Н. И. Николаев глава XX комплексное изучение молодых движений земной коры

Вид материала

Содержание

Подобный материал:

Н. И. Николаев

ГЛАВА XX
КОМПЛЕКСНОЕ ИЗУЧЕНИЕ МОЛОДЫХ ДВИЖЕНИЙ
ЗЕМНОЙ КОРЫ

1. Введение. В последнее время, по предложению акад. В. А. Обручева, выделяют новую главу геологии—неотектонику, задачей которой является изучение самых молодых тектонических движений, происходивших не ранее неогена. Эти молодые движения приводят к созданию новых структур земной коры и имеют очень большое значение в формировании рельефа земной поверхности.

Молодые движения земной коры (новейшие и современные) принципиально не отличаются от движений более древних, изучаемых обычными методами геологии. Неотектонику выделяет от тектоники древних движений только время проявления изучаемых движений, охватывающее четвертичный период (500 000— 800 000 лет) и неоген (несколько миллионов лет), что в шкале геологического времени представляет незначительный отрезок, а также ее специфическая методика.

Изучение неотектоники имеет большое научное и практическое значение. Выяснение закономерностей проявления молодых движений позволяет разрешать ряд вопросов, связанных с поисками полезных ископаемых в коренных месторождениях и в россыпях, с водоснабжением, каптажем минеральных вод, с проблемами формирования подземных и грунтовых вод и с другими вопросами гидрогеологии и инженерной геологии. Изучение неотектоники важно для работ геодезистов, геофизиков, астрономов, которые в своих исследованиях должны учитывать деформации земной коры с точностью до десятых долей миллиметра.

При разрешении различных специальных задач данные по неотектонике учитываются в геоморфологии, гидрологии, биогеографии, истории, археологии, антропологии. Происхождение и развитие различных ландшафтов теснейшим образом связано с историей, формой проявления и интенсивностью новейших движений земной коры. Неотектоника в последнее время вызывает большой интерес со стороны специалистов разных направлений, применяющих при ее изучении различную методику. Очень часто мнение исследователей в отношении характера, направленности и особенностей молодых тектонических движений земной коры, а также и вопросов их генезиса оказывается очень разноречивым. Единой методики не существует, имеющаяся же очень разнообразна и требует осмотрительного применения в каждом отдельном случае, т. к. качество и ценность получаемых конечных результатов при применении различных методов очень разнообразны. Эти методы можно разделить на две группы:

а) Инструментальные методы, дающие точное количественное выражение тектонических движений; они могут обнаружить только движения современные, которые протекают на глазах человека.

б) Историко-геолого-геоморфологические методы, дающие главным образом качественную характеристику движений и только относительную количественную оценку их. Применяя эти методы, выясняют движения и деформации земной коры, происходившие в недавнем историческом и геологическом прошлом.

ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ

Характерной чертой этих методов является возможность их применения только при стационарных работах и необходимость длительного накопления фактических данных. Поэтому, чтобы использовать данные их для решения вопросов неотектоники в районе работ, необходимо заранее ознакомиться с существующими материалами, выяснить наличие геофизических и астрономических обсерваторий и гидрометрических постов и ознакомиться с характером проводимых на них исследований. Большинство из указанных наблюдений, производящихся станциями и обсерваториями, требует специальной математической обработки.

2. Геофизические методы. Для решения вопроса о современных движениях земной коры, широкое применение в СССР получил комплекс методов, используемых одновременно для своих прямых целей—для изучения изменений естественного электрического ноля, изменений элементов магнитного поля, изменений упругих свойств горных пород и т. д. Кроме этого, применяют специальные гравиметрические методы. Но эти наблюдения производятся далеко не на каждой геофизической станции, а обработка их требует специальных познаний. Значительно шире используются и более доступны методы сейсмологии, которыми изучают землетрясения. На сейсмических станциях для этих наблюдений применяются вертикальные и горизонтальные сейсмографы различных типов.

Сейсмичность—один из чувствительных показателей интенсивности современных тектонических движений, и все данные, характеризующие сейсмичность изучаемого района, крайне интересны и для изучения молодых движений земной коры.

Наклоны земной поверхности, образующиеся при деформациях, хорошо регистрируют приборы наклономеры, построенные или по принципу горизонтального маятника, подвешенного на двух нитях, или основанные на других принципах. Чувствительность их высока, и они свободно отмечают изменение наклона, равное сотым долям секунды дуги.

