Геотектоника – наука о строении и эволюции земной коры и Земли

ЧАСТЬ 1

Введение

ГЕОТЕКТОНИКА — наука о строении Земли в связи с ее общим направленным развитием. Геотектоника изучает структуры верхней оболочки Земли (земной коры и верхней мантии), их движения и развитие во времени и пространстве. Геотектоникой разработаны методы исследования (структурный, формационный, анализа перерывов и несогласий, фаций и мощностей, измерения объемов осадков и вулканитов, сравнительной тектоники, палеотектектонический), а также широко используются методы исследования смежных наук (геофизические, геодезические, геоморфологические и др.). Вспомогательную роль играют экспериментальные методы тектонических исследований. С геотектоникой тесно связана тектонофизика, изучающая физические условия формирования складок, разрывов, землетрясений. Задача геотектоники заключается в установлении последовательности, времени и условий формирования структур; она также дает основу для исследований в других областях геологии: стратиграфии, петрологии, гидрогеологии и др.; знание ее необходимо при поисках, разведке, эксплуатации полезных ископаемых и инженерно-геологических изысканиях. Истоки геотектоники распознаются в сочинениях XVII в. (Стено, Декарт, Лейбниц). Выдающееся значение имели труды Ломоносова, Вернера, Геттона, Буха, де Бомона и др. Однако только в XIX в. благодаря успехам стратиграфии и геологии полезных ископаемых были заложены основы геотектоники как современной науки о развитии структурных форм. Холл и Дэна развивали представления о подвижных областях земной коры — геосинклиналях. В конце этого столетия Карпинский проследил эволюцию тектонических движений Восточно-Европейской платформы. На стыке XIX и XX вв. вышло в свет обобщение Зюсса по строению континентов, а затем крупные тектонические сводки Аргана, Штилле, Кобера, Тетяева, Обручева, Усова, Белоусова и др. Большое значение имело издание в 1933 г. мелкомасштабных схем тектоники СССР; Архангельского и Шатского, Наливкина и Тетяева. В эти же годы начали использоваться при тектонических исследованиях геофизические данные. Широкие региональные исследования на континентах, а затем в переходной зоне от континентов к океану и в океанах, вывели геотектонику на новые рубежи. Сейсмологические методы, глубинное сейсмическое зондирование (ГСЗ) и др. открыли возможность изучения разреза земной коры на глубину и в латеральном направлении. Была выявлена ее горизонтальная и вертикальная неоднородность. Широкое распространение получила теория глубинных разломов и глыбового строения тектоносферы (корово-мантийные блоки). Появились новые аспекты в учении о геосинклиналях (стадийность их развития, типизация) и платформах. Последние стали рассматриваться как более сложные и менее устойчивые структуры. Большое внимание стали обращать на области (горообразования, глыбовые, сводовые и др.), испытывающие после длительного платформенного состояния тектоническую активизацию. Специальные исследования были поставлены в области развития островных дуг и связанных с ними структур - глубоководных котловин и глубоководных океанских желобов. Выявились грандиозные по протяженности (свыше 60 000 км) срединные поднятия в океанах с рифтовыми системами, представляющие мощные вздутия коры. Наличие существенных горизонтальных неоднородностей в коре и мантии показало связь поверхностных тектонических структур с глубинными процессами. Успехам геотектоники содействовало составление тектонических карт СССР, Европы, Евразии, С. Америки, Канады, Африки и др., имеющих как теоретическое значение для уточнения понятий об основных структурных элементах земной коры и структурных комплексах, так и практическое применение, поскольку эти карты являются основой прогнозных металлогенических карт, карт перспектив нефтегазоносности и др. Роль геотектоники существенно возрастает в связи с усилением поисков м-ний, не выходящих на поверхность Земли. Совр. геотектоника включает ряд самостоятельных разделов: структурную геологию, региональную Г., теоретическую Г., экспериментальную Г., новейшую Г. (неотектонику), прикладную Г.

