Тяпкін К.Ф. Фізика Землі

Подождите немного. Документ загружается.

3. На початковому етапі геологічної історії Землі її оболонки

приймалися гомогенними, а в процесі геологічної історії вони послідов-

но ускладнились тектонічними активуваннями.

Цей постулат справедливий для будь-якого варіанта походження

нашої планети — «гарячого» або «холодного». У першому випадку

початкові деформації могли мати місце лише під час виникнення

твердих пружних оболонок внаслідок охолодження розплавленої по-

рівняно однорідної речовини Землі, яке повинно було зумовити

утворення гомогенних оболонок. У разі виникнення планети з

«холодного» матеріалу з наступним його розігріванням про законо-

мірності деформації може йтися також лише з моменту утворення

пружних оболонок за рахунок диференціювання речовини, що утво-

рює Землю. Ця деформація за законами механіки повинна призво-

дити до формування гомогенних оболонок, близьких до сферичних,

які б мали мінімальну внутрішню енергію.

4. Закони деформації і пов

'язані

з ними процеси формування струк-

тур у тектоносфері протягом усієї геологічної історії були подібними;

можливо змінювалась лише інтенсивність тектонічних процесів.

Цей постулат, по-перше, безпосередньо випливає з уявлень

про зовнішнє джерело сил тектогенезу, яке навряд чи могло

принципово змінюватись упродовж геологічної історії. По-друге,

визнання визначальної ролі у структуроутворенні потужної обо-

лонки мантії (а не верхів земної кори) також не дає підстав для

висновку про можливість якихось принципових змін її пружних

властивостей упродовж геологічної історії.

5. Варіації будь-яких елементів ротаційного режиму Землі

(кутової швидкості, положення осі обертання, прецесії і нутації,

параметрів орбіти тощо) порушують її рівноважний стан і зумов-

люють виникнення планетарних напруг у тектоносфері. Прийнято,

що максимальний внесок у поле напруг зумовлений зміною положення

осі обертання Землі.

Як уже зазначалось, вибір цього елемента як основного зроб-

лений, виходячи з досить доброго збігання результатів вивчення

тектонічних структур з теоретичними уявленнями про вплив змі-

ни положення осі на утворення цих структур.

Природно, бажаний аналітичний розрахунок впливів кожного

з перелічених вище елементів на створення поля планетарних

напруг з метою вибору з них одного-двох, внесок яких найбіль-

ший. Мабуть, це завдання найближчого майбутнього.

4 9-38

Розділ 6

ОСНОВНІ НАСЛІДКИ З

НОВОЇ РОТАЦІЙНОЇ ГІПОТЕЗИ

СТРУКТУРОУТВОРЕННЯ

6.1. Системи розломів тектоносфери.

Блоки

Одним із найважливіших наслідків, що випливає з Нової ро-

таційної гіпотези структуроутворення є планетарна закономір-

ність розміщення систем розломів, схематично зображена на рис. 64.

Нижче розглянуто деякі її особливості.

Ієрархія розломів у системах. Аналіз виникнення напруг у тек-

тоносфері за рахунок переміщення осі обертання (див. рис. 61)

дає змогу зробити висновок, що нагромадження цих напруг від-

бувається безперервно, а розряджання — дискретно. На-

слідком дискретного розряджання напруг є наявність у кожному

квадранті Землі однієї або двох ділянок, у межах яких після до-

сягнення критичних напруг розпочинається утворення розломів

тектоносфери. Оскільки ці ділянки відповідають максимальному

нагромадженню напруг, що триває і після етапу їхнього розря-

джання, то відповідні їм розломи повинні бути найбільшими.

Мабуть, це ті розломи, які в режимі розтягу є основою для фор-

мування геосинкліналей, а в режимі стиснення — для утворення

орогенів. Вони розподіляють ділянки тектоносфери з менш актив-

ним тектонічним режимом, які звичайно називають платформа-

ми. Як один із прикладів таких розломних структур можна назва-

ти розлом, на основі якого сформована Уральська структурно-

фаціальна зона [147]. Його, безумовно, можна віднести до розло-

мів першого порядку.

