Колебательные движения земной коры, их причины и геологические последствия

Курсовая работа

Выполнил: студент Вечернего и Заочного обучения

Оренбургский Государственный Университет.

Введение.

Проблема современных движений земной коры в последние годы привлекает к себе все большее внимание. Создание рассчитанных на длительные сроки службы инженерных сооружений, которые в течение этих сроков подвергаются влиянию современных движений земной коры, повышенные требования к точности ориентировки в пространстве ряда промышленных установок обуславливают практическую необходимость исследования указанных движений. Научное значение рассматриваемой проблемы определяется тем, что данные движения представляют собой одно из немногих проявлений на земной поверхности процессов, происходящих в недрах нашей планеты. Под современными колебательными движениями земной коры мы понимаем те движения, которые изучаются инструментальными методами (повторные нивелировки, наклономерные измерения, в скором времени, вероятно, измерения изменений силы тяжести и др.). Эти движения тесно примыкают к новейшим движениям, изучаемым методами четвертичной геологии и геоморфологии. Следует подчеркнуть сугубую условность подобной классификации. Как правило, провести границу между современными и новейшими движениями чрезвычайно трудно: они часто непосредственно переходят друг в друга.

С кинематической точки зрения спектр современных движений довольно широк — от относительно высокочастотных, возникающих в результате сейсмических толчков, через приливные со средними периодами до весьма длиннопериодных, даже апериодических, длящихся сотни, тысячи и десятки тысяч лет. Именно эти последние движения называют «вековыми», и им-то мы хотим уделить здесь особое внимание.

Простое рассмотрение карт современных колебательных движений показывает, что их скорости по крайней мере на один-два порядка выше, чем движений, выявляемых геологическими и отчасти геоморфологическими методами '. Хорошо известно, что по мере увеличения интервала времени, за который выводится средняя скорость движепия, величина ее уменьшается. Современные движения земной коры в этом плане не составляют исключения — самые короткие промежутки времени и дают наибольшие скорости. Таким образом, можно считать, что в геологическом прошлом были движения типа современных, но за достаточно большие интервалы времени в процессе усреднения их эффект сводился к нулю. И наоборот, вполне допустимо утверждение, что движения типа фиксируемых геологическими методами имеют место сейчас, но из-за короткого времени инструментальных измерений эффект обнаружить не удается. Следовательно, современные вековые движения представляют собой длинноволновую часть спектра современных движений вообще и наряду с этим они образуют наиболее коротковолновую часть спектра движений геологических. При изучении вековых движений знать это очень существенно, так как нельзя заранее сказать, является ли природа разных частей всего спектра движений одинаковой. Во всяком случае не исключено, что современные вековые движения, по крайней мере отчасти, могут вызываться причинами иными, чем движения «геологического типа», которые длятся миллионы лет и вызываются столь же длительно развивающимися внутриземными процессами.

Колебательные движения земной коры, медленные поднятия и опускания земной коры, происходящие повсеместно и непрерывно. Благодаря им земная кора никогда не остаётся в покое: она всегда разделена на участки, одни из которых поднимаются, другие прогибаются. Колебательные движения земной коры происходили на протяжении всех прошлых геологических периодов и продолжаются сейчас. Они определяют размещение и изменение очертаний суши и моря на поверхности Земли, лежат в основе образования и развития ее рельефа.

Методы изучения Колебательные движения земной коры различны для прошлых геологических периодов, антропогенового периода и современной эпохи. Для выявления современных движений, происходивших в историческое время и продолжающихся ныне, применяют геодезические методы, основанные на длительных наблюдениях над уровнем моря или на повторных точных нивелировках. Эти наблюдения показывают, что обычная скорость современных Колебательныедвижения земной коры измеряется миллиметрами (до 2—3 см) в год. Колебательные движения земной коры, начавшиеся с неогена и создавшие современные формы рельефа, называются новейшими и изучаются главным образом методами геоморфологии. Колебательные движения земной коры более ранних геологических периодов запечатлены в составе, слоистости и мощности отложений.

