Глава 13. Современные и новейшие тектонические движения и методы их изучения

Мы привыкли говорить "земная твердь". Однако земная поверхность не остается неподвижной, она "дышит". Одни ее участки в настоящее время испытывают поднятия, другие медленно опускаются. Судить об этих движениях стало возможным только всего лишь несколько веков назад, когда начали использовать точные инструментальные геодезические методы. Сначала это были простые наблюдения, например, делали засечки, отметины на прибрежных скалах морей и озер. Так, известный русский путешественник и геолог И.Д. Черский сделал подобные метки на побережье Байкала, по которым можно было судить о движениях относительно уровня озера.

Знаменитый наглядный пример современных тектонических движений земной поверхности известен в Италии, в маленьком городке Поццуоли, расположенном на берегу Неаполитанского залива (рис. 13.1). В этом городке находятся развалины городского рынка с часовней, построенной около 2000 лет назад, которую называют "храмом Сераписа". После возведения рыночная площадь вместе с храмом начала медленно опускаться и в XIII в. все строения погрузились под уровень моря. В таком виде они находились около трех столетий, после чего местность снова начала подниматься и к 1800 г. практически все развалины вместе с фундаментами были осушены. В результате длительного пребывания под водой мраморные колонны храма оказались изъеденными камнеточцами до высоты 5,71 м над полом храма.

В дальнейшем вновь началось опускание и в 1954 г., по свидетельству Г. П. Горшкова, уровень воды составлял уже 2,5 м над полом храма, иными словами, скорость опускания была около 2 см/год. Поццуоли расположен в вулканической области, недалеко находится вулкан Везувий, поэтому неудивительно, что нижняя часть колонн в храме не тронута моллюсками, так как на высоту более трех метров колонны были засыпаны вулканическим пеплом и туфом. Таким образом, это прекрасный пример современных тектонических движений.

Различают современные тектонические движения, происходящие в настоящее время и происходившие несколько веков назад: молодые, или новейшие, отвечающие голоцену, т.е. периоду времени длительностью в 10 000 лет, а также неотектонические, охватывающие интервал, начиная с олигоценовой эпохи палеогена и до голоцена, т.е. около 40 млн. лет. Именно в этот период был сформирован современный рельеф Земли и для изучения данного отрезка геологической истории могут быть использованы разнообразные геоморфологические методы.

СОВРЕМЕННЫЕ ВЕРТИКАЛЬНЫЕ ДВИЖЕНИЯ

Примеров современных вертикальных движений можно привести много. Инструментальные методы позволяют установить, что Малый Кавказ поднимается сейчас со скоростью от 8 до 13,5 мм/год; складчатое сооружение Восточных Карпат 1,5-1,7 мм/год; Балтийский щит в Скандинавии также растет и скорость поднятия составляет 8-10 мм/год; в Байкальской рифтовой зоне скорость современных вертикальных движений колеблется от 10 до 20 мм/год, причем наибольшее значение она имеет в районах новейшего базальтового вулканизма. Во многих районах происходят современные опускания. Например, Черноморское побережье Кавказа погружается со скоростью до 12 мм/год; побережье в районе г. Бургас в Болгарии - 2 мм/год; берег западнее Одессы - до 4,3 мм/год. Важной особенностью современных вертикальных тектонических движений является их унаследованность от более древнего структурного плана региона. Такая, по существу, прямая корреляция установлена для Восточно-Европейской платформы, Карпато-Балканского региона, Терско-Каспийского передового прогиба и многих других мест. Подобная унаследованность свидетельствует о том, что древние разломы, складки разного типа, валы и т. д. "живут" и в настоящее время.

