Тектонічні рухи земної кори

2.3 Тектонічні рухи та їх вплив на формування рельєфу

Тектонічні рухи — це механічні переміщення в земній корі та у верхній мантії, викликані зміною структури геологічних тіл внаслідок процесів, які відбуваються в надрах. Основними причинами тектонічних рухів вважаються конвективні течії в мантії. Вони виникають завдяки розігріву під час розпаду природних радіоактивних елементів і гравітаційної диференціації речовини. Ця першопричина доповнюється дією сили тяжіння та підтриманням гравітаційної рівноваги між літосферою і астеносферою. Впливає на конвективні течії також гравітаційна енергія Сонця, Місяця і Галактики в цілому.

В результаті тектонічних рухів земна кора постійно зазнавала складних переміщень у просторі. Гірські породи зминалися у складки, взаємно насувалися, подрібнювались на окремі блоки тощо. Існує ряд гіпотез щодо виникнення тектонічних рухів, які по-різному пояснюють їх, а іноді навіть протилежні одна одній.

Класифікація сучасних тектонічних рухів базується на принципі поділу, запропонованому В.Є.Хаїним. Відповідно до цієї класифікації тектонічні рухи поділяються на вертикальні і горизонтальні, з подальшим їх поділом за рівнем зародження. У зв’язку з цим, виділяються поверхневі, глибинні, надглибинні тапланетарні тектонічні рухи.

Поверхневі тектонічні рухи переважно проявляються в осадовому шарі літосфери. Обумовлено це тим, що в його складі широко розвинуті пластичні породи, такі як глина, кам’яна сіль, гіпс тощо. Під впливом тиску всі вони здатні переміщуватись у просторі, призводячи до зміни геологічної структури вищезалягаючих осадових відкладів. До виникнення поверхневих рухів в межах осадового чохла також проходять процеси ущільнення осадів при літифікації, розбухання при гідратації та гравітаційне ковзання. Серед відмічених рухів виділяються як вертикальні, так і горизонтальні.

В результаті поверхневих рухів проходить деформація пластів і зім’яття осадових утворень в складки гравітаційного сковзання, зсувні складки, складки нагнітання. Останній вид складок (діапіри) має найбільш широке розповсюдження при прояві поверхневих тектонічних рухів.

Глибинні тектонічні рухи охоплюють значні площі та об’єми і розповсюджуються на велику глибину аж у мантію. В результаті прояву вертикальних глибинних тектонічних рухів, проходить диференціація континентів та океанів, платформ і геосинкліналей на позитивні і негативні структурні елементи різних порядків. Горизонтальні глибинні тектонічні рухи можуть проявлятися на межі різних шарів літосфери і призводити до утворення підкидів, насувів, пластичних складчастих форм.

Надглибинні тектонічні рухи виникають в низах мантії. Основною можливою причиною їх виникнення можна вважати процес диференціації мантії з виділенням важких залізовміщуючих сполук, які мігрують у ядро Землі. Більш легкі і сильно нагріті маси нижніх сфер мантії піднімаються вверх, досягаючи астеносфери і літосфери.

Основним результатом прояву надглибинних тектонічних рухів слід вважати горизонтальне переміщення літосферних плит. Воно призводить до руйнування континентів, закладання і розвитку океанів та до створення нових континентів. Поряд з цим, геологічний розвиток Землі важко уявити без важливого значення надглибинних тектонічних рухів, які призвели до утворення і розвитку геосинкліналей, платформ та інших головних структур літосфери.

Планетарні тектонічні рухи охоплюють планету загалом. Зародження цих рухів повинно проходити в земному ядрі. Можливою причиною їх виникнення слід вважати зміну об’єму ядра і всієї земної кулі за рахунок диференціації речовини Землі. З усіх названих тектонічних рухів, планетарні — найменше вивчені. Тому їх виділення часто вважається проблематичним. Проявляються вони переважно у формі вертикальних рухів.

Розгляд походження тектонічних рухів показав, що всі вони різні за формою і проявом, але мають ряд загальних властивостей. Такими загальними властивостями є складність, підпорядкованість, комплексність, періодичність, повсюдність та постійність у часі.