Основные закономерности, связанные с Колебательные движения земной коры, разработал А. П. Карпинский. Его выводы получили развитие в работах А. Д. Архангельского. В дальнейшем проблему Колебательных движений земной коры развивали М. М. Тетяев, Г. Ф. Мирчинк, Н. М. Страхов, В. В. Белоусов, А. Б. Ронов, В. Е. Хаян и др.

За рубежом Колебательные движения земной коры были выделены в конце 19 в. американским геологом Г. Джильбертом под названием эпейрогенических. В 20 в. изучением этих движений занимались французский геолог Э. Ог, немецкие геологи Х. Штилле, С. Бубнов и др. Исследованиями выявлены две разновидности Колебательных движений земной коры: общие колебательные движения и волновые. Общие Колебательные движения земной коры выражаются в одновременном поднятии или опускании обширных областей, охватывающих целый материк или значительную его часть. Благодаря общим колебательным движениям происходят трансгрессии и регрессии, меняются очертания суши и моря, изменяется состав морских осадков по вертикали, образуется их слоистость, возникают морские и речные террасы и так далее. Общие колебания состоят из движений многих порядков, наложенных друг на друга. Наиболее крупные общие колебания имеют период, измеряемый 200—300 млн. лет. Они лежат в основе тектонических циклов, которые проявляются прежде всего в повторяемости крупных трансгрессий и регрессий. На их фоне происходят частые трансгрессии и регрессии с меньшим периодом. Самые короткие циклы трансгрессий и регрессий измеряются тысячами и даже сотнями лет. Чем короче период цикла, тем более локально он проявляется. Средняя скорость общих колебаний, измеренная за длительный геологический срок, обычно выражается в сотых и десятых долях мм в год. Отдельные кратковременные колебания высших порядков происходят значительно быстрее, со скоростью, близкой к скорости современных Колебательных движений земной коры.

Волновые Колебательные движения земной коры накладываются на общие колебания и выражаются в длительном расчленении любого крупного участка поверхности на зоны поднятий и прогибаний. Эти движения фиксируются в рельефе земной поверхности и распределении фаций и мощности осадочных отложений. Их амплитуда может достигать 15—20 км.

В развитии волновых Колебательных движений земной коры наблюдаются различные режимы, из которых основные — геосинклинальный и платформенный. В геосинклиналях волновые Колебательные движения земной коры очень контрастны и имеют большую амплитуду: узкие (в несколько десятков км) зоны поднятия и прогибания тесно примыкают друг к другу и часто разделены глубинными разломами. На платформах Колебательные движения земной коры характеризуются малой амплитудой (до нескольких км) и крайне слабой контрастностью: широкие (сотни и тысячи км), в плане округлые области медленного поднятия и опускания коры плавно и постепенно переходят друг в друга.

Поскольку в течение геологической истории материков в целом геосинклинальный режим постепенно уступал свое место платформенному, Колебательные движения земной коры более поздних периодов суммарно менее интенсивны, чем те же движения в более ранние периоды. Однако в областях тектонической активизации (например, в Тянь-Шане) Колебательные движения земной коры снова приобретают чрезвычайно высокую интенсивность, хотя ранее там уже устанавливался на длительное время спокойный платформенный режим.

На поверхности островов и шельфового дна морей наблюдаются признаки древних, новейших и современных Колебательных движений земной коры. О Колебательных движениях земной коры на дне глубоких океанов известно очень мало.

Предполагается связь Колебательных движениях земной коры с изменениями плотности материала в верхней мантии и в глубине земной коры и с его перемещениями.

Изучение Колебательные движения земной коры, медленные поднятия и опускания земной коры, происходящие повсеместно и непрерывно. Благодаря им земная кора никогда не остаётся в покое: она всегда разделена на участки, одни из которых поднимаются, другие прогибаются. Колебательные движения земной коры происходили на протяжении всех прошлых геологических периодов и продолжаются сейчас. Они определяют размещение и изменение очертаний суши и моря на поверхности Земли, лежат в основе образования и развития ее рельефа.

