Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Эволюция геотектонических гипотез

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

Учреждение образования

«Гомельский государственный университет

имени Франциска Скорины»

Геолого-географический факультет

Кафедра геологии

Эволюция геотектонических гипотез

Курсовая работа

Гомель 2013

Содержание

Введение……………………………………………………………………………..3

1 Элементарные тектонические структуры……………………………………….3

Слоистые структуры………………………………………………...…...3
Складчатые структуры………………………………………………......5
Трещинные структуры……………………………………………..…...7
Разрывные структуры…………………………………..………………7

Разрывы со смещениями……………………..………………..8
Разрывы без смещения……………………….………………..10

2.Классификация тектонических движений……………………………….……..12

Классификация по Хаину………………………………………………12
Классификация по Белоусову………………………………………….13
Более детальная классификация……………………………………….13

3.Геотектонические гипотезы……………………………………………………..15

Гипотезы поднятия……………………………………………………..15
Гипотеза контракции…………………………………………………..16
Гипотезы всасывания и конвекционных потоков………………….20
Гипотеза радиальной тектоники и гравитационных скольжений…23
Гипотеза изостазии……………………………………………………27
Гипотезы мобилизма………………………………………………….31
Современные гипотезы складкообразования………………………34

Заключение………………………………………………………………………….37

Список использованной литературы…………………………………………….39

Введение

Земная кора образована горными породами, имеющими различные формы залегания, с чем связано определённое строение коры. Породы лежат горизонтальными слоями или нарушены разломами и смяты в складки. Залегание горных пород чаще всего обусловлено внутренними силами. Строение земной коры, созданное эндогенными процессами, называется тектоникой, что с древнегреческого переводится как «строительство».

На сегодняшний день существует множество тектонических гипотез, предлагаемых для объяснения движений земной коры. Чрезвычайная медленность тектонических движений позволяет только в некоторых наиболее подвижных районах изучать современное вертикальное и горизонтальное движение земной коры. Обычно изучению доступны лишь результаты тектонических процессов. Данных о состоянии вещества и движениях, протекающих на большой глубине, еще недостаточно. Всё это пока не даёт возможности создать полноценную теорию геотектонических процессов.

1 Элементарные тектонические структуры

Тектоникой называют также отдел геологии, изучающий строение земной коры и сил, вызвавших деформации земной коры, а также изучающий историю развития структур земной коры. Структура ( от лат. structura) – строение, расположение, порядок. Соответственно структурная геология изучает простейшие формы залегания горных пород и механизм их образования.

К элементарным тектоническим структурам относят слоистые структуры, складчатые структуры, трещинные структуры и разрывные структуры.

1.1 Слоистые структуры

Простейшей формой залегания осадочных горных пород является слой, образующийся в результате осаждения обломочного, химического или органогенного материала на дне моря или озера, а иногда на поверхности суши. В большинстве случаев слои осадочных горных пород отлагаются горизонтально или слабо наклонены. Поэтому когда наблюдаются слоистые горные породы, собранные в складки или разорванные и перемещённые, то это означает, что первоначальные слои были деформированы.

Раньше предполагали, что слоистая структура осадочных горных пород образована в связи с климатическими и другими экзогенными явлениями и не имеет прямого отношения к тектоническим процессам. Однако данный процесс образования слоистости, хотя и происходит очень широко, является далеко не единственным, и даже не главным.

Например, одним из важнейших процессов образования слоистых структур в горных породах является тектонический. Он вызывает опускание и поднятие суши и морского дна. Земная кора никогда и нигде не остаётся неподвижной. Если в каком-либо прибрежном районе происходит опускание земной коры, море наступает на сушу, происходит трансгрессия моря. Если же происходит поднятие – регрессия. При этом границы распространения разных осадков будут перемещаться. Так образуется очень важный тип слоистой структуры, имеющий одновременно осадочное и тектоническое происхождение, т.к. он вызван движениями земной коры.

Рисунок 1- Тектоническое образование слоистости

Ещё один важный тектонический тип слоистой структуры образуется на дне морей и океанов в связи с часто возникающими землетрясениями, которым подвергается не только суша, но и морское дно. На слабо наклонном морском дне, в областях перехода шельфа в континентальный склон могут накапливаться относительно грубые терригенные осадки, приносимые сюда морскими течениями. Достаточно тектонического толчка даже небольшой силы, чтобы вызвать их скатывание вниз по континентальному склону (мутьевой или суспензионный поток).

