Сдвиги и трансформные разломы литосферы (тектонофизический анализ проблемы)

В геологии в основу морфогенетической классификации разрывов положено соотношение между направлением относительного движения разрываемых частей блока и падением плоскостисместителя. Отсюда сбросы, сдвиги, надвиги -- существенно отличающиеся друг от друга типы разрывов, хотя характер напряженного состояния и физический процесс разрушения у них идентичны.

Нет необходимости пересматривать всю систему классификации разрывов. Введение нового термина -- трансформные разломы, существенно расширило объем понятия сдвиговых смещений и даже привело к некоторой путанице. Ее усугубило и использование в ряде работ понятия поперечный разлом как синонима трансформного разлома. Другие же авторы [Garfunkel Z., 1972] разницу между трансформными и поперечными разломами видят лишь в том, что первые образуются на океанической коре, вторые -- на континентальной.

Ликвидировать подобную ситуацию могут только сами геологи. Для этого необходимо строже пользоваться существующими определениями разрывных смещений, подчиняя их механизму образования дислокаций. В табл. 2 приведены основные типы деформаций литосферы и соответствующие им морфогенетические разновидности крупных разломов. Таблица содержит наименования геологических структур, по отношению к которым можно использовать принятую в геологии дополнительнуютерминологию разломов: продольные, поперечные, диагональные или косые.

Выделение трансформных разломов как особого класса дизъюнктивных границ расширило наши представления о сдвигах литосферы и поставило задачу научиться их дифференцировать. Серьезный вклад в изучение признаков собственно трансфорных разломов, с одной стороны, и поперечных сдвигов -- с другой, внесла статья Р. Френда [Freund R., 1974]. В ней акцентируетсявнимание на отличие сдвигов и их разновидностей -- поперечных сдвигов -- от трансформных разломов, также поперечных к срединно-океаническим хребтам, рифтовым зонам и зонам Беньофа.

В. Джилиланди Г. Мейер [Gilliland W. N., Meyer G. P., 1976] предложили выделять два класса трансформных разломов: «пограничные трансформные разломы» -- как границы между сдвигающимися плитами, и «трансформные разломы хребтов» -- серию синхронно образующихся поперечных к единому срединно-океаническому хребту разломов, разделяющих плиты с различной скоростью спрединга. В основу предлагаемой классификации положен генетический критерий. Пограничные трансформные разломы являются структурами глобальной значимости, «разрешающими» дифференциальные движения между плитами. Трансформныеразломы хребтов -- структуры второго ранга по отношению к первым. Их образование связано со спредингом двух плит, в результате которого болееудаленные от центра расширения сегменты имеют различную линейную скорость, из-за которой происходит разрыв и формируется поперечно к конструктивной границе (рифтовой зоне) серия взаимно параллельных трансформных разломов. Геологическая значимость второго класса трансформных разломов меньшая, и их зарождение и формирование не являются теоретически необходимым звеном спрединга.

Серьезные результаты по изучению трансформных разломов Анатолийской системы (Средиземноморье) получены А. Сенджером[SendorA. М., 1979]. Внутреннеестроениетрансформных разломов и некоторые их количественные параметры описаны в работах Де Лонга и др. [DeLong S. Е., е. а.. 1977, 1979]. Обобщение накопленного материала по трансформным разломам Атлантики выполнено Р. Уилсоном и К. Вильямсом[Wilson R. С. L.,Williams С. А., 1979].

Тем не менее геолого-геофизическая изученность трансформных разломов еще недостаточна. Это хорошо было подчеркнуто Б. Вайндлеем [Windley В. F., 1979] на конференции, посвященной океаническим и континентальнымтрансформным разломам. Ведущиеся исследования дают основание надеяться на скорое получение новых результатов и более глубокое понимание этих важных геологических дизъюнктивных границ.

Таблица 2. Типы деформаций литосферы и морфогенетические разновидности генеральных разломов

* Подробно не анализируются в статье

Заключение

В тектоносфере Земли фиксируются разные типы деформаций, реализация которых ведет к формированию сдвигов. Отсюда и широкое распространение сдвигов в литосфере. Принятая в геологии терминология для характеристики сдвигов не отражает специфики механизма их образования, связанного прежде всего со способами приложения тектонических сил. В общем случае к сдвигам относятся и собственно сдвиги в геологическом понимании этого термина, и трансформные разломы. Собственно сдвиги в литосфере образуются в условиях сложного напряженного состояния как при сжатии, так и при растяжениикоры. Их появление -- результат разрядки внутренних касательных напряжений, абсолютное значение которых превосходит предел прочности пород на скол. Трансформные разломы в литосфере образуются лишь при определенном способе приложения сил, вызывающем деформацию среза. В этом механизме образования и типа деформации принципиальное отличие сдвигов от трансформных разломов.

