Эпохи и фазы складчатости

В геологической истории Земли выделяется несколько эпох интенсивного складко – и горообразования. Каждая эпоха складчатости состоит из нескольких фаз, близких по времени проявления. В докембрийское время складкообразование проявлялось неоднократно, в результате все породы архея и протерозоя были интенсивно метаморфизованы. Наиболее известная складчатость докембрия – последняя – байкальская, которая проявилась в конце протерозоя и закончилась в кембрии. В байкальскую эпоху складчатости сформировались складчатые сооружения Енисейского кряжа, Восточного Саяна, Байкало – Патомского нагорья и др. С начала палеозоя выделяются четыре эпохи складчатости: каледонская, герцинская (варисская), мезозойская (киммерийская), или тихоокеанская, и альпийская.

Каледонская (ранне - среднепалеозойская) складчатость включает несколько фаз, проявившихся в разное время и в разных местах: салаирская – в конце кембрия, таконская – в конце ордовика, каледонская – в конце силура. Сформировались складчатые структуры Скандинавских гор, горы Восточной Гренландии, Шотландии и Уэльса, Кузнецкого Алатау, Западного Саяна, северных дуг Тянь – Шаня и др.

Герцинская (позднепалеозойская) складчатость включает фазы: акадскую – в середине девона, судетскую – в конце раннего карбона, заальскую – в середине ранней перми. Образовались складчатые структуры Урала, Джунгарского Алатау, Алтая, южных дуг Тянь – Шаня и др.

Мезозойская (киммерийская), или тихоокеанская, складчатость охватывает юрский и меловой периоды. Сформировались складчатые сооружения Северо-Восточной Сибири и Дальнего Востока (Верхояно-Чукотская область, Монголо-Охотский пояс, Сихотэ-Алинь и др.).

Альпийская складчатость – самая молодая, проявившаяся в кайнозое (горообразование началось с олигоцена). Формируются Альпы, Апеннины, Карпаты, Кавказ, Копетдаг, Памир, Гималаи и др.

3.2. ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ

Землетрясения - колебания Земли, вызванные внезапным освобождением потенциальной энергии земных недр. В толще Земли в течение длительного времени (десятки и сотни лет) накапливаются напряжения, достигнув предела прочности пород энергия освобождается разрывом горных пород со скоростью 3-4 км/с, происходит мгновенное смещение твердого вещества в очаге землетрясения. Такие разрывы называются сейсмогенными. За пределами очага возникают обратимые деформации горных пород, распространяющиеся в виде упругих колебаний - сейсмических волн. Гипоцентр или очаг - определенный объем горных пород (это не точка), внутри которого в результате действия неупругих деформаций происходит разрушение пород. Эпицентр - проекция гипоцентра на земную поверхность.

Скорость распространения сейсмических волн в основном зависит от состава, строения, физического состояния горных пород. В плотных породах сейсмические волны распространяются быстрее, чем в рыхлых, но разрушительная сила землетрясений больше в рыхлых породах, нежели в скальных. Длина сейсмогенных разрывов различна: от нескольких километров (при Ташкентском землетрясении 1966г - 8 км), до сотен километров (при Чилийском землетрясении 1960г). Часто сейсмогенные разрывы приурочены к долгоживущим древним разломам. Например, разлом Сан-Андреас в Калифорнии возник не менее 40 млн. лет назад. Вдоль него произошли крупные землетрясения в Сан-Франциско в 1906г, в районе Лос-Анджелеса в 1957г и 1971г.

Продолжительность землетрясений от нескольких секунд до нескольких месяцев. Наряду с основными толчками регистрируются предшествующие (форшоки) и последующие (афтершоки) и весь этот период называют периодом землетрясения. В течение Алма-Атинского землетрясения 1887г было зарегистрировано более 600 толчков. По глубине расположения очагов землетрясения подразделяются на: 1) мелкофокусные (обыкновенные) с глубиной очагов до 60 км; 2) промежуточные - от 60 до 150 км; 3) глубокофокусные - более 150 км. Максимальная известная величина - 720 км, по другим данным 620 км. Подавляющее количество землетрясений (80%) возникает в коре, большинство из них на глубине менее 8 – 10 км.

