектонічні покриви, треті в умовах сколювання - зсуви. Серед складчастих дислокацій розрізняють складки гірських порід поздовжнього і поперечного згину, а також сколювання. Перші виникають під дією вертикально зорієнтованих сил, другі і треті під дією горизонтальних (тангенціальних) сил. Ін’єктивні дислокації пов’язані із поступленням в породи осадового чохла земної кори магми або осадових чи метаморфічних порід аномально малої густини або в’язкості - солей, глин, гнейсів.