Зоны тектонических разломов

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке «Файлы работы» в формате PDF

Тектонический разлом – это зона нарушения сплошности земной коры, деформационный шов, разделяющий породный массив на два блока. Тектонические разломы присутствуют в любом горном массиве на любой территории и давно изучаются геологами. Именно к тектоническим разломам, чаще всего, приурочены месторождения полезных ископаемых – металлических руд, углеводородов, подземных вод и др., что делает их весьма полезным объектом для исследований.

До недавнего времени в геологии считалось, что земная кора, за исключением районов активного вулканизма и проявления сейсмических явлений (опасных в плане землетрясений), находится в состоянии покоя, т.е. неподвижна. Однако, на современном этапе с вводом в эксплуатацию новой измерительной техники стало очевидным, что земная кора постоянно находится в движении. Эти движения обладают незначительной амплитудой и не заметны глазу, однако, могут оказывать существенное воздействие, как на массивы горных пород, так и на инженерные сооружения. В соответствие с первым законом Ньютона, движение происходит при условии воздействия силы. В земной коре постоянно действуют силы (одна из них — сила тяжести), вследствие чего геологическая среда всегда находится в напряженном состоянии. Поскольку горные породы всегда перенапряжены, они начинают деформироваться и разрушаться. Чаще всего это выражается в формировании тектонических швов (разрывов) или смещения блоков горных пород вдоль заложенных ранее активных разломов. Современные смещения по активным разломам могут приводить к деформации земной поверхности и оказывать механическое воздействие на инженерные объекты.

Геологические разломы делятся на три основные группы в зависимости от направления движения. Разлом, в котором основное направление движения происходит в вертикальной плоскости, называется разломом со смещением по падению; если в горизонтальной плоскости — то сдвигом. Если смещение происходит в обеих плоскостях, то такое смещение называется сбросо-сдвигом. В любом случае, наименование применяется направлению движения разлома, а не к современной ориентации, которая могла быть изменена под действием местных либо региональных складок либо наклонов.

Рис.1 Разлом Сан-Андреас Калифорния, США

Рис. 2 Разлом в метаморфическом слое возле Аделаиды, Австралия

Разлом со смещением по падению

Во время сдвига поверхность разлома расположена вертикально и подошва двигается влево либо вправо. В левосторонних сдвигах подошва движется в левую сторону, в правосторонних — в правую. Отдельным видом сдвига является трансформный разлом, который проходит перпендикулярно срединно-океаническим хребтам и разбивает их на сегменты шириной в среднем 400 км.

Горные породы разломов

Основными типами горных пород при разломах являются следующие:

• Катаклазит — порода, текстура которой обусловлена бесструктурным тонкозернистым веществом породы.
• Милонит — сланцевая метаморфическая горная порода, образовавшаяся при движении масс горных пород по поверхностям тектонических разрывов, при раздроблении, перетирании и сдавливании минералов исходных пород.
• Тектоническая брекчия — горная порода, состоящая из остроугольных, неокатанных обломков пород и соединяющего их цемента. Образуется в результате дробления и механического истирания горных пород в зонах разломов.
• Сбросовая грязь — несвязанная, богатая глиной мягкая порода, в добавление к ультрамелкозернистому катализиту, который может иметь плоский структурный рисунок и содержать < 30 % видимых фрагментов.
• Псевдотахилит — ультрамелкозернистая, стекловидная порода, обычно чёрного цвета.

Изучение активных разломов

Для обнаружения активности разлома используют комплекс геолого-геоморфологических, геофизических и геодезических методов. Наиболее широко применяют геолого-геоморфологические методы – выявление смещений и деформаций в зоне разлома молодых отложений и форм рельефа: русел, морских и речных террас (рис. 5).

О современных подвижках по разлому можно судить по изменению относительного положения пунктов повторных геодезических измерений, расположенных в его крыльях. Многолетние исследования показали, что более устойчивы горизонтальные перемещения вдоль разлома (сдвиги) и поперек к нему (надвиг одного крыла на другое или их раздвигание), тогда как вертикальная компонента перемещений подвержена частым вариациям, иногда намного превосходящим многовековой тренд. Поэтому наилучшие результаты дают космогеодезические наблюдения с помощью спутников, приемников и средств обработки данных так называемой GPS-системы, у которой точность измерений горизонтальных перемещений достигает первых миллиметров. Сущность системы в том, что спутник с точно определяемыми параметрами орбиты посылает сигналы, прием которых позволяет измерить координаты наземных пунктов наблюдений. Сравнение результатов измерений разных лет показывает относительное перемещение пунктов, то есть деформацию в зоне разлома, которая может сразу сниматься движением по нему, а может накапливаться и по прошествии многих лет реализоваться сильным землетрясением.

