Методы геотектоники

МЕТОДЫ ГЕОТЕКТОНИКИ

Методы геотектоники в зависимости от конкретных целей можно разделить на три основные группы: методы изучения современных тектонических движений, методы неотектонического анализа и методы палеотектонического анализа.

Методы изучения современных тектонических движений, деформаций и напряжений (актуотектоника)

Современные тектонические движения земной коры — это движения, которые могут быть измерены инструментально. Применение методов их изучения укладывается в последние 200—300 лет истории человечества. Особенностью методов актуотектоники является то, что они направлены, с одной стороны, на измерение скоростей движений, а с другой — на изучение полей современных тектонических напряжений и деформаций, с которыми тесно связаны сейсмические процессы.

Методы изучения скоростей вертикальных и горизонтальных тектонических движений весьма разнообразны. Среди методов изучения вертикальных движений наиболее ранним, применявшимся еще в XVIII в. шведским естествоиспытателем А. Цельсием на берегах Балтийского моря, является водомерный метод. Со второй половины XIX в. водомерные приборы (рейки и мареографы) использовались во многих портах мира для обеспечения безопасности мореплавания. При этом выяснилось, что изменения уровня моря в различных частях береговых зон имеют разную величину и направленность. Это обусловлено двумя основными причинами. Первая из них связана с повсеместными (э в статическими) изменениями уровня Мирового океана, а вторая — с неравномерными и разнонаправленными вертикальными тектоническими движениями. Эвстатические колебания уровня Мирового океана делятся на гляциоэвстатические и тектоноэвстатические. Гляциоэвстати- ческие колебания возникают в связи с глобальными изменениями климата. Они особенно резко проявлены в четвертичном периоде. В эпохи похолоданий вода, испаряющаяся с поверхности океана, накапливается в ледяных шапках приполярных областей и выбывает из известного круговорота. Это приводит к понижению уровня океана. В межледниковья в результате таяния льдов уровень океана повышается. Величина такого повышения с конца последнего оледенения составила 150—160 м. Такая величина фиксируется глубиной погружения береговых линий, затопленными отложениями континентального происхождения.

Тектоноэвстатические изменения уровня океана связаны с изменениями скорости спрединга в срединно-океанических хребтах. Ее возрастание приводит к уменьшению глубины океана и трансгрессиям, а уменьшение — к углублению океана и регрессиибас- сейна.

Второй метод — это повторное нивелирование, которое первоначально связано со строительством и последующей эксплуатацией железных дорог для обеспечения безопасности движения. Обработка результатов высокоточного повторного нивелирования совместно с данными водомерных наблюдений позволила коллективу авторов под руководством Ю. А. Мещерякова составить карты скоростей современных вертикальных движений для европейской части СССР (1958, 1963) и для всей Восточной Европы (1971). Результаты картирования показали, что скорости вертикальных движений характеризуются величиной от нескольких миллиметров в год до десяти (иногда больше) миллиметров в год. Сравнение их с данными палеотектонического анализа (метод мощностей) показывает, что эти скорости как минимум на порядок выше. Для объяснения этого парадокса допускается колебательный характер вертикальных движений.

Основным методом измерения современных горизонтальных движений до недавнего времени служили данные повторных триангуляций и трилатераций вдоль линий железных дорог. В настоящее время для этих целей применяются лазерные дальномеры. Результаты измерений скоростей горизонтальных движений показывают, что они больше, чем скорости вертикальных движений. Кроме того, они обычно имеют однонаправленный характер.

На современном этапе развития науки главным инструментом определения скоростей как вертикальных, так и горизонтальных движений стала космическая геодезия. Это метод лазерных отражателей, установленных на спутниках, на Земле и Луне (SLR — Satellite Laser Ranging), метод длиннобазовой интерферометрии (VLBI — Very Long Baseline Interferometry), основанный на регистрации радиосигналов, идущих от квазаров, методы, базирующиеся на эффекте Доплера (DORIS — Doppler Orbitographyand Radiopositioning Integrated by Sattelite). Большое значение приобрела разработанная в США глобальная система позиционирования (GPS — Global Positioning System), включающая 24 спутника и позволяющая определить координаты точки на местности и ее высоту. С 1994 г. работает Международная служба

GPS, обеспечивающая необходимую точность привязки к глобальной системе опорных точек. Главная из таких систем — ITRF (International Terristrial Reference Fram). К 2002 г. была составлена модель относительного движения литосферных плит — REVEL (Recent Velocites).

Весьма точный метод появился в последнее время — это метод дифференциальной интерферометрии — DLnSAR (Differential InterferometrySynthetic Aperture Radar).

Методы изучения современного напряженного состояния земной коры (стресс-анализ) направлены на характеристику полей тектонических напряжений. Поле напряжений — это совокупность значений тензора напряжений в некотором объеме геологического пространства. Основные методы изучения полей современных тектонических напряжений в литосфере — это геофизический метод, основанный на решении сейсмофокального механизма, а также определение напряженного состояния по результатам замеров деформаций в шахтных стволах и скважинах с помощью специальных приборов. Решение сейсмофокальных механизмов землетрясений предполагает анализ данных, полученных на нескольких сейсмостанциях, расположенных в разных направлениях от эпицентра. Отмечают знак первых вступлений продольных волн. Если первое колебание положительное (направлено вверх) — пришла волна сжатия, в противном случае — пришла волна растяжения. Помещая очаг землетрясения в центр стереограммы, проводят нодальные плоскости, разделяющие квадранты сжатия и растяжения. По ним выделяют положение главных осей напряжений.

В результате изучения напряженного состояния земной коры в рамках международной программы «Литосфера» группой ученых из 18 стран под руководством американского геофизика М. Л. Зо- бак были выявлены региональные и локальные поля напряжений (рис. 2.1).

Региональные напряжения — это напряжения горизонтального сжатия, согласующиеся с направлением расхождения литосферных плит или с направлением, перпендикулярным простиранию коллизионных орогенов. Локальные поля отмечены для рифтовых зон и представлены горизонтальным растяжением, ориентированным ортогонально к простиранию этих зон.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >