История представлений

Группы новейших литосферных сдвигов

САЙТ СДВИГОВОЙ ТЕКТОНИКИ

Introduction


Домой

Предисловие   Введение   Океанские сдвиговые зоны   Континентальные сдвиговые зоны   Модели тектонического сдвигания   Кинематика сдвигов Вилсона   Кинематика трансферов   Присдвиговые явления и структуры   Пулл-апартовые бассейны   Присдвиговый магматизм   Морфология сдвиговых зон   Список кораблей   Литература
 
ВВЕДЕНИЕ


Arnold Escher
von der Linth

Арнольд ЭШЕР
фон дер Линт
Изображение любезно предоставлено Музеем Цюрихского университета


J. Tuzo Wilson

Дж. Тузо ВИЛСОН
(1908-1993)
Выдающийся канадский исследователь, подаривший научному миру трансформные разломы и горячие пятна. Человек, который двумя небольшими и внешне неброскими статьями перевернул геологию ХХ века. С нами навсегда остается знаменитая фраза Тузо Вилсона 'I enjoy, and always have enjoyed, disturbing scientists' – манифест человека, не «делающего науку», а создающего реальный мир. Замечательная биография Т. Bилсона здесь

Первоначальные представления сдвиговой тектоники и направления их развития

Геологическое изучение сдвиговых зон началась с работ цюрихского геолога Арнольда Эшера фон дер Линта, который в середине прошлого века откартировал и правильно интерпретировал зону разлома в Центральных Альпах с отчетливыми левосторонними смещениями амплитудой от 500 до 800 метров (другим замечательным открытием Арнольда Эшера была знаменитый надвиг Гларус в Рэтских Альпах, с изучения которого началась современная тектоника). В конце прошлого века появились первые сообщения о сдвигании при землетрясениях, а после Большого Калифорнийского землетрясения 1906 года на разломе Сан Андреас существование процессов сдвигообразования стало общепризнанным. Анализ сейсмических событий на сдвиге Сан Андреас привел к установлению первого сдвигового сейсмического механизма упругой отдачи (Reid, 1910), основанного на деформационной модели Кулона – Андерсона (Anderson, 1905). В те­чении нескольких десятиле­тий после этого крупные сдвиговые зоны были детально откартированы во всех час­тях света. Эти исследо­вания обосновали мето­ды корреляции геологиче­ских формаций в смещенных крыльях сдвигов, выявили специфические сдвиговые структурные рисунки и наборы сдвиговых деформаций, и выработали методы исторического анализа сдви­говых зон. В это же время начались эксперимен­тальные исследования сдвиговых структур, в первую очередь известные работы В. Риделя (1929), Х. Клооса (1936) и др.

В 50 - начале 60 г.г. были опубликованы фундаментальные работы, которые с одной стороны подводили итоги многолетних исследований континентальных сдвигов (серия монографий со­трудников ГИН АН СССР, работы Дж.Муди, М.Хилла и др.), а с другой – представляли первые результаты изучения океанских сдвиговых зон. В это же время были опубликованы несколько статей Т. Вилсона о разломах трансформного типа, которые открыли новую главу структур­ной геологии сдвигов.

Особенно интенсивно изучение обстановок и механизмов сдвиговых движений развивалось начиная с 70 г.г., когда были проведены огромные циклы исследований по строению и эволюции сдвиговых зон кол­лизионных и рифтовых поясов, по тектонике, морфологии, временной и пространствен­ной эволюции океанских трансформных разломов, по сдвиговым структурам при косых плитных взаимодействиях. Одновременно был опубликован огромный новый материал по тектонике и развитию присдвиговых структур, в т.ч. осадочных и вулканических пулл-апартов и по геологии сдвиговых дуплексов. Важным направлением работ в эти и последующие годы были детальные мультидисциплинарные исследования крупных континенталь­ных сдвиговых зон разной природы (ог­ромные литературные массивы по сдвигам Сан-Андреас, Рифта Мертвого Моря, Се­веро-Анатолийского, Альпий­ского, Крас­ной Реки, Тан-Лу, Таласо-Ферганскому, Дарвазскому, Чаман и др.). Кроме того, следует отметить исследования, посвященных сдвиговой природе линеаментов (особенно в связи с дистанционными методами геологических исследований), работы по трансферным сдвиговым зонам, интенсивно развивающиеся исследования по моделированию сдвиговых деформаций, а также исключительно важный цикл работ по взаимосвязям сдвиговых и магматических явлений.

