Файл: Уломов, В. И. Динамика земной коры Средней Азии и прогноз землетрясений.pdf

метрам от ультраосновных. Поэтому наблюдаемые, по сейсмическим данным, границы в земной коре могут являться поверхностями раз­ дела пород, существенно различных по плотностному и химическо­ му составу.

Между тем до сих пор не существует единого мнения о природе и стратификации глубинных границ раздела. Одни исследователи полагают, что земная кора состоит из переработанных осадочных н метаморфических пород, а границы между слоями представляют собой разделы разновозрастных структурных этажей (Седергольм. 1949; Резанов и др., 1967; Афанасьев, 1964, 1966; Борисов, 1967 и

др.). Другие считают причиной образования границ в земной коре движение фронта метаморфизма (Ризниченко, Косминская, 1963), зон гранитизации, дегранитизации, эклогитизацни (Белоусов, 1966) или другие аналогичные процессы (Тихомиров, 1960, 1963 и др.).

По мнению В. В. Белоусова (1966), в земной коре существуют предельные уровни фронтов гранитизации и дегранитизации, кото­ рые в конечном итоге и обусловливают 'квазислоистость пород не­ зависимо от характера тектонических структур. Стараясь объяснить сложность и различную глубину залегания коровых и мантийных границ, выявленных геофизическими методами, он полагает, что одновременно с эндогенными процессами существенную роль в фор­ мировании коры играют и экзогенные. Так, утолщение земной коры возникает в результате накопления осадков, которые, прогибая ко­ ру, попадают в условия зоны гранитизации и сверху наращивают консолидированную кору. Аналогичное наращивание может проис­ ходить и снизу за счет явлений дегранитизации и эклогитизацни. Утоньшение же коры осуществляется путем своеобразного «съеда­ ния» нижних частей земной коры вследствие изменения уровня экло-

Сторонником возможности последовательных перемещений по­ верхности Мохоровичича вверх по разделу земной коры является и А. А. Борисов (1967). По его мнению, прогибание коры под наггрузкой увеличивающихся осадочых пород и попадание ее подош-- вы в условия высоких температур (до 700°С и более) и давлений (до 20 кбар) способствуют фазовым превращениям вещества низов коры (эклогитизация и др.). С. И. Субботин (1968, 1971) предлага­ ет гипотезу расплавления погружающегося основания коры р ус­ ловиях пониженных давлений при растягивающих усилиях, связан­ ных с прогибанием земной коры (Днепровско-Донецкий авлакоген и некоторые другие). Под впадинами поверхность М оказывается несколько приподнятой, а граничные скорости меньше, чем в сосед­ них областях (8,0—7,9' км/сск.). Возможность возникновения суб­ горизонтальных границ, связанных с расположением различных фронтов метаморфизма, доказывается И. В. Литвиненко и С. А. Ан­ кудиновым (1968).

13

Отдельные исследователи связывают субгорпзонтальные грани­ цы в земной коре с тектоническими факторами. Так, А. В. Пейве (1960) высказывает предположение о дизъюнктивной природе ос­ новных сейсмических границ — поверхностей Конрада п Мохоровнчича и представляет их поверхностями глубинного скольжения. Пе­ ремещение масс внутри слоев в направлении, близком к горизон­ тальному, допускают В. Б. Соллогуб и др. (1968). На приурочен­ ность подвижек в очагах крупных землетрясений к поверхности Кон­ рада указывалось нами (Уломов, 1962). Горизонтальные движения внутри коры могут происходить, например, в результате вертикаль­ ных изгибов внешней оболочки Земли, а также следствие действия тангенциальных сил, неравномерно распределенных во внутрикоро­ вой толще.

Существование субгоризонтальной сейсмической слоистости можно объяснить и наличием в земной коре анизотропии: в резуль­ тате нагрузки вышележащей толщи скорость распространения волн в горизонтальном направлении больше, чем в вертикальном, даже на незначительном отрезке глубины. Последнее создает явление не­ линейной рефракции волн п приближает их к квазиголовным

(Уломов, 1966).

По мнению Н. А. Беляевского и И. С. Вольвовского (1971), воз­ никновение сейсмических слоев и границ в нижних частях земной коры связано, скорее всего, с неоднородностью ее исходного вещест­ ва. Однако в отличие от верхних частей коры сейсмические границы вызваны здесь наложенными процессами метаморфизма. Эклоппнзация и другие реакции могут приводить не только к метаморфиче­ ской расслоенности пород, но и к возникновению горизонтов с раз­ ными физическими свойствами, что в свою очередь выражается в появлении сейсмических неоднородностей. В верхнем 15—20-кило­ метровом, как и в осадочном, слое процессы могут носить тектони­ ческий или петрографический характер.

При сейсмическом моделировании сейсмических границ раздела

вземной коре нами (Уломов, 1964, 1966) было показано, что грани­ ца «гранит — базальт» может представлять собой сложную область внедрения вещества нижней части земной коры в верхнюю.

И. П. Косминская, (1968), опираясь на современные позиции, природу сейсмических границ объясняет следующими факторами. Поверхность консолидированной коры Ко (скорость около 6 км/сек) соответствует поверхности складчатого фундамента. В областях, глубоких прогибов эта граница может отождествляться с высоко­ скоростными границами в низах осадочной толщи, а в горных райо­ нах подниматься до дневной поверхности и соответствовать смятым

вскладки горным породам. Граница Кл в верхней части консолиди­ рованной коры со скоростью 6,3—6,5 км/сек, вероятно, соответствует изменению градиента скорости под влиянием давления. Более глу­ бокие (10—20; 20—30 км) границы в консолидированной коре ма­ териков со скоростью 6,5—6,8 и 7,0—7,2 км/сек обязаны, очевидно, определенным зонам внутрикорового метаморфизма, а в низах коры

14

(на глубине более 30 км) и в верхней мантии (до 100 км и более) связаны с фазовыми переходами (Субботин, Магницкий, Бело­ усов и др.).

