 |
Поздний сармат-средний плиоцен (около 8 млн лет), поздний плиоцен (2 млн. лет) и четвертичное время (около 1 млн лет).
|
|
|
|
Этим фазам отвечают основные ярусы рельефа Кавказа и, соответственно, комплексы моласс.
Максимальные значения новейших поднятий составляют по Е.Е. Милановскому 4-5 км в центральной части Большого Кавказа и 3-3,5 км на Малом Кавказе. По современным представлениям эти оценки являются заниженными, поскольку игнорируют денудацию, и должны быть увеличены не менее чем в полтора раза. Максимальные амплитуды новейших опусканий в краевых прогибах 2.5-4 км, а в межгорных составляют более 3 км в Рионской впадине, и более 7 км в Куринской.
Складчато-разрывные структуры Куринской впадины моновергентны - все они наклонены под Большой Кавказ, южный склон которого представляет в нижней части густую систему довольно пологих надвигов, по которым осадки и мезозойское ложе Куринской впадины пододвинуты под горное сооружение. В Рионской впадине складчато-надвиговые структуры имеют противоположную по отношению к Куринской впадине вергентность - они наклонены в сторону Малого Кавказа; в обеих впадинах надвиги выполаживаются вниз и затухают в мощном (несколько км) слое пластичных майкопских глин олигоцен-миоценового возраста, которые выполняют роль некоторой единой поверхности срыва. Современный вулканизм Кавказа приурочен главным образом к поперечным структурам и развит в основном на Малом Кавказе. Вулканические явления принимают участие в создании как положительных, так и отрицательных локальных форм рельефа. Для Кавказа в целом характерна значительная сейсмичность, распределенная в регионе достаточно неравномерно. Плотность сейсмического фона явно увеличена на северном склоне Малого Кавказа и в центральной части Куринского бассейна. По настоящему сильные землетрясения, с магнитудой более 8 здесь редки.
|
|
|
На рис. 29 показана упрощенная геологическая карта Кавказа и на рис. 30 региональный геологический разрез. Как видите, в современной структуре Кавказ пересечен левосторонней сдвиговой зоной, играющей роль основной поперечной границы региона. К востоку от нее расположен веерообразный в разрезе Дагестанский клин, надвинутый на структуры скифской плиты, в его тылу асимметричная, вергирующая на юг Куринская впадина, а за ней Малый Кавказ и высокогорное Армянское нагорье или плато. К западу от него в поднятие вовлечены комплексы фундамента Скифской плиты, складчатое поднятие здесь довольно узкое, а структуры Рионской впадины наклонены на юг.
Новейшая активность
5.3.1 Определение понятий
То, что Земля является скорее динамической, чем статической системой ясно видно из того, что во многих молодых породах наблюдаются деформации разного масштаба; во многих районах Земли в геологическом смысле практически непрерывно происходят землетрясения; действуют вулканы; изливаются горячие источники; непрерывно меняется, модифицируется рельеф и пр. Условный термин "новейшая активность" охватывает все проявления динамичности, мобильности Земли, и, понятно, речь может идти о явлениях разного масштаба, разной длительности и разной природы. Не все части Земли активны в одинаковой мере; в любое время можно обнаружить большие участки, на которых, по-видимому, ничего особенного не происходит, тогда как другие участки очень активны. Крайне неравномерное пространственное распределение проявлений новейшей и современной активности представляет некоторое фундаментальное свойство нашей планеты, и если проанализировать геологические данные, можно увидеть, что это свойство было присуще Земле всегда.
