Тектонічна розшарованість літосфери

Серед складчастих споруд, розрізняють два головні типи: окраїнно-континентальні та міжконтинентальні.

В окраїнно-континентальних спорудах одно крило звернуте до океану або окраїнного моря і під нього підсунута континентальна кора, а друге крило - фундамент прилеглої платформи. В результаті крила та їх складки і насуви мають протилежно спрямовану вергентність і всі споруди являють собою в сучасній структурі антивергентний антиклінорій. Зі сторони континентальної платформи він переважно супроводжувався крайовим прогином, а на його центральну частину накладені моласові западини, іноді зсувного походження. Як правило, складки континентального крила зірвані з фундаменту і являють собою складки поздовжнього згину. Вони ускладнені насувами, які більш круті біля поверхні, виполоджуються з глибиною і зливаються в єдину площину зміщення в покрівлі фундаменту. В центральній частині споруди часто знаходяться гранітно- метаморфічне ядро, яке складене складками течії, гранітно-гнейсовими куполами і гранітними плутонами. Типовим прикладом подібних складчастих споруд є Північноамериканські Кордильєри та Анди.

Міжконтинентальні споруди є продуктами взаємодії двох континентальних плит, підсуву одної континентальної плити під другу. Відповідно вони переважно мають різко асиметричну структуру і односпрямовану в сторону підсунутої плити вергентність. На протилежній стороні у відносно вузькій смузі іноді спостерігаються явища зворотного перекидування складок і насувів. Таке явище ретрошар’яжа встановлено в Альпах, Карпатах і на Великому Кавказі.

Зі сторони підсунутої плити, тобто з фронту, споруди даного типу облямовуються передовими прогинами, а із зворотної сторони – менш глибокими тиловими прогинами. Насуви і покриви в основному розвинуті на фронтальній стороні. Багато колізійних орогенів практично повністю складаються із нагромадження покривів – Альпи, Карпати, Гімалаї. В умовах менш інтенсивного поперечного стиснення покривні споруди переходять в покривно-складчасті і насуво-складчасті.

в напрямку від периферії до центру складчастої споруди складки поздовжнього згину, іноді ускладнені діапіризмом, змінюються складками сколювання, а потім течії аж до граніто-гнейсових куполів, а покриви чохла – покривами основи, в тому числі покривами пенінського типу, за участю порід граніто-гнейсового шару, а дальше офіолітовими покривами. На зануреннях складчастих споруд і в поперечних прогинах між ними іноді розвинута поперечна складчастість. Типовий приклад – складчастість Південнокаспійської западини, яка знаходиться між Великим Кавказом і Копетдагом. Її утворення пояснюється поздовжнім відтисненням матеріалу зі сторони найбільш стиснутих частин орогенів, які знаходяться на найбільшому зближенні відштовхуючих літосферних плит.

Особливе місце в розвитку складчастих структур займають тектонічні деформації. На протязі майже півтора століття в геології йшла полеміка між двома протилежними концепціями відносно походження тектонічних деформацій в часі. Одна із них вважала, що тектонічні деформації проявляються у вигляді короткочасних, але інтенсивних імпульсів, які в подальшому одержали назву фаз складчастості.

Друга концепція базувалась на еволюційному розвитку деформацій, їх поступовому наростанні та спаді.

Подальше вивчення фактичного матеріалу показало, що обидві концепції в своїй крайній формі є неправильними. Сьогодні вважається, що процес тектонічних деформацій, як і тісно пов’язані з ним процеси метаморфізму та гранітоутворення, є безперервно-переривистий процес, в якому слід розрізняти окремі фази тектонічної і взагалі ендогенної активності, а періоди, що їх розділяють, є періодами відносного затухання. Тривалість фаз деформації оцінюється в 3-5 млн. р. Ці фази концентруються в епохи деформації великої тривалості біля 15-20 млн. років. Розділяються вони відносно спокійними і тривалими (30-40 млн. р.) проміжками часу. Фази деформацій відповідають епохам деформації.

Всередині епох спостерігається міграція фаз, зміщення зон їх проявлення від внутрішніх областей геосинклінальних систем до їх периферії і навіть по простяганню системи.

Епохи в свою чергу групуються в ери, які відповідають тектонічним циклам. Однак досвід складання тектонічної карти Світу в загальному підтвердив неможливість повсюдного виділення таких циклів як каледонський, герцинський, альпійський в їх європейському об’ємі. Так, цикл еквівалентний герцинському міг починатися в одних регіонах в ордвику, в других – в силурі, в третіх – в девоні, а закінчувався в карбоні, пермі і навіть в першій половині тріасу. Це ж відноситься і до інших циклів. Однак епохи, які розпочинають і закінчують цикли є глобальними в тому розуміння, що вони проявляються на різних континентах, а не в тому, що вони повсюдно мають інтенсивне проявлення. Тому, по суті, кожна із епох деформації в тому або іншому регіоні могла бути границею між тектонічними циклами. Таким чином, місцеві умови впливають на конкретну історію рухів і деформацій того або іншого регіону.