Рис. 1 Тектоническая карта СССР

ГЕОДИНАМИКА — наука о процессах, протекающих в системе “Земля”, и о силовых (энергетических) полях, проявляющихся в этих процессах. В соответствии с естественным структурным разделением системы “Земля” на геосферы в составе геодинамики выделяются: динамика ядра, динамика мантии, динамика литосферы, динамика гидросферы, динамика атмосферы и динамика околоземного космического пространства. Динамика трех внутренних геосфер объединяется во внутреннюю, трех внешних — во внешнюю. Внутренняя геодинамика целиком относится к области динамической геологии. Внешняя геодинамика относится к динамической геологии только в той мере, в которой процессы, протекающие во внешних геосферах, воздействуют на литосферу или др. внутренние геосферы. Динамика гидросферы соответствует обл. интересов океанологии, лимнологии и гидрологии, динамика атмосферы — метеорологии. Динамика околоземного космического пространства в настоящее время интенсивно исследуется в рамках программы исследований Космоса. Помимо перечисленных выше крупных разделов геодинамики, в ее составе может рассматриваться динамика любой части системы “Земля”, выделенной по какому-либо существенному признаку (динамика биосферы, динамика рифтовых зон и т. п.), а также динамика отдельных разновидностей естественных процессов (динамика гидротермальных процессов, динамика гроз и т. п.). Сочетания пространственных и предметных ограничений позволяют разнообразно локализовать частные задачи геодинамики (динамика землетрясений Тихоокеанского подвижного пояса, динамика муссонов Ю. -В. Азии, динамика гидротермального процесса Дарасунского м-ния и т. п.). Л. М. Плотников.

Рис. 2. Геодинамическая карта ССР.

МЕТАЛЛОГЕНИЯ - раздел учения о полезных ископаемых, характеризующий геол. закономерности размещения рудных м-ний в пространстве и во времени. Термин введен в 1892 г. Делоне (de Launay), который вначале определил металлогению как исследование законов, управляющих распределением, ассимиляцией и разделением элементов в доступной нам части земной коры, т. е. так, как теперь определяется геохимия. В 1906 г. Делоне подчеркнул важность и необходимость изучения связей минеральных м-ний с региональной геологией и особенно с тектоникой. Совокупность возникающих при этом вопросов он назвал тогда “тектонической металлогенией”. В 1913 г. Делоне писал: “металлогения изучает минеральные м-ния химических элементов с тем, чтобы определить законы, следуя которым эти м-ния должны преимущественно появляться в той или иной геологической зоне, представлять то или иное размещение, те или иные изменения с глубиной и т. п. ”. Однако Делоне включает в понятие металлогения все аспекты и проблемы учения о рудных м-ниях и часть геохимических проблем. Впоследствии многие исследователи широко использовали термин металлогения, давая ему иногда свое толкование. Так, Холмс (Holmes, 1928) определил металлогению как “генетическое изучение рудных м-ний во взаимоотношении с возрастом, региональной тектоникой и петрографическими провинциями”. С. Смирнов применял его в своих региональных работах 30 — 40 гг. там, где речь шла о региональных исследованиях и рассматривалась связь минерализации с геол. особенностями крупных регионов. Билибин в 1944 г. (опубликовано в 1959 г.) определил металлогению, как “совокупность проявлений металлического оруденения, осмысленных с точки зрения тех геологических закономерностей, которые управляют их распределением во времени и пространстве”. В 40-х гг. Билибин опубликовал ряд важных обобщений по металлогении складчатых областей, в т. ч. наметил последовательность этапов их развития. Она в главных чертах подтверждена и детализирована на материале главнейших складчатых районов СССР коллективом сотрудников ВСЕГЕИ, работавшим первое время под руководством Ю. Билибина (Билибина, Вознесенский, Домарев, Дворцова, Горецкая, Грушевой, Ициксон, Карпова, Лаба-зин, Морозенко, Семенов, Серпухов и др.). В контакте с этим коллективом работали также Татаринов, Шаталов, Матвеенко и ряд работников др. организаций. Обобщением результатов научного опыта ВСЕГЕИ явилась работа “Общие принципы регионального металлогенического анализа и методика составления металлогенических карт для складчатых областей ” (1957). Позднее в том же направлении работали Магакьян, Радкевич, В. И. Смирнов, Твалчрелидзе и др., в общем следовавшие по пути, намеченному Билибиным, но выдвигавшие в той или иной мере отличающиеся терминологию и представления об общем развитии складчатых областей. металлогении, согласно Шаталову и др. (1964), имеет свои объекты исследований — металлогенические пояса и провинции, зоны и области, рудные районы, зоны, узлы — и свои специфические задачи — выявление закономерностей распределения рудоносных площадей и рудных м-ний в пространстве и времени, изучение критериев связи оруденения с комплексом геол. условий, влияющих на процессы минерализации, систематизацию и изучение типовых особенностей рудоносных площадей; прогнозирование новых рудоносных площадей. К числу основных методов металлогенических исследований относятся региональный металлогенический анализ, применяемый при изучении более или менее обширных регионов, метод металлогенического анализа рудоконтролирующих факторов, применяемый при детальных исследованиях рудных р-нов, формационный анализ и др. Металлогения тесно связана с тектоникой, петрографией, литологией, учением о полезных ископаемых. Билибин, как и Делоне, выделяет металлогению общую и региональную, а также металлогению специальную. Термин металлогения сопровождаемый географическим названием какого-либо региона или рудоносной площади (напр., М. Урала, Италии и т. п.), следует рассматривать как одно из значений металлогении региональной. Выделяется металлогения эндогенная и металлогения экзогенная. В зарубежной лит. встречается иное понимание термина металлогения.

