Текст книги "Большая Советская Энциклопедия (ТЕ)"
Автор книги: Большая Советская Энциклопедия
Жанр:
Энциклопедии
сообщить о нарушении
Текущая страница: 15 (всего у книги 79 страниц)
«Тектоника плит»
«Текто'ника плит», новейшая геологическая гипотеза, рассматривающая литосферу Земли как систему подвижных блоков-плит. См. «Новая глобальная тектоника» .
Тектониты
Тектони'ты . общий термин для обозначения горных пород, в которых минералы приобрели определённую ориентировку под действием глубинных сил Земли. Обычно такое воздействие сопровождается перекристаллизацией, образованием сланцеватости , раздроблением (милониты , брекчии тектонические). Изучение Т. с помощью петроструктурного анализа (см. Петротектоника ) позволяет определить ориентировку сжимающих и скалывающих напряжений, действующих во время динамометаморфизма и последовательные стадии деформации. По характеру ориентированности минералов выделяются три группы Т., отражающие тип дифференциального движения вещества: в первом случае пластинчатые минералы (слюда и др.) располагаются параллельно плоскостям скольжения, образуя сланцеватость; во втором – скольжение в минералах происходит по двум взаимнопересекающимся плоскостям; в третьем – характерно вращение зёрен вокруг осей, обычно ориентированных по простиранию складок.
Лит.: Ажгирей Г. Д.. Структурная геология, [2 изд.]. М.. 1966.
П. Н. Кропоткин.
Тектонические гипотезы
Тектони'ческие гипо'тезы, научно обоснованные предположения о причинах движений и деформаций земной коры, создающих её структуру. Вопрос о причинах тектонических деформаций нельзя считать окончательно решенным, поскольку основной источник их возникновения следует искать в мантии Земли, а точные данные о состоянии и движении вещества ниже подошвы земной коры отсутствуют. Недостаточно использованы также возможности количественной обработки данных региональной и исторической геологии, позволяющих восстановить ход эндогенных процессов в планетарном масштабе (развитие трансгрессий и регрессий , поднятий и опусканий, складчатости, магматизма и т. п.). Поэтому существует множество Т. г., усматривающих причины тектонического развития в весьма различных факторах. Все имеющиеся гипотезы можно объединить в две группы: гипотез фиксизма , в основе которых лежит предположение о неизменности взаимного расположения отдельных глыб земной коры на протяжении геологической истории и ведущей роли вертикальных тектонических движений, и гипотез мобилизма , допускающих крупные перемещения материковых глыб коры в горизонтальном направлении и отводящих этим горизонтальным движениям основную роль.
Первая попытка научно объяснить деформацию пластов горных пород была сделана в 18 в. А. Г. Вернером в гипотезе нептунизма , которая рассматривала нарушения горизонтального залегания слоев как результат подводных оползней или обвалов. Тогда же была выдвинута гипотеза плутонизма Дж. Геттона . в основе которой лежала идея о преобладании в развитии Земли вертикальных поднятий. Эта идея была развита в первой четверти 19 в. немецким учёными Л. Бухом. А. Гумбольдтом и Б. Штудером, которые объясняли образование складчатых горных сооружений подъёмом магмы при вулканических и интрузивно-магматических процессах (гипотеза «кратеров поднятия»). Однако такое объяснение оказалось недостаточным, и во 2-й половине 19 – начале 20 вв. почти всеобщее признание получила контракционная гипотеза , в разработке которой принимали участие Л. Эли де Бомон . А. Гейм , Э. Зюсс . Х. Джефрис , а из русских геологов – А. П. Карпинский, Ф. Н. Чернышев, И. В. Мушкетов, А. П. Павлов, К. И. Богданович. Контракционная гипотеза исходила из представления о первоначально расплавленной и постепенно охлаждающейся Земле (космогоническая гипотеза Канта – Далласа). Тектонические деформации она объясняла охлаждением Земли и сокращением её радиуса; смятие слоев в складки рассматривалось как результат сжатия под действием горизонтальных сил, возникающих в земной коре при сокращении размеров планеты. Однако открытие радиоактивности горных пород поставило под сомнение исходное положение контракционной гипотезы – об изначально расплавленной и охлаждающейся Земле. Было показано, что тепловая энергия, выделяемая при радиоактивном распаде, компенсирует (возможно даже с избытком) потерю тепла Землёй. В 1-й половине 20 в. на смену контракционной гипотезе выдвигаются гипотезы глубинной дифференциации, подкоровых течений, пульсационная, перемещения (дрейфа) материков, расширения Земли.
