ТЕКТОНИЧЕСКИЕ ДВИЖЕНИЯ И ДЕФОРМАЦИИ ГОРНЫХ ПОРОД
15.1. Вертикальные и горизонтальные тектонические движения
Земная кора постоянно испытывает движения, чаще всего медленные, но при землетрясениях очень быстрые, почти мгновенные. Это было подмечено еще в далекой древности Пифагором. Известно много мест на земном шаре, где целые города оказались на дне моря, а некоторые портовые сооружения — на суше. Примерами служат поселения древнегреческих колоний на Черноморском побережье: Созополь в Болгарии, Диоскурия в районе современного Сухуми и др. На Коринфском перешейке, соединяющем материковую Грецию с полуостровом Пелопоннес, храм, выстроенный в I в. на суше, ныне покрыт водами моря. На Новой Земле причалы, построенные поморами еще в XVIII в., сейчас находятся выше уровня моря и довольно далеко от берега. Скандинавия медленно поднимается, а горное сооружение Большого Кавказа каждый год «вырастает» почти на 1 см. Очень медленные поднятия и опускания испытывают и равнинные участки Русской плиты, Западно-Сибирской низменности, Восточной Сибири и многих других районов. Земная кора испытывает не только вертикальные, но и горизонтальные перемещения, причем их скорость составляет не более 10 сантиметров в год. Иными словами, земная кора как бы «дышит», постоянно находясь в медленном движении.
В чем причины таких перемещений земной коры? Необходимо различать кажущиеся движения, связанные с колебаниями уровня моря, и реальные, обусловленные собственно перемещениями земной коры. На побережьях океанов и морей уже давно устанавливались специальные приборы — мореографы и рейки-футштоки для измерения уровня моря. Впервые такие наблюдения стали проводиться в Швеции, а с 1731 г. — в Финляндии. Как уже отмечалось, уровень моря может испытывать собственные колебания — эвстатические, обусловленные разными причинами.
Таяние ледников, образование поднятий в океанах, увеличение средней температуры воды, уменьшение ее плотности вызывают повышение уровня океана, но это не означает, что то место на побережье, где происходят измерения, опускается. Необходима обработка длинного ряда наблюдений за десятки лет, чтобы выявить действительные вертикальные колебания земной коры.
Резко усиливают колебания земной коры гляциоизостатиче- ские движения, связанные с таянием ледников и «всплыванием» после снятия нагрузки. Так поднимаются Балтийский и Канадский щиты.
Для изучения деформаций, обусловленных тектоническими или вулканическими процессами, используют наклономеры и дефор- мографы с погрешностями измерений до 0,001 °. Перед извержением вулканов поднимающаяся магма вызывает деформацию — подъем вулканической постройки, что улавливается приборами. Вообще в вулканических областях земная кора испытывает быстрые и значительные колебания. В Италии недалеко от Неаполя есть городок Поццуоли, в котором на древней рыночной площади сохранились колонны «храма Сераписа». На некоторой высоте от основания колонны изъедены сверлящими моллюсками, а ниже поверхность колонн ими не повреждена. Поццуоли находится вблизи еще недавно действующих вулканов, например Соль- фатары, где происходит выделение сернистых газов. Сооружение, выстроенное на суше в начале нашей эры, частично оказалось засыпанным вулканическим пеплом высотой 2...3 м. Затем оно опустилось ниже уровня моря, и моллюски-камнеточцы «обработали» поверхность мраморных колонн. После этого опять наступило поднятие. И так происходило несколько раз. Все это свидетельствует об активности тектоно-магматических движений в районе действующих вулканов (рис. 15.1).
Для выявления вертикальных движений применяют повторное высокоточное нивелирование вдоль определенных профилей, например через Большой Кавказ. Такие профили, измерения на которых проводились несколько раз с интервалом 10—15 лет, дают любопытные материалы о скорости и направленности современных тектонических движений (рис. 15.2).
Измерение горизонтальных движений на небольших площадях производится геодезическим способом повторной триангуляции, а перемещение литосферных плит в настоящее время надежно установлено с помощью методов космической геодезии, точность которых весьма велика и составляет первые миллиметры на тысячи километров. Также широко используется геодезическая спутниковая система GPS (Global Position System).
Для многих регионов мира составлены карты современных вертикальных движений. Такие карты неоднократно составлялись для Русской плиты и ее обрамления.
Карты, учитывающие деформацию земной коры за последние несколько миллионов лет, — неотектонические карты — со-
Рис. 15.1. Изменение высоты поверхности и основания храма Сераписа в Поццуоли (Италия, Неаполитанский залив) с 79 г. до н.э. по настоящее время (по А. А. Никонову):
1 — вертикальные движения поверхности; 2 — изменение скорости движения. Фотография колонн храма Сераписа
Рис. 15.2. Результаты повторного нивелирования через Большой Кавказ (по Д. А. Лилиенбергу)
ставлены для территории СНГ под руководством Н. И. Николаева, а кроме того, есть много региональных неотектонических карт для Кавказа, Карпат, Урала и др.
