Эндогенные геологические процессы 2 страница

В отличие от складок геосинклинальных областей платформен­ные складки имеют значительно меньшие амплитуды и удлинен-

ность. Вследствие этого наклон крыльев их невелик. Обычно он измеряется долями градуса и лишь изредка достигает нескольких градусов. Платформенные складки не сопряжены с отрицатель­ными структурами, поэтому их часто называют прерывистыми. Для платформенных областей характерны следующие|морфо-логические типы структур (рис. 22): брахиантиклинальные складки с отношением длины к ширине от 5: 1 и менее, купола, структур­ные носы, структурные террасы. Широко распространены на платформах флексуры — коленообразные изгибы слоев (рис. 23). Во флексурах выделяют поднятое (верхнее) и опущенное (нижнее) крылья с почти горизонтальным залеганием слоев и соедини­тельное крыло с очень крутым залеганием слоев. Зачастую они служат отражением в осадочном чехле разрывных нарушений фундамента.

По положению осевой плоскости и крыльев в пространстве среди платформенных складок выделяют прямые и наклонные. Весьма важным признаком платформенных структур является степень прослеживания складок в осадочном чехле. С этой точки зрения выделяют структуры: сквозные, с замкнутыми контурами во всех горизонтах осадочного чехла; погребенные с замкнутыми контурами только в нижних горизонтах; навешенные, замкнутые только в верхних горизонтах; дисгармоничные, теряющие замкну­тую форму в верхних и нижних горизонтах.

Размеры платформенных структур изменяются в широких пределах. Кроме рассмотренных выше надпорядковых структур — антеклиз и синеклиз выделяют структуры первого порядка. В пределах антеклиз это своды, впадины, седловины. Структуры первого порядка осложнены структурами второго порядка — валами или отдельными (локальными) поднятиями, относимыми к структурам третьего порядка. Локальные поднятия зачастую осложняют валы. Кроме того, валами принято называть зоны развития локальных поднятий, характеризующихся общностью простирания и площадью распространения. Валы и локальные поднятия — это основные объекты для поисков нефти и газа.

Д и а п и р ы. Особым видом складок являются диапиры (купола протыкания). Их образование связано с выдавливанием солей или глин в покрывающие их породы. В результате обра­зуются диапировые ядра разнообразной формы, над которыми покрывающие породы приобретают форму купола, осложненного разрыв­ными нарушениями (рис. 24). При­мером диапировых складок могут служить соляные купола в Эмбен-ском районе Прикаспия, с которыми связаны залежи нефти. Эти купола имеют самые различные размеры, до­стигая порой в диаметре десятков километров.

Разрывные наруше­
ния со смещением
слоев. Смещение горных по­
род в процессе тектонических
движений участков земной коры
происходит по разрывным нару­
шениям, или разломам.

Разломы. — это крупные раз­рывные нарушения земной коры, распространяющиеся на большую глубину и имеющие значительные длину и ширину. С разломами нередко связаны различные гео­логические образования — брек­чии трения, дайки, жилы рудных тел и т. п. Изучение этих геоло­гических образований позволяет судить о глубине разлома и его истории, а также о наличии самого разлома, поскольку^совокуп-ность связанных с разломом геологических образований придает ему в плане форму вытянутого пластинообразного тела, секущего слоистую структуру осадочной толщи пород. Положение прираз-ломного тела на глубине можно определять по изменению маг­нитного поля. Так, резкие линейные магнитные аномалии в океа­нах интерпретируются как отражение разломов, подводящих основные по составу магмы с глубины и т. п. С разломами свя­заны также зоны дислокационного метаморфизма, под которыми понимают зоны трещиноватости, дробления, разрывов и смятия. Кроме того, разломы можно рассматривать как зоны геохими­ческих изменений, зоны рудных концентраций, зоны размещения магматических тел.

Прилегающие к разлому участки горных пород называются крыльями (рис. 25). Крыло, перекрывающее разлом, называется висячим, а крыло, перекрываемое разломом, — лежачим. Рас­стояние между сопряженными точками по разлому называется длиной смещения, а по вертикали — его амплитудой.

Основные виды разрывных нарушений. Сбросом называется разрывное нарушение, у которого висячее крыло относительно лежачего смещено вниз (рис. 26). Скважины, пересекающие сброс, фиксируют выпадение части пластов из разреза.