Слой (пласт) представляет собой геологическое тело плитообразной или линзообразной формы, сложенное породами более или менее однородного состава и ограниченное двумя поверхностями, отделяющими его от подстилающего и налегающего слоёв. М.С. Швецов различает две главные причины, почему слой отделяется в качестве самостоятельного геологического тела от вышележащего и нижележащего слоёв: 1) породы соседних слоёв имеют иной состав и строение и 2) породы слоёв имеют одинаковый состав и строение, но отделяются друг от друга поверхностями раздела. Образование поверхностей раздела может быть вызвано кратковременными изменениями в осадконакоплении. Верхняя поверхность, ограничивающая слой имеет название кровля или висячий бок слоя. Нижняя поверхность – подошва или лежачий бок слоя. Самое короткое расстояние (перпендикуляр) между кровлей и подошвой – мощность слоя (истинная мощность). Ширина слоя, обнажающегося на дневной поверхности, называется видимой мощностью. [1]

Рисунок 2 - Слой

1.2 Складчатые структуры

Складки представляют собой изгибы слоистых пород, образованные тектоническими силами. В зависимости от направления изгиба (вниз или вверх) среди них выделяют антиклинальные и синклинальные складки. В антиклиналях изгиб слоёв обращён выпуклостью вверх, и в центральных частях расположены более древние породы, чем в краевых. В синклиналях изгиб слоёв направлен вниз, и во внутренних частях располагаются более молодые породы.

В каждой складке выделяются следующие элементы:

1) замок – место перегиба слоёв. В антиклиналях замок часто называют сводом;

2) крылья – боковые части складки;

3) ядро – внутренняя часть складки, примыкающая к замку;

4) угол, образованный пересечением продолженных поверхностей крыльев складки;

5) шарнир – линия, проходящая через точки максимального перегиба любого из слоёв, собранных в складки;

6) осевая поверхность – поверхность, проходящая через точки максимального перегиба слоёв, образующих складку;

7)ось складки – линия пересечения осевой поверхности складки с горизонтальной поверхностью.

А - антиклиналь, Б - синклиналь

Рисунок 3 - Складки и их элементы

Классификация складок основана на различных признаках:

Формы складок по положению осевой поверхности:

1)прямые симметричные складки – осевая поверхность вертикальна и наклон крыльев одинаков;

2)наклонные (косые) складки – осевая поверхность наклонная, крылья падают в противоположные стороны. Падение одного крыла круче падения другого;

3)опрокинутые складки – осевая поверхность значительно наклонена и крылья падают в одну сторону – одно крыло подвёрнуто под другое;

4)лежачие складки – осевая поверхность горизонтальна или почти горизонтальна;

5)ныряющие (перевёрнутые) складки – осевая поверхность изогнута относительно вертикального положения на угол, больший 90˚.

( а- прямые, б-косые, в- опрокинутые, г- лежачие, д- перевёрнутые)

Рисунок 4

Формы складок по соотношению между крыльями и характером замка:

нормальные (обычные) – острые и округлые;

1)изоклинальные – с параллельными крыльями;

2)веерообразные;

3)сундучные (коробчатые) – с плоским замком и крутыми крыльями.

а-округлые, б-острые, в-изоклинальные, г-веерообразные, д-сундучные

Рисунок 5

По соотношению мощностей слоёв на крыльях и в замке выделяются 2 типа складок: концентрические – с одинаковой мощностью слоёв в замке и на крыльях и подобные – с уменьшенной мощностью в крыльях.

В различных структурных зонах земной коры наблюдается та или иная совокупность складок, которая называется складчатостью. По форме складок и их взаимоотношению на площади и в разрезе выделяют два основных типа складчатости:

Полная (линейная) складчатость. Для неё характерно полное заполнение складками всего пространства. Линейные складки – антиклинали и синклинали, имея примерно одинаковую форму и размеры, располагаются параллельно друг другу с одним и тем же простиранием на значительном протяжении.

