3. Колебательные тектонические движения
Колебательные движения земной коры, по современным представлениям – наиболее распространенный вид тектонических движений. Один из них охватывают часть его и называются общими колебаниями. Другие проявляются на ограниченных площадях. В.В.Белоусов именует их волновыми, а В.Е.Хайн – глыбо-волновыми. Волновые (глыбо-волновые) накладываются на первые и усложняют их. Установлено, что нет ни одного участка земной коры, который находился бы в состоянии полного покоя, т.е. земная кора испытывает повсеместно колебательные движения самого различного порядка. На движения длинного периода, охватывающего 150-200млн. лет, накладываются движения более коротких периодов (50-70 млн. лет), а на них еще более короткие циклы. Все эти движения земной коры проявляются с разной скоростью, направленностью, как во времени, так и в пространстве.
Волновые движения – это главным образом медленные, неравномерные поднятия одних участков земной коры и опускание других, рядом с ними расположенных (дифференцированность движения) разных участков – одна их главных особенностей колебательных движений. Знаки движения изменяются. Области, которые ранее испытывали восходящие (положительные) движения. Вследствии этого колебательные движения в целом представляют постоянно меняющийся, но не повторяющийся волнообразный процесс, т.е. следующие между собой поднятия и опускания не охватывают один и то же участки, а с каждым разом волнообразно смещаются в пространстве. В пределах геосинклиналей они меняются от долей сантиметра до нескольких единиц сантиметров в год, а в пределах платформ – от долей миллиметров до 1,0 см/год.
Колебательные движения, как в первых, так и во вторых областях медленно, спокойно, человек и существующие приборы их не ощущают. Наличие движений устанавливается только путем тщательного изучения их результатов.
Площади проявления медленных волновых движений весьма различны. Иногда они охватывают обширные (сотни и нередко тысячи квадратных километров) территории и приводят к появлению крупных, но очень пологих склонов при поднятии и при опускании впадин. Крупные своды и впадины называются структурами первого порядка. Движения, проявляющиеся на меньших площадях, приводят к усложнению структур первого порядка структурами второго порядка. На структурах второго порядка возникают структуры третьего порядка и т.д.
Смена направлений вертикальных движений приводит к изменению очертаний морских бассейнов, озер, направление геологических процессов. При опускании материка море иногда перекрывает обширные участки суши (трансгрессия), а иногда только вторгается в пределы речных долин (ингрессия). При поднятии материка море регрессирует, размеры суши увеличиваются. Последнее дало основание американскому геологу К.Джильберту (1890) назвать эти движения эпейрогеническими (создающими континенты). Тек как термин «эпейрогенические движения» не полностью отражает сущность колебательных движений, он мало используется.
О поднятии побережья моря свидетельствуют перерывы в отдельных, наличия на плоских берегах нескольких (5-10 и более) береговых валов, а на скалистых берегах – прибойных ниш или морских террас. О вздымании говорят осушенные гавани и дельты рек, висячие долины на берегах морей и у притоков, появление у рек, озер и морей новых террас, наличие регрессивных фаций (глубоководные фации в разрезе сменяются с низу вверх мелководными высоко поднятыми морями коралловые рифы на островах Зондского архипелага, коралловые постройки, которые несколькими ярусами поднимаются на высоту до 1500 метров. На опускание берега и трансгрессию моря указывают затопленные морские террасы, подводные долины рек лиманы на побережьях морей, большая мощность дельтовых отложений (медленное опускание), отсутствие дельт даже у рек (быстрое опускание), выносящих в море огромное количество наносов, наличие под водой остатков погибших лесов, сооружений, некогда воздвигнутых не берегу. О быстром опускании свидетельствуют подводные коралловые постройки. На опускание местности указывают наличие трансгрессивных фаций, а также большая мощность коралловых известняков и других пород морского и континентального происхождения.
Изучение современных движений позволило установить, что в Европе наибольшее поднятие наблюдаются в северных широтах. Поднимаются Исландия, Гренландия, Шотландия, Скандинавские страны, Шпицберген, Новая Земля, Эстония. На территории Восточноевропейской платформы выделяют Эстонско-Карпатская зона современных поднятий и область среднерусских поднятий, протягивающаяся от Донецкого бассейна к Воронежу поднимаются почти целиком территории Эстонии и Латвии, значительная часть Литвы и Белоруссии, западные районы Украины. Скорость поднятия 9-5 мм/год. Поднимаются северные берега Великих озер в Северной Америке, Южная Аляска, Мексиканский залив и Антильские острова.