В океанах природа подошвы земной коры объясняется наличием контакта океанического «базальтового» слоя (несколько отличного от континентального «базальта») с перидотитовой (пиролитовой) верхней мантией, т. е. граница раздела М в океанах носит химичес­ кий характер. Этого мнения придерживаются многие отечественные и зарубежные специалисты.

Вопрос о природе границы М во внутренних и окраинных морях: остается пока открытым, как и о наличии волноводов внутри зем­ ной коры.

И, наконец, исследования последних лет показали, что структу­ ра дна океанов совершенно отлична от континентов. Подводные горные хребты не имеют ничего общего со складчатыми сооружени­ ями материков. Они сложены исключительно из пород вулканичес­ кого происхождения — базальтов, поступающих из глубины Земли.. Непрерывно расширяющаяся трещинообразная впадина проходит вдоль хребта., поставляя расплавленный материал с глубины и разд­

океанической коры. Возраст отложений дна океанов измеряется 80—150 млн.лет, что в десятки раз меньше возраста континенталь­ ной коры.

Движение океанических и материковых (или смешанных) плит сопровождается наползанием одной плиты на другую, и следова­ тельно, погружением одной из них (более тонкой) в мантию. Учение о плитовой тектонике только начинает развиваться и обещает много' нового и интересного в познании геологической жизни нашей плане­ ты. Более подробно тектоника плит рассматривается ниже.

Современные представления о геодинамике

Новейшие достижения науки о Земле за последние 10—15 лет определили дальнейшее совершенствование классических гипотез, тектогенеза и создание новых, современных. По мнению В. Е. Хайна' (1972), таковыми данными являются: 1) установление коренных раз­ личий в составе и строении коры и верхней мантии Земли под кон­ тинентами и океанами; 2) открытие мировой системы срединноокеанических хребтов; 3) доказательство существования астеносфе­ ры; 4) уточнение состава верхней мантии; 5) расшифровка с по­ мощью радиометрических методов докембрийской истории земной коры; 6) обнаружение палеомагнитным методом миграции полюсов и относительного перемещения континентов; 7) получение сейсмо­ логией информации о механизме смещения пород и ориентировке упругих напряжений в очагах землетрясений; 8) установление пла­ нетарной сети глубинных разломов, закономерно ориентированных относительно оси вращения Земли; 9) выявление крупных сдвигов-

15

и подтверждение существования шарьяжей с амплитудами в не­ сколько сотен километров; 10) получение сравнительных данных по другим телам солнечной системы: Луне, Венере, Марсу.

Развитие представлений о тектогенезе, естественно, всегда нахо­ дится в зависимости от имеющейся информации и целей, преследуе­ мых исследователями, и не в меньшей мере от позиций, занимаемых ими при разработке той или иной гипотезы тектогенеза («фиксизм» или «мобилизм»). Так, стремление понять происхождение горных сооружений и складкообразование соответственно породило гипо­ тезы поднятия и контракции, а желание обьяснить согласованность очертаний и строения береговых линий материков — гипотезы дрей­ фа континентов и расширяющейся Земли и т. д. В последнее деся­ тилетие появились гипотезы о возможном генезисе океанов. Важ­ нейшее место в исследованиях отводится объяснению фактических геофизических данных о расширении дна океанов в областях рифтовых зон срединно-океанических хребтов.

По мнению В. Е. Хайна (1972), «основное противоречие между фиксизмом и мобплнзмом в геологическом плане сводится к про­ тиворечию между устойчивостью структурного плана литосферы в течение геологической истории и признаками относительных го­ ризонтальных смещений отдельных ее глыб. Однако и это проти­ воречие... нельзя считать непреодолимым».

Ниже рассмотрим некоторые современные представления о причинах и механизме тектогенеза.

При изложении компилятивного в основном материала этого раздела мы будем придерживаться ѵпомянѵтого очерка В. Е. Хан­ на (1972).

Г и п о т е з а В. В. Б е л о у с о в а общим процессом развития тектоносферы рассматривает дифференциацию вещества верхней мантии, вызванную плавлением астеносферы под влиянием накоп­ ления радиогенного тепла. По мнению В. В. Белоусова, этот про­ цесс развивается главным образом в геосинклиналях, недра кото­ рых характеризуются высоким тепловым потоком. Расплавленный Материал базальтового состава собирается в крупные тела — астенолиты, которые, в свою очередь, выдавливаются вверх по ослаб­ ленным зонам глубинных разломов, задерживаются в основании коры и частично достигают земной поверхности, проявляясь здесь вулканическими излияниями. Остывая, астенолиты прогревают ркружающие породы и создают в нижней части коры условия для дегранитизации (превращение в гранулито-базитовый слой), а в верхней части — гранитизации и гнейсификации.

Подъему астенолитов противопоставляется опускание антиастенолитов — тяжелых масс, остаточных по отношению к астенолитам. Те и другие деформируют кровлю астеносферы и литосферу, -.создавая таким образом волнообразные движения в геосинклина­ лях. Складкообразование в геосинклинальных областях, в первую очередь,— следствие регионального метаморфизма осадков и фун-

Щ