Прерывистая складчатость наблюдается чаще всего в пределах платформ. Для неё характерны отдельные изолированные складки среди области с горизонтальным залеганием слоёв; неравное развитие антиклиналей и синклиналей, с преобладанием первых; отсутствие линейности; большое морфологическое разнообразие складок и др.[2]

1.3 Трещинные структуры

Трещинами в горных породах называют небольшие разрывы, вдоль которых не происходило значительных перемещений. Часто трещины образуются по поверхностям лёгкой делимости, вдоль которых порода особенно хорошо раскалывается.

По происхождению различают трещины скалывания и трещины отрыва.

Известно, что в хрупкой породе в условиях лабораторных опытов при сжатии образуется две системы трещин скалывания, наклонённых под углом 45˚ к направлению действующей силы. Однако французский инженер Гартман выяснил, что, чем пластичнее вещество, подвергаемое сжатию, тем больший угол с действующей силой образуют трещины скалывания. В абсолютно пластичной породе трещины скалывания располагаются под углом 90˚ к действующей силе. Такие трещины были названы трещинами сплющивания.

Казалось бы, в прочных горных породах трещины сплющивания не должны образовываться, но геологи обнаружили широчайшее распространение именно трещин сплющивания во многих складчатых горных породах. Это явление вызвано тем, что в условиях даже небольших глубин и невысоких температур, при очень длительном действии тектонических сил, горные породы деформируются как абсолютно пластичные материалы.

Трещины отрыва образуются при действии растягивающих сил и располагаются под прямым углом к направлению силы. Форма этих трещин значительно отличается от формы трещин скалывания. Они обычно неправильные, изгибающиеся, стенки их имеют рваную поверхность отрыва.

1.4 Разрывные структуры

При тектонических движениях земной коры пласты горных пород могут быть разорваны и смещены относительно друг друга.

Среди разрывных (дизъюнктивных) нарушений принято различать разрывы со смещением и разрывы без смещения (трещины). Протяженность разрывных нарушений изменяется от нескольких миллиметров и сантиметров до десятков и сотен километров.

а - нормальный сброс, б —взброс, в —сдвиг, г — надвиг

Рисунок 6 - Разрывные нарушения

Разрывы образуются из больших трещин в горных породах, вдоль которых, в отличие от обычных трещин , происходят значительные перемещения. Разрывы разделяют горные породы земной коры на тектонические блоки. В каждом разрыве различают поверхность разрыва, висячий и лежачий бока разрыва, образованные горными породами двух тектонических блоков, соприкасающихся по поверхности разрыва, и амплитуду перемещения по разрыву, т.е. размеры смещения по разрыву двух тектонических блоков.

Различают крутопадающие и пологопадающие разрывы. Точного разграничения между ними нет, но принято разрывы с углом падения более 50˚ называть крутыми, а разрывы с углом падения менее 30˚ - пологими.

1.4.1 Разрывы со смещениями

Классификация разрывов со смещениями основана на морфологических признаках и генезисе разрывов. Обычно выделяют сбросы, взбросы, сдвиги, раздвиги, надвиги (покровы). Среди них в зависимости от ориентировки разрывов по отношению к складчатым структурам, которые они осложняют, различают поперечные, продольные и диагональные.

В зависимости от наклона поверхности сместителя к горизонту (более или менее 45°) различают пологие и крутые сбросы, взбросы и сдвиги. Сбросы — это нарушения, в которых поверхность разрыва наклонена в сторону крыла, занимающего более низкое положение. Это крыло называется опущенным (лежачим). Другое, занимающее более высокое положение - поднятым (висячим). Сбросы образуются в условиях растяжения земной коры, поэтому при сбросах всегда возникает горизонтальное растаскивание пласта, и измеряемое величиной «зияния». В зависимости от соотношения углов наклона слоев в крыльях сброса и поверхности сместителя различают нормальные (согласные) и обратные (несогласные) сбросы. У нормальных (согласных) сбросов слои пород и сместитель наклонены в одну сторону. У обратных (несогласных) сбросов—в разные стороны.

а — нормальный сброс в горизонтальных слоях; б — взброс в горизонтальных слоях; в — согласный сброс; г — несогласный сброс; д — согласный взброс; е — несогласный взброс

Рисунок 7 - Типы сбросов и взбросов

Пологие сбросы с большой величиной зияния иногда называют раздвигами.

Наряду с этим существует представление, что раздвиги это нарушения, у которых перемещение пород в крыльях происходит перпендикулярно их отрыву. Разрывы, образующиеся при раздвигах, обычно выполнены инородными породами или минералами.

