Геодинамика и методы изучения

Вид материала

Лекция

Содержание 2. Методы изучения Экзогенная геодинамика

Подобный материал:

• Лекция 1 Предмет и задачи науки, общие понятия, разделы «Геодинамика Воронежской антеклизы», 148.12kb.
• А. А. Трофимука Приоритетное направление со ран геофизика, геодинамика Физические поля, 208.47kb.
• Л. М. Диагностические методы изучения личности учащегося, 176.11kb.
• «Основы нейробиологии», 28.09kb.
• Удк 551. 24 Эволюция и геодинамика основных структур западной антарктики в мезо-кайнозое:, 234.55kb.
• Методика словообразования. Значение, содержание и задачи изучения словообразования, 35.75kb.
• Внастоящей курсовой работе рассмотрены следующие вопросы, раскрывающие основные статистические, 455.47kb.
• 1. предмет и методы изучения отечественной истории, 2298.78kb.
• Курс лекций по экологической мелиорации птс план лекций, 534.92kb.
• Современные методы исследования в химии направление подготовки, 19.67kb.

Лекция 2 -2010


Геодинамика и методы изучения


1.Ретроспективный принцип исследований как методологическая основа прогноза. Общая оценка возможностей сознательного влияния человечества на ход событий


Без сомнения вас как геологов с экологическим уклоном должна интересовать живая геодинамика т.е динамика геологических процессов современной эпохи. Но основная задача всех экологических усилий на данном этапе это прогноз будущего состояния ОС при различных исходных данных. Могут реализоваться различные варианты событий, в том числе и в зависимости от вклада созидательной экологической деятельности человечества, понимаемой как осознанное вмешательство в происходящие процессы на нашей планете.

Существует понятие точки бифуркации, как одного из возможных состояний системы, которое имеет максимальное число степеней свободы. В таком состоянии ничтожное по энергетике и своей значимости событие может привести к глобальным последствиям (буриданов осел, витязь на распутье и другие примеры). С другой стороны система может находиться в таком состоянии, когда ход событий становиться практически фатальным. Антропогенная составляющая в формировании нынешнего состояния окружающей среды становиться все более весомой и при этом все более негативной. Переломить тенденцию именно этой составляющей представляется задачей посильной для человечества, хотя здесь также немало подводных камней. Главная проблема в способности людей определиться с общим вектором интересов, сформировать его и направить в русло общей пользы. Без этого все усилия экологов бессмысленны, Мы рассмотрим истории геодинамических режимов нашей планеты, ибо вся цепочка былых событий предваряет то, которое должно свершиться. Воронежская антеклиза крупная геологическая структура и в ее пределах сохранились следы процессов былой геодинамики, которые, затрагивали планету в целом. Но прежде поговорим о методах изучения геодинамических режимов

2. Методы изучения

Историю геологическую мы читаем в каменной книге, но в ней не все страницы, а те которые и сохранились, пожелтели от времени настолько, что читаются с трудом, о многом приходится домысливать, а в этом и заключается опасность научного волюнтаризма. Но, увы, другого не дано.

О характере геодинамических режимах прошлого в настоящее время мы можем судить по многим признакам: прежде всего по геологическим структурам, породам, окаменелостям фаунистических остатков или их отпечатки, по индикаторным изотопным соотношения. Одним словом это все формы, которые обладают инерцией состояния т. е способностью до некоторого времени сохранять ее, после того как изменились созидающие условия. Поэтому мы должны рассмотреть все следы развития Воронежской антеклизы, чтобы попытаться понять направление дальнейшего ее развития.

Воронежская антеклиза в настоящее представляет собой обширное сводовое поднятие в пределах осадочного чехла Русской платформы, которое как единое целое начало формироваться еще с рифея. Для нее свойственна амплитуда тектонических движений от 200 до 400 м, значения которой увеличиваются с востока на запад. Характерна слабая дифференциация новейших движений. Сводовая часть антеклизы как место наибольшей амплитуды поднятий во времени не оставалась фиксированной, как и дифференцированные движения второго и более высокого уровня. Все это проявляется на палеофациальных картах, которые для разных геологических эпох составлялись учеными геологами преимущественно нашего факультета: Н.П Хожиновым, Г.И. Раскатовым, В.П. Семеновым, Л. Т. Шевыревым, А.Д Савко и др. На палеофациальных картах по литологическим особенностям пород, отвечающих одному и тому же отрезку времени реконструируются ландшафтные и геодинамические условия на данной территории.

  Современная геоструктура и ее геодинамика изучаются, также и дистанционными методами съемки с летательных аппаратов с разной высоты, которые позволяют выделять неоднородности земной коры и границы между ними по разным признакам. Съемка производиться в диапазоне различных длин волн.