Когда мы исследуем достаточно древние геологические комплексы, мы как-то свыкаемся с мыслью, что геологические явления - во всяком случае, те, которые запечатлеваются в геологической летописи - происходят крайне медленно, и их временной масштаб несопоставим с длительностью отдельной жизни или даже цивилизации в целом. Действительно, если всю геологическую историю Земли сжать до одного года, то временные границы основных геологических событий будут следующие:
|
|
|
консолидация древних платформ - 4.33 месяца назад
возникновение развитых многоклеточных организмов - 1.5 мес. назад
раскрытие Атлантики - 15 дней назад
глобальная смена фауны на границе мела и палеогена, включая вымирание аммонитов и динозавров - 5.3 дней назад
возникновение современной формы человека Homo sapiens по самым оптимистичным оценкам 17 минут назад
продолжительность жизни человека в этом масштабе всего около 0.5 сек.
К последней цифре можно относиться по-разному. С одной, пессимистической, точки зрения индивидуальная жизнь представляет настолько малый, пренебрежимо малый миг в истории Земли, что в него просто не может вместиться ничего существенного. Оптимистический взгляд основывается на том, что, в принципе, в реальной жизни мы можем оперировать длительностями в секунду и год как сопоставимыми, и мы хорошо знаем, что зачастую секундные событий определяют жизнь на годы вперед. В этом смысле нет ничего удивительного, что медленное в целом развитие Земли определяется разноскоростными процессами, и о мобильности нашей планеты мы можем судить не только из данных геологической летописи, но и из непосредственных наблюдений.
5.3.2. Современная и новейшая активность
Очевидно, не существует сколько-нибудь определенного разделения понятий современная и новейшая активность. В принципе, термин "современный" относится к событиям, так или иначе зарегистрированным в данных исторического характера; термин "новейший" по отношению к активности (так же, как к тектонике) не имеет какой-либо отчетливой нижней возрастной границы. Как мы уже говорили, это просто констатация имевшей место когда-то резкой смены динамического режима; все, что было до этого - это древняя активность (и древняя, иногда основная тектоника), а после этого - новейшая. В разных регионах эти границы, как правило, не совпадают: например в межгорных впадинах Юга бывшего СССР новейшая активность - это активность четвертичная, в южной части Восточно-Европейской платформы - кайнозойская, где-нибудь на Керченском полуострове - позднеплейстоцен-четвертичная и т.д.
|
|
|
Рис. 32. Карта зон сейсмической и вулканической активности
С другой стороны следует непременно отметить, что наряду с локальными вариациями времени вхождения отдельных регионов в новейший этап их тектонического развития, наблюдается просто удивительная временная корреляция основных тектонических событий в геодинамически сходных тектонических структурах. Например, почти все межгорные впадины Альпийско-Гималайского пояса практически одновременно прошли квазиплатформенный этап развития, одновременно начали аккумулировать молассовые отложения, претерпели сходные фазы позднеальпийских деформаций, почти одновременно раскрылись в эрозионном рельефе и т.д. То-есть, эти отдельные впадины можно рассматривать как неравномерно пространственно распределенную единую структуру, развитие которой связано с глобальной геометрией взаимодействующих литосферных плит; наличие таких корреляций и таких структур, конечно же, упрощает наши исследования и делает более определенными основные понятия, с которыми мы имеем дело.
5.3.3. Типы проявлений новейшей активности
Теперь давайте попробуем классифицировать проявления новейшей активности. Понятно, что проявления новейшей тектонической активности по своему смыслу как-то меняют глубинную или приповерхностную структуру Земли и, так или иначе, связаны с перераспределением масс и тектонических напряжений. Это перераспределение являются следствием каких-то процессов, и первое, что приходит в голову, это разделить их на быстрые, т.е. такие, которые мы можем наблюдать непосредственно, и на медленные, сведения, о которых мы можем получить из точных инструментальных наблюдений или по геологически значимым последствиям этих процессов. Понятно, что эта классификация, как и всякая другая, достаточна условна: например землетрясение или извержение вулкана - это быстрые события, однако только в исключительных случаях они случаются изолированно, в то время как сейсмичность или вулканизм какой-либо территории, и сопряженные с ними модификация рельефа или развитие поверхностных деформаций - явления безусловно долговременные. Тем не менее, давайте используем понятия быстрых и медленных неотектонических процессов и рассмотрим последовательно новейшие и современные вертикальные движения, горизонтальные движения, образование приповерхностных деформаций, сейсмичность и вулканизм. По возможности сделаем наш обзор кратким, поскольку с изучения именно этих явлений вы начинали когда-то курс общей геологии.