Различие между сдвигами и трансформными разломами важно с точки зрения вытекающих отсюда практических рекомендаций. В геологии рудных месторождений известно, что около 80% рудных объектов контролируется зонами разломов или узлами их пересечений. Реже исследуется вопрос о специфике оруденения, контролируемого преимущественно сдвигами, надвигами или сбросами. Учитывая специфику образования сдвигов, как и других разновидностей разломов, а также связь напряженного состояния литосферы и ее термодинамических свойств, необходимо глубже исследовать зависимости между типом оруденения и механизмом разрушения. Основанием для этого является специфика оруденения трансформных разломов, секущих литосферные плиты и влияющих на миграцию магматических выплавок и гидротермальных флюидов. С трансформными разломами рифта Красного моря связаны стратиформные месторождения цинка, свинца, марганца; трансформными разломами контролируются эпитермальные месторождения ртути Японии, Новой Зеландии и других районов [Ковалев А. А., 1978]. Высказываются мнения [Mitchell А. Н. G., 1976] о связи алмазоносных кимберлитовых трубок Африканской платформы с древними трансформными разломами фундамента. Другие примеры также подтверждают взаимосвязь рудной специализации и механизма развития разломов, в частности, сдвигов [Чередниченко А. И., 1964].

Точное знание механизма образования разломов позволяет прогнозировать протекающие в них современные геологические процессы, в частности, сейсмичность. Практически все ныне обсуждаемые модели очагов землетрясений в основе своей опираются на разрушение твердого или упругопластичного тела. Сопровождающие разрушение смещения -- суть сейсмические толчки, сила которых зависит от амплитуды подвижек, прочности разрушаемого материала, типа деформации и других причин. Сдвиги и трансформные разломы будут иметь различную сейсмическую активность, хотя механизм разрядки напряжений у них идентичен. В целом потенциальная сейсмическая опасность активизированных сдвигов, а также надвигов и взбросов наиболее высокая по сравнению с другими морфогенетическими группами разломов.

Все изложенное ставит перед нами задачу не только более глубокого и всестороннего изучения сдвиговых зон литосферы: собственно сдвигов и трансформных разломов. Сейчас недостаточно все многообразие геологических структур считать результатом сжатия, растяжения или, наконец, изгиба. На примере тектонофизического анализа только сдвиговых структур становится ясным, что эти простые разновидности могут формироваться при сжатии, растяжении и срезе. В литосфере Земли существуют условия для реализации всех простых и сложных типов деформаций. Результатом их часто могут быть подобные по форме структуры. Недостаточно исследовав каждую из них, не проанализировав возможные способы образования, можно обеднить историю тектонического развития изучаемых объектов, что сузит аспекты связанного со структурами геологического прогноза. Это особенно важно для дизъюнктивных структур. Глубокий тектонофизический анализ механизма образования широкой морфологогенетической гаммы разломов на базе основных типов деформаций коры -- одна из важных задач тектоники.

ЛИТЕРАТУРА

1. Айзекс Б., Оливер Дж., Сайкс Л. Сейсмология и новая глобальная тектоника. - в кн.: Новая глобальная тектоника. М., Мир, 1974, с. 133--179.

2. БеляевН. М. Сопротивление материалов. М., гос. изд-во физ.-мат. литературы. 1967. 85 с.

3. Гзовский М. В. Основы тектонофизики. М., Наука, 1975. 536 с.

4. Дабовски Хр. Математическая модель напряжений иперемещений около магматических камер и разломов.Геотектоника, геодинамика, тектонофизика, 1975, № 3, с. 17-30.

5. Казьмин В. Г. О paнних стадиях развития трансформных разломов,-- БМОИП, отдел. геол., 1978, т. 53, № 6, с. 41-50.

6. Ковалев А. А. Мобилизм и поисковые геологические критерии. М., Недра, 1978, 287 с.

7. Ле Пишон К., Франшто Ж.,Бонин Ж. Тектоника плит. М., Мир, 1977, 287 с.

8. Макклинток Ф., Аргон А. Деформация и разрушение материалов. М., Мир, 1970, 443 с.

9. Мишарина Л. А., Солоненко Н. В. Механизм очагов землетрясенийинапряженное состояние земной коры в Байкальской рифтовой зоне. В кн. Роль рифтогенеза в геологической истории Земли. Новосибирск, Наука, 1977, с. 120--125.

10. Муди Дж., Хилл М. Сдвиговая тектоника.-- В кн.: Вопросы современнойзарубежной тектоники. М., ИЛ, 1960, с. 265-333.