Методы изучения К. д. з. к. различны для прошлых геологических периодов, антропогенового периода и современной эпохи. Для выявления современных движений, происходивших в историческое время и продолжающихся ныне, применяют геодезические методы, основанные на длительных наблюдениях над уровнем моря или на повторных точных нивелировках. Эти наблюдения показывают, что обычная скорость современных К. д. з. к. измеряется миллиметрами (до 2—3 см) в год. К. д. з. к., начавшиеся с неогена и создавшие современные формы рельефа, называются новейшими и изучаются главным образом методами геоморфологии. К. д. з. к. более ранних геологических периодов запечатлены в составе, слоистости и мощности отложений.

Основные закономерности, связанные с К. д. з. к., разработал А. П. Карпинский. Его выводы получили развитие в работах А. Д. Архангельского. В дальнейшем проблему К. д. з. к. развивали М. М. Тетяев, Г. Ф. Мирчинк, Н. М. Страхов, В. В. Белоусов, А. Б. Ронов, В. Е. Хаян и др.

За рубежом К. д. з. к. были выделены в конце 19 в. американским геологом Г. Джильбертом под названием эпейрогенических. В 20 в. изучением этих движений занимались французский геолог Э. Ог, немецкие геологи Х. Штилле, С. Бубнов и др. Исследованиями выявлены две разновидности К. д. з. к.: общие колебательные движения и волновые. Общие К. д. з. к. выражаются в одновременном поднятии или опускании обширных областей, охватывающих целый материк или значительную его часть. Благодаря общим колебательным движениям происходят трансгрессии и регрессии, меняются очертания суши и моря, изменяется состав морских осадков по вертикали, образуется их слоистость, возникают морские и речные террасы и так далее. Общие колебания состоят из движений многих порядков, наложенных друг на друга. Наиболее крупные общие колебания имеют период, измеряемый 200—300 млн. лет. Они лежат в основе тектонических циклов, которые проявляются прежде всего в повторяемости крупных трансгрессий и регрессий. На их фоне происходят частые трансгрессии и регрессии с меньшим периодом. Самые короткие циклы трансгрессий и регрессий измеряются тысячами и даже сотнями лет. Чем короче период цикла, тем более локально он проявляется. Средняя скорость общих колебаний, измеренная за длительный геологический срок, обычно выражается в сотых и десятых долях мм в год. Отдельные кратковременные колебания высших порядков происходят значительно быстрее, со скоростью, близкой к скорости современных К. д. з. к.

Волновые К. д. з. к. накладываются на общие колебания и выражаются в длительном расчленении любого крупного участка поверхности на зоны поднятий и прогибаний. Эти движения фиксируются в рельефе земной поверхности и распределении фаций и мощности осадочных отложений. Их амплитуда может достигать 15—20 км.

В развитии волновых К. д. з. к. наблюдаются различные режимы, из которых основные — геосинклинальный и платформенный. В геосинклиналях волновые К. д. з. к. очень контрастны и имеют большую амплитуду: узкие (в несколько десятков км) зоны поднятия и прогибания тесно примыкают друг к другу и часто разделены глубинными разломами. На платформах К. д. з. к. характеризуются малой амплитудой (до нескольких км) и крайне слабой контрастностью: широкие (сотни и тысячи км), в плане округлые области медленного поднятия и опускания коры плавно и постепенно переходят друг в друга.

Поскольку в течение геологической истории материков в целом геосинклинальный режим постепенно уступал свое место платформенному, К. д. з. к. более поздних периодов суммарно менее интенсивны, чем те же движения в более ранние периоды. Однако в областях тектонической активизации (например, в Тянь-Шане) К. д. з. к. снова приобретают чрезвычайно высокую интенсивность, хотя ранее там уже устанавливался на длительное время спокойный платформенный режим.

На поверхности островов и шельфового дна морей наблюдаются признаки древних, новейших и современных К. д. з. к. О Колебательных движениях земной коры на дне глубоких океанов известно очень мало.

Предполагается связь К. д. з. к. с изменениями плотности материала в верхней мантии и в глубине земной коры и с его перемещениями.

Изучение К. д. з. к. имеет большой практический интерес, поскольку оно помогает устанавливать закономерности распределения в земной коре таких формаций осадочных пород, с которыми связаны залежи полезных ископаемых (нефть, газ, уголь, осадочные руды Fe, Mn, фосфоритов, бокситов и др.).