К настоящему времени сложилось не­сколько подходов к общим проблемам сдвиговой тектоники. Исторически первым появился подход, который можно назвать регматическим, в котором суще­ствование крупномасштабных сдвигов свя­зывается с исходной планетарной трещиноватостью, а в качестве управляющего механизма сдвиговых движений рассмат­риваются ротаци­он­ные силы. Этот подход, подробно изложенный в известных работах Дж. Муди и М. Хилла (Moody, Hill, 1956 и др.), имеет корни еще в контракционист­ских идеях (Hobbs, 1911, Vening Meinesz, 1947, Jeffreys, 1952, и др.) и механических моделях E. Андерсона (Anderson, 1905, 1942, 1951). Близки к этим идеям исследования Р. Зондера (Sonder, 1938, 1956), C. Кери (Carey, 1958 и др.), Н. Павони (Pavoni, 1961, 1981), П.С. Воронова (1968, 1969, 1990, 1998), Л.М. Расцветаева (1980, 1990), Д.И. Гарбара (1987, 1991), С.С. Шульца (1971) и многих других геологов.

Комплементарным к этому подходу явилось «структурно-мобилистское» направление в сдвиговой тектонике, своеобразным манифестом которого явилась монография сотрудников Геологического Института АН СССР “Разломы и горизонтальные движения земной коры”. В рамках этого подхода сдвиги рассматриваются как естественный элемент раз­номасштабных структурных ассоциаций, формирую­щихся в результате тангенци­альных перемещений блоков земной коры и включающих также структуры сжатия и растяжения (Буртман, 1963, Лукьянов, 1963, Руженцев, 1963, Суворов, 1961, Трифонов, 1963, Щерба, 1963, Копп, 1970 и др.). В этих работах не указыва­ются глобальные причины круп­номас­штабных горизонтальных блоковых дви­жений; последние просто рассматриваются как наиболее приемлемый механизм обра­зования сложной геологической структуры. Кинемати­ческой моделью сдвига предполагался разви­тый вариант модели Ан­дерсона, однако при интерпретации при­меров реальных сдвиговых структур авторы справедливо отходили от этой модели.

В начале 60 г.г. канадский исследователь Т. Вилсон (Wilson, 1964, 1965 и др.) ввел новое структурно-геологическое понятие “трансформный разлом”, определив его как разновидность геологического сдвига, оба конца которого резко обрываются на структурах растяжения или сжатия и по которому передаются (транс­формиру­ются) движения от одной активной зоны к другой. В дилатационной, по сути, модели Вилсона сдвиги компенсируют изменения геометрии деформируемой среды в локальных участках раз­растания или сокращения последней, в то время как в старых моделях отдельные структуры, регионы или даже Земля в целом рассматривались как однородные монолитные блоки, к которым приложена внешняя нагрузка. Конечным результатом деформаций и в вилсоновской, и в андерсоновской модели будет сдвиг – т.е. разрыв со смещением по простиранию, однако и кинематические характеристики, и временная эволюция структур в этих моделях будут совершенно различными.

В настоящее время широко распространенным является подход тектонофизический, который развивается в работах Н. Павони (1964), М.Н. Гзовского (1975), С.И. Шермана и его сотрудников (Шерман, 1981, 1991, Шерман и др., 1983), последних работах Л.М. Расцветаева, П.Н. Николаева (Николаев, 1992), Б.М. Чикова (Чиков, 1992) и других отечественных и зарубежных исследователей. В рамках этого подхода сдвиги рассматриваются как структурные проявления специфических сдвиговых полей напряжений, возникающих за счет как глобальных (в том числе ротационных) механизмов, так и локальных факторов, и существующих наряду с полями напряжений сжатия и растяжения. Предполагается многоуровенная, иерархичная организация поля напряжений твердой Земли, которое реализуется в собственных разноранговых структурных парагенезах. Исходя из этих представлений, строится многоранговая классификация сдвигов (также, как и разломов других кинематических типов). По мнению С.И. Шермана, сдвиговые дизъюнктивы представляют на поверхности Земли и в литосфере различные по одним критериям и одинаковые по другим разломы, которые объединяются одним термином – сдвиги.