|
|
|
5.3.4. Вертикальные движения поверхности Земли
Рис. 33
Медленные колебания уровня суши известны с давних времен. Первые достоверные наблюдения связаны с морским портом Торнио на шведском берегу Ботнического залива Балтийского моря. Он был построен в 1620 году, уже через 100 лет, когда эту местность посетил Цельсий, многие причалы находились в сотнях метров от берега. Жители северного побережья Скандинавии на протяжении столетий также отмечали медленное, но неуклонное обмеление моря, так что в конце - концов стало невозможно пользоваться старыми навигационными картами. Вначале отход моря объясняли понижением уровня Мирового океана, но при этом, очевидно, обмеление должно было бы наблюдаться повсеместно. Однако в это же время в других местах уровень моря наоборот повышался. Это отмечалось (и отмечается сейчас) в итальянских прибрежных городах - Венеции, Неаполе, Равенне и др. - где морем залиты исторические постройки, в Бельгии и, особенно, в Нидерландах, где почти треть отгороженной дамбами суши расположено ниже уровня моря.
Таким образом, очевидно, что положение береговой линии является результатом, как колебаний уровня мирового океана, так и локальных вертикальных смещений поверхности суши: ее поднятиями в Скандинавии и опусканиями в районах итальянского и нидерландского побережий. Скорость медленных или, как говорят, вековых вертикальных движений суши сильно варьирует от места к месту. Для ее определения используются как инструментальные измерения, так и косвенные данные. Самая длительная серия инструментальных измерений - более 300 лет - известна для районов шведских прибрежных городов Питео и Ратан; здесь скорость поднятия определяется примерно в 1 см/год. Вдалеке от побережий медленные вертикальные движения устанавливаются по данным повторных нивелирований, и сейчас имеется большой массив данных по этому вопросу. Трудность этой методики состоит в том, что для большинства регионов скорости движений очень невелики, и амплитуды смещений за период между нивелировками сопоставимы с точностью измерений.
|
|
|
В нашей стране повторные нивелировки триангуляционной сети первого класса позволили установить, что Предкавказье (кроме Ставропольского поднятия) опускается относительно нулевой марки, установленной в Ростове, а севернее его происходит поднятие с разными скоростями, достигающими максимумов в районе Воронежского щита и Среднерусской возвышенности. Хребты Кавказа поднимаются, а закавказские межгорные впадины - опускаются. Представленные данные свидетельствуют о долговременном устойчивом режиме неотектонических движений - там, где косвенно обнаруживаются поднятия в плиоцен-четвертичное время, оно, как правило, продолжается и сейчас, и, соответственно, также обстоит дело и с опусканиями. Подобные закономерности получены также в США, Канаде, Великобритании, Японии и др. странах, так что когда это правило нарушается, исследователи склонны искать локальные факторы возмущений. Так, когда в одной из серий повторных нивелировок выяснилось, что Прикаспийская впадина поднимается относительно Урала, были пересмотрены места расположения реперов и выяснено, что некоторые из них в пределах впадины стоят на быстрорастущих соляных куполах, что, конечно, сильно искажает общую картину.
Вековые прогибания
Интегральным свидетельством режима вековых вертикальных движений является, разумеется, сам рельеф и строение соответствующих ему молодых отложений. В определенном временном масштабе любые горные породы показывают текучее поведение, и на поверхности Земли, и в ее глубинах. Соответственно и положительные, и отрицательные формы рельефа неизбежно должны расплываться, наподобие теста, и изостатически тонуть (всплывать) в менее вязких глубинных горизонтах. Если учесть, кроме того, экзогенное разрушение пород, их снос и аккумуляцию в понижениях рельефа, то становится понятно, что у неровностей рельефа век недолог. То обстоятельство, что крупные горные системы, также как крупные высокоамплитудные впадины, тем не менее, длительно существуют, говорит о том, что движения, поддерживающие эти формы рельефа, "работают" постоянно.