Складність тектонічних рухів полягає в тому, що кожна точка земної поверхні зазнає впливу як вертикальних, так і горизонтальних рухів різного рангу. Тому сили, що діють на матеріальну точку земної поверхні, можна розкласти на серію різноскерованих тектонічних рухів. Їх сукупність можна розглядати як спектр тектонічних рухів.

Підпорядкованість тектонічних рухів полягає в тому, що вертикальні і горизонтальні рухи малого масштабу проявляються на фоні більш інтенсивних тектонічних рухів. Якщо вважати, що планетарні рухи охоплюють всю земну кулю, то на їх фоні проявляються всі інші тектонічні рухи.

Взаємопов’язаність тектонічних рухів проявляється у взаємозв’язку між різними типами рухів. Так, вертикальні рухи можуть викликати горизонтальні і, навпаки, горизонтальні рухи призводять до виникнення вертикальних. Сукупність різнотипних тектонічних рухів утворює процес, який називається тектогенезом.

Періодичність тектонічних рухів є однією з найважливіших властивостей тектогенезу, прояв якого проходить нерівномірно і характеризується чергуванням посилення або послаблення процесу. Вважається, що процес тектогенезу являє собою безперервно-перервний процес з періодичним і досить різким наростанням інтенсивності. Він призводить до суттєвих якісних змін і до перебудови структури літосфери.

Відносно невеликі максимуми тектонічної активності, тривалість яких не перевищує перших мільйонів років, називають тектоно-магматичними фазами. Згущення фаз в процесі тектогенезу вказує на загальне підвищення інтенсивності тектонічних рухів в даний проміжок геологічного часу. Такий тимчасовий проміжок отримав назву тектоно-магматичної епохи. Тривалість таких епох становить 10-120 млн. років з перервами між ними 30-40, іноді 60-80 млн. років.

Повсюдність тектонічних рухів полягає в тому, що вони проявляються в кожній частині земної поверхні. У зв’язку із складністю тектонічних процесів, — неможливо визначити в кожній окремій точці конкретний тип тектонічних рухів, що проявляються.

Постійність у часі притаманна усім без виключення видам тектонічних рухів. Ця властивість проявляється в тому, що тектонічні рухи проходили у геологічному минулому Землі, проходять зараз і будуть проходити у майбутньому. При цьому інтенсивність тектонічних рухів може змінюватися, але за своєю сукупністю вони постійні у часі. Залежно від часу прояву, тектонічні рухи поділяються на давні, новітні та сучасні.

Давні (донеогенові) вертикальні рухи земної кори на континентах залишили свої наслідки у вигляді фацій і товщ осадових порід. Це дозволяє вивчати їх геологічними методами. Однак прямі методи придатні тільки для дослідження історії розвитку прогинів, оскільки в них накопичуються осадові відклади. Геологічна історія формування піднять вивчається побічно за результатами їх впливу на накопичення осадів у сусідніх прогинах.

Новітні коливні рухи сформували майже весь сучасний рельєф континентів. Сучасні форми рельєфу земної поверхні є переважно геологічно молодими. Історія їх розвитку починається з початку міоцену, а місцями навіть і пізніше. Встановлено, наприклад, що на місці Кавказу, Альп, Тянь-Шаню, Кордильєр в кінці палеогену — на початку міоцену існував, якщо не рівнинний, то дещо горбистий, рельєф. Лише пізніше розпочався етап, коли на поверхні всіх континентів піднялися сучасні гірські хребти. Тривалість цього етапу змінюється від 5 до 20 млн. років. Для вивчення історії коливних рухів протягом цього періоду застосовуються як геоморфологічні, так і геологічні методи. Геоморфологічні методи застосовують переважно там, де переважають підняття та утворюються випуклі форми рельєфу, а геологічні — при вивченні зон прогинання і накопичення осадів.