Например, Орсель (Orsel,1954) под металлогенией понимает основные проблемы теории рудных м-ний. В качестве син. металлогении. употребляется термин “минерагения”, иногда применительно только к закономерностям размещения м-ний неметаллических полезных ископаемых. Оба эти термина этимологически тождественны, что подчеркивали, в частности, Шаталов (1963) и Рутье (Routhier, 1963). В настоящее время в понятие металлогения не включается изучение закономерностей размещения горючих полезных ископаемых, условия образования которых специфичны, а также строительных материалов и т. п. Однако на первых металлогенических картах Делоне предпринимались попытки рассмотрения также закономерностей размещения нефтяных м-нии. См. Ряд петрометаллогенический И. А. Неженский, В. А. Унксов.

Рис. 3. Прогнозно-металлогеническая карта России на редкометальные элементы

Предмет геотектоники. Геотектоника – наука о структуре, движениях, деформациях и развитии земной коры и верхней мантии (тектоносферы) в связи с развитием Земли в целом.

А) Структура - неоднородность в распределении и условиях залегания горных пород разного состава. Структура отдельных материков и океанов и их регионов разного масштаба.

В) Структура - сокращенное обозначение понятия «структурный элемент», разного масштаба – платформы, геосинклинали, сбросы, взбросы и т.д.

Тектонические движения – это механическое перемещение отдельных участков (блоков) земной коры и верхней мантии, сопровождаются деформациями.

Деформации – вызывают нарушения в первичном залегании горных пород – дислокации.

Дислокации: пликативные (складчатые);

дизъюнктивные (разрывные);

инъективные (внедрения в пластичном или жидком (магма) состоянии).

В зависимости от конкретных решаемых задач геотектоника подразделяется на более частные научные дисциплины.

Морфологическая геотектоника или структурная геология, или просто тектоника изучает структурные формы (структуры), создаваемые тектоническими деформациями, и дает основание для классификации этих форм. (По сложившейся традиции это структуры мелкого и среднего масштаба – до десятков километров в поперечнике.)

Региональная геотектоника методами структурного анализа на основе геологических карт и разрезов исследует современное распределение в земной коре и верхней мантии тектонических нарушений (дислокаций) разных типов, что дает возможность произвести тектоническое районирование – выделить группы структур и отразить их на карте.

Историческая геотектоника методами палеотектонического анализа изучает последовательное развитие структур земной коры, устанавливая в нем отдельные этапы и стадии. Особый раздел – неотектоника, учение о новейших (олигоцен - четвертичных) движениях и деформациях, изучаемых специальными методами. Здесь же актуотектоника – изучение современных движений и деформаций инструментальными методами. Современные методы – спутниковые навигаторы (GPS), создание компьютерных объемных моделей и производство расчетов.

Общая (теоретическая, динамическая, генетическая) геотектоника рассматривает закономерности проявления тектонических движений и формирования тектонических структур всех рангов во времени и в пространстве, а также выясняет направленность эволюции тектоносферы в истории Земли. Привлекая сюда же математическое и физическое моделирование, общая геотектоника стремится установить причины тектонических движений и деформаций, происхождение (механизм образования) всех типов тектонических структур.

Динамическая геотектоника является частью динамической геологии, как и другие – историческая, региональная геотектоники, часть сооств. разделов геологии.

Тектонофизика изучает деформации земной коры в целом как физического тела путем восстановления полей тектонических напряжений по данным структурного анализа, материалов геокартирования и специальных наблюдений, например трещиноватости горных пород, а также путем физического моделирования.

Последнее составляет предмет экспериментальнойтектоники. Здесь же применяется математическое моделирование.

Геодинамика – родилась на стыке геотектоники и геофизики. Её задача при помощи геофизических методов, математического и физического моделирования выявить характер и закономерности течения процессов, определяющих эндогенную активность и структурные преобразования Земли в целом. От геотектоники отличается анализом всех эндогенных процессов, (не только тектонических) а и магматических и метаморфических, охватывая этим анализом всю планету и все её твердые оболочки.

Сейсмотектоника – на стыке геотектоники и сейсмологии, изучает тектонические условия возникновения землетрясений.

Прикладная геотектоника.

Прикладное, практическое значение геотектоники.

Дата добавления: 2017-01-13