Амплитуды и отвечающие им скорости прогибаний определяются с большей надежностью, чем амплитуды и скорости поднятий, поскольку, так или иначе, отражаются в мощности компенсирующих прогибание отложений. При этом понятно, речь идет лишь об относительном движении ложа прогибающегося участка относительно его рамы. Оценки абсолютных амплитуд возможны, если у нас есть реперные горизонты с известным гипсометрическим уровнем их образования, например мелководные осадки, образующиеся примерно на нулевом уровне. Так же, как и современные, новейшие прогибания в региональном плане очень контрастны. В качестве уникальных примеров можно привести: Предгималайский прогиб, в котором в позднеплейстоценовое-четвертичное время накопилось около 7 км молассовых отложений формации Сивалик, что дает скорость относительного прогибания около 0.2 см/год; грабен Кокча в юго-восточном углу Таджикской депрессии, где только за поздний плиоцен накопилось 11-12 км осадков (скорость прогибания около 0.5 см/год) и Яванскую впадину Таджикской депрессии с 2-х километровой толщей только среднеплейстоценовых конгломератов (около 1 см/год). На Восточно-Европейской платформе уникальные скорости прогибания обнаружены в той же Скандинавии. Вблизи Стокгольма, при строительстве канала в 1819 году были вскрыты морские слои с современной фауной, а на глубине 18 м - рыбацкая хижина, что дает, если, конечно, информация надежна, скорость прогибания в несколько см/год.
Вековые поднятия
Амплитуды вековых поднятий определяются по геологическим свидетельствам с большим трудом. Относительно надежен метод морских террас, в котором амплитуды определяются из разницы современного гипсометрического положения террасовых отложений и уровня моря в период их образования. В центральных частях континентов используют методы изучения поверхностей выравнивания и их деформаций; при этом получают только относительные величины со сравнительно большими погрешностями. В последние годы разработан оригинальный метод определения скорости откапывания склонов, сложенных древними образованиями, по трекам распада в апатитах и цирконах. Он основан на том, что треки распада радиоактивных элементов в этих минералах само залечиваются, причем скорость «залечивания» строго зависит от температуры. Сравнение соответствующих серий измерений позволяет определить время откапывания (т.е. перехода в другие температурные условия) реперных образцов и выявлять, таким образом, скорость поднятий и скорость денудации. Проведенные исследования крупнейших горных систем, пока еще не очень многочисленные, показали, что максимальные многолетние скорости поднятий могут достигать 1 см/год, а скорость денудации - 3-6 мм/год. Последняя оценка просто переворачивает имеющиеся представления о скоростях и величинах денудации, которые традиционно считались очень небольшими. За пределами гор такие скорости вертикальных поднятий достигаются только в исключительных условиях, например в центрах исчезнувших позднеплейстоценовых ледниковых покровов, например в той же Скандинавии.
Суммируя изложенные данные, можно сказать, что практически нет участков континентальной суши, где бы не наблюдались медленные вековые вертикальные движения. Наибольшие их скорости характерны для тектонически-активных структур в зонах коллизии и рифтинга (молодые горные хребты и впадины), а, кроме того, для центров недавних ледниковых покровов и приповерхностных диапировых структур и достигают нескольких мм/год, редко см/год и более. Как правило, современные вертикальные движения имеют устойчивый режим и наследуют более древние движения.
5.3.5. Горизонтальные движения
Современные горизонтальные движения в континентальных областях также выявляются прямыми наблюдениями, инструментальными наблюдениями и по данным историко-геологического характера. Непосредственно могут быть оценены смещения, связанные главным образом с быстрыми горизонтальными подвижками при землетрясениях, которые могут достигать величины несколько метров за одно крупное сейсмическое событие. В хорошо обжитых местах также удается наблюдать подвижки, происходящие в форме постоянного приразломного скольжения или, иначе, асейсмичного крипа, скорость которого может достигать 1 см/год, иногда больше.