Плодотворным подходом к сдвиговой тектонике является концепция аккомодационных и трансферных структур (Dahlstrom, 1970, Rat, 1974, Kazmin, 1974, Illies, 1977, Harding, Lowell, 1979, Bally, 1982, Gibbs, 1984, Chorowicz, 1987, Ebinger, 1989, Brune, Gutscher, et al., 1992, Rosendahl, et al., 1992, и мн. др.). В этом подходе локальное структурообразование соотносится с реологической и деформационной неоднородностью систем растяжения и сжатия. Разрывы вообще, и сдвиги в частности, рассматриваются как синкинематические структуры, аккомодирующие и выравнивающие эти неоднородности. В общем случае сдвиги такого рода называются трансферами. Идея транс­ферных сдвигов по­зволяет с единых позиций описывать разномасштабные проявления сдвиговой тектоники в различных тектонических обстановках.

Найджел Вудкок
(Nigel Woodcock)
крупнейший специалист по сдвиговой тектонике континентов, первый исследователь, которому удалось все или почти все многообразие сдвиговых зон интерпретировать в понятиях плитной тектоники.

Сдвиговые движения и сдвиговые структуры являются важнейшим элементом теории литосферных плит; в плитно-тектоническом подходе к проблемам сдвиговой тектоники по сути объединены структурно-мобилистская и вилсоновская концепции. . Этапной для этого направления оказалась статья Найджела Вудкока "Роль сдвиговых систем на плитных границах" (Woodcock, 1986). По мнению автора статьи, новейшие крупномасштабные сдвиговые зоны развиваются в сравнительно ограниченном количестве тектонических обстановок. Помимо чистого межплитного (межблокового) скольжения, значительная их часть связана с косой плитной конвергенцией или дивергенцией, которые преобладают на современных плитных границах (рис. 3). Кинематический анализ показал, что большая часть (59%) плитных границ имеют вектор относительных движений заметно, т.е. более чем на 22°, отличающийся от нормали к границе. Значительная часть векторов (14%) близко параллельны к границе и только 20.5 % границ имеют нормальную конвергенцию (±22.5°), а 21% - нормальную дивергенцию. Около 8% показывают чистое правостороннее смещение, параллельное границам, и еще 6% - чисто левосдвиговое. Приспособление плитных границ к косому взаимодействию в целом отвечает простому правилу, что сдвинуть блоки на километр энергетически выгоднее, чем протащить их на километр по латерали (Woodcock, Fisher, 1986).
Важнейшая особенность тектонического подхода (как в интерпретации Вудкока, так и в схемах других авторов) заключается в том, что в рассмотрение привлекается реальная сложность строения и эволюции реально существующих разномасштабных структур. Сохраняя присущий первым направлениям исследования развитый структурно-геологический и тектонофизический аппарат, этот подход, тем не менее, переводит проблемы возникновения и механизмов развития сдвиговых структур в контекст конкретных, геодинамически обусловленных тектонических обстановок.

Рассмотренные подходы являются во многом комплементарными, дополняющими друг друга. Отражая исторические различия в теоретических представлениях отдельных научных школ, они могут рассматриваться как различные методики исследований, адекватность применения которых зависит в первую очередь от конкретных геологических задач

Группы новейших литосферных сдвигов (предварительный обзор)

Новейшие крупномасштабные сдвиговые зоны включены в литосферу разного типа и характерны для различных тектонических обстановок. Большинство океанских сдвигов приурочены к активным плитным окраинам, где входят в состав спрединговых и субдукционых систем; в редких случаях сдвиги пересекают океанские сегменты плит целиком. Установлено, что по морфологическим и тектоническим характеристикам выделяется не менее 10 групп океанских сдвиговых зон, играющих разную тектоническую роль, имеющих разное распространение и различное кинематическое поведение. Крупные континентальные сдвиги распределены между коллизионными, рифтовыми и субдукционными областями, они также расположены главным образом на границах плит, микроплит и крупных коровых блоков. В некоторых случаях сдвиговые зоны пересекают континентальные сегменты плит целиком. Показано, что соответственно тектонической позиции выделяется 11 групп континентальных сдвигов.

Ниже перечислены известные к настоящему времени группы литосферных сдвигов. В квадратные скобки заключены их индексы, в которых буква О обозначает океанский, буква К – континентальный, Е – обстановку растяжения (extension), С – сжатия (compression), М – смешанную (mixt) динамическую обстановку формирования краевых структур сдвига, и Т – смешанную (транспрессивную, транстенсивную) обстановку формирования самой сдвиговой зоны. Цифры – это просто порядковый номер группы сдвигов.

Несмотря на то, что по традиции все крупные океанские сдвиги называются трансформными разломами, собственно вилсоновскую динамику имеют только сдвиги срединно-океанических хребтов. Строение и эволюция этих структур в значительной степени зависит от их геометрии и скорости движений на разломе; по этим параметрам выделяется четыре группы трансформ растяжения [OE1-4]. С трансформами типа дуга-дуга ситуация менее определенна, поскольку управляющие механизмы субдукции до сих пор остаются дискуссионными. Некоторые модели предполагают преимущественно гравитационной контроль субдукционных процессов, и в этом случае вилсоновская схема сдвигообразования будет подходящей и для трансформ типа дуга-дуга. В целом океанские трансформные разломы дуга-дуга включают по крайне мере три группы структур, различающихся по морфологии и строению –это окончания субдукционных дуг малой кривизны [OC5], короткие междуговые трансформы [OC6] и длинные трансформы сжатых дуг [OC7], близких по развитию к крупнейшим коллизионным сдвигам. Океанские трансформы типа хребет-дуга включают также три разных группы структур. Наиболее распространены короткие, поперечные к континентальным окраинам границы малых плит [OM8]; эволюционно это относительно неустойчивые образования, часто меняющие конфигурацию и динамический режим. Менее распространены длинные, часто составные разломные зоны [OM9], разделяющие крупные сегменты океанских плит с разными скоростями раздвижения и, так или иначе, связанные с тройными сочленениями. И наиболее редки продольные к континентальным плитным окраинам длинные разломные зоны со смешанной сдвиго-поддвиговой кинематикой [OM10]. Деформации, контролирующие сдвиговую компоненту этих разломных зон, соответствуют транспрессивным в подстилающей плите и транстенсивным в перекрывающей, а сами сдвиговые зоны близки по динамике к косым межблоковым сколам (транскуррентным сдвигам).

Крупномасштабные континентальные сдвиги подразделяются на два типа: сдвиги, близкие по простиранию к главным направлениям конвергенции (дивергенции) в соответствующих коллизионных или рифтовых поясах, и сдвиги косые до нормальных к этим направлениям. Сдвиговые зоны первого типа («континентальные трансформы») классифицируются по аналогии с соответствующими океанскими структурами на сдвиги областей растяжения, областей сжатия и смешанные.

Развитие сдвигов областей растяжения связано с разными тектоническими ситуациями. Первый случай [KE11] – когда они соединяют дискретные сегменты активных континентальных рифтовых систем, т.е. в кинематическом смысле являются континентальными аналогами трансформных разломов типа хребет-хребет (тип Бургундской сдвиговой зоны, сдвига Руква, Байкальской сдвиговой зоны). Другой случай –это континентальные сдвиги, включенные в океанские активные области разрастания [KE12], т.е. континентальные сегменты океанских трансформ растяжения (тип разлома Сан-Андреас). Третий вариант –это трансконтинентальные системы трансферных разломов и множественных рифтовых впадин [KE13], которые соединяют далеко отстоящие спрединговые центры разных рифтовых систем (типа Центрально-Африканской, и возможно, Центрально-Американской сдвиговой системы).

