Тектонічні рухи — поняття та причини
Тектонічні рухи — складне й різнопланове поняття, з яким неодноразово зіштовхуються вчителі географії, що розповідають про формування рельєфу або геологічну будову материків і океанів, окремих країн. У наших шкільних атласах фігурують тектонічні карти, зміст яких не завжди зрозумілий і з питання складання яких навіть у фахівців іноді виникають суперечки або різні трактування. Якщо додати, що добре відомі землетруси — це теж форма прояву тектонічних рухів і що саме подібні процеси пересувають материки й народжують вулканізм, то така ситуація вимагає розібратися в їхній сутності. У першу чергу, установлення основних форм прояву й загальних закономірностей розвитку в часі.
Вивченням тектонічних рухів займається спеціальна наука геологічного циклу, називана геотектонікою. Вона розшифровує прояви всіх рухів у земній корі, форми залягання гірських порід, створені цими переміщеннями (геологічні структури), а також історію їхнього розвитку. Причому це наука, що розвивається дуже активно, і з окремих її питань поки немає єдності в поглядах і тривають суперечки. Якщо до цього додати, що кількість термінів, котрі характеризують загальні тектонічні рухи, становить на менш двох сотень, то можна уявити складність цього явища.
Спробуймо спільно розібратися в сутності цього поняття й частково — у різноманітті тих термінів, які народила геотектоніка. Умовно всі їхні прояви прийнято ділити на три основні групи: коливальні, розривні й складчасті тектонічні рухи. Дві останні групи часто об’єднуються під назвою деформаційних, тому що формування розривів, різного роду розламів і складок або якихось вигинів гірських порід, що залягають у земній корі, відбувається одночасно. Для розуміння цього досить оглянути деформовані відклади Карпат або складчастої основи Кримських гір, де згинання порід, як правило, супроводжуються їхніми розривами.
Коливальними тектонічними рухами називають переважно вертикальні переміщення земної поверхні, які в одних місцях виявлені опусканнями й навіть утворенням океанів, а на інших площах — здійманнями, іноді горотворенням. Причому такі коливання можна спостерігати не тільки в глобальному масштабі, але й у регіональному, наприклад розшифровуючи історію розвитку геологічних структур України, або навіть
у межах Кримського п-ова, де утворення Кримських гір відбувається синхронно з формуванням Причорноморської западини, а також глибоководної западини Чорного моря. Сама назва «коливальні рухи» свідчить про те, що опускання окремих площ можуть перемінятися підняттями.
Коли ми говоримо про коливальні тектонічні рухи, то маємо на увазі вертикальні або переважно вертикальні переміщення. Це класичні уявлення, що формулювалися ще давньогрецькими вченими. Разом з тим, з останньої третини ХХ ст. укріпилося вчення про літосферні плити, що називається також плейт- тектонікою, або новою глобальною тектонікою. Згідно із цим ученням відбуваються постійні горизонтальні переміщення якихось ділянок літосфери, великих плит, напрямки й швидкість руху яких можуть мінятися. Такі плити із зазначенням параметрів їхніх рухів показані на тектонічних картах світу в наших навчальних атласах. Природним є питання: як ці горизонтальні переміщення поєднуються з уявленнями про вертикальні коливальні рухи?
Пояснимо це таким прикладом з історії розвитку земної кори. Розкол окремих плит літосфери й розходження їх у різні боки обумовлюють первісне формування на місці таких розривів своєрідних провалів і прогинів, що називаються рифтами. Прикладом подібних структур є Червоне море, Байкальський рифт, розколи вздовж східної окраїни Африки («великі африканські розлами»). Потім такий процес рифтогенезу може перерости в океаногенез — утворення на місці колишніх рифтів океанів. Природно, що ділянка на місці розходження плит буде зазнавати опускання або спадних вертикальних рухів. Таке явище вже мало місце приблизно 165 млн років тому, коли розколені ділянки раніше від єдиного материка Лавразія почали розходитися в різні боки, обумовивши формування Північної Атлантики й Північного Льодовитого океану, нинішніх материків Північної Америки та Євразії.