Что касается инструментальных методов, то аналогично повторным нивелировкам для вертикальных движений, горизонтальные движения земной поверхности устанавливаются главным образом повторными триангуляциями, перерасчетом поверхностных координат триангуляционных пунктов и составлением карт их плановых смещений. Эти исследования особенно важны для территорий с высоким уровнем сейсмической опасности, и неудивительно, что именно в Японии на основании данных повторных триангуляций были составлены первые карты современных горизонтальных движений. Максимальные скорости для этого региона были определены в 35см за 50 лет. На некоторых экспериментальных полигонах, например, вдоль разлома Сан-Андреас в Калифорнии или вдоль границы Памира и Тянь-Шаня в Таджикистане дополнительно использовались методы непрерывных измерений горизонтальных смещений на базе высокоточных лазерных дальномеров. Наблюдения на Гармском полигоне подтвердили горизонтальное сближение Памира и Тянь-Шаня со скоростями 1.5-2 см/год, а Калифорнийские - постоянные правосторонние смещения по системе разломов Сан-Андреас со скоростью примерно того же порядка.
Технически очень сложным, но зато относительно точным и надежным является современный метод измерений горизонтальных движений поверхности Земли, известный как интерферометрия со сверхдлинной базой. Этот метод использует уникально устойчивую периодичность в радиоизлучении квазаров - квазизвездных объектов, рассматриваемых сейчас как выгоревшие и сколапсированные до размеров в первые км (всего!) ядра галактик. Так как разные точки земной поверхности смещаются относительно этих объектов, их радиочастотные характеристики меняются вследствие доплеровского эффекта. Понятно, что из-за крайне низких скоростей горизонтальных движений, характерных для земной коры, эти изменения совершенно ничтожны. Однако феноменальная устойчивость частот излучения квазаров и совершенная техника радиоастрономических наблюдений оказываются достаточными для получения устойчивых интерференционных волновых картин, которые получаются при наложении волновых фронтов с разных приемных станций, расположенных обычно на разных континентах. Большинство данных сверх длиннобазовой интерферометрии совпадают с предсказаниями плитной тектоники.
Величины длительных горизонтальных движений устанавливаются геологическими и палеомагнитными методами. Геологические методы - это выявление и оценка амплитуд смещения вдоль разломных линий геологических тел либо линейных форм рельефа, например, русел ручьев или других эрозионных ложбин. Поскольку надежные реперы при оценке горизонтальных движений встречаются редко, значительная часть данных имеет предположительный характер. Общепринятыми являются смещения по крупным континентальным сдвигам в первые километры и десятки километров за плиоцен - четвертичное время со скоростями 0.1-1 см/год. Таковы данные по Таласо-Ферганскому сдвигу, разломам Чаман и Алтындаг, сдвигу Рифта Мертвого Моря, Анатолийскому разлому, сдвигу Сан-Андреас, Альпийскому сдвигу в Новой Зеландии и др. Палеомагнитные данные предоставляют потенциальную возможность определять палеокоординаты точек наблюдения и, соответственно, амплитуды их последующих перемещений по поверхности Земли. Современные и новейшие движения в активных зонах (например, в окрестностях срединноокеанических хребтов) имеют по палеомагнитным данным скорости также до нескольких см в год.