Виникнення такого роду розломів, як уже зазначалось, част-

ково зменшує напруги у сусідніх ділянках тектоносфери, але не

усуває їх цілком. Триваюче нагромадження напруг і їхнє наступне

розряджання, що охоплює єдину епоху активування, зумовлює

утворення системи розломів різних порядків (рангів). Заслугову-

ють на увагу висновки В. Немеця та Р. Квета [129] про просторове

взаємовідношення розломів різних порядків, що належать до од-

нієї системи (рис. 73, а). На осі абсцис цифрами показано ранги

розломів, а величина ординати відповідає інтенсивності їхнього

виявлення. На рис. 73, б зображено схему взаємовідношень роз-

210

1 8786878587868784

4_Ш4_1_Ц_[~и

4+-+--{-+-

I І І

Рис. 73. Взаємовідношення розломів різних порядків однієї системи (о) та ієрархія

утворених ними блоків (6)

ломів різних рангів однієї системи на поверхні Землі, інтенсив-

ність їхнього виявлення відображено товщиною ліній.

Досвід автора щодо вивчення Українського щита [203] свід-

чить про те, що кожна система розломів подана взаємноортого-

нальними розломами різних рангів. Встановлено, що найбільші з

них (назвемо їх умовно розломами першого порядку для даного

регіону) віддалені один від одного на відстані (140 ± 10) км. Між

ними простежуються паралельні до них розломи на відстанях, що

дорівнюють У2, У^ і т. д. відстані між розломами першого по-

рядку. Назвемо їх розломами відповідно другого, третього і на-

ступних порядків. Більші розломи відрізняються від розломів ви-

щих порядків чіткішими виявленнями у фізичних полях і особли-

востями геологічної будови ділянок верхньої частини тектонос-

фери, які вони розділяють, більшими шириною зони виявлення і,

мабуть, глибиною проникнення в тектоносферу. На жаль, форма-

лізовані критерії ранжування розломів назвати поки що немож-

ливо. У межах Українського щита досить чітко фіксуються шість

систем розломів з азимутами простягання: 0 і 270°, 17 і 287°, 35 і

305°, 45 і 315°, 62 і 332°, 77 і 347°. На рис. 74 наведено приклад

виявлення розломів першого і другого порядків у одній з них в

лінійних елементах фізичних полів земної поверхні і рельєфу

кристалічного фундаменту.

Досить важливі дані стосовно цього питання отримано внас-

лідок вивчення планетарної шпаруватості [132, 239, 240 та ін.].

211

Ниявляється, що породи різких речовинного складу і віку, що

\творюють верхню частину тектоносфери, повсюдно розбиті

системами взаємноортогональних шпар на блоки різних порядків

розмірами від декількох десятків сантиметрів до декількох десят-

ків і навіть сотень кілометрів. Добрими індикаторами планетарної

шпаруватості можуть бути поля порід лайкового комплексу, що

утворюються в режимі розтягу і використовують підготовлені сис-

теми шпар (див., наприклад, рис. 43). Дослідники планетарної

шпаруватості (С.С.Шульц, І.П Гамкрелідзе) дійшли важливих ви-

сновків.

По-перше, планетарна шпаруватість охоплює як платформені,

гак і складчасті ділянки, зберігаючи характерні загальні простя-

гання у просторі і тривале існування в часі [45]. По-друге, кожна

система планетарних шпар є певною закономірною їх сукупніс-

тю, починаючи від найдрібніших шпар до глибинних розломів

включно [239, 240]. Зокрема, цей висновок підтверджується ре-

зультатами вивчення планетарної шпаруватості Українського і

Балтійського щитів [132].

Узагальнюючи наведені вище дані, констатуємо таке. Вна-

слідок кожного тектонічного активування, зумовленого розря-

джанням планетарних напруг, що виникають за рахунок зміни

ротаційного режиму Землі, тектоносфера виявляється поруше-

ною системою розломів різних рангів, починаючи від мікро-

ні пар і закінчуючи глибинними розломами, що беруть участь у

формуванні структур типу геосинкліналей і орогенів. Для прак-

тичних цілей дуже важливі закономірності відношень розло-

мів різних рангів між собою та з іншими виявленнями плане-

тарної шпаруватості. На жаль, цілеспрямовані дослідження ці-

єї проблеми, за дуже рідкісними винятками, поки що не про-

водяться.

Додатково до сказаного вище на рис. 75 зображено вияв-

лення глобальних систем розломів у полі висот геоїда [201].

Елементарні розрахунки свідчать про те, що це найглибші роз-

ломи, які проникають у тектоносферу на глибину в декілька

сотень кілометрів. Наведений приклад виявлення найглибших

розломів тектоносфери цікавий для теоретичної тектоніки і

заслуговує ретельного вивчення. Тут обмежимось лише двома

зауваженнями.

1. Відсутність чіткого корелювання систем розломів із сучас-

ним структурним планом тектоносфери не випадкова і пояснює-

ться тим, що в полі геоїда виявляються не результати останнього

тектонічного активування, а сумарний ефект усіх попередніх.