Индикация глубинных разломов

Рис. 6. Карта живых разломов Евразии и Африки: 1-3 — возраст последних доказанных проявлений активности: 1 — исторический; 2 — последние 100 тыс. лет; 3 — 700-100 тыс. лет назад; 4-7 — скорость движений, мм/год: 4 — V≠5, 5 — 1≤V

«Роскосмос» показал снятый спутником тектонический разлом после землетрясения в Турции

«Роскосмос» показал, как выглядит с орбиты гигантский разлом в земной коре в турецкой провинции Хатай — его снял спутник «Канопус-В». Кадры огромной трещины в земле (200 метров в длину, 30 в глубину) появились вчера — местные жители говорили, что ее образование сопровождалось звуком мощного взрыва. Количество погибших в результате землетрясения в Турции тем временем достигло 29,6 тыс. человек, 148 тыс. человек эвакуировали в менее пострадавшие районы.

«Роскосмос» у себя в Telegram-канале опубликовал новый снимок гигантского разлома на юго-западе Турции, появившегося в результате произошедшего 6 февраля землетрясения.

На кадрах «до» и «после» отчетливо видно, что участок поля «вспучился» посередине и вдоль его края образовалась трещина в земной коре. Снимок был сделан спутником «Канопус-В». В госкорпорации отметили, что продолжают космический мониторинг последствий землетрясения в Турции.

Кроме того, российское космическое агентство опубликовало спутниковые снимки аэропорта Хатай, на котором отметило зоны подтопления — в окрестностях сошли оползни. Сам аэропорт пострадал не сильно, турецкие власти сообщали, что повреждения взлетно-посадочных полос устранены, сейчас идут тестовые полеты.

Информация о гигантском разломе длиной 200 метров и глубиной 30 метров в турецкой провинции Хатай появилась накануне. Он разделил пополам оливковое поле рядом с небольшой деревней. Местные жители рассказывали, что в момент землетрясения слышали звук мощного взрыва — вероятно это трескалась земная кора.

Кроме Хатая, разломы фиксировались и в других турецких провинциях — некоторые достигали пяти метров в ширину. На фотографиях видно, что сдвиги земной коры раскололи автомобильные трассы, фактически разорвали надвое жилые дома. По информации местного института исследований землетрясений, трещины в земле шириной в несколько метров и длиной в сотни могут наблюдаться на большой территории Турции общей протяженностью 300-350 км.

По последним данным, количество погибших в результате землетрясения в Турции уже превысило отметку в 29,6 тысяч человек, более 80 тысяч ранены, еще почти 148 тысяч жителей были эвакуированы из наиболее разрушенных районов. Несмотря на то, что пошли уже седьмые сутки с момента самых сильных толчков, спасательные работы в большинстве пострадавших районов продолжаются — под завалами до сих пор находят живых людей.

Землетрясение произошло рано утром 6 февраля. Толчки ощущались не только в Турции, но и в Сирии (там число погибших, по официальным данным, составляет около 4,5 тысяч), Израиле, Ливане и других странах. Сильных толчков было два — магнитудой 7,7 и 7,5. Они оказывали разрушительное воздействие на протяжении 65 и 45 секунд соответственно. После них было зафиксировано более 2700 афтершоков, они все еще продолжаются. Сейсмособытие стало самым сильным в истории Турции с 1939 года.

В стране было разрушено более 6 тысяч зданий. Власти сообщили, что многие из них были возведены с нарушениями требований, предъявляемых к строительству в сейсмоактивных зонах. В связи с этим в Турции задержали 134 представителя подрядчиков, строивших пострадавшие дома. Кроме того, полиция арестовала несколько десятков мародеров.

В результате Аравийская тектоническая плита сдвинулась примерно на три метра с северо-востока на юго-запад по отношению к Анатолийской плите. Проще говоря, Турция стала на три метра ближе к Сирии. Обычно литосферные плиты за год сдвигаются на 3-30 см.

В NASA сообщали, что землетрясение в Турции очень похоже на сейсмособытие, разрушившее Сан-Франциско в 1906 году. Эпицентр тогда тоже находился на небольшой глубине, энергия выходила на поверхность вдоль серии длинных разломов земной коры. Именно поэтому оно вызвало столь большие разрушения на большой территории.

Ученые утверждают, что афтершоки после турецкого землетрясения могут продолжаться на протяжении года. Сейчас сейсмологи фиксируют около 500 толчков в сутки. Их мощность будет постепенно снижаться, но специалисты предупреждают — отдельные могут достигать магнитуды в 5-6.

База данных активных разломов Евразии (и прилегающих акваторий)

Представление Базы данных на YandexMap

Для просмотра сведений о разломе — откройте карту и кликните мышью на линии разлома. Также см. — формат записи параметров разломов.

Обзорная карта на основе Базы данных

Скачивание Базы данных

Листы карты доступны в виде растровых изображений формата JPG, а также в виде векторных слоев с полной атрибутивной информацией — формата KMZ (для просмотра в программе Google Earth) и формата SHP (для обработки в любых ГИС-программах).

Описание Базы данных

База данных об активных разломах Евразии (БД), интегрировала в едином формате материал, накопленный к настоящему времени многими исследователями, включая авторов БД. Она вмещает более 20 тыс. географически привязанных объектов – разломов, зон разломов и связанных с ними структурных форм с признаками последних перемещений в позднем плейстоцене и голоцене. Масштаб, в котором составлена БД, – 1:500000, а базовый демонстрационный масштаб – 1:1000000.