Запись движений, фиксируемая наклономерами, очень сложна и представляет' комплекс перемещений, состоящих из отдельных компонентов, на которые прежде всего ее нужно разложить, чтобы определить тектонические движения. Методика подобного анализа разработана проф. В. Ф. Бончковским (1948).

3. Астрономические методы позволяют определять вековые изменения градусов широты и долготы; для этого производят определения положения точек в пространстве. Метод применяют для проверки гипотезы Вегенера о перемещении континентов, а также для определения смещения отдельных точек внутри континентов.

4. Геодезические методы. Для изучения современных движений земной коры применяют повторные триангуляции и измерения линий базисов. Наиболее точным методом изучения вертикальных движений является метод повторного высокоточного нивелирования.

Необходимо собрать данные о проведении указанных выше повторных наблюдений и проанализировать их. Вертикальные движения точек реперов могут быть связаны с особенностями грунтов, на которых установлен репер (разбухание пород, явления просадки и пр.), с влиянием уровня грунтовых вод и его динамики, с наличием вечной мерзлоты и т. д. Выяснение всех этих вопросов на месте представляет большую ценность при определении современных тектонических движений земной коры геодезическими методами.

5. Гидрологические методы чрезвычайно широко используются для определения новейших движений земной коры и их количественной оценки. Методы заключаются в водомерных наблюдениях на морях и озерах при помощи футштоков или мареографов.

Все точки наблюдения, расположенные на побережье, подвержены неравномерному вертикальному перемещению, и невозможно найти такой репер, по отношению к которому средний многолетний уровень оставался бы без изменения. Поэтому при определении смещения нулей футштоков, вызванного неравномерностью вертикальных перемещений, приходится пользоваться лишь кривой колебаний уровня по данному футштоку. Однако, чтобы определить влияние тектонического фактора на колебания, необходимо вводить различные поправки (на изменение атмосферного давления, ветер, осадки, испарение и пр., на приливы и отливы, на эвстатические колебания), которые обычно определяются при помощи сложных математических расчетов. Когда выяснены собственные колебания уровня, можно определить вертикальные движения земной коры.

Водомерные наблюдения позволяют определить неравномерные поднятия и на берегах озер. Для озер со стоком достаточно определить разности средних годовых уровней водомерного поста, расположенного возле стока озера, и постов, расположенных ва других пунктах его побережья. Если происходит неравномерное относительное поднятие разных берегов озера, полученные разности будут с течением времени меняться в определенную сторону. Когда какой-либо пункт поднимается сильнее, чем пункт у стока озера, разности эти с годами увеличиваются, в противном случае— уменьшаются.

На бессточном озере при неравномерных движениях уровень воды будет отступать от сильно поднимающегося берега и повышаться у противоположного берега.

Для определения современных тектонических движений берегов озера водомерные наблюдения могут дать тем более точные данные, чем больше они удовлетворяют следующим условиям (Верещагин, 1926):

а) водомерные наблюдения должны обнимать период не менее 25 лет;

б) наблюдения должны относиться не менее чем к двум пунктам побережья озера: один пункт у порога стока, другой—на большом от него расстоянии. Если озеро не имеет поверхностного стока, то водомерные пункты должны быть расположены в местах наибольшего и наименьшего поднятия берегов озера;

в) самый водоем должен быть большим: расстояние между сравниваемыми пунктами в направлении, перпендикулярном оси равновесия вод озера, должно быть не менее 25 км.

Осью равновесия вод озера называют воображаемую линию, соединяющую порог стока с той частью противоположного берега озера, где не наблюдается ни положительного, ни отрицательного движения береговой линии.

Сбор всех указанных данных, касающихся метеорологических факторов, приливо-отливных движений, эвстатических колебаний, особенности пунктов установки футштоков и т. д., имеет значение для обработки данных водомерных наблюдений при определении по ним современных колебаний земной коры.