І навпаки, сходження материкових площ Євразії, Африки й Індостану, що активізувалося 10—15 млн років тому, обумовило ліквідацію існуючого тут океану Те- тіс і формування системи найвищих гір так званого Середземноморського складчастого пояса, що простягається від Альп і Карпат до Тянь-Шаню, Паміру й Гімалаїв. Це той випадок, коли горизонтальні переміщення в літосфері виявилися у формі активних вертикальних підняттів, що тривають і в цей час. Наприклад, наша Дніпровсько-Донецька западина активно прогиналася протягом середнього й пізнього палеозою, потім зазнавала переважних здіймань у ранньому мезозої, що змінилися новими опусканнями, найбільш виразними й стійкими в крейдовому періоді й ранньому кайнозої. Подібне явище дозволяє говорити про коливання поверхні окремих ділянок, що й закріпило за тектонічними рухами, що їх формують, назву коливальних.
Набагато складніше вивчати прояви тектонічних рухів не в просторі, а в часі. Виходячи із цього принципу, їх прийнято поділяти на три групи — сучасні, прикладом яких можуть бути спостережувані нами землетруси, своєрідне «тремтіння» земної поверхні, місцями супроводжуване деформаціями, новітні рухи, що формують рельєф, і давні. Ще одним прикладом сучасних тектонічних рухів можуть бути одночасні опускання або здіймання якихось ділянок земної поверхні, які ми можемо спостерігати в прибережних площах, роблячи навіть безпосередні вимірювання їхньої величини. До речі, сучасні горизонтальні переміщення літосферних плит ми також можемо фіксувати шляхом спостережень і вимірювань із космосу.
Вивченням новітніх тектонічних рухів, що формують сучасний рельєф, займається науковий напрям, що одержав назву неотектоніки. З питання про вікові межі новітнього етапу розвитку Землі й неотектоніч- них рухів немає єдності: одні дослідники вважають, що їхній прояв почався із другої половини міоцену, або приблизно 10—15 млн років тому; за уявленнями інших, це почалося значно раніше. Важливо підкреслити, що саме в цей період геологічної історії утворені всі основні риси сучасного рельєфу.
Методика вивчення давніх тектонічних рухів зовні проста, але з питань датування їхніх проявів існують великі розбіжності. Основою для вивчення вертикальних рухів є аналіз геологічного розрізу, що дозволяє встановлювати час відповідних опускань і здіймань для якоїсь площі. Деформаційні процеси визначаються шляхом датування тих відкладень, що ускладнені складками й розривами і перекриті породами, що залягають полого. Площинне простежування деформованих комплексів і вікова кореляція їх у різних регіонах лежать в основі складання тектонічних карт.
Побудова тектонічних карт, які фігурують у навчальних програмах і атласах для шкіл, зводиться до виділення двох основних груп геологічних структур — платформ, або площ, що втратили свою колишню рухливість, і складчастих споруд певного віку. Останні діляться на досить велику кількість груп, серед яких найбільш широко поширені в Європі каледонські, герцинські й альпійські горотворчі рухи. Вони спочатку були виділені М. Бертраном ще в 1886 р.; пізніше до них додали ще й мезозойські, що одержали в нас у Європі назву кіммерійських. На жаль, та частина геотектоніки, що вивчає хронологію, або датування, тектонічних рухів, розроблена недостатньо повно.
У межах платформ виділяють два основних типи тектонічних структур — щити, які являють собою ділянки тривалих здіймань, у результаті яких на поверхню ви
ходять кристалічні породи, що становлять нижню частину земної кори, її основу, і частину платформи, що просідає, яка покрита осадовим чохлом і фіксує ділянки, що опускаються повільно. Вивчення віку морських відкладень, що залягають тут, дозволяє визначати, коли відбувалися ці опускання. На межах платформ і складчастих споруд звичайно формуються крайові прогини — прикордонні структури, що зазнають активних опускань у період горотворення. Усі структури такого типу ми можемо спостерігати не тільки в глобальному масштабі, але й на прикладі України, у межах Гірського Криму й Карпат і отже, безпосередньо вивчати тектонічні рухи, що утворюють їх.
