Общие представления о геоморфологическом методе изучения тектоники

Наука, изучающая рельеф как геологическое тело — его генезис, возраст, структуру, называется геоморфологией. Формирование рельефа связано с неравномерным разрушением поверхности земной коры экзогенными процессами в те периоды, когда происходят устойчивые тектонические поднятия и на территориях устанавливаются континентальные условия (суша). В геологической истории такие периоды отвечают перерывам в осадконакоплении, поэтому главным источником информации о геологических процессах и сформированных в это время структурах становится рельеф. Его можно условно рассматривать как геологическое тело, обладающее многими характеристиками пласта. Кровля такого «пласта» проходит по вершинам, а подошва - по днищам долин.

Главные черты современного рельефа сформированы в результате планетарной тектоно-магматической активизации, начавшейся с середины-конца палеогенового периода (эоцен-олигоцен) и получившей название новейшей. Образованные в ее результате выраженные в рельефе структурные формы называются морфоструктурами.

Так как при континентальном развитии верхняя часть земной коры находится в консолидированном, относительно хрупком состоянии, доминирующей здесь является разрывная тектоника и блоково-глыбовый характер морфоструктур. Ограниченные разломами блоки испытывают вертикальные и горизонтальные перемещения и в совокупности могут формировать сводовые поднятия и пологовогнутые впадины (рис. 19.1). Такие поверхностные сводово-блоковые структуры в поперечнике достигают десятков и сотен километров.



Так как рельеф Земли формируется в результате взаимодействия эндогенных и экзогенных сил, его характер позволяет судить об интенсивности и направленности движений земной коры. Уже по типу рельефа и отдельных его частей в общем можно судить о направленности новейшего тектонического развития территории. В целом выделяют четыре морфогенетических типа рельефа, отражающих соотношение интенсивности эндогенных и экзогенных процессов Их характеристика приведена в табл. 19.1.

Древние, «мертвые», неразвивающиеся структурные формы выражаются в рельефе по-разному, в зависимости от того, погружается или поднимается территория в целом, а также от того, насколько отличается друг от друга устойчивость к денудации различных толщ (рис. 19.2). Так же по-разному могут отражаться в рельефе «мертвые» складки, в зависимости от их морфологических характеристик, размера и соотношений стойких и нестойких к денудации пластов на крыльях и в ядрах (рис. 19.3). Что же касается отражения в рельефе разломов, то оно зависит, в первую очередь, от литолого-стратиграфических условий в зоне разрыва, крутизны поверхности смести-теля и типа разрыва. Как правило, сместители представляют собой зоны пород пониженной прочности и, следовательно, обычно подвергаются избирательной денудации, главным образом, эрозии (рис. 19.4 - 3,4,6,8). Особенно благоприятны для развития понижений (депрессий) рельефа разрывы, генетически связанные с растяжением - раздвиги и сбросы. Сбросы и взбросы в различных породах получают отчетливое морфологическое выражение, если крылья сложены различными по денудационным свойствам породами.

При этом может развиться как прямой (рис. 19.4 - 1,3), так и обращенный (рис. 19.4 - 2) рельеф, в зависимости от того, относительно стойкие к денудации или нестойкие толщи приурочены к тектонически поднятому крылу. Надвиги бывают хорошо выраженными только при сравнительно крутом (рис. 19.4 - 7) залегании сместителя и гораздо хуже или вообще не быть выраженными - при пологом (рис. 19.4 - 8,9).

Живые, активные в новейшую эпоху и современные разрывы отражаются в рельефе по-разному, в зависимости от сочетаний дифференцированных движений по поверхности сместителя, наложения знака движения по разрыву на знак региональных движений и стойкости к денудации горных пород, обнажающихся на крыльях разрывов (рис. 19.5). Так, когда висячее крыло разрыва сложено устойчивыми породами возникает прямой рельеф - поднятое крыло образует положительную форму рельефа (рис. 19.5-1-4, 17-20). В однородных породах, как устойчивых, так и неустойчивых, «мертвые» разломы не создают неровностей рельефа (рис. 19.5-9-11). Сама зона разрыва характеризуется повышенной трещиноватостью и проницаемостью и обычно препарируется реками, образуя динеаменты. В зонах живых разломов, особенно сочетающихся с региональными поднятиями и благоприятными деструкционными свойствами горных пород, выходящих на дневную поверхность на крыльях, возникает ярко выраженный прямой рельеф (рис. 19.5 - 5, 6, 21, 22). При неблагопрятных литологических ситуациях, если висячее крыло сложено неустойчивыми породами, а лежачее - устойчивыми, приразломовый выступ может быть выражен слабее (рис. 19.5 -7,8,23,24) или отсутствовать совсем (рис. 19.5 - 28, 29).