На территории России земная кора опускается в районе Москвы и Тамбовской низины (≈1-2 мм-год). Опускаются Азово-Кубанская (3-5мм/год) и Терская (6-7мм/год) впадины, некоторые участки Черноморского побережья. Со скоростью более 2,5см в столетия опускается Голландия.
Методы изучения колебательных движений многочисленны. Количество значения современных колебательных тектонических движений определяется главным образом историческими и геодезическими методами.
Исторический метод предусматривает изучение (карты) документов, свидетельствующих об изменении во времени, например, положение береговой или моря по отношению к населенному пункту, порту и т.п.
Геодезический метод включает повторное нивелирование, водомерные наблюдения и изучения наклонов Земли с помощью наклономеров.
эндогенное рельефообразование эпейрогенические движения
Всех, побывавших в горах, всегда поражают пласты горных пород, смятые, как листы бумаги, в причудливые складчатые узоры Нередко слои как будто «разрезаны» гигантским ножом, причем одна часть слоев смещается относительно другой. Каким же образом и под влиянием, каких сил горные породы могут принимать столь причудливый облик? Можно ли наблюдать этот процесс и как быстро он происходит?
В большинстве случаев осадочные породы, образующиеся в океанах, морях, озерах, обладают первично горизонтальным или почти горизонтальным залеганием. Если мы видим, что слои залегают наклонно, или вертикально, или смяты в складки, т.е. их первичное горизонтальное залегание изменено, обычно говорят, что слои подверглись действию сил, причина возникновения которых может быть разнообразна. Чаще всего имеют в виду силы, приложенные к пластам горных пород либо вертикально, либо горизонтально. Надавите на тетрадку снизу, она изогнется вверх, а если вы ее будете сдавливать с краев, положив на стол, она сомнется и тем сильнее, чем больше будет сила сжатия и чем дольше она будет действовать. Такие силы называются поверхностными, так как они приложены к какой-то поверхности пласта горных пород — нижней или боковой.
Однако в природе кроме поверхностных важную роль играют и объемные силы. Горная порода, например каменная соль, будучи легче окружающих пород, всплывает очень медленно (1 — 2см в год),но в течение миллионов лет ее перемещение может исчисляться десятками и сотнями метров.
Понятие о деформациях. Из физики известно, что изменение объема и формы тела вследствие приложенной к нему силы называют деформацией. Когда мы сжимаем в руке резиновый мяч, изгибаем палку, ударяем молотком по кирпичу, во всех случаях мы имеем дело деформацией тела вплоть до его разрушения. Причины деформаций могут быть очень разными. Это и сила тяжести, самая универсальная из всех сил; это и влияние температуры, при возрастании второй увеличивается объем; это и разбухание, например увеличение объема пород за счет пропитывания водой; это и просто механические усилия, приложенные по определенному направлению толще пород, и многие другие.
Важно помнить, что любая деформация происходит во времени, которое в геологических процессах может составлять десятки миллионов лет, т.е. процесс деформации протекает очень медленно. Поэтому геологические процессы из-за огромной длительности очень трудно моделировать в лабораторных условиях, так как невозможно воспроизвести такие большие временные интервалы.
Деформации бывают упругими и пластическими. В первом случае после снятия нагрузки тело возвращается в исходную форму (резиновый мяч), а во втором нет (кусок пластилина) и сохраняет некоторую остаточную деформацию. Если прилагаемая к любому телу, в частности к горным породам, нагрузка возрастает, то тело, сначала деформируемое как упругое, переходит критическую величину, называемую пределом упругости, и начинает деформироваться пластически, т. е его уже невозможно вернуть в исходное состояние. Если же нагрузку увеличивать и дальше, то может быть превзойден предел прочности и тогда горная порода должна разрушиться.
Слои горных пород, первоначально залегая горизонтально, впоследствии оказываются деформированными, причем степень деформации может колебаться от очень слабой до исключительно сильной, когда мощные слоистые толщи оказываются перемятыми, подобно бумаги, сжатому в кулак.
Когда понятия «твердый», «мягкий», «хрупкий», «пластичный» используют в обыденной жизни, то всем ясно, что камни твердые, пластилин — вязкий и пластичный, кирпич — твердый и хрупкий одновременно. Но как эти привычные нам понятия перенести на горные породы, такие как известняк, мрамор, гранит, песчаник, базальт и др.Известно, что воск — твердое вещество. Уроните свечку и она расколется. Но если воск нагревать, он становится пластичным. Вывороченные при ремонте тротуара плитки асфальта, сложенные грудой и оставленные в таком виде под лучами Солнца на длительное время, в конце концов расплывутся и деформируются