Тектонические движения земной коры

Тектоническими
называют движения земной коры, связанные
с внутренними силами в земной коре и
мантии Земли. Отрасль геологии,
которая изучает эти движения, а также
современное строение и развитие
структурных элементов земной коры
называетсятектоникой.

Крупнейшими
структурными элементами земной коры
являются платформы, геосинклинали и
океанические плиты.

Платформы –
огромные относительно неподвижные,
устойчивые участки земной коры. Для
платформ характерно двухъярусное
строение. Нижний, более древний ярус
(кристаллический фундамент) сложен
осадочными породами, смятыми в складки,
либо магматическими породами, подвергнутыми
метаморфизму. Верхний ярус (платформенный
чехол) почти целиком состоит из
горизонтально залегающих осадочных
горных пород.

Классическими
примерами платформенных областей
являются Восточно-Европейская (Русская)
платформа, Западно-Сибирская, Туранская
и Сибирская, занимающие огромные
пространства. В мире известны также
Северо-Африканская, Индийская и другие
платформы.

Мощность верхнего
яруса платформ достигает 1,5-2,0 км и более.
Участок земной коры, где верний ярус
отсутствует и кристаллический фундамент
выходит непосредственно на наружную
поверхность, называют щитами (Балтийский,
Воронежский, Украинский и др.).

В пределах платформ
тектонические движения выражаются в
виде медленных вертикальныз колебательных
движений земной коры. Слабо развиты или
совсем отсутствуют вулканизм и
сейсмические движения (землятресения).
Рельеф платформ имеет тесную связь с
глубинным строением земной коры и
выражен главным образом в виде обширных
равнин (низменностей).

Геосинклинали
– наиболее подвижные, линейно вытянутые
участки земной коры, обрамляющие
платформы. На ранних стадиях своего
развития они характеризуются интенсивными
погружениями, а на заключительных –
импульсивными поднятиями.

Геосинклинальные
области – это Альпы, Карпаты, Крым,
Кавказ, Памир, Гималаи, полоса Тихоокеанского
побережья и другие горно-складчатые
сооружения. Для всех этих областей
характерны активные тектонические
движения, высокая сейсмичность и
вулканизм. В этих же областях активно
развиваются мощные магматические
процессы с образованием эффузивных
лавовых покровов и потоков и интрузивных
тел (штоков и др.). В Северной Евразии
наиболее подвижным и сейсмически
активным регионом является Курило-Камчатская
зона.

Океанические
плиты – крупнейшие тектонические
структуры земной коры, составляют основу
дна океанов. В отличие от континентов
океанические плиты изучены недостаточно,
что связано со значительными трудностями
получения геологической информации об
их строении и составе вещества.

Различают
следующие главнейшие тектонические
движения земной коры:

Колебательные
тектонические движения проявляются в
виде медленных неравномерных поднятий
и опусканий отдельных участков земной
коры. Колебательный характер их движения
заключается в изменении его знака:
поднятие в одни геологические эпохи
сменяется опусканием в другие.
Тектонические движения этого типа
происходят непрерывно и повсеместно.
На земной поверхности нет тектонически
неподвижных участков земной коры –
одни поднимаются, другие опускаются.

По времени их
проявления колебательные движения
подразделяются на современные (последние
5-7 тыс.лет), новейшие (неоген и четвертичный
период) и движения прошлых геологических
периодов.

Современные
колебательные движения изучают на
специальных полигонах с помощью повторных
геодезических наблюдений методом
высокоточного нивелирования. О более
древних колебательных движениях судят
по чередованию морских и континентальных
отложений и ряду других признаков.

Скорость поднятия
или опускания отдельных участков земной
коры варьируется в широких пределах и
может достигать 10-20 мм в год и более.
Например, южное побережье Северного
моря в Голландии опускается на 5-7 мм в
год. От вторжения моря на сушу (трансгрессии)
Голландию спасают дамбы высотой до 15
м, которые постоянно надстраиваются. В
тоже время на близко расположенных
участках в Северной Швеции в прибрежной
зоне отмечаются современные поднятия
земной коры до 10-12 мм в год. В этих районах
часть портовых сооружений оказалась
удаленной от моря вследствие его
отступания от берегов (регресии).