Каждый объект БД снабжен двумя видами характеристик (атрибутов) – обосновывающими и оценочными. Обосновывающие атрибуты содержат сведения об объектах – их названия, данные о морфологии и кинематике, амплитуды смещений за разные отрезки времени, рассчитанные по ним скорости движений, возраст последних зафиксированных признаков активности, проявления сейсмичности и палеосейсмичности, соотношения объектов с параметрами коровых землетрясений и другие характеристики, а также сведения об источниках информации, список которых приложен к БД.

Оценочные атрибуты – это система индексов, отражающих кинематику разломов согласно принятой в структурной геологии типизации, ранг скорости позднечетвертичных движений (три градации) и степень достоверности выделения структуры как активной (четыре градации). Индексы позволяют сопоставлять объекты по любому из атрибутов компьютерным способом между собой и с любыми другими видами оцифрованной информации с помощью любой ГИС-программы.

Таким образом, БД дает возможность для получения сведений о разломах и решения более общих задач – тематического картографирования, определения параметров современных геодинамических процессов, оценки сейсмической и других геодинамических опасностей, тенденций тектонического развития на последнем, плиоцен-четвертичном, этапе развития Земли. Формат БД допускает ее постоянное пополнение и коррекцию с появлением новых сведений.

Подробное описание Базы данных активных разломов Евразии (содержание и методика составления)

Дополнительная информация

Список ссылок на источники информации, использованные при составлении Базы данных активных разломов Евразии

Свидетельство о государственной регистрации базы данных № 2019621553 «База данных активных разломов Евразии» //
Публикация на cайте ФИПС

При использовании материалов Базы данных и карт на ее основе — ссылка на публикацию с описанием содержания и методики составления:

Бачманов Д.М., Кожурин А.И., Трифонов В.Г. База данных активных разломов Евразии // Геодинамика и тектонофизика. 2017. Т. 8. № 4. С. 711-736.

Список наименований тектонических нарушений, включенных в Базу данных активных разломов Евразии

Карта главных активных разломных зон, созданная на основе обобщения материалов Базы данных активных разломов Евразии

На карте отмечена красными линиями прибрежная зона. Потенциально разломы могут пройти по крупным крымским городам – Ялте, Алуште, Симферополю и Севастополю.

Продолжение истории после рекламы

«Турецкое землетрясение произошло в Восточно-Анатолийском разломе на границе Аравийской тектонической плиты, имело на протяжении суток более 150 толчков с магнитудой более 4, включая двадцать с магнитудой от 5 до 6, и 4 мощных толчка 7.8, 7.5, 6.7 и 6.0 баллов», — напомнил он.

Ученый обратил внимание на то, что Крым и Турция разделены Северо-Анатолийским тектоническим разломом. «Африканская, Евразийская и Аравийская плиты взаимосвязаны. И когда нарушается устоявшийся баланс в одном месте, это будет сказываться в других местах», — заметил Вольвач.

При этом сейсмологи отмечают, что пока нет поводов опасаться землетрясений в Крыму. Да и со времен Ялтинcкого землетрясения еще не прошло 100 лет, пишет Telegram-канал «Крымский».

6 февраля в Турции произошло сильнейшее с 1939 года землетрясение магнитудой 7,8. В результате катастрофы погибли, по предварительным данным, свыше 29 тысяч человек, пострадали еще более 80 тысяч. Кроме того, катаклизм затронул и Сирию. В стране насчитывается более 1,4 тысяч погибших, пострадавших – около 10 тысяч. Толчки ощущались еще в ряде стран региона.

Тектонический разлом длиной 200 м и глубиной 30 м, который образовался в Турции после землетрясения, не представляет опасности, рассказал директор Единой геофизической службы РАН по научной работе Руслан Дягилев. Он добавил, что сейчас в регионе наблюдается период афтершоков, это может продлиться 10 лет, пишет интернет-издание «Подмосковье сегодня».

Сами по себе они (разломы. — NEWS.ru) неопасны. Это результат землетрясения. Оно прошло. Сейчас наблюдается период афтершоков. Движения, которые накопились за сотню лет, реализовались в форме главного толчка и последующих мелких, которыми являются афтершоки. Этот процесс может продлиться лет 10, — сообщил Дягилев.

Утром 6 февраля землетрясение магнитудой 7,7 произошло на юго-востоке Турции. Как отметил президент страны Реджеп Тайип Эрдоган, оно стало самым сильным в стране с 1939 года. Согласно последним данным, предоставленным правительственным управлением по чрезвычайным ситуациям (АФАД), число жертв достигло 31 643.

12 февраля Роскосмос обнародовал снимок, на котором запечатлен тектонический разлом в Турции, появившийся в результате мощного землетрясения. В Telegram-канале государственной корпорации подчеркнули, что специалисты продолжают осуществлять космический мониторинг последствий природного катаклизма.