В однородных породах, в зависимости от скорости движения по разрыву, могут возникать два типа рельефа. При малых скоростях перемещения плоскостная денудация будет полностью разрушать висячее крыло, и разлом будет зафиксирован лишь понижением денудационного среза (рис. 19.5 - 5,16). Если движения по разрыву интенсивны, висячее крыло выразится в виде уступа тем ярче, чем выше скорость перемещения по разрыву (рис. 19.5 - 13,14,25-27). На зоне относительно погружающегося крыла развивается зона новейшей аккумуляции, которая простирается примерно вдоль линии разрыва и сложена продуктами разрушения висячего крыла. Так же разнообразно выражаются в рельефе осложнения складок «живыми» и «мертвыми» разрывами. Рельеф на крыльях складок формируется в соответствии с устойчивостью пород на крыльях. Рельеф «живых» складок, осложненных развивающимися разрывами, зависит, главным образом, от знака и скорости движений, а не от деструкционных свойств пород. Если сохраняется общее направление складчатых и блоковых деформаций, то развиваются горст-антиклинали, выраженные в рельефе возвышенностями, а грабен-синклинали -впадинами (рис. 19.5 - 33 - 35).

Если общее направление складчатых и блоковых деформаций имеют противоположный знак, то в условиях растяжения может иметь место значительное проседание сводов по сбросам и образование грабен-антиклинали. Выжимание блока в сопредельной синклинали приводит к формированию горст-синклинали. Такой рельеф оказывается прямым по отношению к новейшей структуре и обращенным по отношению к первичной деформации (рис. 19.5 - 19, 20).



Исходное формирование рельефа, каким бы сложным впоследствии он не стал, начинается с выровненной поверхности — пенеплена (рис. 19.6) или дна регрессировавшего морского бассейна. Фрагменты этой поверхности образуют самые возвышенные участки междуречий любой территории и по их положению можно судить о суммарных деформациях земной коры за континентальный этап развития.

Вертикальные тектонические движения носят циклический характер, при котором происходит либо смена знаков движения, либо однонаправленные движения идут с увеличивающейся и уменьшающейся скоростью. При ведущей роли опускания это выражается в чередовании глубоководных и мелководных осадков в морских бассейнах. При ведущих поднятиях смена знака или скорости движения приводит к формированию ступеней или ярусов рельефа на междуречьях и террас в речных долинах.

Механизм формирования ярусов рельефа и террас одинаков. Разница лишь в продолжительности формирования, площади распространения и сложности строения. Ярус рельефа формируется за геологические периоды, распространен на площади в сотни квадратных километров и состоит из множества мелких форм рельефа, а терраса формируется всего за тысячи и десятки тысяч лет, развита в пределах одной долины, имеет простое строение. И ярус рельефа, и терраса образуются за цикл, состоящий из двух этапов. Первый этап - усиленное поднятие земной коры, преобладание глубинной эрозии, формирование склонов. Второй этап - относительное опускание, преобладание боковой эрозии, формирование широких днищ долин, впадин, региональных субгоризонтальных поверхностей. Новое усиление поднятий опять приводит к глубинной эрозии, врезу в сформировавшиеся днища, субгоризонтальные поверхности. Таким образом, и ярус рельефа, и терраса состоят из выровненных субгоризонтальных базисных поверхностей, на которые опираются одновозрастные склоны. Сами поверхности обрезаются склонами более молодой возрастной генерации.

Так как суммарные вертикальные движения на суше положительные, то чем выше ярус рельефа, тем он древнее. Самый верхний и древний ярус - это исходная выровненная поверхность. Самым молодым ярусом рельефа являются современные речные долины, отвечающие последнему этапу расчленения. Ho и внутри долины выделяются террасовые ступени. Значит ритмичность в смене знаков относительных движений подчиняется строгой иерархии: более долгоживущие однонаправленные ритмы более крупного ранга (поднятия или опускания) состоят из сменяющихся кратковременных поднятий и опусканий более мелкого ранга.

По количеству ярусов рельефа, их возрасту, деформациям можно судить об этапах усиления и интенсивности вертикальных тектонических движений, а по перепадам высот между ярусами - об относительной амплитуде поднятий каждого этапа. Возраст ярусов рельефа можно определить по радиоизотопным, палеонтологическим и спорово-пыльцевым (палинологическим) данным из сохранившихся на ярусах отложений или коррелятных (соответствующих) им осадков в смежных впадинах. Выделение и корреляция ярусов между собой проводится по серии продольных и поперечных топографических профилей через изучаемую территорию.