Взбросом называется разрывное нарушение, у которого вися­чее крыло относительно лежачего смещено вверх, что в разрезе скважин фиксируется повторением одних и тех же пластов.У взбро­сов угол наклона сместителя всегда больше 60°.

Разрывные нарушения, по форме напоминающие взбросы, но с меньшими углами наклона разрывного нарушения, назы­ваются надвигами (рис. 27) Пологие надвиги с огромной зоной перекрытия называются шарьяжами. Надвиговое крыло шарья-

жеи называют покровом или аллохтоном, а поднадвиговое крыло — автохтоном. Под действием денудационных процессов отдельные части аллохтона могут быть размыты вплоть до обнажения под ним участков автохтона. Выход на поверхность автохтона среди пород аллохтона называется тектоническим окном (рис. 28).

ю С

Формы разрывных на­рушений (рис. 29). Грабе­ном называется блок гор­ных пород, ограниченный разрывными нарушениями и опущенный относительно смежных с ним блоков. К грабенам нередко при­урочены речные долины, а на дне океанов — подвод­ные долины (рифты).

Горстом называется ограниченный разрывными нарушениями блок гор­ных пород, поднятый от­носительно смежных с ним блоков. Горсты могут быть тесно связаны с антикли-

нальными складками, а также могут быть самостоятельными структурными формами.

Сбросовая ступень представляет собой несколько блоков, сту-пенеобразно смещенных относительно друг друга по параллель­ным плоскостям. Сбросовые ступени могут ограничивать горсты и грабены, а также существовать независимо вдоль границ крупных поднятий и прогибов.

Магматические процессы

Магматическими процессами называются все процессы, с ко­торыми связано образование магмы и магматических пород, а также явления, обусловленные деятельностью магмы.

Как уже отмечалось, вещество земной коры и верхней мантии Земли находится в твердом состоянии, хотя породы на глубине 80—130 км, где температура недр достигает 1500 °С, должны были бы расплавиться. Сохранению вещества в твердом состоянии спо­собствуют высокие давления на этих глубинах. Нарушение термо­динамического равновесия, установившегося в процессе длитель­ного развития Земли (снижение давления или повышение темпе­ратуры), приводит к переходу в локальных участках вещества из твердого состояния в огненно-жидкое (магму). В результате в верх­ней мантии образуется магматический очаг. Понижение давления может быть обусловлено тектоническими движениями по разло­мам, проникающим глубоко в недра Земли. Увеличение темпе­ратуры возможно за счет теплового потока, связанного с некото­рыми глубинными процессами, например с радиоактивным рас­падом.

Переход вещества из твердого состояния в магму сопровож­дается резким возрастанием давления за счет энергии газов и пере­гретых паров, содержащихся в магме. Это, в свою очередь, спо-

собствует переходу тепловой энергии в кинетическую. В резуль­тате магма перемещается из магматических очагов в участки зем­ной коры, ослабленные тектоническими подвижками. Так как давление в земной коре значительно меньше, чем в верхней ман­тии, то происходит резкое часто взрывное выделение газов из магмы. Взрывы газа приводят к образованию в земной коре кана­лов, по которым магма устремляется к поверхности Земли. Под­нимаясь по этим каналам, магма или внедряется в земную кору, не достигая поверхности, или извергается на поверхность в виде лавы.

Интрузивный магматизм. Процесс внедрения магмы в земную кору носит название интрузии. Интрузией назы­вают и магматическое тело, образовавшееся при застывании магмы на глубине в земной коре. Формы интрузий различны (рис. 30).

Батолиты — огромные массивы магматических пород непра­вильной формы, обычно гранитоидного состава, образовавшиеся глубоко в земной коре. Иногда они обнажаются на земной поверх­ности в результате действия экзогенных процессов. Нижней гра­ницы батолитов еще нигде не удалось зафиксировать. Площадь их измеряется тысячами квадратных километров. С вмещающими породами они залегают несогласно. Небольшие батолиты пло­щадью менее 200 км² называются штоками.

Лакколиты — тела грибообразной формы, встречающиеся в верхних слоях земной коры. Своеобразная форма их обуслов­лена выгибанием вышележащих слоев над магматическим каналом под напором магмы, в связи с чем подошва и кровля лакколитов залегают согласно с вмещающими породами.

