Упругие и пластические деформации земной коры

Под тектоническими движениями понимают механические перемещения вещества в земной коре и верхней мантии, связанные с физико-химическими процессами, происходящими на разных уровнях в недрах Земли. Основными источниками энергии являются гравитация, радиоактивный распад и взаимодействие внешнего ядра со смежными оболочками. Тектонические движения сказываются на характере земной поверхности, создавая её рельеф. Таким образом, рельеф, видимый на земной поверхности, – результат тектонических движений.

По направленности тектонические движения могут быть трех типов:

1) эпейрогенические или колебательные движения, направленные вертикально (по радиусу Земли), относительно медленные, не создающие складчатых структур;

2) орогенические или складчатые, происходящие по касательной к поверхности Земли, интенсивные и необратимые;

3) разрывные или дизъюнктивные, в которых напряжения возникают как ввертикальном, так и горизонтальном направлениях.

В результате действия трех перечисленных выше типов тектонических движений возникают три типа деформаций (нарушений) земной коры.

Упругая деформация выражается в образовании пологих прогибов и поднятий земной коры большого радиуса, изменяющих с течением времени свои параметры (масштаб, скорость, амплитуду, знак). После снятия нагрузки тело возвращается в исходную форму.

Пластическая деформация возникает, если нагрузка превысит предел упругости тела, тогда после снятия нагрузки первоначальная форма не восстановится. Примером её являются складчатые деформации, проявляющиеся в виде складок в земной коре.

Хрупкая деформация возникает при увеличении нагрузки до разрушения тела. Примером хрупкой деформации являются дизъюнктивные нарушения, вызывающие образование разрывов в земной коре (нарушение сплошности) и перемещение разорванных участков вдоль этих разрывов.

В зависимости от того, в какое геологическое время происходили колебательные движения, они делятся на движения прошлых геологических эпох, новейшие движения, длившиеся в течение неогена и антропогена (25 млн лет), и современные – проявляющиеся в течение последних 6000 лет. О существовании и амплитуде современных колебательных движений можно судить по историческим и археологическим данным, сравнивая положение какого-либо участка Земли с постоянным уровнем (например, с уровнем океана, хотя уровень океана тоже колеблется из-за изменения общего объема воды). На Земле крупнейшим участком, где происходит в настоящее время поднятие земной коры, является северное побережье Евразии. Так, северное побережье Ботнического залива поднимается со скоростью 1 см/год; к настоящему времени на территории, бывшей когда-то дном Балтийского моря, живет 20 % населения Скандинавского полуострова. Затопленные города в Каспийском и Средиземном морях свидетельствуют об обширных прогибаниях земной коры. Для изучения новейших и современных движений применяют метод повторного нивелирования, геоморфологический и другие.

Рассмотрим признаки новейших поднятий и опусканий земной коры. На поднятия указывают: морские террасы, береговые валы и ниши, приподнятые над современным уровнем моря и оказавшиеся далеко от берега (Скандинавия); расширение площади, занятой полуостровами, островами, мелями. Кроме того, это морские осадки вдали от берега (в Андах Ч. Дарвин обнаружил известняки с остатками раковин морских моллюсков), речные террасы и дельты и другие признаки. На опускание указывают: залитые морем речные долины, образование эстуариев, фьордов; погружение на значительную глубину коралловых рифов, образование атоллов.

Колебательные движения прошлых геологических эпох можно изучать лишь геологическими методами, чем занимается наука геотектоника. Важнейшим методом изучения колебательных движений служит метод анализа стратиграфической колонки. Этот метод был разработан крупнейшим русским геологом А.П. Карпинским. Стратиграфическая колонка – чертеж, на котором специальными знаками в принятом масштабе изображается последовательность напластований. Например, смена в стратиграфическом разрезе грубообломочных толщ горных пород тонкообломочными, а затем известняками свидетельствует о постепенном увеличении глубины моря и наступлении его на сушу – трансгрессии, которая происходит при прогибании земной коры. Смена морских глубоководных отложений лагунными и затем континентальными (например, углем, солями) говорит о поднятии территории и отступлении моря (регрессии).

В некоторых случаях при анализе стратиграфических колонок обнаруживается отсутствие пород какого-либо возраста. Например, если на докембрийских породах лежат мезозойские, а палеозойские отсутствуют, то это говорит о поднятии данной территории и сносе палеозойских отложений. Поскольку отложения не накапливаются, образуется так называемый стратиграфический перерыв. Хотя, вполне возможно, что в течение палеозоя опускание не раз сменяло поднятие, но последнее преобладало, и в итоге все породы, накопившиеся в палеозое, были снесены с этого участка земной поверхности. Таким образом, перерывы в осадконакоплении говорят о колебательных движениях положительного знака (преобладании поднятия над прогибанием).

На участках земной поверхности, не испытывающих ни поднятия ни опускания в зависимости от климата, идет образование различных кор выветривания. Поэтому наличие в стратиграфической колонке коры выветривания говорит о стабильности условий осадконакопления.

При изучении колебательных движений важнейшее значение имеет метод анализа мощностей осадочных толщ. Мощность осадков приблизительно соответствует глубине погружения участка коры, в пределах которого накопилась данная толща. Если известна мощность осадков, накопившихся за известный промежуток времени, то есть глубина опускания участка, то не трудно рассчитать среднюю скорость погружения в метрах/млн лет.

Изучение стратиграфических колонок, анализ мощностей и состава осадочных пород, сопоставление колонок на обширных площадях – таков метод восстановления физико-географической обстановки прошедших периодов – палеогеографический анализ, позволяющий подойти к изучению колебательных движений.