Загальну попередню оцінку напрямку та інтенсивності новітніх коливних рухів можна зробити за висотою великих форм рельєфу. Наприклад, високий хребет завжди є результатом новітнього підняття земної поверхні, а навколишні низини утворились на місці відносних опускань.

Можливості більш детального вивчення новітніх вертикальних рухів пов’язані з надзвичайно важливою властивістю цих рухів — з їх коливним характером. Він проявляється в коливаннях різного порядку, накладених один на одного. Тому тривале підняття гірського хребта переважно відображає найбільш тривалий порядок тектонічних рухів. На його основному фоні можуть проходити коливання менших порядків, які співпадають з напрямом основного процесу, або виявляються протилежними. В останньому випадку проходить затухання загального підняття хребта або повна зупинка чи навіть опускання.

Зміна швидкості і напряму руху земної поверхні впливає на швидкість ерозії та на формування рельєфу. Нахил рельєфу місцевості може ставати то крутішим, то пологішим. У зв’язку з цим, епохи врізання водних потоків чергуються з епохами бокової ерозії і розширення долин. Зміна ерозійних режимів призводить до утворення в долинах відповідних терас. В гірських регіонах більш давні річкові тераси розташовані зазвичай вище від молодих, що вказує на послідовне підняття хребта. Оскільки осьова частина хребта переважно піднімається швидше, ніж окраїни, то поверхня терас з часом набуває більш крутого нахилу. Всі тераси переважно розходяться віялоподібно від підніжжя хребта до його вершини.

Новітні тектонічні рухи вивчаються переважно геоморфологічними методами, оскільки саме вони дають найбільшу інформацію про створення основних рис сучасного рельєфу земної поверхні. В областях низхідних вертикальних рухів в межах внутрішніх краєвих морів і підводних окраїн континентів про амплітуду і швидкість рухів можна судити на основні товщини шару накопичених осадових гірських порід.

Сучасні коливні тектонічні рухи проявлялись в історично осяжний час аж до сьогодення. Фіксуються вони в опусканнях та підняттях ділянок земної кори, в утворенні розривних порушень і зміщень по них, а також у формуванні складчастих структур. В багатьох випадках вони піддаються безпосереднім спостереженням та інструментальним вимірам.

Для визначення швидкості новітніх тектонічних рухів застосовують декілька методів. Серед них, в першу чергу, застосовується історичний метод, який базується на вивченні ознак зміни положення давніх споруд відносно рівня моря; метод історичних свідчень та археологічних даних. Геологічні і геоморфологічні методи включають вивчення положення берегової лінії, терас, фаціального складу і товщин сучасних осадів, давніх денудаційних рівнів тощо.

З названих методів найбільш точним методом визначення сучасних тектонічних рухів є геодезичний метод, який базується на проведенні безпосередніх інструментальних замірів. Рухи вивчаються при систематичному і повторному нівелюванні заданих точок-реперів, які вибрані як контрольні. Як приклад, можна навести результати таких вимірів, проведених Ю.А.Мещеряковим на території Південно-Східної Європи.

Результатами досліджень встановлено, що швидкість сучасних вертикальних тектонічних рухів досягає 10 мм на рік. Найбільш висока швидкість — в гірських районах Карпат і Кавказу, де навіть на незначних відстанях зафіксовані вертикальні рухи різного знаку. В рівнинних регіонах переважають вертикальні рухи одного знаку. Тобто підняття або опускання земної поверхні проходили на великих площах. Їх амплітуда може досягати 8-10 мм на рік. На основі цих даних встановлено, що загальні амплітуди коливань впродовж геологічного часу можуть складати тисячі і десятки тисяч метрів. Такими доказами є височенні гірські системи і океанічні западини. Наприклад, г. Джомолунгма в Гімалаях, висота якої досягає 8882 м і Маріанська западина в Тихому океані, глибина якої сягає 11034 м.