5.3.6. Сейсмичность
С быстрыми и медленными движениями земной коры тесно связана сейсмичность, т.е. совокупность явлений, обусловленных землетрясениями. Достаточно формально землетрясениями называют быстрые колебания земной поверхности, вызванные резким высвобождением потенциальной - главным образом упругой - энергии, накопленной в недрах Земли. Исторически получилось так, что европейская цивилизация зародилась в мобильных районах Альпийского пояса, так что землетрясения были известны с древнейших времен и всегда рассматривались как самые ужасные природные катастрофы и как один из важнейших факторов развития Земли. Между тем действительно сильные землетрясения происходят достаточно редко; для тех, кто никогда на своем опыте не испытывал этого явления, пожалуй лучшей аналогией будут чувства пассажира при резком рывке или, наоборот, остановке общественного транспорта, причем все соответствующие эффекты следует распространить на площади в тысячи квадратных километров. Мне довелось наблюдать или изучать последствия нескольких катастрофических событий: Ташкентского землетрясения 1966 года, Хаитского землетрясения 1949 года, Джиргитальского 1988 года и некоторых других. Они производят очень сильное впечатление.
Следы Ташкентского землетрясения через три года после удара оставались совершенно свежими. Район разрушения приходился на центральную часть города, причем странным образом серьезно пострадала только одна сторона центрального проспекта, а вторая его сторона казалась полностью ненарушенной. Завалы мусора и грязи были уже убраны, однако остовы больших домов стояли во всем первобытном ужасе, как будто подвергнутые атомной бомбардировке. На проспекте были видны широкие полосы заделанных трещин, практически параллельных ему. Люди крайне неохотно делились информацией, видимо по этому поводу было специальное распоряжение. Через десять лет после землетрясения никаких следов события уже не осталось
Хаитское землетрясение произошло в зоне сочленения Памира и Тянь-Шаня, это один из наиболее сейсмичных районов Мира. Эпицентр землетрясения пришелся на крупный кишлак Хаит, стоявший на правом берегу Сурхоба, в месте слияние последнего с руч. Хаит. Сильнейший сейсмический удар имел необычную кинематику - он был направлен вверх и вызвал сход огромного количества каменно-грязевого материала со склонов окружающих гор. Наибольшая грязекаменная туча прошла над долиной ручья и остановилась как раз над кишлаком, захоронив его слоем более 10 м толщиной. Кишлак с населением несколько тысяч человек даже не пробовали раскапывать. Остатки грязекаменного потока в долине Хаита сохранились очень свежими. Они имеют вид высоких конических пирамид, в беспорядке разбросанных по зеленой траве плоской террасы ручья. Морфологически они очень похожи на свежие моренные холмы.
Джиргитальское землетрясение произошло в той же сейсмической зоне, что и Хаитское, только в нескольких десятках километров восточнее. Это событие поражает необычностью. Фактически эпицентральная область землетрясения была такой небольшой, что немедленно появилась масса легенд о взорвавшемся подземном складе боеприпасов, тем более, что единственным ландшафтным последствием землетрясения было образование изометричного глубокого рва размером в несколько десятков метров. Тем не менее, это было мощное естественное землетрясение, вероятно очень мелкое, почти поверхностное, от которого серьезно пострадали и Джиргиталь, и окружающие его небольшие кишлаки.
Сейсмические волны от крупных землетрясений распространяются через всю Землю, и их заметные проявления могут ощущаться на расстоянии в сотни километров от очага. С таким воздействием связаны землетрясения в абсолютно асейсмичных районах - например, в Москве. Москву, с интервалом в 35 - 50 лет, накрывают волны карпатских землетрясений, главным образом из сдвиговой зоны Вранчеа, вдоль которой Карпатская дуга накатывается на Мизийскую плиту.
Последнее такое событие произошло весной 1977 года. Я сидел с родственниками за столом на кухне квартиры на Пресне, когда почувствовал мягкие, просто нежные колебания стола, две серии примерно по 15 - 20 секунд. Мы начинали обсуждать с визави, кто и зачем толкает стол, когда сама по себе открылась дверца подвесного шкафа и начала раскачиваться лампа на проводе. Все стало понятно, в Душанбе такие вещи происходят несколько раз в месяц. Я сидел, судя по колебаниям стола, точно на фронте волны и мог оценить район, откуда она распространялась. С удовольствием отмечу, что я не ошибся, волна действительно была карпатская. В некоторых районах Москвы началась паника, женщины срочно хватали младенцев, выбегали на довольно холодную улицу и не хотели возвращаться. Кто-то пустил слух, что самые опасные районы объезжает главный сейсмолог Москвы (!), и его с угрозами стали отлавливать.