Сила, энергия и магнитуда землетрясений

Сила(интенсивность) - внешний эффект землетрясения на поверхности Земли, проявляющийся в смещении почвы, появлении трещин на поверхности, степени разрушения зданий и т.д. Для определения силы существуют “шкалы интенсивности землетрясений”, в основе которых лежат результаты непосредственных наблюдений за причиненными разрушениями и “психологические ощущения людей”. В настоящее время в России принята 12 - бальная шкала интенсивности землетрясений MSK - 64. Наибольшей силы землетрясения достигают в эпицентре. Во все стороны от эпицентра сила подземных толчков убывает. Пункты, в которых землетрясение проявилось с одинаковой силой, соединяют линиями - изосейстами. Изосейсты разделяют изосейсмические зоны (области с одинаковой силой землетрясения). Из-за неоднородного состава земной коры карты изосейст могут иметь сложную конфигурацию. Плейстосейстовая область – область, ограниченная изосейстой наибольшего значения, т. е. область окружающая эпицентр.

Энергияземлетрясений - это та величина потенциальной энергии, которая освобождается в виде кинетической после разрядки напряжения в очаге, и достигая поверхности Земли, вызывает ее колебания. Распространяется энергия в виде упругих сейсмических волн. Энергия землетрясений обычно выражается в эргах (э) или Джоулях (Дж) и изменяется в широких пределах - от 1010 до 1025 э (т. е. 1018 Дж). Для Аляскинского землетрясения 1964г с магнитудой 8,5 энергия равнялась 1018 Дж (1Дж = 107 эрг), т.е. была эквивалентна, по Н.И. Николаеву, силе взрыва 100 ядерных бомб по 100 мегатонн каждая.

Магнитуда (М).Относительное количество энергии, выделившееся в очаге землетрясения, оценивается по шкале магнитуд, предложенной в 1935г. Ч. Рихтером. Магнитуда (М) - логариф отношения максимального смещения частиц грунта (в микрометрах) А₁ при данном конкретном землетрясении к некоторому эталонному очень слабому смещению грунта А₂

M=lq (А₁/А₂)

Магнитуда - безразмерная величина. Шкала Рихтера широко используется в сейсмологии и изменяется от 0 до 8,8. Магнитуда отличается от интенсивности. Например, Ашхабадское землетрясение 1948г было силой в 10 баллов, М - 7,3; Ташкентское 1966г - 8 баллов, М - 5,3 (табл.3).

Частота землетрясений

Б.Гутенберг составил таблицу

частоты распределения земле-

трясений различной силы на

всем земном шаре.

Сила в баллах Число земле-

трясений в

год в среднем

10 3

9 11

8 80

7 400

6 1300

5 10000

4 100000

Рис. 1. Схема сейсмической области:

1 – эпицентр; 2 – плейстосейстовая об-

ласть; 3 – изосейсмические зоны; 4 –

изосейсты; 5 – сейсмические лучи

ОЦЕНКА ИНТЕНСИВНОСТИ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ

Таблица 3

Географическое распространение землетрясений

Хотя сейсмические волны проходят через всю Землю, возникают они в определенных местах. Большинство их очагов приурочено к двум главным поясам: 1. Круго-Тихоокеанскому, который протягивается от Чили к Центральной Америке, образует петлю в Карибско-Антильской области, проходит через Мексику, Калифорнию, острова королевы Шарлотты и Алеутские, через Камчатку, островные дуги - Японскую, Курильскую, через Филиппины, Индонезию и Новую Зеландию. 2. Альпийско-Гималайский включает районы Сев.Африки, Испании, Италии, Югославии, Греции, Турции, Ирана, Сев.Индии, Бирмы и Китая. Эти два пояса Земли совпадают как с поясами вулканизма, так и с молодыми горными системами. Оба пояса связаны одной общей причиной - движением плит коры. Кроме двух главных сейсмогенных поясов мира, выделяются в океанах протяженные сейсмогенные пояса, приуроченные к осевым зонам срединно-океанических хребтов. Землетрясения здесь часты, но отличаются слабой интенсивностью, очаги обычно на глубине не более 10 км. На континентах отмечаются сейсмические толчки в зонах разрывов Восточной Африки и Восточной Сибири.

Землетрясения происходят не только на суше, но и в морях и океанах. На океанском дне над очагом могут возникать впадины или поднятия, в которых изменится объем воды и над плейстосейстовой областью образуется волна, незаметная в океане из-за своей очень большой длины. Достигая побережья, высота волны резко увеличивается вследствие торможения о дно, достигая 15-20 м, обрушивается на берег, уничтожая все на своем пути. Такие волны, вызванные землетрясениями, называются цунами. Они способны пересечь весь океан и, отразившись от противоположного берега, двинуться в обратном направлении. Наступлению волны обычно предшествует осушение дна у побережья. Иногда цунами вызываются не тектоническими, а вулканическими землетрясениями. В нашей стране цунамиопасным являются побережья Камчатки, Курил и Сахалина.