ИСТОРИКО-ГЕОЛОГО-ГЕОМОРФОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ

6. Орографические методы. При наличии топографических карт новейшие движения земной коры могут быть обнаружены путем построения нарты глубин главнейших местных базисов эрозии и сопоставления их с геологическими и геоморфологическими данными. Способ построения такой карты следующий (Соболев, 1948): по топографической карте вычисляют для многих точек превышение водоразделов над меженью рек; точки эти не должны отстоять от реки более чем на 15—20 км, и вся территория должна быть равномерно охарактеризована. Результаты вычислений наносят на карту, затем обобщают методом изолиний; полученные площади (ступени) раскрашивают соответственно определенной шкале. Резкая разница в глубине речных долин в различных районах указывает на разное проявление неотектопики. Петрографический состав коренных пород при наличии мощного покрова четвертичных отложений не влияет на глубину размыва, и она зависит от истории геологического развития.

7. Батиметрический метод заключается в изучении движения земной коры на дне морей путем повторного измерения глубин одного и того же участка. Специфические ошибки метода зависят от трудности определения глубины при волнении и от прогиба (наклона) измерительного шнура или троса, который тем больше, чем больше глубина.

Анализ формы поверхности дна впадины (по батиметрическим картам) с учетом данных по геологии моря и берегов, а также действия экзогенных факторов может привести к интересным выводам о роли неотектоники в образовании рельефа дна (см. § 8).

8. Геоморфологические методы. Основные и наиболее -широко применяемые методы неотектоники—геологический и геоморфологический. Чаще всего они применяются в комплексе, т. к. осадки и рельеф можно понять только в их взаимосвязи. Описание методики см. в гл. II—XVI, XXI, XXII; здесь мы даем лишь перечисление тех материалов, анализ которых может обнаружить молодые движения.

а) Изучение геоморфологии морского дна. Применяют комплексную методику: в нее входит «батиметрический метод» (§ 7), новые методы геофизики (автоматические эхолоты и др.), а также изучение геологии морского дна. Изучая не только рельеф, но и геологическое строение последнего, удается составить представление о генезисе своеобразных форм, рельефа, которые наблюдаются на две моря, и о роли молодых движений.

б) Изучение геоморфологии берегов позволяет сделать вывод о направлении, в котором происходит изменение уровня, т. е. позволяет установить, происходит ли положительное или отрицательное движение береговой линии.

Обычно считают признаками поднятия: древние береговые линии и террасы (прослеживание террас вдоль берега может указать на относительную интенсивность перемещения отдельных участков земной коры), расширение намывной полосы, наличие пересыпей и кос, реликтовых озер, лайд и проч. Признаки, которые могут быть использованы только с известной осторожностью и в комплексе с другими; рост дельт, поднятые коралловые рифы.

Признаки опускания: замедление или остановки роста дельты, наличие лиманов, губ, эстуарий, затопленных прибрежных террас, подводные долины, каньоны, затопленные берега. Последние можно обнаружить по затопленному лесу или пням, погруженным торфяникам, уходящим под воду древним почвенным горизонтам, а также по каменному льду и вечной мерзлоте на дне моря.

Об опусканиях могут говорить большинство типов бухтовых берегов (лиманный, аральский тип, фиордовый и др.), которые, если и не имеют прямого отношения к современным движениям, то свидетельствуют о недавно проявлявшихся движениях или о тенденции развития берега.

Но многие из этих признаков допускают двоякое толкование (см. гл. X).

в) Изучение речных долин дает основной материал для заключения о тектонических движениях внутренних частей континентов; наиболее важны наблюдения над речными террасами (см. дл. V).

Погребенные террасы говорят об опусканиях; эрозионные и эрозионно-аккумулятивные—о поднятиях. Часто террасы нацело бывают уничтожены вторичными процессами и от них остаются только участки внешнего края, указывающие на былое положение уровня древнего размыва; они могут считаться также надежным признаком молодых движений.

О проявлении этих движений судят и по продольному профилю террас, а также и по современному продольному профилю дна реки. Изменение высоты и изломы профиля при наличии других данных указывают на тектонические движения (Шульц, 1940).

г) Изучение гидрографической сети. Изучение истории развития гидрографической сети позволяет обнаружить следы новейших движений земной коры. Чаще всего о последних можно судить по образованию перехватов, которые морфологически бывают выражены достаточно четко. Выработанная уравновешенная гидрографическая сеть может приобрести неравновесные очертания и не только под влиянием неотектоники, но и таких причин, как оледенение, вулканизм и пр.