По мере развития инструментальных методов стало понятно, что сильные землетрясения - это незначительная часть землетрясений вообще, поскольку в каждом отдельном сейсмическом районе частоты землетрясений разной силы связаны экспоненциально, и абсолютно большую часть сейсмических событий человек просто не ощущает. Для оценки интенсивности землетрясений применяются разные шкалы. Исторически первой из них является шкала силы землетрясений по их поверхностным проявлениям. Сейчас принята 12 бальная международная шкала, в которой в один балл оцениваются землетрясения, которые регистрируются сейсмографом, но не ощущаются человеком. В 12 баллов - сейсмические катастрофы, при которых разрушаются и гибнут все сооружения, сделанные человеческими руками и резко меняется ландшафт: появляются уступы, крупные зияющие трещины со значительными горизонтальными смещениями, обвалы, новые озера и потоки и т.д. Такая оценка разрушительных последствий землетрясений не дает сколько-нибудь точной информации о реальной мощности землетрясений, поскольку поверхностные разрушения связаны не только с силой сейсмического удара, но и с глубиной очага землетрясения, состоянием грунтов, локальными геоморфологическими и гидрогеологическими факторами и пр.
Реальную интенсивность сейсмического события измеряют его магнитудой, а магнитуда - это десятичный логарифм смещения записи (в микронах) стандартного сейсмографа, установленного в 100 км от очага землетрясения. Понятно, что угадать, где будет очередное землетрясение, и ровно в 100 км от его очага установить сейсмограф, да еще стандартный, невозможно, поэтому магнитуда - величина расчетная. Ввел эту характеристику Рихтер, и когда вы слышите по радио или читаете в газете, что где-то произошло землетрясение силой столько-то баллов по шкале Рихтера, знайте, что речь идет именно о магнитуде. Максимальная магнитуда землетрясений равна 9 и связана она с пределом прочности пород при накоплении упругой деформации; такие события исключительно редки. Вероятно, близкую магнитуду имело знаменитое Лиссабонское землетрясение во второй половине 18 века, снесшее половину Европы.
В отечественной литературе часто применяется понятие "энергетический класс землетрясений", введенное Раутиан, которая определила его как величину, пропорциональную логарифму энергии, выделяемой в объеме радиусом 100 км от сейсмического очага. Максимальный энергетический класс - 17.
Сейсмическая активность распределена на Земном шаре крайне неравномерно и сейчас уже вполне ясно, что сейсмические зоны совпадают с регионами наиболее контрастных горизонтальных и вертикальных движений, высокоскоростными разновидностями которых землетрясения по существу и являются. Я думаю, для вас уже не будет неожиданным, что к этим же регионам приурочены такие проявления новейшей активности Земли как вулканизм, аномальный тепловой поток, молодые и современные деформации.
5.3.7. Вулканизм
В нашей лекции мы не будем рассматривать вулканизм специально, оставив это для начальных курсов. Здесь только отметим, что поверхностные вулканы - это последствия очень сложных глубинных процессов, включающих:
(1) формирование локальных глубинных тепловых аномалий,
(2) частичного или полного плавления пород в них с образованием магматического очага, обычно расположенного на глубинах в первые десятки км,
(3) периодической декомпрессии вышерасположенных канальных или линейных зон за счет очень разных механизмов.
В зависимости от состава, степени насыщения флюидом и некоторых других факторов, поверхностные лавы образуют постройки различного типа, названия которых приводятся в курсе "Общая геология". Их функционирование может сопровождаться катастрофическими событиями, такими как глубинные и приповерхностные землетрясения, вулканические взрывы, в том числе такими кошмарными как взрыв Крокатау, огненными облаками и пр. Очевидно, что вулканы локализованы в местах, где геодинамические условия делают возможным плавление крупных объемов глубинных масс и их вынос на поверхность Земли.