Глобальна сітка глибинних розломів служить лише найбільш яскравим проявленням повсюдного поділу земної кори і літосфери в цілому, обумовленою розвитком тріщин різного масштабу. Тріщинуватість порід можна спостерігати на платформах і в геосинкліналях в осадових, вивержених і метаморфічних породах. Проте трудно було представити, що тріщини мають планетарний характер. Потужним засобам вивчення планетарної тріщинуватості виявилося дешифрування космознімків, за даними якого складені карти тріщинуватості великих регіонів і навіть країн. Статистична обробка зібраних матеріалів показала, що планетарна тріщинуватість у своєму орієнтуванні підпорядковується певній закономірності. Причиною виникнення планетарної тріщинуватості є літифікація та діагенез осадових порід, застигання магматичних і метаморфічних порід.

Та обставина, що планетарна тріщинуватість зберігає своє орієнтування з невеликими варіаціями, в породах різного віку, вказує на велику стійкість цього орієнтування, яке трудно погоджується із зміною положення літосферних плит по відношенню до координатної сітки земної кулі. Найбільш просте пояснення цього протиріччя полягає в тому, що вже існуюча анізотропія робить енергетично більш вигідним відновлення старих тріщин і розломів порівняно із закладанням нових за новими напрямками. Слід врахувати також те, що обмеження плит проходить у відповідності з наявністю систем тріщин і їх розсування проходить в напрямку, перпендикулярному до одної із цих систем. Нарешті і вісь обертання Землі підлаштовується до нової конфігурації літосферних плит.

При дешифруванні космознімків на континентальних платформах, зокрема на Східноєвропейській платформі виявлено лінійні зони концентрації тріщин, які пересікають всю платформу. Походження цих зон підвищеної проникності поки що залишається невиясненим, але вони суттєво можуть впливати на міграцію флюїдів і тим самим на розташування деяких родовищ корисних копалин.

На основі даних, одержаних при вивченні шар’яжів, сейсмічного зондування літосфери та аналізу розподілу джерел землетрусів на глибині встановлено, що в літосфері існують чисельні поверхні розділу між породами з різко відмінними геологічними властивостями, вздовж яких проходить горизонтальне зміщення одних точок таких порід по інших, досить часто на значні відстані. Виявилось, що границя літосфери і астеносфери не являються єдиною такою поверхнею, хоч і найбільш головною, згідно тектоніки літосферних плит. Так виникло представлення про тектонічну розшарованість літосфери.

Однією із найважливіших поверхонь потенціального зриву в літосфері є поверхня Мохоровичича, яка розділяє породи різних фізичних властивостей. Саме по цьому розділу або поблизу нього проходить зрив із мантійної основи офіолітових покривів.

Другою поверхнею, особливо здатною до зриву вищележачих утворень, є поверхня консолідованої кори, тобто поверхня кристалічного фундаменту континентальних платформ. Ширина зони зміщення по цій поверхні може перевищувати сотні км.

В осадовому чохлі платформ, передових і міжгірських прогинів, а також в розрізі міогеосинкліналей особливо часто зустрічаються зриви по евапоритових, соленосних товщах та потужних товщах глин із підвищеним пластовим тиском води. По цих товщах також проходять поверхні зриву в консолідованій корі континентів. Доказом цього служить неодноразова і різка зміна фізичних властивостей і напруженого стану порід з глибиною, а також дані глибинного сейсмозондування, які підтверджують наявність в середній частині кори зони понижених швидкостей. На це також вказують шар’яжі основи, в яких приймають участь значні пластини порід граніто-метаморфічного шару.

Розшарованість літосфери підтверджує також розподіл за глибиною джерел землетрусів. Вони переважно концентруються вздовж границі чохла і консолідованої кори, вздовж поверхні Мохоровичича і в середній частині кори, тобто на тих рівнях, які називалися вище.

Таким чином, границі розділу, які фіксуються за сейсмічними даними в літосфері, є не тільки границями різних комплексів порід, але й поверхнями переміщення вищележачих шарів літосфери по нижчележачих. Зовсім ймовірне існування таких рівнів в мантії не тільки в покрівлі але й в підошві астеносфери, в покрівлі мезосфери на глибині 400 км, на границі верхньої і нижньої мантії – 900км, на границі мантії та ядра.