Геодезические
наблюдения, проведенные в районах
Черного, Каспийского и Азовского морей,
показали, что Прикаспийская низменность,
восточный берег Ахзовского моря, впдины
в устьях рек Терека и Кубани, северо-западный
берег Черного моря опускаются со
скоростью 2-4 мм в год. Как следствие, в
этих районах отмечается трансгрессия,
т.е. наступление моря на сушу. Наоборот,
медленные поднятия испытывают участки
суши на побережье Балтийского моря, а
также, например, районы Курска, горняе
районы Алтая, Саян, Новая земля и др.
Другие участки продолжают погружаться
Москва (3,7 мм/год), Санкт-Петербург (3,6
мм/год) и т.д.

Наибольшая
интенсивность колебательных движений
земной коры отмечается в геосинклинальных
областях, а наименьшая в платформенных
областях.

Геологическое
значение колебательных движений огромно.
Они определяют условия осадконакопления,
положение границ между сушей и морем,
обмеление или усиление размывающей
деятельности рек. Колебательные движения,
происходившие в новейшее время
(неоген-четвертичный период), оказали
решающее влияние на формирование
современного рельефа Земли.

Колебательные
(современные) движения необходимо
учитывать при строительстве гидротехнических
сооружений типа водохранилищ, плотин,
судоходных каналов, городов у моря и
т.д.

Складчатые
тектонические движения. В
геосинклинальных областях тектонические
движения могут существенно нарушать
первоначальную форму залегания горных
пород. Нарушение форм первичного
залегания горных пород, вызванные
тектоническим движением земной коры,
называют дислокациями. Их подразделяют
на складчаты и разрывные.

Складчатые
дислокации могут быть в форме вытянутых
линейных складок или выражаться в общем
наклоне слоев в одну сторону.

Антиклиналь –
вытянутая линейная складка, обращенная
выпуклостью вверх. В ядре (центре)
антиклинали залегают более древние
слои, на крыльях складки более молодые.

Синклиналь –
складка, аналогичная антиклинали, но
направленная выпуклостью вниз. В ядре
синклинали залегают более молодые слои,
чем на крыльях.

Моноклиналь –
представляет собой толщу слоев горных
пород, наклоненных в одну сторону под
одинаковым углом.

Флексура –
коленообразная складка со ступенчатым
изгибом слоев.

Ориентировку слоев
при моноклинальном залегании характеризуют
с помощью линии простирания, линии
падения и угла падения.

Разрывные
тектонические движения. Приводят к
нарушению сплошности горных пород и
разрыву их по какой-либо поверхности.
Разрывы в горных породах возникают в
тех случаях, когда напряжения в земной
коре превышают предел прочности горных
пород.

К разрывным
дислокациям относят сбросы, взбросы,
надвиги, сдвиги, грабены и горсты.

Сброс–
образуется в результате опускания одной
части толщи относительно другой.

Взброс — образуется
при поднятии одной части толщи относительно
другой.

Надвиг – смещение
блоков горных пород по наклонной
поверхности разлома.

Сдвиг – смещение
блоков горных пород в горизонтальном
направлении.

Грабен – участок
земной коры, ограниченный тектоническими
разрывами (сбросами) и опущенный по ним
относительно смежных участков.

Примером крупных
грабенов могут служить впадина озера
Байкал и долина р. Рейн.

Горст – приподнятый
участок земной коры, ограниченный
сбросами или взбросами.

Разрывные
тектонические движения часто сопровождаются
образованием различных тектонических
трещин, для которых характерны захват
ими мощных толщ горных пород, выдержанность
ориентировки, наличие следов смещений
и другие признаки.

Особым типом
разрывных тектонических нарушений
являются глубинные разломы, разделяющие
земную кору на отдельные крупные блоки.
Глубинные разломы имеют протяженность
сотни и тысячи километров и глубину
более 300 км. К зонам их развития приурочены
современные интенсивные землетрясения
и активная вулканическая деятельность
(например разломы Курило-Камчатской
зоны).

Тектонические
движения, вызывающие формирование
складок и разрывов, называются
горообразовательными.

Значение тектонических
условий для строительства. Тектонические
особенности района весьма существенно
влияют на выбор места расположения
различных зданий и сооружений, их
компоновку, условия возведения и
эксплуатацию строительных объектов.

Благоприятны для
строительства участки с горизонтальным
ненарушенным залеганием слоев. Наличие
дислокаций и развитой системы тектонических
трещин существенно ухудшает
инженерно-геологические условия района
строительства. В частности, при
строительном освоении территории, с
активной тектонической деятельностью
необходимо учитывать интенсивную
трещиноватость и раздробленность горных
пород, которая снижает их прочность и
устойчивость, резкое повышение
сейсмической активности в местах
развития разрывных дислокаций и другие
особенности.