Это: (1) вулканические области над так называемыми горячими точками, т.е. восходящими астеносферными высокотемпературными плюмами, типа Гавайских вулканов, вулканов Исландии или вулканов крупных континентальных впадин.
(2) области, где плавление достигается главным образом за счет декомпрессии, снятия гидростатических давлений из-за разрыва приповерхностной литосферы: это океанические и континентальные рифты и рифтоподобные структуры растяжения;
(3) области, где избыток тепла высвобождается за счет эффектов трения при взаимодействии крупных блоков литосферы - например, вулканы островных дуг. Очевидно, что любой из этих факторов сопряжен с высокой общей мобильностью литосферы и ее проявлениями типа контрастных движений, сейсмичности и высоких тепловых потоков.
5.3.8. Тепловой поток
Как известно, формально тепловой поток задается аналогично электрическому току. Из школьного закона Ома I=U/R, ток I - это частное от деления напряжения (или разности потенциалов) U на электрическое сопротивление R. Сходным образом тепловой поток J вводится как частное от деления разности температур T в какой-то колонне пород на величину теплового сопротивления, т.е. величину, обратную теплопроводности С. J=T/1/c=Т*с. Тепловой поток измеряется как в абсолютных, так и в условных единицах. По земному шару тепловой поток распределен крайне неравномерно. Максимальных значений он достигает в срединно-океанических хребтах, континентальных рифтах, вулканических дугах и зонах континентального вулканизма, во впадинах с тонкой корой. Очевидно, что зоны аномального теплового потока ассоциированы с другими аномальными проявлениями новейшей тектонической активности.
5.3.9. Современные и новейшие деформации
В некоторых районах Земли продолжается достаточно энергичное образование складчато-разрывных деформаций. Характерна ситуация во многих межгорных впадинах Альпийского пояса, где новейшее деформирование отмечено тремя главными фазами:
(1) на границе среднего и позднего плиоцена:
(2) около границы раннего и среднего плейстоцена;
(3) около границы среднего и позднего плейстоцена.
Данные детальных геологических и инструментальных наблюдений процесса деформирования показывают, что и в настоящее время он продолжается в альпийских межгорных впадинах, например в Таджикской депрессии. Активное развитие деформационных структур наблюдается сейчас также в склонах островных дуг, в окрестностях региональных тектонических сдвигов, океанических трансформных разломов, в срединно-океанических хребтах и некоторых других мобильных районах.
5.3.10. Выводы
Подведем некоторые итоги. Мы выяснили, что различного вида проявления новейшей активности характерны практически для всей поверхности Земли. Их фундаментальным свойством является пространственная неоднородность. Наиболее мощные, наиболее интенсивные проявления новейшей тектонической активности, будь то контрастные высокоскоростные вертикальные и горизонтальные движения, или устойчивая сильная сейсмичность, или аномальные тепловые потоки, активный вулканизм или молодое деформирование, сосредоточены в довольно узких мобильных зонах, образующих глобальную сеть. В ячейках этой глобальной сети расположены территории, в которых новейшая активность на порядок или несколько порядков ниже. Разумно предположить, что эти территории, которые обычно называются плитами, являются относительно устойчивыми, а аномальная активность по их границам является результатом взаимодействия двигающихся как единое целое или почти как единое целое плит, То-есть имеет как бы контактовый характер. Реальный характер межплитных взаимодействий может быть понят только при изучении конкретных механизмов неотектонических процессов и их геологических последствий. В настоящее время наиболее корректно он описывается современными вариантами теории литосферных плит.
Предположим, что радиус Земли не меняется и векторы движений литосферных плит достаточно произвольны. Какие деформационные обстановки должны возникать на границах плит, в зонах их взаимодействия?
ЧАСТЬ 3
|
|
|