Секущие жилы, или дайки,—плитообразные тела, образовав­шиеся в результате выполнения полостей трещин магматическими

расплавами. Обычно они приурочены к замковым частям складок, что указывает на их связь с разломами, в результате которых возникают трещинные пустоты, куда и устремляется магма. Мощность секущих жил 1—3 м, но иногда достигает многих метров. При разрушении менее крепких смещающих пород на поверхности жила зачастую выступает в виде стены.

Горизонтальные пластовые интрузии, образовавшиеся при внедрении магмы между пластами горных пород, называются силлами.

Факолиты — тела, по своей форме напоминающие изогнутую чечевицу сравнительно небольших размеров. Располагаются они в сводах складок согласно с пластами вмещающих пород, что свидетельствует об их сингенетичности с образованием складок.

Вулканизм. Под вулканизмом, или эффузивным магма­тизмом, понимают комплекс всех явлений, связанных с деятель­ностью вулканов.

Вулканы, извержение которых происходит в настоящее время или происходило в течение исторического времени, называются действующими, а вулканы, об извержениях которых нет истори­ческих данных, называются потухшими (Казбек, Эльбрус). Однако деление это чисто условное, поскольку вулканы, считающиеся потухшими, иногда возобновляют свою деятельность. В настоящее время известно более 500 действующих вулканов. У нас в стране 23 действующих вулкана находится на Камчатке и 38 — на Ку­рильских островах.

Типы вулканов. Различают вулканы трещинного и централь­ного типов. Трещинные вулканы извергают газы и жидкие лавы по трещинам в земной коре. Размеры трещин могут быть очень большими. Ныне действующие на поверхности Земли трещинные вулканы известны в Исландии, они приурочены к разломам дли­ной до 40 км. Наиболее активен трещинный вулкан Гекла. В наши дни интенсивно проявляются трещинные вулканы на дне океанов. При извержении лава растекается по обе стороны трещины, образуя покровы огромных размеров. Так, образовавшиеся в не­огене и антропогене базальтовые покровы в районе Армянского нагорья занимают площадь около 50 тыс. км².

Вулканы центрального типа имеют форму усеченных конусов, куполов, щитов, сложенных продуктами извержения. Наиболь­шая высота вулканов 4—5 тыс. м. Чашеобразное углубление на вершине вулкана называется кратером (рис. 31), канал, по ко­торому поднимается лава, — жерлом. Жерло соединяется с вто­ричным очагом, питающим вулкан и расположенным в земной коре. Основные первичные магматические очаги вулканов на­ходятся в верхней мантии и соединены каналами с вторичными. Выделяются вулканы моногенные, извергающиеся один раз, и полигенные, извергающиеся многократно. К моногенным вул­канам относят так называемые трубки взрыва. Их образование связано с единым огромной силы взрывом газа, выделяющегося

из магмы, без появления лавы. В ФРГ такие вулканы называются маарами. Маары имеют вид широкой воронки, окруженной валом из рыхлых продуктов извержения. Диаметр их^200—3200 м, глубина 150—400 м. Характерно, что трубки взрыва, обнару­женные в той или иной местности, расположены на одной линии. Трубки, выявленные у г. Кимберли в Африке, получили назва­ние кимберлитовых. В породах, заполняющих кимберлитовые трубки, найдены алмазы. Кимберлитовые трубки обнаружены у нас в Якутии.

Полигенные центральные вулканы по строению и характеру извержения в свою очередь подразделяются на несколько типов. На характер извержения влияет состав лавы. Извержение вулка­нов, выделяющих жидкую, бедную газами лаву, происходит спокойно (гавайский тип). Однако у таких вулканов в процессе извержения могут возникать лавовые фонтаны высотой до не­скольких десятков метров. Конусы вулканов, построенные только из застывшей лавы, называются щитовыми. Склоны их пологие (уклон 3—10°). Диаметр кратеров может достигать 5 км.

У вулканов типа Везувия вязкая, богатая газами лава заку­поривает жерло, препятствуя свободному их выходу. Поэтому извержению таких вулканов предшествуют подземные толчки. Затем происходят сильные взрывы газов, выбрасывающие из кра­тера на несколько километров вокруг огромное количество пепла, лапиллей и бомб. Вулканы изливают порой огромное количество лавы. Продукты извержения образуют высокие конусообразные горы с крутыми склонами (до 30 °).