Гипотеза глубинной дифференциации (голландский учёный Р. В. ван Беммелен и советский геолог В. В. Белоусов) основана на концепции первично холодной Земли. Высокая температура её недр объясняется разогревом за счёт выделения тепла при распаде радиоактивных элементов. Разогрев вызывает частичное плавление вещества мантии и его дифференциацию, которая проявляется неравномерно; в зонах максимального накопления выплавленного лёгкого силикатного материала формируется кора материков. В соответствии с законом изостазии происходит поднятие верхних слоев коры и образование возвышенностей. Т. о., первичными считаются вертикальные движения. Складчатость рассматривается частично как проявление гравитационного тектогенеза (результат смятия слоев при оползании масс на склонах возвышенностей), частично как следствие подъёма глубинных масс коры вдоль оси складчатых сооружений при региональном метаморфизме и гранитообразовании (глубинный диапиризм, Белоусов); при этом на периферии этих сооружений возникает складчатость, связанная с раздвиганием и смятием осадочных толщ. Формирование океанических впадин рассматривается как результат опускания их дна без значительного растяжения с преобразованием материковой коры в более тонкую базальтовую (так называемая океанизация, или базификация , коры – В. В. Белоусов, С. И. Субботин).
Гипотеза подкоровых течений (австрийский тектонист О. Ампферер, немецкие ученые Р. Швнннер и Э. Краус, голландский геофизик Ф. Венинг Мейнес) допускает существование в мантии круговорота конвекционных течений, увлекающих за собой земную кору и вызывающих тем самым её деформации; среди движений земной коры равное значение придаётся и вертикальным, и горизонтальным. Остаётся не вполне доказанным само существование и возможность образования в мантии постоянных или длительных конвекционных течений.
Пульсационная гипотеза (американский геолог У. Х. Бачер, советские учёные М. А. Усов и В. А. Обручев) дополнила идею контракционной гипотезы о сжатии Земли представлением о чередовании глобальных эпох сжатия и эпох её расширения, пытаясь объяснить на этой основе явления магматизма, трансгрессии и регрессии Мирового океана и некоторые др. явления, не объяснённые контракционной гипотезой.
Гипотеза расширения Земли (немецкий геолог О. Хильгенберг, венгерский геофизик Л. Эдьед, американский геолог Б. Хейзен и др.) представляет попытку объяснить происхождение океанических впадин раздвиганием материковых глыб вследствие увеличения радиуса Земли в ходе геологического времени. Причины такого расширения остаются, однако, неясными.
Принципиально новый подход к тектоническим процессам связан с появлением гипотезы перемещения материков (американский геолог Ф. Тейлор и особенно немецкий геофизик А. Вегенер). Гипотезы дрейфа допускают возможность крупных (в тысячи км ) горизонтальных перемещений материковых глыб по подкоровым слоям или вместе с ними (вследствие подкоровых течений в мантии Земли). Причиной таких перемещений первоначально считались силы, возникающие при вращении Земли.
В 60—70-е гг. 20 в. идеи мобилизма были возрождены на новой фактической основе в виде «новой глобальной тектоники» , или «тектоники плит» (американские учёные Х. Хесс, Р. Диц и др.). Эта гипотеза предполагает существование подкоровых конвекционных течений и опирается на данные палеомагнетизма, сейсмологии, особенности магнитных аномалий и результаты бурения дна океанов. Согласно «новой глобальной тектонике», сравнительно хрупкая литосфера, подстилаемая пластичной астеносферой , разделена на жёсткие плиты, отделённые друг от друга тектоническими разрывами (швами) по осевым линиям сейсмических поясов Земли. Плиты включают не только материки, но и «припаянные» к ним части океанического дна, образовавшиеся главным образом в течение мезозоя и кайнозоя. Плиты испытывают друг относительно друга раздвиг (с образованием рифтов и затем океанов), поддвиг (с погружением одной плиты под другую) или горизонтальное смещение типа сдвига. Расширение литосферы в области океанов и новообразование океанической коры компенсируются сокращением поверхности земной коры при поддвигании (субдукции) одних плит под другие у периферии океанов, в области островных дуг , а также у подножия молодых складчатых хребтов (Предгималайский прогиб и др.). Это подтверждается распределением напряжений в очагах землетрясений. Смятие слоев в таких зонах сжатия коры выражается в складчатости горных пород . Геодезические данные указывают на раздвигание глыб (Северо-восточная Африка), их взаимное скольжение по разломам со скоростью 0,5—3 см в год (Калифорния) или сближение по надвигам (Таджикистан). Значения скорости горизонтальных перемещений того же порядка определяются по палеомагнитным данным, по ширине полос магнитных аномалий вдоль срединноокеанических хребтов и на основании палеогеографических реконструкций.