Говорячи про розвиток деформаційних горотворчих процесів, ми повинні чітко уявляти характер прояву їх у часі. Звичайно гірсько-складчасті спорудження формуються на тих площах, які до цього часу зазнавали тривалих опускань. Такі площі у свій час було названо геосинкліналями. І хоча цей термін піддається численним нападам різних дослідників, що вказують на його невизначеність, відмовлятися від нього не треба. У такому випадку ми можемо говорити про геотектонічний цикл, що повинен розумітися як сукупність процесів опускання на першому етапі і як його геосинклінальна стадія і стадія горотворення — на другому. Формування гірсько-складчастого спорудження звичайно супроводжується впровадженням магматичних утворень, які консолідують відповідну область; після цього вона звичайно втрачає свою рухливість і згодом перетворюється на структуру платформного типу, нарощуючи материкові площі.
Типи геосинкліналей можуть бути найрізноманітнішими. Це і якийсь океан минулого, на місці якого потім сформувалося складчасте спорудження, область, пояс або якась його частина. Прикладом останнього може бути площа нашого Донбасу, що зазнавала протягом пізнього палеозою активних опускань, у результаті яких тут нагромадилося до 15—20 км товщ осадових порід. Іноді здіймання можуть відбуватися в межах тих площ, де формування складчастих споруджень відбувалося значно раніше. Прикладом такого випадку може бути Тянь-Шань, де мали місце палеозойські деформації, що змінилися після тривалої денудації новими підняттями. Такі гори називаються вторинними, фіксуючими епіплатформне горотворення. Цікаво, що подібне явище ми можемо фіксувати й у межах наших Кримських гір, де сучасні здіймання не супроводжуються складкоутворенням.
Початок каледонського горотворення в Європі й Північній Америці датується точно: це мало місце з настанням девонського періоду, або приблизно 400 млн років тому. Саме тоді зійшлися ці материки і на місці океану Япетус, що існував раніше, почалося формування гірсько-складчастих споруджень. У межах каледонід Європи й Аппалачів почалося формування червоноколірних відкладень, що одержали назву древнього червоного піщанику (древнього червоного лежня, олдреду). До речі, прояв такої зміни тектонічного режиму ми можемо спостерігати й у межах Волино-Подільської плити України, де одноманітні вапняки силурійського віку різко переміняються червоноколірними відкладеннями.
Настільки ж упевнено може фіксуватися й датуватися герцинське горотворення в Центральній Європі, на Уралі, Великому Кавказі. Початок його мав місце в середині раннього карбону, наприкінці візейсько- го віку, або приблизно 325 млн років тому. Формування гірсько-складчастих споруджень супроводжувалося активним уведенням магм гранітного складу. Час горотворення в усіх цих трьох областях був одновіко- вим; воно завершилося приблизно 245 млн років тому. Говорячи про герцинський геотектонічний цикл, вік його геосинклінальної стадії, ми повинні чітко уявляти, що вона відповідала часу каледонського горотворення. Це аналогічно тому, що ми можемо спостерігати зараз: гірсько-складчасті процеси на одних площах синхронні формуванню океанічних площ. До речі, з герцинським горотворенням за часом збігаються активні пізньопалеозойські прогини на площі Донбасу.
Мезозойське горотворення вважається типовим для Тихоокеанського рухливого поясу, де в цей час сформувалися складчасті спорудження східної окраїни Азії й західних окраїн Америки (Кордільєри, Анди). Разом з тим, один з його проявів, що одержав назву кіммерійського, є основним для Кримської складчастої споруди. Існування в межах Гірського Криму морських умов у ранньому мезозої змінилося здійманнями й активним складкоутворенням у другій його половині. Тут можна спостерігати, що відкладення верхньої юри й крейди, що залягають практично горизонтально, перекривають інтенсивно дислоковані тріас і середню юру. Це дозволяє точно датувати час зміни тектонічного режиму, визначаючи його значеннями близько 165 млн років. До часу цієї інверсії відноситься виникнення вулканічних утворень Карадагу, інших магматичних тіл (Аюдаг і ін.).