Тектонические движения отражаются в деформациях земной коры пластичных и упругих, без разрыва и с разрывом сплошности среды. Границы областей с разным знаком движения часто фиксируются в образовании "мегатрещиноватости" под которой понимается совокупность всех линейных элементов земной поверхности, отражающих всевозможные дизъюнктивные нарушения    В геологии давно уже существует термины "микро-" и "макротрещиноватость" Термин "мегатрещиноватость" подчеркивает гораздо больший масштаб описываемых явлений, но в то же время возможна связь мега-, макро- и микротрещиновтости:    "Мегатрещиноватость" охватывает совокупность следующих образований:

  1. Трещины и разрывы, непосредственно фиксируемые на земной поверхности;

2. Спрямленные элементы гидросети;

3. Спрямленные элементы морских и озерных бассейнов;

4.Спрямленные элементы микрорельефа;

 5.Прямолинейные элементы растительного покрова.
 Естественно, что на мелкомасштабных картах практически теряется большинство линейных элементов высокого порядка: локальных изменений растительного покрова, микрорельефа, а также сами трещины и разрывы, и возможно выделение только спрямленных отрезков гидросети и береговых линий водоемов, отражающих более крупные нарушения.
  Мегатрещины обладают следующими параметрами, поддающимися измерению: длиной, шириной, ориентировкой и плотностью (количеством мегатрещин на единицу площади). Длина мегатрещин легко измеряется по картам, аэро- и космоснимкам с точностью до 1 мм, ориентировка мегатрещин измеряется с точностью до 1 градуса. Результаты измерений синтезируются в построении круговых роз-диаграмм (или гистограмм и графиков) и карт плотности мегатрещиноватости.

Однако надо учитывать, что повышение плотности линиаментов кроме тектонических причин могут быть вызваны другими факторами: меньшей мощностью отложений, различиями в литологии пород, физико-географическими и инженерно-геологическими условиями и т.д

Большое значение для геодинамических реконструкций имеют вулканические породы, которые являются прямыми индикаторами геодинамических режимов. Эффузивные, или вулканические расплавы, достигают поверхности Земли и быстро застывают, не успевая измениться. Интрузивные или плутонические массивы длительно застывают в земной коре. Поэтому для познания строения и состава недр Земли более информативными являются именно вулканические породы

Общая классификация всех магматических пород, в том числе и вулканических, основана на их химическом составе и, в первую очередь, на содержании и соотношении в породах кремнезема и щелочей. По содержанию кремнезема, самого распространенного оксида в магматических породах, последние разделяются на четыре группы: ультраосновные (30 - 44% SiO₂), основные (44 - 53%), средние (53 - 64%), кислые (64 - 78%). Другой важный признак классификации - щелочность пород, оценивается суммой содержаний Na₂O + K₂O. По этому признаку выделяются горные породы нормальной щелочности и щелочные. Для каждой группы пород граничные значения щелочности свои.

Наиболее широко среди вулканических пород Земли распространены основные породы - базальты, которые являются продуктом плавления вещества мантии ультраосновного состава и встречаются как в океанах, так и на континентах. Их можно назвать "кровью" нашей планеты, которая появляется при любом нарушении земной коры. В зависимости от характера геодинамического эндогенного режима базальты различаются по составу. Большая их часть относится к породам нормальной щелочности. Это или богатые известью низкощелочные (толеитовые) базальты СОХ или известково-щелочные базальты островных дуг.. Щелочные базальты недонасыщенные кремнеземом и часто ассоциируют с глубинными ультраосновными породами трубок взрыва - кимберлитами и лампроитами, с массивами нефелиновых сиенитов. Они характерны для рифтовых нутри континентов.

Средние породы, представленные андезитами, встречаются реже в зонах субдукции. В то же время средний состав земной коры отвечает именно андезитам, а не базальтам или гранитам, соответствуя смеси этих последних в отношении 2 : 1.

Прямым методом изучения вектора тектонических движений являются метод повторных высокоточных геодезических измерений. Именно с его помощью устанавливают направление и скорость движения тектонических плит. Используют метод водомерных измерений, геолого-геоморфологический (береговые валы, террасы), исторический. Например, на памяти человечества опускается Голландия, а Швеция и Норвегия наоборот осушаются.

В неотектонике используют расчетный метод изобар для суммарного определения амплитуды тектонических движения за период с миоцена и до нынешнего времени. Это косвенный метод, в нем используются значения мощностей индикаторных пород, накопившихся за этот отрезок времени или наоборот, оказавшихся размытыми.

Вертикальные движения геологи фиксируют на основе анализа фаций и мощностей осадочных пород. Поднятиям отвечает появление в разрезах грубозернистых фаций и сокращение мощностей слоев и наоборот. Линейные структуры обычно занимают пограничное положение между поднятиями и депрессиями

К прямым методам изучения эндогенных геодинамических режимов относиться геофизические методы и, прежде всего, сейсмика, геотермия. Геохимические методы также помогают не только производить реконструкцию напряженности земной коры в далеком геологическом прошлом, но и фиксировать изменения ее состояния за короткие промежутки времени современной эпохи. Например, в геотермальных водах перед извержением вулкана возрастает содержание радона.

Экзогенная геодинамика более доступна для изучения. Поверхностные процессы происходят у нас на глазах. Их мы разделяем по направленности на эрозионные и аккумулятивные, о чем мы уже говорили в первой лекции. Эти процессы изучаются в различных разделах естественных наук: в географии, седиментологии, геоморфологии, литологии, гляцилогии с применением соответствующих методов.

Многое об экзогенных геодинамических режимах прошлого могут сказать такие науки как палеонтология и палеоэкология, так как биологические сообщества, приспосабливаясь к меняющимся условиям среды, меняются и сами. Геологическая история прямо сопряжена с эволюцией биологических видов.

Структурообразовательные процессы на Земле настолько сложны, что ни одна из предшествующих общегеологических парадигм не могла объяснить более, чем некоторую их часть, процессы эти как во времени, так и в пространстве весьма разномасштабны, неравнозначны и ведут к образованию прихотливых особенностей в структурном плане планеты. Устойчивой является лишь одна черта - деление Земли на Тихоокеанский и Индо-Атлантический сегменты, но и эту особенность с точки зрения некоторых исследователей можно понять лишь с использованием методов нелинейной геодинамики.