213

Рис. 75. Схема розміщення індикаторів глобальних систем розломів, що встанов-

люються за аномаліями висот геоїда:

1 — уступи в рівнях геоїда; 2

—

лінійні зони порушенім регулярної поведінки ізоліній висот

геоїда

2. Особливо цікавим є збігання виявлення надглибоких роз-

ломів з положенням відомих світових алмазо- і золотоносних

провінцій. Йдеться про Південну Африку, Індію, Східний Сибір,

Австралію, Південну Америку (Бразилію) та деякі інші. Ця зако-

номірність цікава практично для вивчення напрямків пошуків

нових алмазо- і золотоносних провінцій.

Взаємне накладання систем розломів. Природним наслідком

виникнення систем розломів у кожну епоху тектонічного активу-

вання є блокування тектоносфери. Взаємний перетин розломів

різних порядків утворює системи блоків відповідних порядків

(див. рис. 73, б). Важливо обговорити деякі особливості форму-

вання блоків тектоносфери у разі послідовного накладання різних

систем розломів (див. рис. 64, а). Для спрощення вважатимемо,

214

що досліджувані системи представлені розломами одного поряд-

ку. Під блоками звичайно розуміють ділянки тектоносфери, об-

межені розломами, які характеризуються певною спільністю гео-

логічної будови, зумовленою єдиною історією формування.

На рис. 76, а подано схему формування блоків земної кори в

разі двох послідовних тектонічних активувань. Внаслідок кожного

з них утворюється своя система блоків. Отже, блок характеризує-

ться не лише просторовим положенням, а й часом утворення.

Можна вважати, що блоки, утворені системами розломів, які ви-

никли в процесі першого тектонічного активування, повністю за-

довольняють наведеному вище визначенню. Формування блоків

під час другого і наступних тектонічних активувань відбувається

на різнорідних ділянках тектоносфери. У межі нових блоків по-

трапляють окремі частини раніше сформованих блоків зі своїми

геологічними особливостями. Поряд із спільністю, зумовленою

єдиним актом формування блоків, у ньому виявляються і відмін-

ності, пов'язані з передісторією ділянки тектоносфери, в межах

якої він утворився.

У процесі послідовного формування блокових структур у тек-

тоносфері можуть простежуватися ділянки з практично однако-

вою або дуже подібною геологічною обстановкою (на рис. 76, а —

ділянка кб

). Ці ділянки обмежені розломами, які належать до

різних систем і мають форму неправильних багатокутників. Вони

характеризуються найбільшою спільністю геологічної будови й

одноманітним виявленням у фізичних полях. їх і приймають нині

за блоки, що є результатом сумарного впливу усіх минулих акти-

вувань. Виділення такого роду блоків найпростіше, достатньо

об'єктивне і тому, мабуть, отримало найбільше поширення. Од-

нак, якщо врахувати, що кінцевою метою будь-яких геологічних

досліджень є прогнозування родовищ корисних копалин, яке без

відтворення історії формування геологічних структур неможливе,

то виникає проблема вивчення передісторії утворення такого ро-

ду блоків. Іншими словами, найцікавішими в геологічному плані

є не сучасні блоки, а так звані «палеоблоки», або, точніше, сис-

теми розломів, вертикальними переміщеннями вздовж яких вони

формувались.

Це дуже не проста проблема. Для оцінювання її складності

нагадаємо, що на рис. 76, а зображена дуже спрощена схема вза-

ємного накладання однорангових розломів і всього лише двох

систем. Можна собі уявити ускладнення проблеми відновлення

структурного плану за умови взаємного накладання не двох, а,

принаймні, шести послідовних блокувань тектоносфери. У цьому

215

Рис. 76. Схеми формування блоків земної кори розломами різних систем одного

(а) і різних (б) порядків:

1, 2

—

розломи відповідно першого і другого активування

разі блоки, що беруть участь у формуванні структурних планів,

утворені не одноранговими розломами, а серією ієрархічно під-

порядкованих розломів різних рангів. Деяке далеко не повне уяв-

лення про описану вище ситуацію можна отримати зі схеми, на-

веденої на рис. 76, б, де подано накладання лише двох систем

блоків, що складаються, в свою чергу, із серії блоків трьох рангів.

Однак можливість відтворення систем розломів, що беруть участь

у блокуванні тектоносфери, цілком реальна. Технологія відтво-

рення систем розломів і відповідних їм блоків докембрійського

фундаменту досить детатьно описана в [200].

