Блоковые деформации земной поверхности

Блоковые деформации земной поверхности — возвратно-поступательные движения — часто связаны с явлением изостазии. Можно сказать, что земная кора "плавает" на веществе подстилающих слоев, имеющем большую, чем земная кора, плотность, и равновесие как бы поддерживается подъемной силой этих подстилающих слоев. Такая картина равновесия вырисовывается на основе гравиметрических данных. Тористому рельефу над уровнем моря отвечают гораздо более сильно выраженные неровности нижней границы земной коры, глубоко погруженной в мантию. Важным является вопрос, в одинаковом ли состоянии находятся при изостазии мелкие и крупные структурные формы рельефа. С физической точки зрения естественно считать, что вряд ли каждая из мелких форм по отдельности находится в изостати-ческом равновесии, скорее равновесие наступает в среднем для структур, заключенных в круге некоторого радиуса. Если это так, то каков порядок величины такого радиуса, так называемого регионального масштаба изостазии? Считается, что указанный диаметр составляет около 100-150 км. Более мелкие формы рельефа не находятся в изостатическом равновесии с подъемной силой и удерживаются упругостью земной коры. Об изостатическом равновесии отдельной структуры такого размера говорят как о локальной изостазии, а о равновесии усредненных форм рельефа, заключенных внутри некоторого региона, — как о региональной изостазии. Полученный размер 150 км представляет собой граничное значение, начиная с которого горные хребты не могут удерживаться упругостью земной коры, а должны находиться в изостатическом равновесии. Можно также сказать, что в областях земной коры размером более 150 км упругая энергия уже не играет основной роли и, кроме упругой, надо учитывать также гравитационную энергию. При рассмотрении изостазии вытянутых в длинные цепи горных хребтов вряд ли можно считать равноправными направление вдоль хребта и перпендикулярное к нему направление. Как показывают расчеты, изостазию недостаточно рассматривать как статически равновесное состояние. По-видимому, нужно принимать во внимание динамический аспект этого явления.

Изложенные выводы удачно согласуются с масштабом блоковой структуры поверхности Земли, обоснованным в работах К. Ф. Тяпки-на [Тяпкин К. Ф., 1998]. Важность этой гипотезы для нашего исследования состоит в том, что она учитывает быструю смену ориентации поля тектонических напряжений в разные геологические периоды. В диалектическом плане это очень важно для согласования наших доводов с основными диалектическими положениями. По мнению К. Ф. Тяпкина, основой разломно-блоковой тектоники есть явление многократной блокировки тектоносферы в процессе каждой активизации Земли. Предполагается, что тектоническая активизация Земли представляет собой разрядку поля планетарных напряжений, возникающих в верхних оболочках Земли вследствие изменения ее ротационного режима, в частности, положения оси полюсов вращения. В процессе тектонической активизации Земли образуется система разломов, состоящая из иерархически соподчиненных разломов двух взаимно перпендикулярных направлений. Для неё характерны: выдержанность азимутов простирания разломов, одинаковые интервалы между разломами одного порядка. Пересечения взаимно ортогональных разломов определенного порядка образуют соответствующую систему блоков.

В процессе следующей тектонической активизации возникает новая система разломов (и соответствующая ей система блоков), несколько смещенная относительно предыдущей и развернутая на некоторый угол.

В пределах Украинского щита К. Ф. Тяпкиным установлено шесть систем разломов, характеризующихся следующими азимутами простирания: 0° и 270°, 17° и 287°, 35° и 305°, 45° и 315°, 77° и 347° (62°-332°). Аналогичные закономерности установлены как для района Восточно-Европейской и Сибирской платформы, так и для Урала и Кавказа. К. Ф. Тяпкиным предложена схема формирования блоков при двух последующих тектонических активизациях. В результате каждой из них образуется своя система блоков. Следовательно, блок характеризуется не только пространственным положением, но и временем образования. Специально подчеркнем, что формирование блоков во вторую и последующие тектонические активизации происходит на разнородных участках земной коры.

В результате последовательного формирования блоковых структур возможно появление участков с одинаковой или очень сходной геологической обстановкой. Такими участками могут быть общие части взаимоналоженных блоков разных систем. Они оказываются ограниченными разновозрастными разломами и имеют в плане форму неправильных многоугольников. Их-то в настоящее время и принимают за блоки, являющиеся результатом суммарного воздействия всех прошедших тектонических активизаций.

Результаты исследований К. Ф. Тяпкина, касающиеся размеров блоков, хорошо согласуются с изложенными выше масштабами региональной изостазии. Детальное изучение систем разломов на Украинском щите показало, что наиболее устойчивые интервалы между разломами одного порядка в разных системах составляют 140+10 км и 70+5 км. Межблоковые зоны представлены разломными структурами, характеризующимися соответственно шириной 15+5 км, 10+5 км.

Судя по результатам геологического картирования на щитах и кристаллических массивах, в более крупных масштабах соподчиненность разломов и разделяемых ими блоков в основном сохраняется, при этом фиксируются блоки величиной 1/2,1/4 и т. д. основного размера. Это соответственно 35, 17,5, 8,7, 4,4 км.

Считается, что процессы в зонах разломов, взаимодействующих с блоками, контролируют значительную часть относительных движений блоков. Поскольку максимальные амплитуды аномальных эффектов обнаружены на сочленениях блоков, испытывающих разнонаправленные движения, надо полагать, что такие эффекты порождаются вследствие изменения поля напряжений-деформаций в зонах разломов в периоды интенсификации геодинамических движений. Именно на таких сочленениях блоков должна в наибольшей степени проявляться потеря устойчивости при поступлении энергии извне, наиболее вероятен процесс аномального роста деформаций с возникновением сейсмодисло-каций. Нарушение устойчивости на разломах — границах элементов дискретной среды — может происходить и при сравнительно небольшом энергетическом вкладе. В результате интенсивных напряжений деформации могут проявляться относительными смещениями довольно крупных блоков, которые деформируются как единое целое.