В южных регионах России наблюдаются небольшие сейсмические толчки, связанные с масштабным землетрясением в Турции.

О природе «турецкого разлома» и как он может отозваться в наших регионах, «РГ» рассказали директор Института сейсмологии и геодинамики Крымского федерального университета имени В.И. Вернадского Юрий Вольфман и главный научный сотрудник Института геологии Дагестанского федерального исследовательского центра РАН Василий Черкашин.

Но сначала Юрий Вольфман напомнил, почему мощное землетрясение произошло именно в турецкой провинции Кахраманмараш. Через территорию Турции проходит система Анатолийских разломов или разрывов земной коры, вдоль которых в свое время Африка и Аравия присоединились к Евразии. Сейчас активизировался Анатолийский разлом, который отделяет Аравию от Евразии.

Юрий Михайлович, волны турецкого землетрясения дойдут до Крыма?

Юрий Вольфман: Никаких данных о сейсмических сотрясениях на полуострове не поступает. И, по расчетам сейсмологов, их не должно быть.

Непрерывный мониторинг Крымско-Черноморского региона проводится сетью сейсмических наблюдений нашего университета. Она включает семь станций вдоль побережья от Севастополя до Керчи. Даже мелких событий пока не происходит. Но надо иметь ввиду, что Крым — сейсмоопасный регион, он находится на периферии сейсмоопасного пояса.

Опасная зона Анатолийского разлома тянется от Кипра до Грузии в районе озера Ван

А какие перспективы у южных регионов? Тревожные сообщения приходят с Кавказа.

Юрий Вольфман: Да, опасная зона Анатолийского разлома тянется от Кипра до Грузии в районе озера Ван и до Махачкалы в Дагестане, куда дошли отголоски из Турции, судя по толчкам. На северо-восточном фланге зоны они ощущались также в Сочи.

Если процесс будет продолжаться, и напряжение в разломе не спадет, сейсмическая активность действительно может возникнуть на юге России. Но пока точно этого никто вам не предскажет.

Можно ожидать мощное землетрясение и в регионе Мраморного моря. Но опять же, я бы не взял на себя смелость утверждать, что оно обязательно там произойдет.

Хорошо, предугадать нельзя, но меры принять можно?

Юрий Вольфман: В качестве превентивных мероприятий по защите населения применяется система долгосрочного прогноза. Идет изучение сейсмической территории на протяжении многих лет.

Выводят закономерности, позволяющие оценить максимальную амплитуду возможного землетрясения в районе и воздействие от опасной зоны на соседние территории.

Строятся карты сейсмического районирования, они входят в состав строительных норм и правил. Например, если на карте в такой-то точке указана планка в 9 баллов, то здесь нельзя возводить здания с сейсмической устойчивостью ниже нее. В Крыму и в целом в России такие карты обновляют с периодичностью в 20-30 лет.

Чем обусловлена высокая сейсмичность Кавказа?

Василий Черкашин: Взаимодействием Аравийской и Скифской тектонических плит и той же Анатолийской платформы.

В последнее время землетрясений с большой магнитудой у нас не было. А мелкие происходят. И это неплохо, поскольку нет накопления большого потенциала, мелкие землетрясения сбрасывают напряженность. Заметили, сколько было афтершоков в Турции? Это какое напряжение копилось!

Анализ наблюдений ученых Института физики Земли РАН и наши исследования показывают, что в направлении Кавказа идет миграция сейсмичности со стороны Анатолийской платформы.

Трагедия в Турции чему должна нас научить? Знаем, вы анализировали видео из Кахраманмараша.

Василий Черкашин: Видно, что с 20-этажным домом ничего не стало, а 9-этажный рассыпался. Скорее всего, это произошло из-за отсутствия сейсмопоясов. Как мне рассказали, турки смягчили требования по сейсмике, так как с 1939 года не было крупных землетрясений.

В научной литературе, в публикациях в сети интернет, в блогах и форумах все чаще поднимается и обсуждается тема тектонических разломов. Правда, в записях они, чаще всего, фигурируют под названием геопатогенных зон, видимо потому, что это словосочетание чаще находится на слуху и имеет выраженный мистический оттенок. Между тем, большинству читателей почти ничего не известно о таком явлении, как тектонический разлом, т.к. корни его лежат не в мистике и эзотерике, а в общепризнанной, но не самой популярной на сегодняшний день науке – геологии.

Тектонический разлом – это зона нарушения сплошности земной коры, деформационный шов, разделяющий породный массив на два блока. Тектонические разломы присутствуют в любом горном массиве на любой территории и давно изучаются геологами. Именно к тектоническим разломам, чаще всего, приурочены месторождения полезных ископаемых – металлических руд, углеводородов, подземных вод и др., что делает их весьма полезным объектом для исследований.