Сейсмическое районирование и прогноз землетрясений

Сейсмическое районирование и прогноз землетрясений - задача важная, т.к. от степени их достоверности зависят огромные капиталовложения в сейсмостойкое строительство. В СССР первая карта сейсмического районирования была составлена Г.П. Горшковым в 1937г. С тех пор эта карта несколько раз переиздавалась в уточненном виде. На карте выделены зоны возможных 6,7,8,9,10 - бальных землетрясений, именно возможных, а не только зарегистрированных ранее. В пределах нашей страны землетрясениям подвержены Алтае-Саянская область, Прибайкалье, Камчатка, Курилы, Сахалин. Для городов, поселков, для проведения крупных строительных работ общая карта дополняется картами микросейсмического районирования. При прогнозе землетрясения решаются такие задачи, как определение места, силы и времени их вероятного проявления. Первые две задачи в основном решаются, а третья - сложная и работы усиленно ведутся. Прогноз может быть долгосрочный (на ближайшие десятки - сотни лет), краткосрочный (на годы, месяцы, дни и даже часы) и оперативный. При долгосрочном прогнозе важным показателем является длительное отсутствие землетрясений. Для краткосрочных прогнозов важно непрерывное наблюдение за изменением уровня земной поверхности и наклонов, измеряемых с помощью наклономеров; наблюдения за изменениями магнитного поля в периоды, предшествующие землетрясениям; изучение изменения упругих свойств горных пород, их электропроводности, скорости прохождения сейсмических волн.

3.3. МАГМАТИЗМ

Магматизм - одно из важнейших проявлений внутренней энергии Земли. Проявляется в поднятии магмы из недр к поверхности Земли, взаимодействии с твердыми породами и застывании. Магма - расплавленная огненно-жидкая масса (чаще силикатная), возникающая в земной коре или в верхней мантии.

Происхождение магмы

Магматические очаги возникают периодически путем локального плавления вещества земной коры или мантии, вызываемого изменением термодинамических условий - температуры и давления. На глубине 100 км температура равна 1300-15000 С. Если бы давление было равно атмосферному, то любая горная порода при такой температуре должна была бы перейти в расплавленное состояние. Но на тех же глубинах давление измеряется тысячами мегапаскалей, что значительно повышает температуру плавления горных пород, препятствуя их переход в жидкую фазу. Нарушение этого равновесия в каком-либо участке - понижение давления или повышение температуры - вызывает локальный переход вещества в жидкую фазу и приводит к образованию первичных магматических очагов. Повышение температуры достигается за счет усиления теплового потока, поступающего из недр Земли, а понижение давления связывается с различными тектоническими процессами, образующими сложные и неоднородные поля тектонических напряжений, или приводящие к нарушению сплошности земной коры.

Типы магм

Единой точки зрения по этому вопросу нет. Одни исследователи (В.Н. Лодочников и другие) считают, что различным по химическому составу группам магматических горных пород отвечают магмы соответствующего состава. Согласно представлениям Н. Боуэна, А.Н. Заварицкого и др. в природе существует единая родоначальная магма основного состава (базальтовая). В настоящее время большинство геологов вслед за Ф.Ю. Левинсон-Лессингом придерживается мнения о существовании двух родоначальных магм - основной (базальтовый), очаги которой формируются в верхней мантии, и кислой (гранитной), образующейся в земной коре.

Дифференциация магмы - совокупность физико-химических процессов, обусловливающих возникновение из единого магматического расплава горных пород разного состава. Различают два главных типа дифференциации - магматическую и кристаллизационную.

Магматическая дифференциация - расщепление магмы происходит в жидком состоянии на две несмешивающиеся жидкости, отличающиеся по удельному весу и составу. При высокой температуре это однородный состав, при понижении температуры расплав расщепляется. Это подтверждается наблюдениями в районах современного вулканизма. На некоторых вулканах Камчатки установлены случаи, когда лава, изливавшаяся из центрального кратера, имела средний или даже кислый состав, а из побочных кратеров - основной.

