Развитие тектонических деформаций во времени

На протяжении около полутора веков в геологии шла полемика между двумя противоположными концепциями развития тектонических деформаций во времени. Одна из них, восходящая к воззрениям «катастрофистов» первой половины XIX в. (Ж. Кювье, Э.де Бомон и др.), исходила из представления о том, что тектонические деформации (первоначально это распространялось и на горообразование) проявляются в виде кратковременных, но интенсивных импульсов, которые в дальнейшем получили название фаз складчатости, или орогенических фаз. Основой этой концепции служили угловые несогласия, которые интерпретировались как показатель деформаций, происшедших в течение перерыва осадконакопления или даже непосредственно перед его возобновлением (эта интерпретация восходит, по существу, еще к Н. Стено; см. 1.2).

Большую популярность данная концепция приобрела с выходом в свет работ Г. Штилле, в особенности после опубликования его книги «Основы сравнительной тектоники» (1924). В них доказывалась ограниченность числа орогенических фаз в фанерозойской истории Земли (первоначально их было выделено всего 19), их кратковременность (сотни тысяч лет) и всеобщее распространение. Фазы были выделены и наименованы по местам своего типичного проявления (например, бретонская на границе девона и карбона по названию французской провинции Бретань, ларамийская по горам Ларами в Скалистых горах США и т.п.); их названия получили широкое признание и вошли в учебники исторической геологии.

Между тем начиная с работ Ч. Лайеля развивалось совершенно иное представление — не катастрофистское, а эволюционное — о непрерывности тектонических деформаций, их постепенном нарастании и спаде. Эта концепция была временно приглушена успехом взглядов Г. Штилле, но во второй половине 30-х и 40-х годов претерпела возрождение в связи с успехами детального геологического картирования и изучения глубинной структуры угленосных и нефтегазоносных бассейнов.

При этих исследованиях было выявлено, во-первых, большое число несогласий, не предусмотренных списком (или «каноном», как его стали называть) орогенических фаз Г. Штилле; многие из этих несогласий, по которым были выделены новые орогенические фазы, приходились на те геологические периоды, которые Г. Штилле считал анорогенными, т.е. спокойными интервалами между фазами — кембрийский, девонский, триасовый, четвертичный. Ряд таких фаз был выделен русскими геологами (салаирская С₂/С₃, тельбесская D₂/D₃, лабинская Т₂/Т₃ и др.). Г. Штилле пришлось пересматривать свой канон и дополнять его новыми фазами, но их множественность существенно подрывала тезис об эпизодичности деформаций. Была подвергнута сомнению и точность датировки фаз и указано на их «подгонку» под фазы канона Штилле в тех случаях, когда перерыв в осадконакоплении оказывался длительным, а также на возрастное скольжение одной и той же фазы в пределах одной складчатой системы и на продолжительность протекания фазы, сопоставимую с длительностью накопления отдельных подъярусов или ярусов стратиграфической шкалы.

Во-вторых, и это оказалось еще более важным, в ряде областей было установлено широкое развитие конседиментационной складчатости, т.е. роста складок на дне бассейна одновременно с продолжающимся накоплением осадков. Отсюда было сделано заключение, что угловые несогласия являются, по выражению Н.С. Шатского, лишь отдельными кадрами, выхваченными благодаря наложению перерывов в осадконакоплении из фактически непрерывного процесса деформаций. Логическим следствием подобного вывода является отсутствие оснований для выделения каких-либо особых фаз деформаций.

Критика взглядов Штилле и его последователей усилилась с появлением тектоники плит, поскольку перемещение плит происходит непрерывно, а складчато-надвиговые деформации обязаны своим, происхождением сближению, конвергенции плит. В качестве примера стали приводить формирование аккреционных клиньев и вообще развитие зон субдукции (Дж. Шенгёр).

Изучение фактического материала показывает, однако, что обе концепции в своей крайней форме неправильны. Рост складок (то же относится и к разрывным нарушениям — сбросам, надвигам, шарьяжам) происходит длительно, а в масштабе планеты непрерывно (отсюда отсутствие «анорогенных» периодов), но вместе с тем резко неравномерно. Фазам его усиления и отвечает проявление несогласий, часто являющихся следствием именно интенсивного подъема сводов антиклиналей (местные несогласия) или общего «скучивания» осадков (региональные несогласия). Статистическая обработка данных о проявлении несогласий, произведенная А.А. Прониным на материале по всему миру, показала, что эти несогласия распределены в геохронологической шкале достаточно закономерно, и в большинстве случаев их сгущение соответствует фазам, выделенным Г. Штилле и его последователями. Это свидетельствует о глобальном значении таких «пиков» тектонической активности, с чем перекликается периодическое усиление магматической деятельности и регионального метаморфизма в геосинклинальных подвижных поясах. Последнее доказывается статистикой радиометрических датировок, выполненных у нас М.М. Рубинштейном для фанерозоя, Ю.Д. Пушкаревым для докембрия (ранее для докембрия на более ограниченном материале то же было показано американцем Г. Гэстилом). Изучение крупных гранитных батолитов — Северо-Востока России (Л.В. Фирсов, И.А. Загрузина), Кордильер Северной и Южной Америки — показало, в частности, что их формирование протекало на протяжении многих десятков, нередко более сотни миллионов лет, но в этом процессе четко различаются определенные кульминации, совпадающие с эпохами тектонических деформаций.