До недавнего времени в геологии считалось, что земная кора, за исключением районов активного вулканизма и проявления сейсмических явлений (опасных в плане землетрясений), находится в состоянии покоя, т.е. неподвижна. Однако, на современном этапе с вводом в эксплуатацию новой измерительной техники стало очевидным, что земная кора постоянно находится в движении. Грубо говоря, земля ходит прямо у нас под ногами. Эти движения обладают незначительной амплитудой и не заметны глазу, однако, могут оказывать существенное воздействие, как на массивы горных пород, так и на инженерные сооружения.

Почему земная кора подвижна? В соответствие с первым законом Ньютона, движение происходит при условии воздействия силы. В земной коре постоянно действуют силы (одна из них — сила тяжести), вследствие чего геологическая среда всегда находится в напряженном состоянии. Поскольку горные породы всегда перенапряжены, они начинают деформироваться и разрушаться. Чаще всего это выражается в формировании тектонических швов (разрывов) или смещения блоков горных пород вдоль заложенных ранее активных разломов.

Современные смещения по активным разломам могут приводить к деформации земной поверхности и оказывать механическое воздействие на инженерные объекты. Известны случаи, когда в зонах активных разломов происходило разрушение зданий и сооружений, постоянные разрывы водонесущих коммуникаций, образование трещин в стенах и фундаментах. Подобные аварийные здания и сооружения есть практически в каждом городе. Но случаи деформации зданий, чаще всего, не придаются широкой огласке.

Достаточно часто обсуждается тема негативного воздействия тектонических разломов (геопатогенных зон) на здоровье человека. На сегодняшний день известен ряд научных исследований на данную тему. Как правило, авторы отмечают, что тектонические разломы действительно оказывают воздействие на живые организмы, причем, это воздействие может быть неоднозначным для различных видов растений и животных. В основном, в кругу исследователей сложилось мнение, что воздействие тектонических разломов на человека носит преимущественно негативный характер. Некоторые люди достаточно остро реагируют на тектонические зоны, в пределах которых их самочувствие резко ухудшается. Большинство людей переносят пребывание в разломных зонах достаточно спокойно, но отмечается некоторые ухудшения показателей их состояния. Небольшой процент людей практически не подвержен воздействию тектонических зон.

Объяснить принципы негативного воздействия зон тектонических нарушений на здоровье человека достаточно сложно. Процессы, протекающие в зонах тектонических нарушений сложны и разнообразны. Активный разлом – это зона концентрации тектонических напряжений и зона повышенных деформаций породного массива. Многие геологи и геомеханики считают, что перенапряженная зона разлома порождает электромагнитное поле. Точно также как, например, механическое воздействие на кристалл кварца в пьезоэлектрической зажигалке порождает разряд тока. Помимо этого, вследствие повышенной трещиноватости тектонический разлом, в большинстве случае, представляет собой водоносную зону. Совершенно очевидно, что движение подземных вод с растворенными в них солями (проводника) через толщу пород (которые отличаются по своим электрическим свойствам) может формировать и формирует электрические поля и аномалии. Именно поэтому в зонах тектонических разломов зачастую наблюдаются аномалии различных природных физических полей. Эти аномалии широко используются для поиска и выявления зон тектонических нарушений в современной геофизике. Вероятнее всего, указанные аномалии служат и основным источником воздействия на живые организмы, в т.ч. на человека.

На сегодняшний день проблема изучения влияния тектонических разломов на инженерные объекты и на здоровье человека изучается только по инициативе независимых исследователей. Никаких целенаправленных официальных программ в этом направлении не существует. Наличие активных тектонических нарушений никак не учитывается при выборе участков под строительство жилых зданий. Вопросами поиска и выявления зон смещений земной поверхности занимаются только в очень редких случаях при строительстве объектов повышенного уровня ответственности. В целом, очевидно, что в среде геологов, проектировщиков и строителей назрела необходимость целенаправленного изучения аномальных тектонических зон и обязательного учета геодинамической активности геологической среды в процессе ее освоения.

Геологический разлом, или разрыв — нарушение сплошности , без смещения (трещина) или со смещением пород по поверхности разрыва. Разломы доказывают относительное движение земных масс. Крупные разломы земной коры являются результатом сдвига тектонических плит на их стыках. В зонах активных разломов часто происходят землетрясения как результат выброса энергии во время быстрого скольжения вдоль линии разлома. Так как чаще всего разломы состоят не из единственной трещины или разрыва, а из структурной зоны однотипных тектонических деформаций, которые ассоциируются с плоскостью разлома, то такие зоны называют зонами разлома.

Две стороны невертикального разлома называют висячий бок и подошва (или лежачий бок) — по определению, первое происходит выше, а второе ниже линии разлома. Эта терминология пришла из горной промышленности.

Типы разломов

Геологические разломы делятся на три основные группы в зависимости от направления движения. Разлом, в котором основное направление движения происходит в вертикальной плоскости, называется разломом со смещением по падению; если в горизонтальной плоскости — то сдвигом. Если смещение происходит в обеих плоскостях, то такое смещение называется сбросо-сдвигом. В любом случае, наименование применяется направлению движения разлома, а не к современной ориентации, которая могла быть изменена под действием местных либо региональных складок либо наклонов.

