Освіта та самоосвіта

Реферати, дослідження, наукові статті онлайн

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.