Интенсивность
колебательных движений земной коры
обязательно учитывают при строительстве
защитных дамб, а также линейных сооружений
значительной протяженности (каналов,
железных дорог и пр.).

Образование планетарных линеаментов

Поскольку появление планетарного масштаба структур может быть объяснено лишь силами планетарного масштаба, мы уже близки к разгадке:

Образование планетарных и региональных Л. связывают с напряжениями, возникающими в результате вращения Земли вокруг своей оси и её обращения вокруг Солнца (ротационные причины); происхождение локальных Л. может быть обусловлено тектоническими перестройками внутри блока земной коры. Большая российская энциклопедия: ЛИНЕАМЕ́НТ

Энциклопедия дает нам еще не всю разгадку, поскольку равномерное вращение не должно приводить к растрескиванию всей планеты. Отсюда остается один шаг до полного объяснения:

Регулярность систем разломов, одинаково ориентированных на разном масштабном уровне указывает на постоянство векторов динамических нагрузок их образовавших. Такие напряжения могут создавать только глобальные, планетарные, космогенные факторы, прежде всего – изменение скорости вращения Земли (Ю. Л. Ребецкий, 2015).

Иными словами, это означает, что

Фактически на Земле, и на континентах и в океанах развита единая закономерно ориентированная тектонолинеаментная сеть древнего заложения, образованная на ранних этапах формирования жесткой коры под влиянием космических, существенно ротационных факторов (Анохин et al., 2016).

Линеаменты и тектоника

В результате взаимодействия вращения и охлаждения внешней оболочки Земли разделенные линеаментами участки литосферы планеты начали самостоятельное движение, образуя так называемые тектонические блоки. Легко показать, что тектоническая активность возникла после формирования структур линеаментов — действительно, планетарные линеаменты пересекают тектонические плиты, то есть являются первичными структурами. Кроме того, существование нескольких систем линеаментов приводит к выводу, что они возникли в разное время, то есть были вызваны разновременными явлениями изменения скорости вращения:

Само наличие сетей сквозных структур, пересекающих океаны, континенты и друг друга, указывает на то что океаны образовывались «in situ» путем деструкции и прогибания участков некогда единой жесткой протокоры Земли. Важно отметить, что уже в раннем докембрии в пределах щитов Европейской платформы были сформированы регулярные разломные сети, которые сегодня являются фрагментами протяженных сквозных структур (Анохин et al., 2016).

Докембрий охватывает 85% ранней истории Земли, а ранний докембрий здесь соответствует геологическому времени от 4-х до 3-х миллиардов лет назад. Тектоническая активность нашей планеты началась непосредственно после этого, то есть около 3 миллиардов лет назад, а диагональные линеаменты сформировались гораздо позже, в эпоху мезозоя, начавшуюся четверть миллиарда лет назад:

Существует мнение, что диагональные сети начали более активно развиваться в мезозое, в связи с существенным изменением скорости вращения Земли, сопровождающимся перераспределением глобальных геодинамических нагрузок в литосфере. Эти нагрузки уже не находили реализации в ортогональных разломных системах и оживляли новые трещины диагональных направлений. Мезозой стал эрой начала формирования современного глобального лика Земли. Главенствующую роль уже начинают играть процессы деструкции, обусловившие разламывание и взаимное перемещение отдельных участков, фрагментов и блоков этой коры. Собственно говоря, это и есть время начала образования впадин современных океанов (Анохин et al., 2016).

Поздние (диагональные) линеаменты имеют меньшую протяженность и меньшую глубину залегания, а также непосредственно связаны с современной фрактальной структурой поля силы тяжести и рельефа.

Действительно ли Земля – единственная из известных нам планет с тектоникой плит?

Время на прочтение

Если две плиты на Земле расходятся в разные стороны, то на их границе образуется новая кора. Если же они сходятся вместе, то кора в этом месте разрушается, когда одна плита заезжает под другую. Бывает ещё, что кора трансформируется, когда плиты скользят горизонтально друг мимо друга

Без тектоники плит наша планета была бы совсем другой. Постоянные перемены в земной коре обеспечивают нам стабильный климат, дают месторождения минералов и нефти, а также океаны с поддерживающим жизнь балансом химических веществ. Они даже дают толчок эволюции каждые несколько сотен миллионов лет.

Откуда же взялась тектоника земных плит? Модели показывают, что для того, чтобы тектоника плит начала работать, планета должна быть подходящего размера. Если она получится слишком маленькой, то её литосфера — твёрдая часть коры и верхней мантии — будет слишком толстой. Слишком большой — и её мощное гравитационное поле сожмёт все плиты вместе, крепко удерживая и не давая двигаться. Условия также должны быть оптимальными: породы, из которых состоит планета, должны быть не слишком горячими, не слишком холодными, не слишком влажными и не слишком сухими.

