Тектонические структуры земной коры и верхней мантии

В литосфере выделяют два вида (или два различных порядка) структурных элементов — глубинные и коровые тектонические структуры.

В пределах этих структур в зависимости от размеров выделяются различные порядки неоднородностей.

Глубинными тектоническими структурами первого порядка являются континенты и океанические области коры. Глубинные структуры второго порядка — это подвижные геосинклинальные пояса и относительно устойчивые платформы. Структуры этих двух порядков, имеющие линейные размеры, исчисляемые тысячами километров, называют планетарными или глобальными.

Коровые тектонические структуры, в отличие от глубинных, менее развиты на глубину и, как правило, не выходят из пределов земной коры. Они образуют складчато-разрывные деформации различных порядков, имеющие линейные размеры по простиранию максимально до десятков, иногда нескольких сотен километров.

Особое значение в тектоническом строении и развитии земной коры принадлежит глубинным разломам, представляющим собой первичные элементы строения земной коры. Наиболее крупные и древние разломы проникают в глубину до подошвы земной коры и ниже, в верхнюю мантию. Сетью пересекающихся глубинных разломов земная кора расчленена на глыбы или их ещё называют литосферными плитами.

В настоящее время выделяют восемь крупных и около полутора десятков мелких литосферных плит. (рис. 2.2).

Две крупные плиты (Тихоокеанская и Сомалийская) представлены тонкой и легко проницаемой океанической корой. Остальные шесть — Евроазиатская, Африканская, Индо-Австралийская, Северо-Американская, Южно-Американская и Антарктическая — обладают корой континентального типа.

Каждая литосферная плита разломами более высоких порядков — коровыми разрывами — расчленена, в свою очередь, на блоки. В пределах плит и блоков развиты плавные и пликативные деформации соответствующих порядков — складчатость и волновые изгибы. Таким образом, в целом земная кора имеет глыбово-волновое или, другими словами, блочное строение.

Выделяются две пары сопряженных систем глубинных разломов, расчленяющих земную кору: ортогональная система, разломы которой имеют широтное и меридиональное направления, и диагональная система, с северо-западным и северо-восточным направлениями.

Глубинные разломы и разрывы земной коры являются теми естественными швами, по которым на протяжении всей геологической истории Земли непрерывно происходили тектонические движения.

Тектонические движения, протекавшие на протяжении всех геологических эпох, имеют место и в настоящее время и поддаются непосредственным инструментальным измерениям. Эти движения, проявившиеся в историческое (в последние шесть тысяч лет) и проявляющиеся в настоящее время, называют современными тектоническими движениями в отличие от новейших, происходивших в геологические периоды неогена и антропогена (до 25−30 млн. лет назад).

Выделяют два типа современных движений: медленные (вековые) и быстрые (скачкообразные), связанные с землетрясениями.

Вековые движения земной коры проявляются повсеместно и происходят постоянно. Во все предшествующие геологические эпохи, как установлено, ни одна точка земной коры не находилась в состоянии тектонического покоя.

Скорость современных вертикальных тектонических движений составляет миллиметры или даже сантиметры в год. При этом одни точки земной коры испытывают поднятие, другие — опускание. Например, в пределах Балтийского и Канадского кристаллических щитов, имеющих сходное геологическое строение, наблюдается общее сводовое поднятие земной коры. Интенсивность поднятия в центре Балтийского щита, близ окончания Ботнического залива, достигает 10 мм в год, к югу и к востоку (Кольский полуостров) скорость поднятия постепенно уменьшается, сменяясь в районе пролива Каттегат и южнее опусканиями. Общеизвестно, в частности, опускание берегов Северного моря.

В геосинклинальных поясах земной коры скорости и амплитуды поднятий и опусканий примерно на порядок выше, чем в платформенных областях.

Наряду с вертикальными происходят также горизонтальные тектонические движения. Их определение до недавнего времени было технически сложно и трудоемко, так как требовало периодических повторных триангуляционных измерений. однако, в настоящее время благодаря широкому применению GPS — технологий и высокоточных методов измерения расстояний физическими методами эти измерения широко распространены и первые результаты уже опубликованы.

Например, установлено, что в настоящее время Европа «отплывает» от Северной Америки со скоростью до 5 см/год. В то же время Австралия «уходит» от Антарктиды с максимальной скоростью в среднем 14 см/год.

Наиболее высокими скоростями перемещения обладают океанические литосферные плиты — их скорость в 3−7 раз выше скорости континентальных литосферных плит. Из них самой «быстрой» является Тихоокеанская плита, а самой «медленной» — Евразийская.

Следует подчеркнуть, что тектоническим движениям свойственно изменение знака во времени, т. е. поднятия периодически сменяются опусканиями. Но такие изменения происходят в течение периодов относительно большой длительности, так что современные тектонические движения можно рассматривать в общем случае как монотонные, т. е. протекающие с неизменным знаком.

Очевидно, что как современные тектонические движения земной коры, так и тектонические движения, происходившие во все предшествующие геологические эпохи и периоды, должны быть связаны с силами, которые акад. АН СССР В. В. Белоусов называет тектоническими. С прекращением же действия больших тектонических сил наблюдается стремление к изостатическому выравниванию.

Причинами тектонических движений и деформаций земной коры и связанных с ними тектонических сил, по представлениям акад. АН СССР А. В. Пейве, могут быть тепловая, плотностная, механическая и вещественная неоднородность земной коры и верхней мантии, непостоянство скорости вращения Земли и положения ее полюсов.

Тектонические структуры в земной коре более высоких — третьего и четвертого — порядков называют региональными. Именно с этими структурными неоднородностями связаны месторождения полезных ископаемых, а, следовательно, и массивы горных пород, которые являются предметом исследований в геомеханике.