Разлом со смещением по падению

Разломы со смещением по падению делятся на сбросы, взбросы и надвиги. Сбросы происходят при растяжении земной коры, когда один блок земной коры (висячий бок) опускается относительно другого (подошвы). Участок земной коры, опущенный относительно окружающих участков сброса и находящийся между ними, называется грабеном. Если участок наоборот приподнят, то такой участок называют горстом. Сбросы регионального значения с небольшим углом называют срывом, либо отслаиванием. Взбросы происходят в обратном направлении — в них висячий бок движется наверх относительно подошвы, при этом угол наклона трещины превышает 45°. При взбросах земная кора сжимается. Ещё один вид разлома со смещением по падению — это надвиг, в нём движение происходит аналогично взбросу, но угол наклона трещины не превышает 45°. Надвиги обычно формируют скаты, рифты и . В результате образуются и . Плоскостью разлома называется плоскость, вдоль которой происходит разрыв.

Во время сдвига поверхность разлома расположена вертикально и подошва двигается влево либо вправо. В левосторонних сдвигах подошва движется в левую сторону, в правосторонних — в правую. Отдельным видом сдвига является трансформный разлом, который проходит перпендикулярно срединно-океаническим хребтам и разбивает их на сегменты шириной в среднем 400 км.

Горные породы разломов

Все разломы имеют измеримую толщину, которую вычисляют по величине деформированных пород, по которым определяют слой земной коры, где произошёл разрыв, типу горных пород, подвергшихся деформации и присутствию в природе жидкостей минерализации. Разлом, проходящий через различные слои литосферы, будет иметь различные типы горных пород на линии разлома. Длительное смещение по падению приводит к накладыванию друг на друга пород с характеристиками разных уровней земной коры. Это особенно заметно в случаях срывов или крупных надвигов.

• — порода, текстура которой обусловлена бесструктурным тонкозернистым веществом породы.
• — сланцевая метаморфическая горная порода, образовавшаяся при движении масс горных пород по поверхностям тектонических разрывов, при раздроблении, перетирании и сдавливании минералов исходных пород.
• Тектоническая брекчия — горная порода, состоящая из остроугольных, неокатанных обломков пород и соединяющего их цемента. Образуется в результате дробления и механического истирания горных пород в зонах разломов.
• — несвязанная, богатая глиной мягкая порода, в добавление к ультрамелкозернистому катализиту, который может иметь плоский структурный рисунок и содержать < 30 % видимых фрагментов.
• — ультрамелкозернистая, стекловидная порода, обычно чёрного цвета.

Тектоника плит

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Карта литосферных плит

Текто́ника плит — современная геологическая теория о движении литосферы. Она утверждает, что земная кора состоит из относительно целостных блоков — плит, которые находятся в постоянном движении друг относительно друга. При этом в зонах расширения (срединно-океанических хребтах и континентальных рифтах) в результате спрединга (англ.  — растекание морского дна) образуется новая океаническая кора, а старая поглощается в зонах субдукции. Теория объясняет землетрясения, деятельность и горообразование, большая часть которых приурочена к границам плит.

Впервые идея о движении блоков коры была высказана в теории дрейфа континентов, предложенной Альфредом Вегенером в 1920-х годах. Эта теория была первоначально отвергнута. Возрождение идеи о движениях в твёрдой оболочке Земли («мобилизм») произошло в 1960-х годах, когда в результате исследований рельефа и геологии океанического дна были получены данные, свидетельствующие о процессах расширения (спрединга) океанической коры и пододвигания одних частей коры под другие (субдукции). Объединение этих представлений со старой теорией дрейфа материков породило современную теорию тектоники плит, которая вскоре стала общепринятой концепцией в науках о Земле.

В теории тектоники плит ключевое положение занимает понятие геодинамической обстановки — характерной геологической структуры с определённым соотношением плит. В одной и той же геодинамической обстановке происходят однотипные тектонические, магматические, сейсмические и геохимические процессы.

История теории

Подробнее по этой теме см.: История теории тектоники плит.

Основой теоретической геологии начала XX века была контракционная гипотеза. Земля остывает подобно испечённому яблоку, и на ней появляются морщины в виде горных хребтов. Развивала эти идеи теория геосинклиналей, созданная на основании изучения складчатых сооружений. Эта теория была сформулирована , который добавил к контракционной гипотезе принцип изостазии. Согласно этой концепции Земля состоит из гранитов (континенты) и базальтов (океаны). При сжатии Земли в океанах-впадинах возникают тангенциальные силы, которые давят на континенты. Последние вздымаются в горные хребты, а затем разрушаются. Материал, который получается в результате разрушения, откладывается во впадинах.

Против этой схемы выступил немецкий учёный-метеоролог . 6 января года он выступил на собрании Немецкого геологического общества с докладом о дрейфе материков. Исходной посылкой к созданию теории стало совпадение очертаний западного побережья Африки и восточного Южной Америки. Если эти континенты сдвинуть, то они совпадают, как если бы образовались в результате раскола одного праматерика.