Поскольку современные колебательные движения отражают процессы, происходящие в глубинах Земли, при изучении причин таких движений приходится сталкиваться с большим разнообразием явлений. Это обстоятельство чрезвычайно затрудняет изучение таких движений.

За последние годы неоднократно предпринимались попытки осуществить спектральный анализ современных вертикальных движений. Для различных профилей и в платформенных и в высокоподвижных областях получены спектры весьма сложного характера. Правда, удается подметить некоторые общие закономерности. Так, коротковолновая часть спектра в подвижных областях оказывается более интенсивно выраженной, чем в платформенных. Но это явление можно было предвидеть, ибо оно отражает давно известное геологам правило: в подвижных областях движения носят более дробный характер, чем на платформах. Гораздо интереснее факт наличия волн определенной длины практически во всех профилях на двух платформах — Русской и Североамериканской. Оказалось, что в спектрах современных вертикальных движений этих платформ, как правило, присутствуют волны длиной в 300, 210, 170, 130, 100, 80 и 65 км.

Сейчас изучение глубинных источников современных вертикальных движений земной коры идет по линии построения частных моделей, дающих представление о возможном эффекте действия какого-либо одного из предполагаемых источников. Следует надеяться, что сложение этих моделей позволит создать в дальнейшем некую комплексную модель глубинных процессов, порождающих современные движения. Такая схема, видимо, будет достаточно сложной.

Поскольку современные вертикальные движения наиболее хорошо изучены на платформах, где эти движения, вероятно, наименее сложны по своим проявлениям, естественно было начать построение моделей именно для платформенных областей. При этом моделирование не охватывало области недавних оледенений и с другими недавними нарушениями нагрузки на земную кору. Эти области процессов восстановления изостатического равновесия в последние годы подверглись детальному исследованию, благодаря чему еще ранее удалось создать модели восстанавливающих процессов, вполне удовлетворительно согласующиеся с данными наблюдений.

Признаки новейших поднятий:

Морские террасы, береговые валы и ниши, приподнятые над современным уровнем моря.

Расширение площади, занятой прибрежными мелями, шхерами, полуостровами, расширение намывного берега.

Морские осадки, обнаруженные на суше вдали от берегов.

Речные террасы; дельты (не всегда).

Кайнозойские отложения и денудационные поверхности, приподнятые над уровнем местности, иногда изогнутые и разорванные.

Поднятие над уровнем моря коралловых рифов.

Признаки новейших опусканий:

Залитый водами моря эрозионный рельеф - террасы, речные долины, фиорды, каньоны.

Эстуарии, затопленные долины рек, лиманы.

Погруженные значительно ниже уровня моря коралловые рифы.

Этот перечень далеко не полный.

Современные же движения нагляднее всего обнаруживаются по историческим и археологическим признакам, а также по данным точных повторных нивелировок и триангуляций.

При изучении колебательных движений следует иметь в виду, что уровень океана, в свою очередь, может изменяться из-за изменения общего объема воды в океанах (таяние ледников, изменение конфигурации океанических впадин и др.). Такого рода колебания уровня моря, не связанные с тектоникой, называются эвстатическими. Их эффект сказывается одновременно и одинаково на всех берегах - по этому признаку можно отличить эффект эвстатических колебаний от эффекта вертикальных дифференциальных движений отдельных блоков земной коры.

Чтобы наглядно представить масштаб колебательных движений, составляют карты изобаз (изобазы - линии, соединяющие точки, испытывающие одинаковые поднятия или опускания).

Колебательные движения прошедших геологических периодов.

Важнейший метод их изучения - метод анализа стратиграфической колонки. Пример: разрез коренных пород Подмосковья. Он состоит из следующих отложений: средний девон - лагунные осадки, верхний девон - известняки (шло погружение), нижний карбон - прибрежные фации - лагунные и континентальные угленосные отложения (каменные угли Подмосковного бассейна). Это свидетельствует о подъеме территории. В среднем карбоне распространены прибрежные песчаники и континентальные отложения, в верхнем карбоне - морские осадки, известняки с