Кристаллизационная дифференциация, происходящая в процессе кристаллизации жидкого расплава. Кристаллизация минералов из расплава происходит не одновременно, а в определенном порядке - сначала более тугоплавкие, потом остальные. Американский петрограф Н.Л.Боуэн (1928) выявил последовательность выделения минералов из расплава, разработал реакционный принцип, предусматривающий реакции между кристаллами и жидкой магмой. Железомагниевые минералы образуют дискретный (прерывистый) реакционный ряд, начинающийся с оливина и заканчивающийся биотитом. Первый в магме кристаллизуется оливин, он может вступать в реакцию с остаточным расплавом, образуя пироксен; пироксен вступая в реакцию с расплавом образует роговую обманку, и роговая обманка - биотит. Если минералы быстро осаждаются на дно магматического очага, они сохраняются, и их агрегаты образуют породу более основную, чем исходная магма. Полевые шпаты плагиоклазового ряда образуют непрерывный реакционный ряд от богатого кальцием анортита до натриевого альбита. Изменения в этом ряду происходят постепенно, а не в виде прерывистого процесса. Если реакция не завершена, образуются зональные кристаллы плагиоклаза с андезином внутри и каймой олигоклаза снаружи. Минералы, расположенные на рисунке 22: на одном уровне кристаллизуются приблизительно одновременно, отсюда ассоциации пироксена и лабрадора в базальте, роговой обманки и андезина в андезите, биотита с олигоклазом или альбитом (вместе с ортоклазом) в граните. Норвежский петролог Т. Барт в 1962г. добавил третий непрерывный реакционный ряд, включающий калиевые полевые шпаты, взаимодействующие с минералами плагиоклазового ряда. При завершении кристаллизации минералов этих реакционных рядов может кристаллизоваться кварц.

Где будет происходить застывание магмы - в глубине или на поверхности - зависит от плотности поднимающейся магмы и плотности пересекаемых ею пород. Плотность пород при приближении к поверхности понижается, а плотность магмы при остывании и потери летучих повышается. Если плотность магмы и вмещающих пород уравновешивается, не достигнув поверхности, магма остывает и кристаллизуется в виде интрузии. При этом из остывающей магмы отделяются перегретые водные растворы и летучие компоненты, они перемещаются по трещинам во вмещающие породы и образуют в них минеральные месторождения, называемые пневматолитовыми (месторождения вольфрама, олова, берилла, молибдена, лития и других). На большом удалении от остывающих интрузивов летучие исчезают, температура растворов падает и из них отлагаются руды (сульфиды меди, цинка, свинца) и нерудные (кварц, барит, кальцит и другие) минералы, которые называются гидротермальными.

При движении к поверхности магма вступает во взаимодействие с вмещающими породами, иногда поглощая и переплавляя их, изменяя при этом свой состав. Это явление называется ассимиляцией. Доказательством этому служат включения вмещающих пород - ксенолитов в краевых частях интрузивов. В зависимости от того, где происходит застывание магмы - внутри земной коры или на ее поверхности - магматизм подразделяется на два типа: интрузивный (глубинный) и эффузивный (вулканизм).

Интрузивный магматизм

Термин интрузия означает внедрение магмы в земную кору.

Формы интрузий

По соотношению с вмещающими горными породами интрузии делятся на согласные, залегающие между слоями горных пород и несогласные, секущие под разными углами вмещающие горные породы.

С о г л а с н ы е и н т р у з и в н ы е т е л а:силлы, лакколиты, бисмалиты, лополиты, факолиты.

Силлы - пластовые залежи. Магма преимущественно основного состава внедряется вдоль поверхностей напластования осадочных пород и как бы раздвигает их.

Лакколиты - караваеобразные или грибообразные интрузии, размеры от сотен метров до 5-6 км. Покрывающие слои горных пород сводообразно приподнимаются над интрузией. Морфологически отчетливо выражены на равнинах. На Северном Кавказе в районе Минеральных вод образуют ряд конических и куполообразных гор высотой 200-900м - Бештау, Змейка, Верблюд, Бык.

Бисмалиты – лакколиты с кровлей, нарушенной разрывами.

Лополиты - тела блюдцеобразной формы, залегающие в синклиналях и мульдах.

Факолиты - линзовидные тела, располагающиеся в сводовых частях антиклинальных складок, реже синклинальных.

Не с о г л а с н ы е и н т р у з и и: дайки, штоки, жилы, батолиты.

Дайки - трещинные интрузии. Это плоские плитообразные магматические тела, образованные в результате внедрения магмы в вертикальные или наклонные трещины в земной коре. Длина даек от десятков метров до сотен километров, ширина от десятков сантиметров до 5-10 км.

Штоки - интрузивные тела неправильной формы, близкой к цилиндрической, обычно крутопадающие.

Жилы - отличаются от даек извилистой формой (не имеют параллельных стенок). Жилоподобные ответвления от различных интрузивных тел в окружающее их пространство, называются апофизами.

Батолиты - крупные интрузивные тела, залегающие в ядрах антиклинориев складчатых областей.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: