Основы геологии

Неотектонические движения, начавшись около 40 млн. лет назад, привели к созданию современного облика Земли. Правильное понимание развития структур, созданных за это время, имеет очень большое значение для прогноза месторождений нефти и газа, минеральных вод, россыпей, содержащих олово, золото, титан. Для изучения неотектоники применяют разные методы, фиксирующие в основном геоморфологические особенности и эволюцию рельефа. Неотектонические движения выявляются по изучению речных террас в их продольном и поперечном сечении. Составление продольных профилей по речным долинам - один из главных методов изучения неоген-четвертичных тектонических движений. При поднятии реки врезаются, так как возрастает живая сила потока, при опускании накапливаются аллювиальные отложения, слагающие аккумулятивные террасы. От верховий реки в горных областях высотные уровни террас постепенно понижаются в сторону их устья, а в месте выхода реки на предгорную равнину - передовой прогиб - наблюдаются так называемые "ножницы" террас, когда более древние аллювиальные отложения оказываются залегающими ниже молодых, тогда как в горах они располагаются в обратном порядке. В местах "живущих" разломов, поднятий и т. д. поверхность террас испытывает перегибы, деформацию, что и позволяет обнаружить новейшие разломы.

Рис. 13.2. Продольный профиль по долине Терека от Крестового перевала до г Владикавказ

Проиллюстрируем этот метод на примере продольного профиля долины р. Терек на Большом Кавказе вдоль Военно-Грузинской дороги, изученной в начале 60-х годов Е.Е. Милановским и Н.В. Короновским (рис. 13.2).

От Крестового перевала до с. Коби наклон русла р. Байдары - притока Терека-очень крутой. Севернее, после слияния Байдары с Тереком, продольный профиль долины последнего выполаживается и при приближении к г. Казбеги долина становится широкой (до 1,5 км) и Терек спокойно течет по аккумулятивной равнине. Ниже г. Казбеги продольный профиль вновь становится очень крутым, и Терек образует Дарьяльское ущелье, прорезанное в палеозойских гранитах Гвилетского и Дарьяльского массивов, а затем профиль выполаживается уже около г. Владикавказ. На склонах долины Терека видны узкие обрывки эрозионных и цокольных террас с находящимися на них остатками лавовых потоков вулкана Казбек и его сателлитов. Схема расчленения террасовых уровней была давно уже разработана, однако наблюдались неувязки с размещением разновозрастных лавовых потоков по уровням, местами террасы исчезали. В конце 50-х годов возникла идея построить около Казбеги, как раз в месте перегиба продольного профиля русла Терека, плотину и гидроэлектростанцию. Для этих целей был пробурен ряд скважин глубиной до нескольких сот метров и проведена электроразведка, которая дала неожиданные результаты. Оказалось, что широкая долина Терека выше Казбеги имеет огромное переуглубление и коренное днище долины позднего плейстоцена находится на глубинах около 500 м ниже современного русла реки. В то же время непосредственно севернее Казбеги, т.е. ниже по течению Терека, это же днище поднято над современным руслом реки на 35-45 м. Мало того, в мощной толще аллювиальных и флювиогляциальных образований, выполняющих переуглубленную часть долины, были обнаружены два горизонта озерных межледниковых отложений, причем их северные окончания были "задраны" вверх.

После обнаружения этих фактов картина неотектонических движений и геоморфология района полностью стала ясной. Как мы видим, в районе Казбеги располагается молодой, "живущий" с начала позднего плейстоцена разлом, кстати, сейсмоактивный. Северный блок все это время испытывал поднятие, а южный - опускание. Постоянное подпруживание способствовало формированию озерных отложений в долине Терека и создало то переуглубление, которое мы сейчас наблюдаем. Андезитовые лавовые потоки, изливавшиеся из вулканов, окружавших Казбек, и из- самого Казбека, выше Казбеги захоронены в мощной толще верхнеплейстоценовых отложений, а ниже Казбеги, наоборот, подняты над руслом современного Терека. Отсюда следует, что все уровенные поверхности выше Казбеги опущены, а ниже - подняты. Дальнейшее изучение продольного профиля долины р. Терек позволило выявить по деформациям террас еще два крупных новейших разлома - Балтийский и Черногорский, проходящие по южной окраине г. Владикавказ у с. Редант. После обнаружения такой ситуации с новейшими движениями, естественно, от строительства плотины прямо на "живом" разломе отказались. Таким образом, применение одного из геоморфологических методов изучения неотектоники позволило одновременно решить и важную практическую задачу.

Изучение морских террас дает материал для суждения о поднятиях и опусканиях морских побережий и эвстатических колебаниях уровня океана. На Черноморском и Каспийском побережьях располагается целая серия наклоненных в сторону моря террас, наиболее высокие из которых, отвечающие позднему плиоцену, находятся выше + 1 км над уровнем моря. В морских террасах высота отсчитывается от их тыльного шва, так как именно там была береговая линия, когда они формировались. Пологая, слегка наклонная поверхность морской террасы является береговой отмелью с морскими аккумулятивными отложениями. Если в дальнейшем произойдет поднятие побережья или понижение уровня моря, начнется выработка новой террасы и т. д. При новейших тектонических движениях поверхности морских террас сами могут деформироваться. Характерный пример в этом отношении представляет Апшеронский полуостров на Юго-Восточном окончании Большого Кавказа, в пределах которого деформированы все четвертичные террасы, вплоть до самой молодой, голоценовой. Если, скажем, среднеплейстоценовая терраса обычно находится на высоте 200- 220 м, то на Апшеронском полуострове она поднята до 300 м, И сам полуостров испытывает, как показал Н.Ш. Ширинов, крайне неравномерные тектонические поднятия и опускания, четко унаследованные от более древнего структурного плана.

Форма рельефа морских берегов указывает на характер движений. Затопление устьев рек и образование эстуариев, например, в устье р. Черной в Севастополе, свидетельствуют о происходящем опускании побережья. Все севастопольские бухты смогли образоваться только при таких тектонических процессах. Об этом же свидетельствуют древние греческие города, развалины которых сейчас находятся на дне Керченского пролива, около г. Сухуми и в других местах.

Очень важные сведения о неотектонических движениях дают поверхности выравнивания различного происхождения, абразионные, денудационные, аккумулятивные. Например, на Юго-Восточном Кавказе выделяются шесть таких поверхностей, причем самая высокая и древняя - Шахдагская, располагается на высотах 4200-3500 м, состоит из двух уровней и была выработана в позднем миоцене в сарматском веке, о чем свидетельствуют морские отложения этого возраста, залегающие на абразионной Шахдагской поверхности. Следовательно, район г. Шахдаг был поднят за плиоцен-четвертичное время на четыре с лишним километра. Каждая более низкая поверхность и ее останцы отделяются от более высокой уступом или обрывом, указывающим на прерывистый характер воздымания Кавказа, когда периоды относительного покоя, во время которых и вырабатывалась поверхность выравнивания, прерывались ускоренным поднятием.

Горно-складчатые сооружения чаще всего образуются в виде растущего гигантского свода, осложненного разломами. По мере роста этого свода в спокойные периоды формируются поверхности выравнивания, изучая деформации которых можно выявить историю геоморфологического развития орогена. В других случаях, как, например, на Тянь-Шане, до начала горообразования существовал пенеплен - выровненная денудационная поверхность, которая в послеолигоценовое время быстро была поднята на большую высоту. Поэтому на Тянь-Шане можно видеть на высотах в 4 км ровные долинные участки, почти равнину, в которую глубоко врезаны речные ущелья. А террасы в этих узких речных долинах фиксируют собой стадии врезания реки, т.е. пульсации поднятий, после того как началась регрессивная эрозия и пенеплен был поднят. Возраст поверхностей выравнивания определяется по возрасту отложений, приуроченных к ним, если в последних имеются какие-либо палеонтологические остатки, или по другим данным - литологическим, абсолютному возрасту вулканитов и т. д.

Существуют и другие методы изучения неотектонических движений, о которых мы лишь упомянем. Орографический метод базируется на анализе высотных отметок рельефа, и при этом предполагается, что он непосредственно отражает темп тектонических движений. Однако в этом случае не учитываются процессы денудации, эрозии и ряд других факторов. А срез во время поднятий гор может быть очень значительным, например, на Кавказе, с начала его подъема в позднем миоцене, он составил несколько километров. Батиметрический метод используется для исследования подводного рельефа, создаваемого тектоническими движениями. Следует учитывать, что на морском дне важную рельефообразующую роль играют процессы подводного оползания, органогенные постройки (рифы), действие гидротермальных струй ("черные курильщики"), течения и др.

Морфологические методы, базирующиеся на анализе топографических карт, аэро- и космоснимков, дают возможность, выделяя речные долины разного порядка и учитывая глубину их врезания, наклоны поверхностей и т. д., выявить и оконтурить положительные и отрицательные структуры. Морфологические методы дают хорошую "отдачу" при использовании в платформенных областях, где позволяют выявлять пологие погребенные поднятия, слабо отражающиеся в рельефе и являющиеся перспективными для поисков залежей нефти и газа. Разновидностей морфологических методов более полусотни, но все они, в конце концов, сводятся к анализу топографических карт разного масштаба, результаты, обработки которых требуют проверки геологическими и геофизическими методами.

В последнее время все шире в геологии используются дистанционные методы, в том числе и космофотоснимки, дешифрирование которых позволяет выявить многие особенности структур, в том числе и неотектонические, ранее ускользавшие от внимания исследователя. По существу все, что дешифрируется на космическом снимке, так или иначе, проявляется неотектонически, иначе это просто не было бы видно. Очень важно, что на поверхности Земли "просвечивает" глубинная структура, т.е. происходит своеобразная передача информации. Дело заключается в том, что неотектонические подвижки как бы проявляют более древние и более глубоко залегающие структуры. Зоны повышенной проницаемости - разломы - являются относительно обводненными, что меняет фототон на снимке. По разрывам, испытывающим сжатие, растяжение, смещение и т. д., могут подниматься глубинные газы, флюиды, что сказывается на характере растительного покрова и, следовательно, опять-таки на фототоне. Повышенный тепловой поток по сетке разломов в условиях Западно-Сибирской плиты приводит к более раннему таянию снегов вдоль разломов, поэтому космическая съемка весной дает прекрасный материал для обнаружения линеаментов. Космические снимки представляют возможность почувствовать современную геодинамику неотектонических процессов, во многих случаях унаследованную от более древних структурных планов.

Периодичность и ритмичность современных новейших и неотектонических вертикальных движений установлена на многих полигонах по данным специальных высокоточных измерений и геоморфологических и геологических наблюдений. Так, для современных движений по материалам повторных высокоточных нивелировок Н.И. Николаев приводит периоды в 37, 8 - 9, 5 - 6 лет и около года. Предполагается, что существуют даже суточные высокочастотные колебания земной поверхности. Как полагают К.Ф. Тяпкин и А.Г. Бондарук, колебания с годовой периодичностью имеют общепланетарный характер и, возможно, связаны с непрерывно изменяющимся ротационным режимом земного шара, к чему непрерывно вынуждена "приспосабливаться" форма геоида.

Недавно Г.С. Вартаняном и Г.В. Куликовым было сделано очень интересное открытие, касающееся "гидрогеодеформационного поля" Земли. Было установлено, что на больших пространствах территории СССР уровень воды в скважинах внезапно начинает быстро повышаться, он как бы "возбуждается", а затем так же быстро в течение нескольких суток возвращается в нормальное состояние. В то же время в соседних районах после спокойного периода начинается подъем уровня воды, а затем он снова быстро снижается. Было высказано предположение, что подобная ритмичность связана с некоторым крайне малым сжатием земной коры, во время которого уровень воды в скважинах повышается. Следующее за сжатием расширение вызывает понижение уровня. Этот процесс периодического сжатия и расширения охватывает всю земную кору и проявляется на ее поверхности неравномерно и то там, то тут как бы "вспыхивают" очаги такого сжатия и расширения. Вполне возможно, что с этим явлением, как считает Н.И. Николаев, связаны кольцевые "структуры - призраки", лишь иногда наблюдаемые со спутников. Структуры то появляются, то исчезают, что обусловлено изменением режима подземных вод, в свою очередь связанным с чередованием сжатия и напряжения в земной коре.

Определенная ритмичность и периодичность неотектонических движений установлена и для более крупных структур, например для Восточно-Европейской платформы. Следует помнить о том, что в это же время происходили эвстатические колебания уровня океана, которые накладывались на собственно тектонические движения суши. Так, именно на вторую половину олигоцена приходится крупнейшее понижение уровня Мирового океана, превышающее 300 м. Крупные и длительные ритмы новейших движений охватывают гораздо большие площади, чем короткие.

1. Что такое новейшие тектонические движения?

2. Какие проявления современных вертикальных и горизонтальных движений известны и каковы их амплитуда и скорость?

3. Какие существуют методы изучения современных движений?

4. Какие существуют методы изучения неотектоники?

5. В чем заключается сущность неотектонического этапа?

• Николаев Н.И. Новейшая тектоника и геодинамика литосферы. М., 1988.

• Никонов А.А. Современные движения земной коры. М., 1979.

• Новейшая тектоника континентальных, переходных и океанических областей Земли. М., 1984.