У вулканов типа Мон-Пеле газы не в состоянии прорвать застывшую в жерле вязкую лаву. С сильнейшими взрывами они вырываются через боковые отверстия. Вырвавшиеся газы обла­дают высокой температурой (до 800 °С — «палящие тучи») и при­носят большие разрушения. Лава у таких вулканов медленно выдавливается из жерла, образуя купол — обелиск.

Из-за вязкой лавы кислого состава извержения вулканов типа Кракатау также сопровождаются сильными подземными толчками и взрывами с выбросом газа и пепла. Последующий мощный взрыв разрушает почти весь вулкан.

Таким образом, в процессе извержения вулканов выделяются газообразные, жидкие и твердые продукты.

Газообразные продукты состоят в основном из паров воды, а также содержат водород, хлор, серу, азот, углерод, кислород, углекислый газ, метан, аммиак, сернистый газ и др.

Жидкие продукты извержений представлены лавой — магма­тическим расплавом, в значительной мере освобождавшимся в процессе подъема из недр от летучих веществ. Химический состав лав разнообразен, преобладают О, Si, Al, Mg, Na, Ca, К, Н и др. Растекаясь на поверхности и застывая, лава образует покровы и потоки, а иногда нагромождение глыб. Основные породы, развитые на платформе и образовавшиеся в процессе определенного цикла магматизма, называются траппами (напри­мер, траппы Сибирской платформы).

Твердые продукты извержений в зависимости от размера частиц подразделяются следующим образом: вулканический пе­пел — наиболее мелкие (до 1 мм) частицы застывшей лавы, об­ломки отдельных минералов и иногда чуждых пород; вулканиче­ский песок — мелкие (1—2 мм) частицы застывшей лавы; ла-пилли — обломки лавы диаметром от 2 до 30 мм; вулкани­ческие бомбы — куски лавы, выброшенные при извержении в пла­стическом состоянии и получившие при застывании различную форму, размер бомб может достигать 15 м в поперечнике. Твер­дые продукты извержений, отложившиеся в том или ином месте, постепенно уплотняются, цементируются и превращаются в по­роду, называемую вулканическим туфом.

Поствулканические процессы — процессы, происходящие после активной фазы извержений вулкана. Они могут продолжаться длительное время в виде извержений небольших грязевых вулка­нов (сальз), фонтанирования пара и горячих вод (гейзеров), различных проявлений горячих источников термальных и термо­минеральных вод.

Вулканические зоны — глубинные разломы и связанные с ними тектонические движения создают благоприятные условия для образования магматических очагов в верхней мантии Земли. Поэтому действующие вулканы сосредоточены в зонах интенсив­ного движения земной коры. Одна из этих зон прослеживается по берегам Тихого океана, образуя Тихоокеанское вулканическое кольцо. Другая зона — Средиземноморско-Индонезийский пояс— протягивается из бассейна Средиземного моря к островам Индо­незии. Третья зона образует Атлантический пояс, который про­ходит через Исландию, острова Азорские, Мадейра, Канарские, Зеленого Мыса, Вознесения, Св. Елены, Тристан-да-Кунья.

Понятие о метаморфизме горных пород

Метаморфизмом горных пород называется совокупность про­цессов, происходящих ниже зоны выветривания и вызывающих изменения горных пород под действием давления, температуры и химически активных веществ. Эти изменения сводятся к частич-

ной или полной перекристаллизации пород с образованием новых структур и в большинстве случаев с возникновением новых ми­нералов. При этом нередко может меняться и химический состав пород.

Различают три основных типа метаморфизма: динамомета-морфизм, контактовый и региональный (динамотермальный).

Динамометаморфизм, или дислокационный мета­морфизм, — это изменение горных пород при низких темпера­турах под действием высокого давления, возникающего при склад-кообразовательных процессах.

Динамометаморфизм может быть пластическим и катакласти-ческим. При пластическом динамометаморфизме изменения в по­роде происходят без раздробления минеральных компонентов. В результате возникает вторичная сланцеватость пород или кли­важ. Кливажем называется расслаивание горных пород, в направ­лении, перпендикулярном к направлению давления. Катакласти-ческий динамометаморфизм вызывает раздробление горных по­род, их перетирание, в результате чего образуются новые, катак-ластические породы.

Контактовый метаморфизм представляет со­бой изменение горных пород под воздействием магмы, а также выделяющихся из нее летучих веществ и гидротермальных рас­творов.