СОВРЕМЕННЫЕ ГОРИЗОНТАЛЬНЫЕ ДВИЖЕНИЯ

Геофизические и геодезические методы позволяют точно фиксировать и горизонтальные смещения земной коры. На западе Северной Америки, в Калифорнии расположен сейсмоактивный разлом Сан-Андреас, прослеживающийся более чем на 1000 км при ширине до 20 км. Ввиду частых и сильных землетрясений в этом густо населенном районе США за поведением разломов ведется пристальное наблюдение вот уже в течение полувека. Разлом Сан-Андреас представляет собой сложную тектоническую зону, состоящую из многочисленных кулисообразных разрывов, по которым в целом устанавливается смещение со скоростью 30-80 мм/год и даже более. Однако по различным сдвигам в разных местах смещения происходят с неодинаковой скоростью, причем она в разные периоды времени также меняется. Мало того, может изменяться и направление перемещения, но суммарно это правый сдвиг, для которого измерения со спутников дали в 1978 г. скорость около 94 мм/год. По одним участкам смещение происходит непрерывно, по другим скачкообразно. Смещаются дороги, изгороди заборов, русла оврагов, бетонные желоба для воды. Изучение подобных смещений очень важно для прогноза сейсмической опасности.

На Украинском щите в Криворожском железорудном бассейне раннепротерозойского возраста длительное время наблюдают крупный разлом-сдвиг, смещения по которому за 24 года составили в среднем 10-20 мм/год.

Важные результаты были получены в последние годы с помощью космической геодезии. Лазерные измерения со спутников, в частности с американского "Лагеосат", доказали горизонтальное перемещение крупных литосферных плит. Так, Австралия движется навстречу Тихоокеанской плите со скоростью 46 мм/год. Южная Америка сближается с Австралией со скоростью 28 мм/год; Южная и Северная Америка в районе Карибского бассейна движутся навстречу друг другу - 8 мм/год; Тихоокеанская плита перемещается навстречу Южной Америке - 5 мм/год и т. д. Эти данные очень хорошо совпадают со скоростями движения литосферных плит, вычисленными по линейным магнитным аномалиям океанов. Спутниковые методы позволили достаточно убедительно показать, что крупные литосферные плиты перемещаются по поверхности Земли с довольно большой скоростью.

Методы изучения современных движений различные. Вертикальные перемещения изучаются главным образом методом повторного нивелирования. Именно на такой основе составляются карты современных тектонических движений, например карта движений европейской части СССР. Такие геодезические наблюдения важны вдоль железнодорожных линий, нефте- и газопроводов, в местах строительства крупных плотин, гидроэлектростанций и АЭС. В настоящее время существует целый ряд специальных геодинамических полигонов, где систематически проводятся повторные высокоточные нивелировки: в районе Ташкента, Ашхабада, поселка Гарм в Таджикистане, на Кольском полуострове, в Терско-Каспийском передовом прогибе и в других местах. Говоря о темпе современных вертикальных движений, следует помнить, что при таких скоростях, которые мы наблюдаем, до 10-15 и более мм/год и их экстраполяции хотя бы на плейстоцен мы должны были бы видеть горные сооружения более 10 км в высоту. Однако денудация и эрозия компенсируют такое поднятие во времени.

Горизонтальные современные движения измеряются геодезическим методом триангуляции, и, как уже говорилось, для изучения перемещений крупных литосферных плит применяется несколько точных методов: допплеровский, лазерный, использующий отражатели как на суше, так и на Луне, и метод, измеряющий расстояния от квазаров до определенной точки на земной поверхности. Использование всех этих методов и ряда других, измеряющих, в частности, величину деформации и наклонов, показало, что вся поверхность земного шара в настоящее время охвачена как вертикальными, так и горизонтальными движениями, причем последние на порядок и более превосходят первые. Вертикальные движения дифференцированы по площади, особенно в горно-складчатых поясах, а их градиент на платформах намного меньше, чем в горах. Измерение напряженного состояния земной коры в многочисленных горных выработках привело к парадоксальному выводу, заключающемуся в том, что напряжения повсеместного сжатия, которые в них регистрируются, намного превышают величину литостатического давления, возникающего под действием массы вышележащих горных пород. Подобное явление имеет глобальное распространение и еще требует своего объяснения.