Довольно полное и простое объяснение разнообразных геологических, геофизических и геохимических фактов с позиций «новой глобальной тектоники» явилось причиной быстрого и широкого успеха этой концепции. Однако в гипотезе имеется и много неясных положений, например представление о движущей силе, перемещающей плиты, характер геологических процессов в рифтовых зонах срединных хребтов, механизм поддвигания и засасывания океанической коры в зонах островных дуг, причины тектонических процессов внутри плит литосферы, и, в частности, континентальных платформ и др. Предпринимаются попытки преодолеть эти недостатки, объяснить с позиций «новой глобальной тектоники» образование месторождений полезных ископаемых. Вероятно, выбор между конкурирующими моделями и создание общей теории развития земной коры станет возможным после накопления геодезических данных о взаимном перемещении материков и более достоверных сведений о составе и строении литосферы (особенно под океаном) и более глубоких оболочек Земли.
Лит.: Белоусов В. В., Основы геотектоники, М., 1975; Кропоткин П. Н., Эволюция Земли, М., 1964; Хаин В. Е., Общая геотектоника, 2 изд., М., 1973; Проблемы глобальной тектоники. Сб. ст., М., 1973; Новая глобальная тектоника. Сб. ст., пер. с англ., М., 1974.
П. Н. Кропоткин.
Тектонические движения
Тектони'ческие движе'ния, механические движения земной коры, вызываемые силами, которые действуют в земной коре и главным образом в мантии Земли , приводящие к деформации слагающих кору пород. Т. д. связаны, как правило, с изменением химического состава, фазового состояния (минерального состава) и внутренней структуры подвергающихся деформации горных пород. Т. д. охватывают одновременно очень большие площади. Геодезические измерения показывают, что практически вся поверхность Земли находится непрерывно в движении, однако скорость Т. д. невелика, изменяясь от сотых долей до первых десятков мм/год, и только накопления этих движений в ходе очень продолжительного (десятки – сотни млн. лет) геологического времени приводят к крупным суммарным перемещениям отдельных участков земной коры.
Американский геолог Г. Джильберт предложил (1890), а немецкий геолог Х. Штилле развил (1919) классификацию Т. д. с разделением их на эпейрогенические, выражающиеся в длительных поднятиях и опусканиях крупных участков земной поверхности, и орогенические, проявляющиеся эпизодически (орогенические фазы) в определённых зонах образованием складок и разрывов и ведущие к формированию горных сооружений (см. Орогенез ). Эта классификация применяется до сих пор, но её основной недостаток – объединение в единое понятие орогенеза двух принципиально различных процессов – складко– и разрывообразования, с одной стороны, и горообразования – с другой. Поэтому были предложены др. классификации. Одна из них (советские геологи А. П. Карпинский, М. М. Тетяев и др.) предусматривала выделение колебательных складко– и разрывообразующих Т. д., другая (немецкий геолог Э. Харман и голландский учёный Р. В. ван Беммелен) – ундационных (волновых) и ундуляционных (складчатых) Т. д. (см. Колебательные движения земной коры ). Стало ясным, что Т. д. весьма разнообразны как по форме проявления, так и по глубине зарождения, а также, очевидно, по механизму и причинам возникновения. По др. принципу Т. д. были разделены ещё М. В. Ломоносовым на медленные (вековые) и быстрые. Быстрые движения связаны с землетрясениями и, как правило, отличаются высокой скоростью, на несколько порядков превышающей скорость медленных движений. Смещения земной поверхности во время землетрясений составляют несколько м, иногда более 10 м. Однако такие смещения проявляются эпизодически и в сумме дают эффект, не намного превышающий эффект медленных движений.