Формирование аккреционных клиньев также нельзя рассматривать как непрерывный процесс. Оно прерывается и в связи со сменой аккреции тектонической эрозией, и в связи с миграцией, перескоком зон субдукции в новое положение. Наконец, само перемещение литосферных плит в определенных направлениях прерывается короткими эпизодами перестройки плана их расположения, причем, как отметил ряд исследователей (В. Шван и др.), эти эпизоды в мезозое — кайнозое совпадали с фазами деформаций, отмеченными в складчатых системах.

Таким образом, процесс тектонических деформаций, как и тесно связанные с ним процессы регионального метаморфизма и гранитообразования, это процесс непрерывно-прерывистый, в котором следует различать отдельные фазы тектонической и вообще эндогенной активности и разделяющие их периоды ее относительного затухания. Продолжительность фаз деформаций, как показывают конкретные примеры (конец юры и конец эоцена на Большом Кавказе и др.) может быть оценена в 3—5 млн лет. Эти фазы концентрируются в эпохи деформаций большей продолжительности, порядка 15—20 млн лет, разделенные относительно более спокойными и длительными (30—40 млн лет, по А.А. Пронину) промежутками времени. Фазы, выделенные Г. Штилле, в большинстве случаев соответствуют именно эпохам деформаций в данном понимании. Поэтому за этими эпохами можно сохранить традиционные наименования, в то время как фазы более целесообразно датировать непосредственно по стратиграфическим соотношениям между разделенными несогласием отложениями, например послеаптская — досеноманская или в случае несогласия между смежными ярусами — альбом и сеноманом — предсеноманская.

Внутри эпох наблюдается миграция фаз, смещение зон их проявления от внутренних областей геосинклинальных систем к их периферии, а нередко и по простиранию системы. Она хорошо документирована, например Г. Муравски в Рейнских Сланцевых горах по радиометрическим датировкам начального метаморфизма. Миграцию вкрест и по простиранию складчатых систем обнаруживают и эпохи деформаций, причем миграция фаз и эпох происходит с некоторым перекрытием, вызывая повторное проявление несогласий в разрезе.

Эпохи (по Г. Штилле, фазы) деформаций в свою очередь группируются в эры (по Г. Штилле, эпохи), которые отвечают тектоническим циклам. Критика глобальности и одновременности деформаций коснулась и тектонических циклов (А.Л. Яншин); уже при составлении «Тектонической карты СССР» под редакцией Н.С. Шатского в легенде были особо выделены эпохи (циклы) завершающей складчатости для западной части территории, относящейся к Атлантическому сегменту Земли, и для ее восточной части, принадлежащей Тихоокеанскому сегменту. Опыт составления тектонической карты Мира в общем подтверждает невозможность повсеместного выделения таких циклов, как каледонский, герцинский, альпийский в их европейском объеме. Так, цикл, эквивалентный герцинскому, мог начинаться в одних регионах в ордовике, в других — в силуре, в третьих — в девоне, а заканчиваться в карбоне, перми и даже в первой половине триаса; то же относится и к другим циклам. Но эпохи, начинающие и заканчивающие циклы, являются глобальными, в том смысле, что они проявляются на самых различных континентах, но не в том, что они обнаруживают повсеместно интенсивное проявление; в некоторых регионах отдельные эпохи могут и вовсе не быть выраженными. Но по существу каждая из эпох деформаций в том или ином регионе могла являться рубежом между тектоническими циклами.

Таким образом, местные условия влияют на конкретную историю движений и деформаций того или иного региона; глобальный контроль проступает лишь как общая тенденция и проявляется через региональное. Можно сказать, что глобальные движения создают лишь канву, на которую наносится прихотливый и изменчивый региональный узор. Эта глобальная периодичность отчетливо выступает лишь при статистической обработке всего материала; ее, в частности, удалось выявить В.Е. Хаину и К.Б. Сеславинскому при полуколичественной обработке данных о различных проявлениях эпох повышенной эндогенной активности Земли в фанерозое, а В.Г. Чернову — при анализе распределения псефитов. Этот анализ подтверждает и реальность проявления циклов Бертрана — каледонского, герцинского и др. — в глобальном масштабе.

Необходимо заметить наконец, что любой непрерывный процесс естественно заключает в себе предпосылки своей прерывистости, дискретности, ибо накопление количественных изменений неизбежно влечет за собой качественный скачок. Так, накопление напряжений в земной коре сменяется их разрядкой — землетрясением, накопление осадков на бровке шельфа — их сбросом мутьевым потоком по склону и т.п. Роль «спускового крючка» может играть как внутренний, имманентно присущий самому процессу фактор, так и внешний, например землетрясение по отношению к мутьевому потоку, причем внешний фактор может выступать в качестве причины определенной периодичности, ритмичности в проявлении прерывистости процесса.

Оглавление | 16.2. Тектонические карты, задачи и методы их составления

ГЛАВА 16
ПРИНЦИПЫ ТЕКТОНИЧЕСКОГО РАЙОНИРОВАНИЯ И ТЕКТОНИЧЕСКИЕ КАРТЫ

Как указывалось в начале книги, «венцом» регионально-тектонических исследований служит составление тектонических карт, синтезирующих наши представления о структуре той или иной территории (акватории) и истории формирования этой структуры. Вместе с тем тектонические карты являются важнейшим вкладом тектонических исследований в практику, ибо представляют собой основу карт прогноза полезных ископаемых и инженерно-геологического районирования.