Із приводу вікових меж альпійського горотворення й геотектонічного циклу немає єдиних і навіть близьких уявлень. Такий стан обумовлений тим, що кількість горотворень протягом фанерозою різними дослідниками визначається від трьох (каледонський, герцинський, альпійський) до дев’яти й більше. У межах Тихоокеанського складчастого поясу, де мезозойські й кайнозойські тектонічні рухи є найбільш виразними й детально вивченими, у цей інтервал часу включені горотворення, що одержали назви ін- досинійського, аккадського (у Китаї він назваєть- ся яньшанським), сихотеалінського. В альпійсько- карпатському регіоні протягом крейдового періоду й раннього кайнозою існували морські умови (геосинклінальна стадія циклу), що змінилися з пізнього міоцену, або 10—15 млн років тому, активними здійманнями. Їх і варто трактувати як альпійське горотворення, що ще не завершилося.
Ми розглянули лише основні прояви горотворення, які знайшли відбиття в назвах складчастих споруджень, що фігурують на наших тектонічних картах. Це події, що розвивалися протягом фанерозою, або останніх 500—600 млн років. Не менш насиченою
була докембрійська історія земної кори. Однак цим не обмежений процес тектогенезу. Серед інших проявів тектонічних рухів можна назвати існування тектонічних фаз, якими йменують зміну їхніх режимів, а також епохи різної тектонічної рухливості, коли темпи здіймань і опускань у різних рухливих системах істотно відрізняються. Тут нами наведено дуже насичену інформацію; це природно, тому що ми розглянули один з основних розділів великої науки. Нам важливо не заучувати всі ці назви, а розуміти суть деякої великої групи процесів, що формують земну кору.
Не менш складно розшифровувати прояв тектогенезу в просторі. Коли ми говоримо про умови формування Великого каньйону Колорадо, то припускаємо, що на шляху руху деякої потужної ріки відбувається повільне здіймання певної площі, і ріка успішно й мальовничо намагається перебороти площу, що піднімається, прорізаючи її. У долинах практично всіх великих рік можна спостерігати систему терас, яких налічується до десяти і які фіксують епізодично виявлені стрибкоподібні здіймання. Коли ми говоримо про коливання рівня Світового океану або якогось ізольованого басейну типу Каспійського моря, то це може бути відбиттям зміни їхньої ємності. А це теж результат тектонічних рухів. У Дніпровсько-Донецькій западині з потужним шаром осадових порід у його межах формувалися вигини й підняття, де згодом утворилися нафтогазові поклади. Подібних прикладів їхнього прояву можна привести ще дуже багато.
Вивчення тектонічних рухів має не тільки теоретичне значення, але може, а іноді й повинне бути використане на практиці. Наприклад, у разі будівництва гідротехнічних споруджень ми повинні знати характер переміщення земної поверхні в басейні. Дуже важливою є вивченість тих або інших площ із погляду сейсмічності. Ми можемо прогнозувати розвиток певних процесів на майбутнє й навіть визначати можливий вік деяких подій. У нас може виникати питання, чи не утвориться в майбутньому на місці Байкальського рифту якийсь новий океан? І пояснити, що подібні розколи або система рифтів уже на початку мезозою існувала на місці Західного Сибіру, але ці розтягання не змогли розірвати міцно спаяну Євразію. В. В. Бєлоусов навіть назвав цю геологічну структуру «океаном, що не відбувся». Нарешті, детальне вивчення закономірностей розвитку тектогенезу в часі дозволяє прогнозувати, як буде розвиватися Земля, коли і яких нових тектонічних рухів зазнає.
Деякі із цих уявлень будуть мати тільки теоретичне значення. Наприклад, ми можемо припускати, що через 60 млн років режим руху наших літосферних плит істотно зміниться. Разом з тим, якихось загадкових «перекидань» чи «перевертів» Землі в минулому, якими нас лякають не тільки журналісти, але й деякі далекі від земних наук учені, не відбувалося за всю довгу історію планети. Тому розвивати такі положення можуть лише фантасти, якщо вони не бояться набути репутації неосвічених. Історична геотектоніка, що вивчає тектонічні рухи минулого, може сміливо вважатися добре розробленим науковим напрямом.