Цікаве виявлення наступних розряджань полів планетарних

напруг у зонах раніше виниклих розломів і за їхніми межами. Зо-

ни розломів і розділювані ними блоки, що існують на момент

чергового тектонічного активування, повинні мати різні фізичні

параметри, а, отже, повинні по-різному реагувати на розряджан-

ня напруг. Розглянемо це на прикладі однієї з ділянок Українсь-

кого щита в районі Південного Приінгулля. На рис. 77, а наведе-

но систему широтних розломів (Розанівського І і Устинівського II),

установлених Ю.Д. Шковирою [235] за геолого-географічними

даними і матеріалами дешифрування аерознімків. Привертає

увагу їхнє досить специфічне виявлення у докембрійському фун-

даменті. Широтні зони розломів представлені серією розривів пі-

внічно-західного простягання. Розриви, подібні до зображених на

рис. 77, а (за наявності поздовжніх), прийнято називати опе-

ряючими. Специфічність наведених на рисунку широтних зон

216

\ /

[Ж! 1ІЗ] ^^зЕЗ

Рис. 77. Приклад виявлення широтних розломів у Південному Приінгуллі (а) і схе-

ма утворення розломів земної хори на фоні попередньою її блокування (б):

—

розривні порушення північно-західного простягання в зонах широтних розломів; 2

—

межі

бучацьких депресій; З

—

північні межі поширення понтійських (п) і сарматсько (с) відкладів; 4

—

осьові лінії широтних розломів; 5 - система раніше виниклих ромомів;

6—

розлом, що

формується заново

розломів полягає в тому, що «оперяючі» розриви є, а «оперюваних»

— немає. Це не поодинокий випадок. Відомі подібні ситуації, що

виражаються специфічним виявленням порід дайкового комплек-

су. Наприклад, дайки, що не збігаються за напрямком з осьовою

юною розлому, фіксуються лише в самій зоні, а за її межами во-

ни відсутні.

Наведені приклади дають змогу зробити важливі висновки.

1. Розряджання поля планетарних напруг у верхній частині

тектоносфери виявляється по-різному в зоні розлому, що існував

раніше, і за його межами. У зонах розломів наступні розриви ви-

являються і фіксуються сучасними методами досліджень, як пра-

вило, чіткіше порівняно з ділянками блоків, які вони розділяють.

217

2. Поширене в літературі уявлення про одночасне виникнен-

ня поздовжніх і «оперяючих» розривів, мабуть, не завжди відпові-

дає дійсності. Наведені вище приклади свідчать про самостійне

(рівноправне) виникнення систем розломів (планетарної шпару-

ватості) різної орієнтації.

І, нарешті, зупинимось на двох важливих властивостях розло-

мів тектоносфери: їхніх прямолінійності і фрагментарності.

Прямолінійність осьових ліній розломних структур у тек-

тоносфері є прямим наслідком їхнього виникнення під дією регу-

лярного поля планетарних напруг, на яке реагує, принаймні, вся

тектоносфера.

Фрагментарність розломів, схематично зображена на рис.

77, б, нині є загальновідомим фактом. Вона пов'язана з багатоакт-

ністю тектонічних активувань. Розглянемо найпростіший випадок

утворення нової системи розломів на фоні попереднього блоку-

вання тектоносфери (на рис. 77, б показано один з них — АІ).

Геологічні характеристики фрагментів розломів і їх виявлення у

фізичних полях в межах різних блоків (АБ, БВ, ВГ та ін.), приро

дно, будуть відрізнятися. Ці відміни зумовлені неоднаковою пе-

редісторією формування блоків. Деякі фрагменти (ГД, ЗІ) можуть

взагалі не виявлятися геологічними особливостями. За цих умов

основним критерієм, що об'єднує різнорідні фрагменти розлому,

буде витриманість напрямку його осьової лінії.

Досвід досліджень автора свідчить про те, описана картина

відображає лише принциповий бік явища. Насправді спостерігає-

ться низка ускладнень. Одне з них — описана вище трансформ-

ність розломів. Вона призводить до того, що окремі фрагменти

розломів, зміщуючись по поперечних розломах, залишаються па-

ралельними їхнім осьовим лініям. Це досить наочно зображено

на рис. 74.

Другим ускладненням, що порушує найпростіші уявлення про

витриманість простягань осьових ліній одновікових розломів, є

їхня складна будова, що визначається специфічним законом ус-

падкованого активування фрагментів розломів систем, що виник-

ли раніше [196]. Його буде розглянуто в п. 6.3.

6.2. Взаємозв'язок формування

розломних структур з осадонагромадженням

і складчастістю

Денудація і тісно пов'язаний з нею процес осадонагромад-

ження можливий лише за наявності різниці позначок у різних

218