д) Изучение рельефа гор и равнин. Так как все основные особенности современного рельефа обязаны своим происхождением взаимодействию двух основных рельефообразующих Факторов: тектоническим движениям и денудационным процессам, то оценка роли первого фактора решает вопрос о проявлении неотектоники. Например, наличие многоярусного рельефа указывает на движения земной коры. Анализ рельефа позволяет делать выводы о темпах молодых движений, их прерывистости, постоянстве, направленности и пр. (Варсанофьева, 1948; Марков, 1947; Николаев, 1949).

9. Геологические методы чаще всего применяются совместно с геоморфологическими и являются основными.

а) Изучение смены фаций новейших отложений, главным образом представленных континентальными осадками, изучение влияния на их отложение климатических факторов и анализ осадков может дать указания о проявлениях неотектоники. Необходима точная увязка типов отложений с формами рельефа области накопления. Различные типы континентальных осадков связаны главным обра зом с экзогенными геологическими процессами; в результате проявления этих же процессов возникают и определенные формы рельефа. Поэтому совершенно необходимо изучить не только осадки, но и коррелятивные им формы рельефа.

б) Палеогеографические карты. Этот широко применяемый метод заключается в сопоставлении палеогеографических карт для раз личных последовательных промежутков времени (с учетом расположения фаций в пространстве) и сравнении очертаний береговой линии. На основании анализа таких карт восстанавливают последовательный ход колебательных движений. Для успешного применения этого метода при изучении новейших, преимущественно континентальных отложений совершенно необходимо уметь выделять различные генетические Типы, выяснять их сочетания п влияние климатических факторов на их формирование.

в) Выяснение тектонических соотношений. Применение метода очень ограниченно, т. к. сравнительно редко встречаются случаи (главным образом в областях аккумуляции), позволяющие в обнажениях определить тектоническое взаимоотношение двух свит новейших отложений. Чаще эти взаимоотношения устанавливаются на основе геоморфологического метода (в областях денудации).

г) Изучение мощностей в областях аккумуляции новейших отложений дает очень много при осмотрительном применении. Необходимо учитывать генетический тип отложений, особенности а! происхождение форм рельефа, которые погребены под осадками, положение зоны аккумуляции по отношению к зоне денудации и т. ц. В областях денудации метод приложим при определении глубины проявления денудационных процессов. Напр., по величине глубинного размыва и стратиграфического определения форм рельефа можно определять величину поднятия.

10. Историко-археологические методы. Распространенным приемом является анализ географических названий, т. к. очень часто они дают характеристику природных условий. Последующие изменения этих условий приводят к противоречиям природной обстановки и названий. Эти противоречия дают основание делать различные палеогеографические, палеоклиматические и тектонические выводы. Указания на недавнее проявление тектонических движений могут быть получены и от местного населения.

Хорошие результаты при осторожном использовании дает сличение географических карт одной и той же местности, составленных с промежутком в несколько десятилетий. Убедительный материал по неотектонике можно извлечь из археологических данных.

Очень много ценного дает анализ различных исторических материалов, свидетельства писателей классической древности, записок мореплавателей, географов и т. д.

11. Биогеографические методы. На истории распространения организмов отражаются различные изменения на земной поверхности—перемещение береговой линии, климатические изменения и пр. Изучение распределения организмов часто устанавливает непонятные факты (прерывистые ареалы животных и- растений и т. п.), для объяснения которых приходится реконструировать конфигурацию материков, рисовать их связи, предполагать наличие проливов там, где их в настоящее время нет, и т. д. Анализ палеогеографических схем и их сопоставление позволяет притти к выводам о новейших движениях.

Кроме фито- и зоогеографии (Вульф, 1944; Берг, 1947), для решения аналогичных проблем могут быть привлечены также антропо-географические факты.

КОМПЛЕКСНЫЙ МЕТОД И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ

12. Комплексный метод. Ни один из перечисленных методов, взятый в отдельности, не дает неоспоримых результатов. Последовательное применение одного метода в большинстве случаев неминуемо приводит к разногласию с результатами применения другого метода. Поэтому приходится прибегать к комплексному методу при решении вопросов о новейших движениях (Николаев, 1949).