Различают контактовый метаморфизм: без привноса вещества— термальный и с привносом вещества — аддитивный. Последний подразделяют на пневматолитовый и гидротермальный.

Термальный метаморфизм обусловлен действием высокой тем­пературы (при низком давлении), под влиянием которой проис­ходит перекристаллизация породы с образованием новых мине­ралов. Так, известняк превращается в мрамор, имеющий тот же состав, но другую структуру.

Пневматолитовый метаморфизм приводит к изменению горных пород под воздействием раскаленных газов магмы, при этом происходит полная или частичная замена минералов. К числу вновь образованных минералов относятся мусковит, топаз, мо­либденит, турмалин и др.

Гидротермальный метаморфизм — это процесс химического изменения горных пород под действием горячих водных раство­ров, которые образуются при конденсации водяных паров, выде­ляющихся из магмы и несущих с собой летучие химические ве­щества.

Нередко процессы пневматолитического и гидротермального метаморфизма протекают совместно.

Региональный метаморфизм — это процессы, протекающие в геосинклинальных областях на больших глуби­нах в результате совместного воздействия на горные породы высокого давления и температуры, высокой температуры магмы и постмагматических растворов.

Землетрясения

Землетрясения выражаются в упругих волновых колебаниях, возникающих в разных участках Земли. Они могут быть вызваны тектоническими и вулканическими процессами, обвалами на поверхности и в подземных пустотах.

Тектонические землетрясения происходят вследствие быстрого разрешения напряжений, накапливающихся внутри Земли, и сопровождаются упругими колебаниями вещества — сейсмиче­скими волнами. Они связаны с образованием разломов и движе­нием блоков земной коры, в результате которых появляются тре­щины, волновые изгибы, сбросы, взбросы, сдвиги и т. п.

Вулканические землетрясения, достигающие порой огромной силы, обусловлены толчками, вызванными взрывами газов в про­цессе извержений вулканов.

Обвальные землетрясения связаны с обвалами горных пород на поверхности и в подземных пустотах. Сила этих землетрясений и области их распространения незначительны.

Ежегодно сейсмические станции регистрируют до 10 000 земле­трясений. Из них 95 % приходится на долю тектонических.

Область в недрах Земли, где возникает землетрясение, назы­вается гипоцентром. Глубина его залегания различна и дости­гает 700 км. Землетрясения с глубиной гипоцентра до 50 км на­зывают поверхностными, 50—300 км — промежуточными и свыше 300 км — глубокофокусными. Проекция гипоцентра на земную поверхность называется эпицентром. От гипоцентра во все сто­роны распределяются сейсмические волны в виде затухающих колебаний.

Различают продольные и поперечные сейсмические волны. Скорость распространения продольных волн превышает скорость поперечных почти вдвое. Она зависит от упругости и плотности горных пород. Максимальными скоростями характеризуются кристаллические породы (до 6500 м/с). На границах раздела различных сред возникают поверхностные волны, расходящиеся во все стороны от эпицентра со скоростью, не превышающей 1000 м/с.

Сила землетрясений различна. Ежегодно на Земле происходит до 150 сильных землетрясений, причиняющих значительные разрушения. В СССР сила землетрясений измеряется по 12-балль­ной шкале.

Для регистрации землетрясений организуются сейсмические станции, снабженные специальными приборами — сейсмографами.

Для науки очень важно уметь предсказывать, где, какой силы и когда может произойти землетрясение. Для этого на осно­вании закономерностей распространения сейсмических зон, где наиболее часто происходят землетрясения, составляют карты сейсмического районирования. В настоящий период развития 60

Земли выделяют две основные зоны. Они, как и вулканические зоны, приурочены к зонам интенсивного движения земной коры, т. е. к зонам альпийской складчатости и новейших тектониче­ских движений. Одна зона окаймляет побережье Тихого океана, другая — приурочена к Средиземноморско-Индонезийскому поясу. Гораздо труднее предсказать, когда в том или ином месте про­изойдет землетрясение. С этой целью в СССР и в других странах, расположенных в сейсмических зонах, проводятся специальные исследования. Строительство в таких зонах ведется с применением средств, обеспечивающих устойчивость сооружений при земле­трясениях различной силы, прогнозируемой для того или иного района.

глава v МИНЕРАЛЫ ЗЕМНОЙ КОРЫ

Дата добавления: 2014-11-16