Вегенер не удовлетворился совпадением очертаний побережий (которые неоднократно замечались до него), а стал интенсивно искать доказательства теории. Для этого он изучил геологию побережий обоих континентов и нашёл множество схожих геологических комплексов, которые совпадали при совмещении, так же, как и береговая линия. Другим направлением доказательства теории стали палеоклиматические реконструкции, палеонтологические и биогеографические аргументы. Многие животные и растения имеют ограниченные ареалы, по обе стороны Атлантического океана. Они очень схожи, но разделены многокилометровым водным пространством, и трудно предположить, что они пересекли океан.

Кроме того, Вегенер стал искать геофизические и геодезические доказательства. Однако в то время уровень этих наук был явно не достаточен, чтобы зафиксировать современное движение континентов. В году Вегенер погиб во время экспедиции в Гренландии, но перед смертью уже знал, что научное сообщество не приняло его теорию.

Изначально теория дрейфа материков было принята научным сообществом благосклонно, но в 1922 году она подверглась жёсткой критике со стороны сразу нескольких известных специалистов. Главным аргументом против теории стал вопрос о , которая двигает плиты. Вегенер полагал, что континенты двигаются по базальтам океанического дна, но для этого требовалось огромное усилие, и источника этой силы никто назвать не мог. В качестве источника движения плит предлагались сила Кориолиса, приливные явления и некоторые другие, однако простейшие расчёты показывали, что всех их абсолютно недостаточно для перемещения огромных континентальных блоков.

Критики теории Вегенера поставили во главу угла вопрос о силе, двигающей континенты, и проигнорировали всё множество фактов, безусловно подтверждавших теорию. По сути, они нашли единственный вопрос, в котором новая концепция была бессильна, и без конструктивной критики отвергли основные доказательства. После смерти Альфреда Вегенера теория дрейфа материков была отвергнута, получив статус маргинальной науки, и подавляющее большинство исследований продолжали проводиться в рамках теории геосинклиналей. Правда, и ей пришлось искать объяснения истории расселения животных на континентах. Для этого были придуманы сухопутные мосты, соединявшие континенты, но погрузившиеся в морскую пучину. Это было ещё одно рождение легенды об Атлантиде. Стоит отметить, что некоторые учёные не признали вердикт мировых авторитетов и продолжили поиск доказательств движения материков. Так (Alexander du Toit) объяснял образование гималайских гор столкновением Индостана и Евразийской плиты.

Вялотекущая борьба фиксистов, как назвали сторонников отсутствия значительных горизонтальных перемещений, и мобилистов, утверждавших, что континенты всё-таки двигаются, с новой силой разгорелась в 1960-х годах, когда в результате изучения дна океанов были найдены ключи к пониманию «машины» под названием Земля.

К началу 1960-х годов была составлена карта рельефа дна Мирового океана, которая показала, что в центре океанов расположены срединно-океанические хребты, которые возвышаются на 1,5—2 км над абиссальными равнинами, покрытыми осадками. Эти данные позволили и в — годах выдвинуть гипотезу спрединга. Согласно этой гипотезе, в мантии происходит конвекция со скоростью около 1 см/год. Восходящие ветви конвекционных ячеек выносят под срединно-океаническими хребтами мантийный материал, который обновляет океаническое дно в осевой части хребта каждые 300—400 лет. Континенты не плывут по океанической коре, а перемещаются по мантии, будучи пассивно «впаяны» в литосферные плиты. Согласно концепции спрединга, океанические бассейны структуры непостоянные, неустойчивые, континенты же — устойчивые.

Возраст дна океанов (красный цвет соответствует молодой коре)

В году гипотеза спрединга получает мощную поддержку в связи с открытием полосовых магнитных аномалий океанического дна. Они были интерпретированы как запись инверсий магнитного поля Земли, зафиксированная в намагниченности базальтов дна океана. После этого тектоника плит начала победное шествие в науках о Земле. Всё больше учёных понимали, что, чем тратить время на защиту концепции фиксизма, лучше взглянуть на планету с точки зрения новой теории и, наконец-то, начать давать реальные объяснения сложнейшим земным процессам.

Современное состояние тектоники плит

За прошедшие десятилетия тектоника плит значительно изменила свои основные положения. Ныне их можно сформулировать следующим образом:

• расхождение (дивергенция), выражено рифтингом и спредингом;
• схождение (конвергенция) выраженное субдукцией и коллизией;
• сдвиговые перемещения по трансформным геологическим разломам.

Существует два принципиально разных вида земной коры — кора континентальная (более древняя) и кора океаническая (не старше 200 миллионов лет). Некоторые литосферные плиты сложены исключительно океанической корой (пример — крупнейшая тихоокеанская плита), другие состоят из блока континентальной коры, впаянного в кору океаническую.