Но даже если эти условия соблюдены, есть ещё один решающий фактор, который необходимо учитывать. Каким-то образом литосфера должна расколоться так, чтобы один кусок погрузился под другой. Сегодня мы наблюдаем этот процесс, известный как «субдукция», на границе многих океанических бассейнов, когда холодное, плотное океаническое дно скользит, заходя под более плавучую континентальную кору, и погружается в мантию.

Озеро Байкал. Площадь водной поверхности Байкала — 31 722 км2 (без учёта островов), что примерно равно площади таких стран, как Бельгия или Нидерланды. По площади водного зеркала Байкал занимает седьмое место среди крупнейших озёр мира. Озеро находится в своеобразной котловине, со всех сторон окружённой горными хребтами и сопками. Байкал — самое глубокое озеро на Земле, 1642 м. Оно находится в самой глубокой из известных на Земле континентальных рифтовых долин, образовавшихся в результате раздвижения тектонических плит

Однако ранняя Земля была намного теплее, чем сегодня, и вместо хрупкой внешней коры её покрывала липкая масса, в которой должны были появиться первые трещины. Многочисленные компьютерные модели пытались смоделировать условия, в которых спонтанно произошёл бы разлом коры, но пока все они потерпели неудачу.

Первую дыру мог проделать мантийный плюм (горячий мантийный поток, двигающийся от основания мантии у ядра Земли независимо от конвективных течений в мантии), прорвавшийся снизу. Или, возможно, толчком послужил астероид или комета, которая при ударе пробила липкий поверхностный слой и запустила цепь событий, приведших к появлению первых движущихся плит.

Ещё одна неясность заключается в том, когда именно это могло произойти. В океанической коре можно нарыть очень мало исторической информации, потому что большая её часть недостаточно древняя — океаническая кора обычно разрушается в зонах субдукции всего через 200 миллионов лет после образования океанического хребта. Тем не менее, свидетельства океанической коры, которая избежала субдукции, дают подсказки. Офиолиты — это обломки древней океанической коры, которые наползли на континентальную кору в зоне субдукции, а не оказались под ней. Недавнее исследование датировало образец кандидата в офиолиты в Гренландии возрастом в 3,8 миллиарда лет — это самая древняя датировка, связанная с тектоникой плит.

Распад суперконтинента Гондвана, который в своё время был большой частью Пангеи, на более мелкие континенты — Южную Америку, Антарктиду, Африку, Австралию, а также компоненты других узнаваемых континентов, таких как Аравия и Индия

Какой бы ни была точная дата начала тектонических процессов, с тех пор они формируют и изменяют форму поверхности нашей планеты. В ходе этого процесса происходит круговорот воды, углерода и азота, что создаёт среду, идеально подходящую для жизни. Он также привёл к образованию многих месторождений нефти, газа и минералов, которые мы находим на Земле: всё благодаря давлению и запеканию горных пород до нужной степени. Вулканы, извергающие в атмосферу углекислый газ, и ползающие тектонические плиты вместе поддерживают климат, пригодный для жизни.

Движение плит также заставляет контуры океанов меняться, горы подниматься и опускаться, а континенты собираться вместе и расходиться. Каждые 500-700 миллионов лет тектоника плит объединяет континенты, образуя суперконтинент. Последний из них, Пангея, существовал 250 миллионов лет назад, и примерно через 250 миллионов лет континенты снова столкнутся друг с другом.

Когда эти суперконтиненты медленно распадаются, разделяя суши и образуя мелкие моря, эволюция идёт полным ходом, образуя бесчисленное множество новых видов, которые заселяют новые места обитания.

В конце концов, литосфера застынет, поскольку Земля остынет и конвекционные потоки в мантии станут слишком слабыми, чтобы толкать плиты. Никто точно не знает, сколько ещё осталось тектонике плит, и остановится ли она до того, как наша планета будет поглощена Солнцем. Но давайте не будем слишком беспокоиться об этом: к тому времени, когда это произойдёт, люди, скорее всего, станут далёким воспоминанием в жизни планеты.

На Земле тектоника плит создаёт горы, вызывает цунами и формирует вулканы. Перефразируя слова покойного эволюционного биолога Теодосия Добжанского, можно сказать, что ничто на поверхности Земли не имеет смысла, если не рассматривать этот процесс. И в этом отношении наш дом, похоже, уникален. Конечно, другие планеты геологически активны, но нам ещё предстоит найти подобную Земле систему тектоники плит в других местах Вселенной.