Взбросы— это нарушения, в которых поверхность paзрыва наклонена в сторону расположения приподнятых слоев. Взбросы возникают в условиях сжатия и характеризуются перекрытием разорванных крыльев. Так же как и среди сбросов, различают нормальные (согласные) и обратные (несогласные) взбросы.

Надвиги — это взбросы с наклоном поверхности сместителя менее 45—60°. Надвиги с очень пологим сместителем и большой горизонтальной амплитудой смещения (перекрытия) называют шарьяжами или покровами.

Сдвиг — это разрывное нарушение, у которого смещение крыльев происходит по горизонтам вдоль линии простирания поверхности сбрасывателя. Если смещение крыльев ориентировано косо по отношению к линии простирания поверхности разрыва, то выделяют сбросо-сдвиги, взбросо-сдвиги.

Сдвиги возникают в том случае, когда действие сил направлено горизонтально, параллельно поверхности сместителя.

В пространстве разрывные нарушения со смещением могут группироваться в протяженные зоны, в пределах которых наблюдаются блоки, приподнятые на разную высоту. В результате одни участки земной коры могут быть опущены, а другие подняты относительно смежных. Такие тектонические структуры называют соответственно грабенами и горстами. Иногда борта грабенов и склоны горстов могут быть ограничены несколькими параллельными разрывами. Такие горсты и грабены называют сложными, ступенчатыми.

1.4.2 Разрывы без смещения

Трещины — это разрывные нарушения в горных породах по которым не происходило видимых смещений.

Принято выделять трещины вертикальные, горизонтальные и наклонные. Кроме того, в зависимости от ориентировки их по отношению к пластам, в которых они находятся, выделяют пластовые трещины, поперечные и диагональные. Характеристика трещин в пространстве определяется азимутом простирания, азимутом наклона и углом наклона. Для того чтобы представить положение трещины в пространстве, достаточно замерить азимут наклона и угол наклона трещины.

По характеру проявления различают: открытые трещины с хорошо видимой полостью, закрытые — полость по разрыву неразличима и скрытые, которые обнаруживаются только при специальном изучении.

Размеры трещины изменяются в широком диапазоне. Они могут пересекать толщи пород с мощностями, измеряемыми сотнями метров, но могут и не выходить за пределы сантиметров и миллиметров. Трещины, имеющие одинаковую или близкую ориентировку, объединяются в системы, которые обусловливают отдельность горных пород. Отдельность — способность породы раскалываться на характерные по форме блоки, глыбы, куски вдоль видимых или скрытых пересекающихся систем трещин.

Генетическая классификация предусматривает выделение тектонических и нетектонических трещин, среди которых выделяют ряд разновидностей.

Нетектонические трещины: 1) первичные трещины, 2) трещины выветривания, 3) трещины оползней, обвалов и провалов, 4) трещины расширения пород при разгрузке.

Тектонические трещины: 1) трещины с разрывом сплошности пород (трещины отрыва и скалывания), 2) кливаж.

Нетектонические трещины. Нетектонические трещины возникают при изменении физико-химических свойств горных пород вблизи или на поверхности Земли.

Первичные трещины в осадочных породах возникают на стадии диагенеза — осадок теряет влагу, уменьшается в объеме и постепенно переходит в горную породу. Первичные трещины приурочены только к отдельным слоям или пачкам слоев. По отношению к слоистости они могут располагаться перпендикулярно, косо, параллельно. В эффузивных породах первичные трещины возникают при остывании лавы и уменьшении объема породы. Эти трещины обусловливают отдельность эффузивных пород (столбчатую, пластинчатую и плитчатую).

Трещины выветривания образуются в горной породе в основном под воздействием атмосферных агентов. Глубина трещиноватой зоны и степень трещиноватости зависит от характера породы, длительности процессов выветривания и обычно распространяется до 10—15 м, в редких случаях до 30—50 м от поверхности. Трещины не имеют общего направления — извилистые, часто пересекают друг друга.

Трещины оползней, обвалов и провалов имеют локальную приуроченность и возникают от неравномерности напряжений, испытываемых породой при подвижках. Они характеризуются неровными стенками, зиянием, частой сменой ориентировки.