Существенное значение имеет подразделение Т. д. на вертикальные (радиальные) и горизонтальные (тангенциальные), хотя оно и носит в большей мере условный характер, ибо эти движения взаимосвязаны и переходят одни в другие (см. Горизонтальные движения земной коры ). Поэтому правильнее говорить о Т. д. с преобладающей вертикальной или горизонтальной компонентой. Преобладающие вертикальные движения обусловливают поднятия и опускания земной поверхности, в том числе образование горных сооружений. Они являются основной причиной накопления мощных толщ осадочных пород в океанах и морях, а отчасти и на суше. Горизонтальные движения наиболее ярко проявляются в образовании крупных сдвигов отдельных блоков земной коры относительно других с амплитудой в сотни и даже тысячи км, в их надвигах с амплитудой в первые сотни км, а также (спорно) в образовании океанических впадин шириной в тысячи км в результате раздвига глыб континентальной коры (см. Мобилизм ).
Т. д. отличаются определённой периодичностью или неравномерностью, которая выражается в изменениях знака и (или) скорости во времени. Относительно короткопериодические вертикальные движения с частой переменой знака (обратимые) называются колебательными. Горизонтальные движения обычно длительно сохраняют свою направленность и являются необратимыми. Колебательные Т. д.. вероятно, служат причиной трансгрессий и регрессий моря, образования морских и речных террас. По времени проявления выделяют новейшие Т. д.. которые непосредственно отражаются в современном рельефе Земли и поэтому распознаются не только геологическими, но и геоморфологическими методами, и современные Т. д., которые изучаются также и геодезическими методами (повторные нивелировки и пр.). Они составляют предмет исследования неотектоники .
Т. д. отдалённого геологического прошлого устанавливаются по распространению трансгрессий и регрессий океана, по суммарной толщине (мощности) накопившихся осадочных отложений, по распределению их фаций и источников обломочного материала, снесённого в депрессии. Таким способом выясняется вертикальная компонента перемещения верхних слоев земной коры или поверхности консолидированного фундамента, расположенного под осадочным чехлом. В качестве репера используется уровень Мирового океана, который считают почти постоянным, с возможными отклонениями до 50—100 м при таянии или образовании ледников, а также более значительными отклонениями – до нескольких сот м в результате изменения ёмкости океанических впадин при их разрастании и образовании срединно-океанических хребтов .
Крупные горизонтальные перемещения, которые признаются не всеми учёными, устанавливаются как по геологическим данным, путём графического выпрямления складок и восстановления надвинутых толщ горных пород в первоначальном положении, так и на основании изучения остаточной намагниченности горных пород (см. Палеомагнетизм ) и изменений палеоклимата (см. Палеоклиматология ). Считается, что при достаточном количестве палеомагнитных и геологических данных можно восстанавливать былое расположение материковых глыб и определять скорость и направление перемещений, происходивших в последующее время, например с конца палеозойской эры.
Скорость горизонтальных перемещений определяется сторонниками мобилизма по ширине новообразованных океанов (Атлантического, Индийского), по палеомагнитным данным, указывающим на изменения широты и ориентировки по отношению к меридианам, и по ширине образующихся при разрастании океанического дна полос магнитных аномалий различного знака, которые сопоставляются с длительностью эпох различной полярности магнитного поля Земли. Эти оценки, как и скорость современных горизонтальных движений, измеренная геодезическими методами в рифтах (Восточная Африка), складчатых областях (Япония, Таджикистан) и на сдвигах (Калифорния), составляют 0,1—5 см/год . На протяжении миллионов лет скорость горизонтальных движений изменяется незначительно, направление остаётся почти постоянным.