Томас Уоттерс, старший научный сотрудник Национального музея авиации и космонавтики в Вашингтоне, занимается тектоникой планет. Он говорит, что в то время как на Земле есть, по меньшей мере, 15 движущихся плит, все свидетельства указывают на то, что Меркурий является одноплитной планетой.

Это означает, что на поверхности Меркурия не могут происходить тектонические процессы в том виде, в котором они нам знакомы. На Земле отдельные плиты расходятся, сталкиваются лоб в лоб или трутся друг о друга. На Меркурии мы не видим таких явлений, потому что у планеты только одна плита. Тем не менее, кора планеты не совсем инертна. Глубоко под поверхностью внутренние слои Меркурия остывают. Падение температуры под поверхностью заставляет ядро планеты сжиматься, и кора делает то же самое. Получается, что Меркурий сжимается.

Коре приходится приспосабливаться к этому уменьшению объёма. Поскольку планета становится меньше, одинокая плита Меркурия сминается. Если бы вы отправились в поход по поверхности планеты, то встретили бы на своём пути высокие скалы и вытянутые долины. Эти особенности рельефа образованы надвиговыми разломами, где материалы коры сталкиваются, разрываются, и одна часть коры надвигается на другую. Подобные разломы можно найти и на Земле — особенно в местах, где сходятся две плиты.

Уоттерс был ведущим автором статьи 2016 года о некоторых откосах Меркурия — ступенчатых хребтах, образованных разломами в коре. Возраст тех из них, которые рассматривала его команда, составляет менее 50 миллионов лет, что делает их довольно молодыми по геологическим стандартам. Их возраст указывает на то, что Меркурий всё ещё испытывает движение коры.

Марсианские пейзажи должны быть просто завораживающими. На красной планете находится самый большой вулкан в Солнечной системе и самый большой каньон. Учёные назвали последний «Валлес Маринерис». Его длина составляет 3 000 километров, а ширина — 600 километров, и по сравнению с ним крупнейшие каньоны Земли выглядят как мелкие трещины.

Сгенерированный компьютером вид марсианской горы Олимп демонстрирует размеры вулкана, его кальдеру и длинные наклонные стороны, которые делают его крупнейшим из известных в настоящее время планетарных вулканов. Поскольку на Марсе отсутствует тектоника плит, магматическая камера под Олимпом при извержении постоянно растёт. Он был крупнейшим в Солнечной системе на протяжении миллиардов лет и продолжает расти

Марс также примечателен своей дихотомией планетарной коры: толщина коры южного полушария в среднем составляет 58 километров, в то время как толщина коры северного полушария в среднем всего 32 километра. Уоттерс говорит, что этот «топографический контраст» напоминает различия «между континентами Земли и океаническими бассейнами».

Может ли это несоответствие быть следствием тектоники плит? Ан Инь, профессор геологии Калифорнийского университета, написал множество работ о поверхности Марса. В 2012 году он предположил, что марсианское плато, называемое поднятием Тарис, могло быть образовано зоной субдукции — местом, где одна плита погружается под другую. В том же году он назвал Валлес Маринерис возможной пограничной зоной между двумя плитами.

«Это гипотезы, подкреплённые знаниями, — говорит Инь, — но с получением новых данных в ближайшие пару десятилетий всё может измениться». На данный момент он придерживается мнения, что на Марсе существует примитивная форма тектоники плит. Однако, даже если это правда, Марс не обладает большим количеством плит. Кроме того, активность, связанная с плитами, на красной планете развивается гораздо медленнее, чем на Земле.

Перейдём к другим нашим небесным соседям. Газообразная атмосфера Венеры делает её сложной планетой для исследования. Тем не менее, нам удалось кое-что узнать о её поверхности. « Нынешняя кора Венеры относительно молода, — говорит Уоттерс. Судя по некоторым кратерам, оставленным метеоритами, возраст её современной поверхности составляет менее 1 миллиарда лет».

Однако возраст — это ещё не всё. Как и на Земле, на Венере есть свои хребты, разломы и (возможно, действующие) вулканы. В исследовании 2017 года утверждается, что Венера во многом обязана своим рельефом доисторическим мантийным плюмам. Эти столбы расплавленной породы иногда достигают коры планеты. Когда это происходит, они часто порождают «горячую точку» вулканической активности. Здесь, на Земле, лава, выброшенная мантийными плюмами, создала Гавайские острова, а также Исландию.