Более 90 % поверхности Земли в современную эпоху покрыто 8 крупнейшими литосферными плитами:

• Австралийская плита
• Антарктическая плита
• Африканская плита
• Евразийская плита
• Индостанская плита
• Тихоокеанская плита
• Северо-Американская плита
• Южно-Американская плита

Среди плит среднего размера можно выделить Аравийский полуостров, а так же плиты Кокос и Плиту Хуан де Фука, остатки огромной плиты Фаралон, слагавшей значительную часть дна Тихого океана, но ныне исчезнувшую в зоне субдукции под Северной и Южной Америками.

Сила, двигающая плиты

Сейчас уже нет сомнений, что горизонтальное движение плит происходит за счёт мантийных теплогравитационных течений — конвекции. Источником энергии для этих течений служит разность температуры центральных областей Земли, которые имеют очень высокую температуру (по оценкам, температура ядра составляет порядка 5000 °С) и температуры на её поверхности. Нагретые в центральных зонах Земли породы расширяются (см. ), плотность их уменьшается, и они всплывают, уступая место опускающимся более холодными и потому более тяжёлым массам, уже отдавшим часть тепла земной коре. Этот процесс переноса тепла (следствие всплывания лёгких-горячих масс и погружения тяжёлых-более холодных масс) идёт непрерывно, в результате чего возникают конвективные потоки. Эти потоки — течения замыкаются сами на себя и образуют устойчивые конвективные ячейки, согласующиеся по направлениям потоков с соседними ячейками. При этом в верхней части ячейки течение вещества происходит почти в горизонтальной плоскости, и именно эта часть течения увлекает плиты в горизонтальном же направлении с огромной силой за счёт огромной вязкости мантийного вещества. Если бы мантия была совершенно жидкой — вязкость пластичной мантии под корой была бы малой (скажем, как у воды или около того), то через слой такого вещества с малой вязкостью не могли бы проходить поперечные сейсмические волны. А земная кора увлекалась бы потоком такого вещества со сравнительно малой силой. Но, благодаря высокому давлению, при относительно низких температурах, господствующих на поверхности Мохоровичича и ниже, вязкость мантийного вещества здесь очень велика (так что в масштабе лет вещество мантии Земли жидкое (текучее), а в масштабе секунд — твёрдое).

При пластической (хрупкой) деформации очень быстро (в темпе смещения коры при землетрясении) уменьшается и напряжение в ней — сила сжатия в очаге землетрясения и его окрестностях. Но сразу же по окончании неупругой деформации продолжается прерванное землетрясением очень медленное нарастание напряжения (упругой деформации) за счёт очень медленного же движения вязкого мантийного потока, начиная цикл подготовки следующего землетрясения.

Таким образом, движение плит — следствие переноса тепла из центральных зон Земли очень вязкой магмой. При этом часть тепловой энергии превращается в механическую работу по преодолению сил трения, а часть, пройдя через земную кору, излучается в окружающее пространство. Так что наша планета в некотором смысле представляет собой тепловой двигатель.

Относительно причины высокой температуры недр Земли существует несколько гипотез. В начале XX века была популярна гипотеза радиоактивной природы этой энергии. Казалось, она подтверждалась оценками состава верхней коры, которые показали весьма значительные концентрации урана, калия и других , но впоследствии выяснилось, что содержания радиоактивных элементов в породах земной коры совершенно недостаточно для обеспечения наблюдаемого потока глубинного тепла. А содержание радиоактивных элементов в подкоровом веществе (по составу близком к базальтам океанического дна), можно сказать, ничтожно. Однако это не исключает достаточно высокого содержания тяжёлых радиоактивных элементов, генерирующих тепло, в центральных зонах планеты.

Другая модель объясняет нагрев химической дифференциацией Земли. Первоначально планета была смесью силикатного и металлического веществ. Но одновременно с образованием планеты началась её дифференциация на отдельные оболочки. Более плотная металлическая часть устремилась к центру планеты, а силикаты концентрировались в верхних оболочках. При этом потенциальная энергия системы уменьшалась и превращалась в тепловую энергию.

Другие исследователи полагают, что разогрев планеты произошёл в результате аккреции при ударах метеоритов о поверхность зарождающегося небесного тела. Это объяснение сомнительно — при аккреции тепло выделялось практически на поверхности, откуда оно легко уходило в космос, а не в центральные области Земли.

Сила вязкого трения, возникающая вследствие тепловой конвекции, играет определяющую роль в движениях плит, но кроме неё на плиты действуют и другие, меньшие по величине, но также важные силы. Это — , обеспечивающие плавание более лёгкой коры на поверхности более тяжёлой мантии. Приливные силы, обусловленные гравитационным воздействием Луны и Солнца (различием их гравитационного воздействия на разноудаленные от них точки Земли). А также силы, возникающие вследствие изменения атмосферного давления на различные участки земной поверхности — силы атмосферного давления достаточно часто изменяются на 3 %, что эквивалентно сплошному слою воды толщиной 0,3 м (или гранита толщиной не менее 10 см). Причём это изменение может происходить в зоне шириной в сотни километров, тогда как изменение приливных сил происходит более плавно — на расстояниях в тысячи километров.