Вертикальные движения имеют, напротив, переменный, колебательный характер; повторные нивелировки показывают, что скорость опускания или поднятия на равнинах обычно не превышает 0,5 см/год , поднятие в горных областях (например, на Кавказе) достигает 2 см/год. В то же время средние скорости вертикальных Т. д., определяемые для больших интервалов времени (например, за десятки млн. лет), не превышают 0,1 см/год в подвижных поясах и 0,01 см/год на платформах. Это различие в скоростях, измеренных за малые и большие промежутки времени, указывает на то, что в геологических структурах фиксируется лишь интегральный результат вековых вертикальных движений, накапливающийся при суммировании колебаний противоположного знака. Сходство Т. д.. повторяющихся на одних и тех же тектонических структурах, позволяет говорить об унаследованном характере вертикальных Т. д. К Т. д. обычно не относят перемещения горных пород в приповерхностной зоне (десятки м от поверхности), вызванные нарушениями их гравитационного равновесия под влиянием экзогенных (внешних) геологических процессов, а также периодические поднятия и опускания земной поверхности, обусловленные твёрдыми приливами Земли вследствие притяжения Луны и Солнца. Спорным является отнесение к Т. д. процессов, связанных с восстановлением изостатического равновесия (см. Изостазия ), например, поднятий при сокращении крупных ледниковых покровов типа антарктического или гренландского. Локальный характер носят движения земной коры, вызванные деятельностью вулканов. Причины Т. д. до сих пор достоверно не установлены; в этом отношении высказываются различные предположения (см. Тектонические гипотезы ). По мнению ряда учёных (О. Ампферер. 1906; P. Швиннер. 1919; и др.), глубинные Т. д. вызваны системой крупных конвекционных течений, охватывающих верхние и средние слои мантии Земли; с такими течениями, по-видимому, связано растяжение земной коры в океанах и сжатие в складчатых областях, над теми зонами, где происходит сближение и погружение встречных течений вниз. Др. учёные (В. В. Белоусов. 1954) отрицают существование замкнутых конвекционных течений в мантии, но допускают подъём разогретых в низах мантии и более лёгких продуктов её дифференциации, вызывающий восходящие вертикальные движения коры. Охлаждение этих масс служит причиной её опусканий.
При этом горизонтальным движениям не придаётся существ. значения и они считаются производными от вертикальных. При выяснении природы движений и деформаций земной коры некоторые исследователи отводят определённую роль напряжениям, возникающим в связи с изменениями скорости вращения Земли, другие считают их слишком незначительными.
Лит.: Хаин В. Е.. Общая геотектоника, 2 изд., М.. 1973; Белоусов В. В.. Основы геотектоники, М.. 1975.
П. Н. Кропоткин.
Тектонические деформации
Тектони'ческие деформа'ции, изменение формы залегания, объёма, внутренней структуры и взаимного расположения тел горных пород под действием глубинных сил Земли, порождающих в земной коре условия местного направленного или всестороннего растяжения, сжатия или сдвига (см. Тектонические движения ). Наиболее четко Т. д. проявляются в осадочных, вулканических и метаморфических горных породах в виде различных складчатых и разрывных нарушений их первично горизонтального залегания; в магматических породах и кристаллических сланцах Т. д. приводят к переориентировке или перекристаллизации слагающих их минералов (см. Петротектоника,Тектониты ).
Классификация Т. д. построена главным образом на основе изучения слоистых толщ горных пород; выделяются складчатые (см. Складчатость горных пород ) и разрывные (см. Разрывы тектонические ) Т. д. Складчатость – результат остаточной (пластичной) деформации горных пород, когда тектонические напряжения превосходят их предел упругости; разрывы происходят вследствие разрушения горных пород, когда тектонические напряжения превосходят их предел прочности.
Отдельные участки земной коры, различные по своей геологической истории и строению, характеризуются определённым сочетанием Т. д., составляющим тот или иной тектонический режим. Внешний облик, тип, размеры Т. д. зависят от многих факторов: физических свойств горных пород, направления, интенсивности и длительности действующих тектонических сил. Механизм и причины Т. д. – важная часть общей проблемы развития земной коры и возникновения землетрясений (см. Сейсмология , Тектоника ). Помимо детального изучения природных объектов, для решения различных вопросов возникновения Т. д. всё большее значение с середины 20 в. начали приобретать экспериментальные исследования на моделях, основанные на физической теории подобия (см. Тектонофизика ), и изучение геохимических процессов, происходящих в земной коре и внутренних оболочках Земли. См. также Тектонические гипотезы .
Лит.: Белоусов В. В.. Структурная геология, 2 изд., М.. 1971; Хаин В. Е.. Общая геотектоника, 2 изд., М.. 1973.
В. Н. Шолпо.
