Практическое значение колебательных тектонических движений

Человек в своей практической деятельности должен учитывать неотектонические и современные тектонические движения, прогнозировать те изменения в жизни интересующего участка земной коры, которые могут быть вызваны ими. Особенно это необходимо при выборе мест постройки долговременных сооружений: морских портов, каналов, гидростанций, металлургических заводов и т.п. Строительство без учета колебательных движений может привести к неприятным последствиям.

Колебательные движения могут привести к изменению гидрографии отдельных районов: к изменению интенсивности стока рек, к изменению направления их течений и даже к перестройке всей гидрографической сети. Эти движения приводят к перекосу опор линий электропередачи, нарушают работу подземных газо-, нефтепроводов и систем водоснабжения.

Важно знать направление проявления неотектонических и современных движений и при поисках полезных ископаемых. При установлении, например, площадей распространения богатых россыпных месторождений благородных металлов и драгоценных камней необходимо установить места локальных поднятий, создающих естественные плотины, перед которыми и образуются наиболее богатые скопления россыпей.

В районах нефтяных структур также важно установить места интенсивных новейших и современных тектонических движений, которые часто способствуют скоплению нефти (образующиеся трещины в куполах служат проводниками нефти и газа).

2.5.1.3. Складчатые движения

Складчатые, или пликативные (пликатус, лат. – складчатый), нарушения первоначального залегания горных пород выражаются в волнообразном изгибании слоев горных пород без разрыва их сплошности.

Складчатость общего смятия толщ горных пород, образующаяся в геосинклинальных областях, является результатом горизонтального сжатия локальных зон этих областей, развивающегося как следствие вертикальных колебательных движений в геосинклинали. Она наблюдается в зонах наибольшего прогибания геосинклинали и в зонах максимальных перегибов (переходные участки от более поднятых зон к наиболее опущенным). Образование складок общего смятия вызвано пластическими деформациями пород, возникающими в результате сминающих напряжений, иногда небольших, но действующих медленно, в течение многих миллионов лет. При давлении возникают перемещения частичек породы относительно друг друга. Это вызывает повышение температуры, способствующее размягчению породы и в конечном счете приводящее к их дислокации. Высокие температуры вызваны и тем, что нижние слои мощных толщ пород находятся на больших глубинах (до 20 км). Наличие влаги в породах существенно ускоряет процесс дислокации, вследствие этого даже хрупкие в обычных условиях горные породы (известняки, песчаники, конгломераты) собираются в складки.

Все формы складчатых дислокаций образуются без разрыва сплошности слоев. Основными среди них являются:

· моноклиналь – самая простая форма нарушения первоначального залегания слоев, проявляющаяся в общем наклоне слоев в одну сторону (рис. 23а);

· флексура – коленоподобная складка, образующаяся при смещении одной части толщи пород относительно другой без разрыва сплошности (рис. 23б).

В крыльях флексуры слои пород залегают почти горизонтально, а между ними (в замке) наблюдается крутой наклон слоев вплоть до вертикального. Следовательно, одна часть слоя оказывается приподнятой или опущенной по отношению к другой без разрыва сплошности слоя. При значительном смещении слой в коленообразном изгибе может разорваться и тогда связное нарушение переходит в разрывное. Флексуры часто образуются в чехле платформы, где они обусловлены движением глыб фундамента по разломам;

· антиклиналь – выпуклая складка, слои в которой падают в противоположные стороны (сладка, обращенная своей вершиной вверх) (рис. 23в);

· синклиналь – вогнутая складка, слои в которой падают навстречу друг другу (складка с вершиной, обращенной вниз) (рис. 23г).

Шарнир – линия, проходящая через точки максимального перегиба любого из слоев, собранных в складку.

Крыльями называют боковые части складки.

Замком складки является та ее часть, которая лежит в области перегиба слоев складок (перегиб от одного крыла к другому).

Ядро складки – самый древний слой горных пород, лежащий в перегибе антиклинальных складок, и самый молодой слой, лежащий в прогибе синклинальных складок.

Осевая поверхность – воображаемая плоскость, проходящая через шарниры всех слоев, слагающих складку (делит угол складки пополам).

Ось складки (В–В₁) – воображаемая линия пересечения осевой плоскости с поверхностью Земли.

Ширина складки – расстояние между крыльями на уровне среза ее поверхностью Земли.

Высота складки – вертикальное расстояние от перегиба складки (например, антиклинали) до уровня среза складки поверхностью Земли.

2.5.1.4. Разрывные движения

Под действием горизонтальных сил, направленных в противоположные стороны, могут произойти разрыв слоев и смещение их относительно друг друга. Такие смещения слоев называются сдвигами. Сдвиги могут иметь протяженность в сотни и тысячи километров и характеризуются длительным развитием. Если под действием боковых сил, направленных навстречу друг другу, слои разрываются и одни массы пород надвигаются на другие, образуются надвиги.