В областях активного сжатия крупномасштабные континентальные сдвиги развиваются в нескольких тектонических обстановках. Наиболее распространены сдвиги [KC14], связывающие зоны сжатия, в которых конвергируют только континентальные блоки (классический случай коллизионной тектоники), а основным крупномасштабным механизмом поглощения коры является ограниченная континентальная А-субдукция. Сдвиги этой группы четко выделяются по структурным, геоморфологическим и сейсмическим характеристикам и рассматриваются как кинематические аналоги трансформных разломов дуга-дуга (тип Таласо-Ферганского разлома, Дарвазского сдвига и пр.). Другая группа компрессионных сдвигов [KC15] представлена разломными зонами, связывающими области океан-континентальной и чисто континентальной субдукции (тип сдви­га Чаман). В целом их строение мало отличается от предыдущих - и те, и другие являются областями транспрессивной тектоники и выражены складчато-надвиговыми горными поясами. Следующей разновидностью континентальных сдвигов сжатия [KC16] являются континентальные отрезки трансформных разломов типа дуга-дуга, сочленяющие океан-океанские или океан-конти­ненталь­ные зоны субдукции (тип сдвиговой зоны Тьерра дель Фуега в Патагонии, которая наращивает разломы Фолклендской трансформной зоны). Еще одна группа [KC17] включает сравнительно небольшие сдвиговые зоны, косо пересекающие островные дуги (главным образом западной Пацифики) и составляющие единую систему с океанскими междуговыми трансформами.

Континентальные сдвиги, изоструктурные океанским трансформам типа дуга-хребет, сочленяют активные области разрастания и поглощения, которые обмениваются вдоль сдвигов массами и движениями. Так же, как континентальные сдвиги других групп, они включают и чисто континентальные структуры, и континентальные сегменты в целом океанских трансформ. Для сдвиговых зон первой группы [KM18] характерно эшелонированное строение и развитие длинных пулл-апартовых бассейнов, иногда почти целиком выполняющих сдвиговую зону (тип сдвига Мертвого моря). Единственный сейчас представитель второго типа смешанных сдвигов [KM19], Альпийский разлом в Новой Зеландии, развивается в обстановке косой субдукции, и в структурном смысле принципиально не отличается от компрессионных сдвиговых зон или срединных сдвигов островных дуг.

Второй тип крупномасштабных континентальных сдвиговых зон представлен раз­ломами областей косого взаимодействия крупных литосферных блоков, в том числе сдвигами, кото­рые ограничивают тектонические кли­нья областей синтаксисов горно-складчатых поясов. Сдвиги подобного рода расположены косо или даже продольно к основной тектонической зональности и всегда имеют смешанную (транспрессивную или транстенсивную) деформационную историю. В но­вейшее время наиболее распространены два вида континентальных сдвигов второй группы. Сдвиги, связанные с косой океан-континенталь­ной субдукцией [KТ20], представлены многочис­ленными срединными разломными зонами островных дуг или близких к ним субдукционных образо­ваний (сдвиги Филиппинский, Медианная линия Японии, Атакама, Тымь-Поронайский, Суматра и др.). Некоторые из этих сдвигов прослеживаются по простиранию во вторичные спрединговые центры и формально могут рассматриваться как трансформы типа хребет – дуга, однако основным фактором их развития является сдвиговая составляющая косого пододвигания океанской плиты под островную дугу. Сдвиги [KТ21] внешних ограничений коллизионных тектонических клиньев (Южно-Гиссарский, Гератский, Алтынтагский, Болнайский, Северо-Анато­лий­ский, Загросский и др.) развиваются в условиях сложных многоблоковых взаимодействий, их эволюция неодназначна и не может быть представлена простыми моделями. Сдвиги, составляющие ка­ждую из этих групп, структурно и морфологически очень похожи между собой. Континентальные сдвиги второй группы обладают экстремальной сейсмич­ностью и зачастую расположены в плотно заселенных областях, отчего представляют наибольшую экологическую опасность.


Top FirstPage Home

Oформление © А.В. Тевелев
Последние изменения: 01/03/2003