Трещины расширения пород при разгрузке возникают вокруг выработанного пространства горных выработок, а также в бортах речных долин (в скальных и полускальных породах). Возникновение их обусловлено изменением соотношения сил, действующих на горные породы внутри массива.

Тектонические трещины. Тектонические трещины возникают в горных породах под влиянием эндогенных процессов. Проявление складкообразовательных движений приводит к возникновению в горных породах трещин с разрывом сплошности, среди которых выделяют трещины разрыва (отрыва) и трещины скалывания.

Трещины разрыва (отрыва) образуются в породах, испытавших растяжение при вертикальных движениях. Они имеют локальное и региональное распространение и приурочены в основном к сводовым частям антиклинальных поднятий, складок и т. д. Эти трещины представляют собой систему взаимно пересекающихся трещин (под прямым или близким к нему углом) и проявляются по простиранию и падению слоев. Они обычно вертикальные или круто наклонные. Поверхности трещин разрыва (отрыва) шероховатые, иногда неровные, с рваными краями. Они могут быть зияющими или выполнены минеральными образованиями (кварц, кальцит, гипс и др.).

Трещины скалывания возникают в условиях сжатия земной коры. Они хорошо выдерживаются на значительных рас стояниях по падению и простирание слоев. Стенки трещин скалывания плотно сжаты и имеют гладкую поверхность. Иногда по ним происходят подвижки отдельных блоков пород, о чем свидетельствуют следы скольжения в виде борозд, царапин и зеркал скольжения на поверхности трещины.

Кливаж. Кливаж — это способность горных пород раскалываться на пластинки, призмы по густо развитой системе параллельных трещин, секущих слоистость или согласных с ней.

Полагают, что сланцеватость возникает в горных породах при пластических деформациях. Трещины кливажа могут быть открытыми и закрытыми, с ровными поверхностями, иногда со следами скольжения.[3]

2 Классификация тектонических движений

Классифицировать тектонические движения достаточно сложно. В настоящее время имеется ряд классификаций, отражающих направление тектонических движений, области их проявления, результаты проявления и т. д. Из предложенных в последние годы советскими учеными остановимся на классификациях В. Е. Хаина и В. В. Белоусова.

Таблица 1 - Наиболее распространенные классификации тектонических движений

По В. Е. Ханну, 1973 г., упрощено *						По В. В. Белоусову, 1975 г.
Существенно вертикальные				Существенно горизонтальные		Внутрикоровые
Поверхностные (покровные)
складча- тые (нагне-тание)	блоковые		складчатые (общего сжатия, скольжения и др.)		сдвиги, надвиги, шарьяжи	складчатые (глыбовые, нагнетания, общего смятия, глубинные)		разрывные (сбросы, взбросы, надвиги и др.)
Коровые						Общекоровые
склад-чатые (обле-каиие)		блоковые	складчатые		сдвиги, региональные надвиги	колебательные (общие и волновые)	разрывные(глубинные разломы, сдвиги, сбросы и др.)
Глубинные
волновые		глыбо-вые	волновые		глубинные сдвиги и надвиги

* Исключены экзотектонические и сверхглубинные движения, не связанные с эндогенными процессами земной коры.

* Исключены экзотектонические и сверхглубинные движения, не связанные с эндогенными процессами земной коры.

2.1 Классификация по Хаину

По направлению перемещения В. Е. Хаин выделяет существенно вертикальные и существенно горизонтальные тектонические движения, по области проявления движений поверхностные (покровные) движения, связанные с процессами в осадочном чехле (например, соляной диапиризм), коровые движения, охватывающие практически весь объем консолидированной коры, и глубинные движения, обусловленные процессами в верхней мантии. Эти типы движений, в свою очередь, делятся на складчатые, блоковые, глыбовые и др.

2.2 Классификация по Белоусову

Более простая классификация тектонических движений предложена В. В. Белоусовым. Она основана на делении тектонических движений по масштабам проявления, величине охватываемых ими объемов пород. По В. В. Белоусову, тектонические движения делятся на внутрикоровые, распространяющиеся на отдельные образования земной коры, и общекоровые (глубинные), проявляющиеся в виде перемещений коры в целом. В свою очередь, внутрикоровые движения делятся на складчатые и разрывные, а общекоровые — на колебательные и разрывные движения, приводящие к образованию пликативных и дизъюнктивных дислокаций различного ранга.