Теоретически, вулканический материал, высвобождаемый горячими точками, может объяснить наличие короны: больших структур овальной формы, обнаруженных на поверхности Венеры. Вулканические выбросы могли даже привести к образованию необычных зон субдукции вокруг хребтов. Не совсем тектоника плит, но тоже довольно интересный процесс.

Процессы, формирующие земную кору

Литосфера, атмосфера,
гидросфера контактируют в зоне верхней
границы земной коры, где вместе с
биосферой формируют наиболее сложную
и активную реакционную сферу Земли.
Именно здесь и в тектоносфере осуществляются
процессы, создающие земную кору и
изменяющие ее строение и состав. Эти
процессы называются геологическими.
Геологические процессы, энергетически
связанные с тектоносферой, называют
эндогенными (внутренними), с верхней
реакционной сферой — экзогенными
(внешними).

Экзогенные
процессы развиваются на поверхности
Земли и в приповерхностных слоях земной
коры. Главными причинами, вызывающими
эти процессы, являются: лучистая энергия
Солнца, притяжение Солнца и Луны,
поступление вещества из Космоса.
Важнейшими экзогенными процессами
являются выветривание и круговорот
воды. Выветривание заключается в
разрушении горных пород и минералов
под действием физических и химических
факторов. Прежде всего это нагревание
и охлаждение, химическое воздействие
на горные породы кислорода, углекислого
газа, водяных паров и водных растворов.
Физическое и химическое выветривание
производят и представители биосферы.

Воды, выпавшие в
виде атмосферных осадков на континент,
частично испаряются. Часть их формирует
ручьи, реки, накапливается в виде льда
и снега в зонах сурового климата,
фильтруется в землю, образуя ниже земной
поверхности залежи подземных вод. И
вода, и снег, и лед выполняют огромную
разрушительную работу, в результате
которой горные породы измельчаются и
испытывают глубокое преобразование
изначального минерального и химического
состава. И твердые обломки, и растворенное
вещество транспортируются к месту их
накопления (аккумуляции). Таким
образом, все экзогенные процессы
осуществляются по схеме: разрушение
® транспортировка
® аккумуляция.
Основными экзогенными процессами
являются геологическая деятельность
ветра, рек, дождевых, талых и подземных
вод, морей, океанов, озер, болот, ледников,
а также процессы, осуществляющиеся в
мерзлых породах. В разрушительную стадию
всех перечисленных процессов создается
осадочный материал, который
накапливается как на суше, так и в
водоемах, причем в водоемах аккумулируется
большая его часть. Осаждаясь на дне
водоемов, осадочный материал формирует
осадочную толщу. Это процесс
осадконакопления, или седиментации.
В составе осадочной толщи различаются
отдельные слои. Каждый слой фиксирует
какие-либо изменения в условиях накопления
осадочной толщи.

Как уже говорилось,
в экзогенных процессах важную роль
играет биосфера. В хлорофилле зеленых
растений, в том числе и водорослей, путем
фотосинтеза и при участии углекислого
газа и воды образуются углеводы и
свободный кислород. Кислород поступает
в атмосферу и обеспечивает жизнь в
Мировом океане. Продукты же жизнедеятельности
организмов образуют такие органогенные
образования, как торф, сапропель, бурый
уголь в континентальных водоемах и
органогенные илы на дне морей и океанов.

По мере того как
мощность осадочной толщи возрастает,
нижние ее слои уплотняются и осадок
литифицируется — превращается в осадочную
горную породу. Совокупность процессов
образования осадков и преобразования
их в осадочные горные породы называется
литогенезом.

Осадочные горные
породы залегают слоями. Слой — это
геологическое тело, ограниченное
примерно параллельными плоскостями,
верхняя из которых именуется кровлей,
нижняя — подошвой. Следовательно, мощность
слоя на всем его протяжении примерно
одинакова. Протяженность слоя всегда
много больше его мощности.

Эндогенные
процессы, охватывающие тектоносферу,
часто именуются тектоническими.
Тектонические процессы связаны с
внутренней активностью Земли. Их движущей
силой является огненно-жидкий расплав
— магма. Этот поток материи и тепла,
периодически устремляющийся к поверхности
из недр планеты, обеспечивает геологический
процесс, называемый магматизмом. В
результате застывания магмы на глубине
(интрузивный магматизм) возникают
интрузивные тела — батолиты, штоки,
пластовые интрузии, дайки и т.д. Застывшая
на поверхности Земли магма образует
лавовые потоки и покровы. Это эффузивный
тип магматизма. Современный эффузивный
магматизм именуют вулканизмом (рис.
III.5).

Рис.
III.5.
Формы залегания магматических пород

С магматизмом
связано извержение вулканов, возникновение
землетрясений, складкообразование,
разрыв слоев, поднятие и опускание
территорий.

Подъем и опускание
земной коры обусловлены проявлением
тектонических движений. На разных
временных отрезках развития Земли
направленность этих движений может
быть различной, но результирующая их
составляющая направлена либо вниз, либо
вверх. Движения, направленные вниз и
ведущие к опусканию земной коры, именуются
нисходящими, или отрицательными;
движения, направленные вверх и ведущие
к подъему, — восходящими, или положительными.
Совокупность тектонических движений
и процессов, под воздействием которых
формируется структура земной коры,
именуется тектогенезом. В результате
тектогенеза одни территории воздымаются,
другие — опускаются. Воздымание земной
коры влечет за собой перемещение
береговой линии в сторону суши —
трансгрессию, или наступление моря.
При опускании, когда море отступает,
говорят о его регрессии. В результате
тектогенеза поверхность Земли может
пересекать нулевой уровень, т.е. морские
условия могут сменяться континентальными
и наоборот.

Тектонические
движения сминают и разламывают слои
осадочных пород. Движения, ведущие к
образованию складок, называются
складкообразовательными. Такие движения
не нарушают сплошности слоев, а лишь
изгибают их. Простейшими складками
являются антиклинали и синклинали.
(Выпуклая складка, в ядре которой залегают
наиболее древние породы, именуется
антиклинальной, а вогнутая с молодым
ядром — синклинальной.) В земной коре
антиклинали всегда переходят в синклинали,
и поэтому эти складки всегда имеют общее
крыло. В этом крыле все слои примерно
одинаково наклонены к горизонту. Это
моноклинальное окончание складок
(рис. I II.4). Складки образуются
в породах, обладающих некоторой
пластичностью.

Если породы потеряли
пластичность (приобрели жесткость),
слои разламываются, а их части смещаются
по плоскости разлома. При смещении вниз
говорят о сбросе, вверх — о взбросе.
При смещении под очень малым углом
наклона к горизонту — о поддвиге и
надвиге. В потерявших пластичность
жестких породах тектонические движения
создают разрывные (глыбовые, тектонические)
структуры, простейшими из которых
являются горсты и грабены (рис.
III.4).

Складчатые структуры
после потери пластичности слагающими
их горными породами могут быть разорваны
сбросами (взбросами). В результате в
земной коре возникают антиклинальные
и синклинальные нарушенные структуры.

Тектонические
движения, ведущие к образованию гор,
именуются орогеническими
(горообразовательными), а сам процесс
горообразования — орогенезом. В
истории развития Земли выделяют несколько
орогенических фаз. Самые древние
структуры сформированы в каледонскую
фазу складчатости, которая завершилась
в силурийском периоде. Девонский,
каменноугольный и пермский периоды
примечательны герцинским (варисским)
орогенезом, на смену которому пришли
альпийские горообразовательные
движения. Кайнозойские подвижки
именуют новейшими и современными
(табл. I II.2).

Эндогенные и
экзогенные процессы действуют
противонаправленно: эндогенные создают
тектонические поднятия и прогибы,
экзогенные разрушают поднятия, а материал
разрушения транспортируют в понижения,
в том числе и в океаны и моря. Скорость
этих деяний природы достаточно велика
— самые высокие на Земле горы за несколько
миллионов лет оказываются выровненными.

Кто и как поломал Землю, или откуда возникли планетарные горные хребты и разломы

В предыдущей статье Пространственные спектры и фрактальность рельефа, силы тяжести и снимков мы уже рассмотрели фрактальность рельефа и поля силы тяжести и показали, как она возникает в относительно тонкой и хрупкой земной коре толщиной от 5 км под океанами и до 100-150 км под материками. Также мы вычислили, что под корой находится слой упругий, так что верхний масштаб фрактальности ограничен примерно 200 км. При этом, мы наблюдаем разломы и горные хребты планетарного масштаба, пересекающие моря и океаны. Очевидно, что планетарные структуры масштаба десятков тысяч километров никак не могут быть объяснены явлениями в земной коре масштаба десятков-сотен километров, хотя все эти структуры самоподобны, то есть фрактальны. Таким образом, именно планетарные структуры являются первичными и воспроизводятся на меньших масштабах при тектонических процессах за счет хрупкости земной коры. Сегодня мы поговорим о том, откуда возникли эти первичные структуры, или кто и как «поломал» Землю.