В настоящий момент достаточно доказана тесная связь молодых тектонических движений с различными структурно-тектоническими элементами земной коры. Тип молодых движений, их характер, амплитуда, все особенности зависят от тектонической структуры. Нередко последняя определяет не только направление движений, но и пространственные взаимоотношения различных типов движений. Все это обязывает при изучении молодых движений давать их характеристику по геологическим структурным элементам.

Для понимания неотектоники района, помимо определения молодых движений различными методами, необходимо познакомиться с общей тектонической структурой района, выяснить тенденцию ее развития, сопоставить с последней характер молодых движений, только после этого делать выводы о неотектонике.

13. Региональные особенности проявления неотектоники на территории СССР. Анализ большого фактического материала позволяет составить карту распределения молодых движений на территории СССР (см. карты в статье Н. И. Николаева в сборнике «Материалы по четвертичному периоду СССР», вып. 2, АН СССР, 1950). Выделяются районы, отличающиеся не только % интенсивностью и режимом проявления тектонических движений, но и своеобразием тектонических структур, в большинстве случаев тесно связанных с древними тектоническими элементами.

Территория СССР в отношении проявления неотектоники очень разнородна. Бросается в глаза связь горных районов с областями преобладания положительных тектонических движений и равнинных—с областями небольших амплитуд и отрицательных тектонических движений. Для каждого из районов, вследствие различия природных особенностей и различной изученности его, комплекс применяемых методов должен быть также отличен.

ЛИТЕРАТУРА

Берг Л. С. Климат и жизнь, 1947. Бончковский В. Ф. Метод измерения наклонов земной поверхности и некоторые результаты этих измерений. Труды совещания по методам изучения движения и деформации земной коры, 1948. Б г о же. Землетрясения, их причины и методы борьбы с их вредными последствиями, 1949. Его же. Наклоны земной поверхности. Тр.Сейсмол. Ин-та АН СССР, № 99,1940. Варсанофьева В. А. К вопросу о наличии древних денудационных поверхностей или поверхностей «выравнивании» на Северном Урале. Землеведение, т. 2, 1948. Верещагин Г. Ю. К вопросу о неравномерности поднятия берегов Онежского озера. Гос. Гидрол. Ин. Труды Онежской научной экспедиции . ч. 3, в. 2, 1931. В у л ь ф Е. В. Историческая география растений. История флор земного • тара, 1944. Горшков Г. П. Землетрясения на территории Советского Союза, 1949. Его ж е. О новой карте сейсмического районирования территории СССР, Труды Геофизич. Ин., №1,1948. Линдберг Г. У. Биогеографический метод познания четвертичного периода. Изв. АН СССР, сер. биол., №5, 1948. Марков К. К. Основные проблемы геоморфологии, 1948. Материалы по четвертичному периоду СССР, вып. 2, 1950. Николаев Н. И. Новейшая тектоника СССР и основные закономерности проявления современных тектонических движений. Сов. геол., № 16, 1947. Его же. Основные представления о новейшей тектонике Русской платформы. Изв. АН СССР, сер. геогр. и геофиз., т. 8, №2,1947. Его же. Новейшая тектоника СССР, ч. 1, II, Труды Четвертичн. Ком., т. 8, 1949. Обручев В. А. Роль и значение молодых глыбовых движений в создании рельефа и месторождений редких металлов Сибири. Юбил. сборн., поев. 30-летию Великой Октябрьской социалистической революции, АН СССР, 1947. Е г о ж е. Основные черты кинетики и пластики неотектоники. Изв. АН СССР, сер. геолог., № 5, 1948. Саваренский Е. Ф. и Кирнос Д. П. Элементы сейсмологии и сейсмометрии, 1949. Соболев С. С. Развитие эрозионных процессов на территории Европейской части СССР и борьба с ними, т. I, 1948. Труды Советской Секции Международной ассоциации по изучению четвертичного периода (Доклады на первом лленуме комиссии по эпейрогеническим движениям), вып. 4, 1939. Труды Совещания по методам изучения движений и деформаций земной коры, 1948.11>ульц С. С. Опыт генетической классификации речных террас. Изв. Всес. Геогр. О-ва, т. 72, в. 6, 1940. ГЦ е г л о в В. П. Мировое определение долгот, как метода изучения движений материков. Тр. Совещан. по методам изучения движений и деформаций земной коры, 1948.

Blog

Н. И. Николаев глава XX комплексное изучение молодых движений земной коры

Содержание