Надвиг – это надвигание одних пород на другие по поверхности разрыва под углом (рис. 25а). Складки, сдвиги и надвиги характерны для Кавказа, Крыма.

Если горные породы из-за расколов земной коры разрываются на части под действием радиальных сил и смещаются относительно друг друга, в вертикальном направлении возникает сброс– опускание одной части относительно другой (рис. 25б) или взброс, если при разрыве происходит поднятие (рис. 25в). Амплитуда смещения при сбросе может достигать 1–2 км. Примером сброса могут служить Жигулевские горы на Волге. В Жигулевском сбросе соприкасаются породы, образовавшиеся 350 млн. лет назад (каменноугольный период) и 65 млн. лет назад (палеогеновый период). Вертикальное смещение доходит до 700 м.

Сбросы приводят к образованию горстови грабенов. Горст – это выступ между двумя впадинами; грабен – впадина, образовавшаяся между двумя выступами (рис. 25г, д). Горсты представляют сбросовые или глыбовые горы; грабены – межгорные котловины, которые иногда бывают заполнены водой (озера тектонического происхождения). Классический пример грабена – Телецкое озеро, горста – Алтайские горы.

2.5.1.5. Сейсмические явления

Сейсмические явления проявляются в виде упругих колебаний земной коры. Это грозное явление природы типично для районов геосинклиналей, где активно действуют современные горообразовательные процессы.

Сотрясения сейсмического происхождения происходят почти непрерывно. Специальные приборы регистрируют в течение года более 100 тысяч землетрясений, но только около 100 из них приводят к разрушительным последствиям и отдельные – к катастрофам с гибелью людей, массовыми разрушениями зданий и сооружений.

Упоминания о землетрясениях встречаются в Библии, в трактатах античных ученых – Геродота, Плиния и Ливия, а также в древних китайских и японских письменных источниках. До 19 в. большинство сообщений о землетрясениях содержало описания, обильно приправленные суевериями, и теории, основанные на скудных и недостоверных наблюдениях.

Серию систематических описаний (каталогов) землетрясений в 1840 г. начал А. Перри (Франция). В 1850-х годах Р. Малле (Ирландия) составил большой каталог землетрясений, а его подробный отчет о землетрясении в Неаполе в 1857 г. стал одним из первых строго научных описаний сильных землетрясений.

История знает катастрофические землетрясения, когда погибали десятки тысяч людей и разрушались целые города или их большая часть. Исключительное по силе катастрофическое землетрясение произошло 4 декабря 1956 г. в Монголии, зафиксированное также на территории Китая и России. Оно сопровождалось огромными разрушениями. Один из горных пиков раскололся пополам, часть горы высотой 400 м обрушилась в ущелье. Образовалась сбросовая впадина длиной до 18 км и шириной 800 м. На поверхности земли появились трещины шириной до 20 м, главная из них протянулась на 250 км.

Тектонические сейсмические явления возникают как на суше, так и на дне океанов. В связи с этим различают землетрясения и моретрясения.

Моретрясениявозникают в глубоких океанических впадинах Тихого, реже Индийского и Атлантического океанов. Быстрые поднятия и опускания дна океанов вызывают смещение крупных масс горных пород и на поверхности океана порождают пологие волны (цунами) с расстоянием между гребнями до 150 км с очень небольшой высотой над большими глубинами океана.

Цунами перемещаются на расстояния в сотни и тысячи километров со скоростью 500–800 и даже более 1000 км/ч. По мере уменьшения глубины моря крутизна волн резко возрастает (высота волн достигает 15–20 м и даже 40 м), и они со страшной силой обрушиваются на берега, вызывая разрушения сооружений и гибель людей. Самая высокая сейсмическая волна – цунами поднялась у побережья Аляски в 1964 г. Высота ее достигла 66 м, а скорость – 585 км/ч. (Катастрофическая по величине цунами обрушилась на побережья Индии, Шри-Ланки, Индонезии 26 декабря 2004 г., погибло свыше 240 тыс. человек).

Частота возникновения цунами не столь велика, как у землетрясений. Так, за 200 лет на побережье Камчатки и Курильских островов наблюдалось всего 14, из которых четыре были катастрофическими.

2.5.1.6. Землетрясения

Землетрясения – подземные толчки и колебания земной поверхности, вызванные процессами, происходящими в земной коре и верхней мантии. Эти колебания представляют собой упругие волны, распространяющиеся с высокой скоростью в толще горных пород. Наиболее сильные землетрясения иногда ощущаются на расстояниях более 1500 км от очага и могут быть зарегистрированы сейсмографами даже в противоположном полушарии.

Подобно другим эндогенным факторам, землетрясения могут оказывать существенное влияние на формирование рельефа: в одних случаях это проявляется в образовании трещин на поверхности земли, в других – в смещении блоков земной коры по трещинам в вертикальном и горизонтальном положениях (разрывные дислокации), иногда к складчатым деформациям[3].