Слева направо приведены следующие изображения Земли: магнитное поле (EMAG2), гравитационное (Sandwell & Smith), рельеф ( GEBCO 2020 Bathymetry). Смотрите HOWTO: Visualization on The Globe

Анохин В. М. Глобальная дизъюнктивная сеть Земли: строение, происхождение и геологическое значение. 2006. С-Пб: Недра. 161 с.

Анохин В. М. Строение планетарной линеаментной сети. L AP LAMBERT Academic Publishing, GmbH & Co. K G. 2011. Saarbrucken, Germany. 247 с.

Анохин В. М., Маслов Л. А. Закономерности направленности линеаментов и разломов дна Российской части Японского моря. // Тихоокеанская геология. 2009. №2. С. 3-16.

Анохин В. М., Маслов Л. А. Опыт изучения закономерностей направленности и протяженности линеаментов и разломов в регионах // Вестник КРАУНЦ. Науки о Земле. 2015. №1. Вып. 25. С. 231-242.

Анохин В. И., Ломакин И. Э., Шураев И. В. Планетарная линеаментная сеть и возможный механизм ее образования // НАН Украины ИНОС РАН, Спб НЦ РАН. 2016

Системы линеаментов

Исследования по территории всей планеты, однозначно доказывают существование выделенных направлений. Как показано на диаграммах ниже:

С практической точки зрения чрезвычайно важна фрактальность линеаментов, поскольку их выделение позволяет получить информацию для геологического исследования всех масштабов:

По масштабу выделяют Л. планетарные, региональные и локальные. Л. всех масштабов образуют 2 системы: ортогональную, состоящую из Л. субмеридионального и субширотного простираний, и диагональную, образованную Л. северо-западного – юго-восточного и юго-западного – северо-восточного простираний; при этом Л. всех простираний равноудалены друг от друга (т. н. правило эквидистантности). Предполагается, что появление Л. иных простираний связано с тектоническим вращением блоков земной коры, в которых они начали развиваться. Большая российская энциклопедия: ЛИНЕАМЕ́НТ

Обратим внимание, что для всех масштабов линеаменты имеют одни и те же направления, складывающиеся в две системы: крестообразную (горизонтальные плюс вертикальные) и диагональную. Более детальный анализ показывает, что

Было установлено, что повсеместно в макро, микро- и мезорельефе фиксируются четыре главные системы линеаментов: субширотная (90°-100°), субмеридиональная (350°-10°), и две диагональных (северо-западная, и северо-восточная). В отдельных районах выявлена второстепенная система линеаментов северо-восточного простирания (60°) (Анохин et al., 2016).

Если следовать терминологии энциклопедии, это соответствует двум с половиной линеаментным системам.

Планетарные структуры имеют огромную протяженность и глубину, а региональные и локальные имеют те же направления, но связаны с соответствующей тектоникой. Образование планетарных структур предшествовало началу земной тектоники.

Заключение

В заключение сделаем практические выводы: поднятия глубинных структур (интрузии) и русла крупных рек соответствуют древней (крестообразной) системе линеаментов, а русла мелких рек и ручьев, а также рудные выходы приурочены к поздним (диагональным) линеаментам. Таким образом, региональный анализ древних линеаментов позволяет найти поднявшиеся геологические блоки с полезными ископаемыми и глубинные области нефтегазообразования, в то время как анализ более мелких поздних линеаментов помогает выделить непосредственно рудные и нефтегазоносные участки.

Если посмотреть на 3D геологические модели из моих предыдущих статей, легко заметить, что на всех них явно видны рассмотренные выше системы линеаментов. В Западной Сибири выделяются две с половиной системы линеаментов, а в Индонезии — две системы. Именно на пересечении выходов глубинных рудоносных структур системами линеаментов и расположены рудные месторождения. Существует связь и с нефтегазоносностью — линеаменты определяют области флюидообразования и направления их миграции. Разломность непосредственно связана с флюидопроницаемостью, что можно в динамике выделить на космических снимках, и об этом мы поговорим в следующий раз. В следующей статье мы покажем, насколько линеаменты важны для геологического анализа и как они позволяют находить даже малые месторождения полезных ископаемых по открытым данным дистанционного зондирования с помощью выделения линеаментов методами компьютерного зрения.

Землетрясения: В градусах Цельсия? — да, температура ядра земли по шкале термометров