Співпадіння давніх, новітніх і сучасних тектонічних рухів досить добре спостерігається в гірських областях, хоча й тут бувають виключення. Так, наприклад, Апенніни, Середньо-Угорські гори та Південні Карпати зараз не піднімаються, а навпаки, опускаються. На рівнинах все відбувається не менш складно. Московська синекліза по спадковості опускається, а Кубанська давня депресія — піднімається. Загалом для Східноєвропейської платформи встановлено, що спадковий характер сучасних рухів спостерігається на 70% площі, а на решті 30% — сучасні рухи неузгоджено накладаються на давню структуру. Якщо припустити, що напрямок і швидкість сучасних тектонічних рухів зберігається, то через мільйон років на Східноєвропейській платформі повинні виникнути високі гори і глибокі западини з перепадом висот в кілометри. Оскільки це здається малоймовірним, то слід вважати, що сучасні швидкості відображають короткочасні складові коливного процесу, вплив яких у перспективі геологічного часу нейтралізується зустрічними коливаннями.

Коливні тектонічні рухи являють собою вертикальні рухи земної кори різних напрямків, масштабів, швидкостей, амплітуд та площинного розповсюдження, які змінюють з часом свої параметри і не створюють складчастих структур. Коливні рухи суттєво впливають на процеси седиментації осадових порід, зумовлюючи розташування на земній поверхні основних областей знесення і накопичення осадів. Амплітуда рухів безпосередньо впливає на товщину накопичених осадів.

Коливні тектонічні рухи є також основною причиною ритмічної будови осадових товщ, обумовлюючи утворення головних елементів шаруватої будови товщі. Поряд з цим вони впливають і на склад осадових гірських порід, викликаючи переміщення берегових ліній басейну та інші зміни фізико-географічних умов.

Багаточисельні геологічні дані підтверджують багатократність вертикальних рухів земної кори, що є важливою тектонічною особливістю. Повторення рухів може відбуватись як в одному напрямі, так і в різних, тобто вгору і вниз. Така особливість яскраво проявляється при вивченні коливання рівня Придніпровської низини. Так, на початку юрської епохи ця низина була покрита водою, а в кінці значно молодшої ранньокрейдової епохи море відступило.

Процес наступу моря на сушу, в результаті опускання окремих ділянок земної кори, отримав назву трансгресії, а процес відходу моря від суші внаслідок її підняття має назву регресії.

Складнішу роль у розвитку земної кори відіграють горизонтальні тектонічні рухи. Вони відбуваються переважно одночасно з вертикальними, переважаючи їх як за масштабами, так і за видами геологічної роботи. Горизонтальні тектонічні рухи літосфери призводять до переміщення окремих її ділянок на десятки і сотні кілометрів, утворення зсувів і насувів, формування гірських систем, острівних дуг, серединно-океанічних хребтів тощо.

Результати палеомагнітних досліджень, вивчення природних умов основних періодів розвитку Землі, палеонтологічні знахідки, порівняння літологічного складу порід окремих материків, вивчення конфігурації материків, — дали змогу припустити, що раніше суша займала зовсім інше положення на земній поверхні. Можливо, що материки являли собою єдине ціле — гіпотетичну Гондвану і Лавразію. І тільки протягом тривалого геологічного часу, поступово пересуваючись по поверхні Землі, материки зайняли сучасне географічне положення.

Відповідно сучасним уявленням про розвиток Землі, літосфера розбита на глобальні та менші за розмірами плити, що рухаються по відносно пластичній астеносфері. До числа найбільш великих плит належать Тихоокеанська, Євразійська, Північноамериканська, Південноамериканська, Африканська, Індо-Австралійська, Антарктична. Складаються вони з давньої (4 млрд. років) континентальної кори за виключенням Тихоокеанської плити, вік якої не перевищує 180 млн. років. Переміщення плит за рік вимірюється сантиметрами, а за геологічний час — тисячами кілометрів. При цьому континенти дрейфують разом з материками. В місцях розсування плит відбувається нарощування земної кори внаслідок заповнення швів вулканічними лавами. З протилежного боку плити зближуються та відбувається зіткнення і занурення океанічної літосфери у глибину мантії. Там кора переплавлюється і включається в поновлений цикл. При цьому зберігається сталість об’єму Землі і її складових оболонок.

Источник