11. ПавлиновВ.Н. Глубинные сдвиги и парагенетически сопряженные с ними дизъюнктивные структуры. Ст. 1.-- Геология и разведка, 1977, № 8, с. 3--14. Ст. 2, 1977, № 9, с. 3-14.

12. Проблемы рифтогенеза. Иркутск, 1975. 155 с.

13. Ружич В. В., Шерман С. И. Оценка связи между длиной и амплитудойразрывных нарушений. В кн. Динамика земной коры Восточной Сибири, Новосибирск, Наука, 1978, с. 52--57,

14. Стоянов С. С. Механизм формирования разрывных зон. М., Недра, 1977, 143 с.

15. Суворов А. И. Пpoблемы пространственной и возрастной корреляции глубинных разломов. В кн. Тектоническое развитие земной коры и разломов М., Наука, 1979, с. 238-256.

16. Ушаков С. А., Галушкин Ю.И. Физика Земли. Т. 3. Литосфера Земли. Итоги науки и техники. М., ВИНИТИ, 1978. 272 с.

17. Ушаков С. А., Галушкин Ю. И., Дубинин Е. П., Иванов О. П. Планетарные разломы океанической литосферы.- В кн. Разломы земной коры. М., Наука, 1977, с. 172-183.

18. Чередниченко А. И. Тектонофизическиеусловия минеральных преобразований в твердых горных породах. Киев, Наукова думка. 1964. 184 с.

19. Шерман С. И. Физические закономерности развитияразломов земной коры, Новосибирск, Наука, 1977, 101 с.

20. Шерман С. И., Леви К. Г. Трансформные разломы Байкальскойрифтовой зоны и сейсмичность ее флангов.- В кн. Тектоника и сейсмичность континентальныхрифтовых зон. М., Наука, 1978, с. 7-18.

21. AndersonЕ. М. Thedynamicsoffaulting, Edinburg. 1951. 142 p.

22. De Long S. E., Dewey J. F., Fox P. J. Displacment history of oceanic fracture zones.- Geology, 1977, v. 5, p, 199-202,

23. De Long S. E., Dewey J. F., Fox P. J. Topographic and geologic evolution of fracture zones. J.Geol. Soc. London, 1979, v.136, part 3, p. 303-310,

24. Freund R. Kinematics of transform and transcurent faults.-- Tectonophysics, 1977, v., 21. No 1-2, p. 93-134.

25. Freund R., Merzer A. Anizotropic origin of transform faults.-- Science, 1976, v. 192. No 4235. p, 137--138.

26. Froidevaux C. Energy dissipation and geometric structure at spreading plate boundariec. Earth Wan. Sci. Lett., 1973, v. 20, p. 419.

27. Garfunkel Z. Тranscurrent and transform faults: a problem of terminology.- Bull. Gool. Soc. of America, 1972, v. 83. No 11, p. 3491-3496.

28. Gilliland W. N., Meyer G. P. Two elates of transform faults.- Bull. Geol. Soc. of Amer., 1976. v, 37. No 8, p, 1127-1130,

29. Hess H. H. Seismic Anisotropy of the Uppermost Mantle under Oceans. Nature, 1964, V. 203, No 4945, p, 629--631

30. Kanamory H., Stewart G. S. Mode of the strain release along the Gibbs fracture zone, mid--atlantic ridge.-- Phes. of the Earth and Planetary Inter., 1976, v. 11. No p. 312-332.

31. McKinstry H. E. Shears of the second order.-- Amer. J. Sci., 1953, v. 251, No 5, p. 505--523.

32. Lachenbruch A. H. Dynamics of a passive spreading center.-- J. Geophys. Res., 1970, v. 81, No 11, p. 1883.

33. Maruyama T. Stress field in the heighbourhood of crack. -- Bull. Earthquale Res. Inst., 1969, v. 47. No 1, p. 1--29.-

34. Mitchell A. H. G., Garson M. S. Mineralization at plate boundaries.-- Minerals Sci. Engl., 1976, v. 8, No 2, p. 129-169.

35. Morgan W. J. Rises, trenches, great faults and crustal blocks.-- J. Geophys. Res., 1968, v. 73, No 6, p. 1959--1982.

36. Oldenburg D. W., Brune J. N. The explanation of the orthogonality of oceanic ridges and transform faults.-- J. Geophys. Res., 1975, v. 80, No 17, p. 2575.-2586.

37. Sendor A. M. S. The North Anatolian transform fault: its age, offset and tectonic significance.-- J. of Geol. Soc., London, 1979, v. 136, No 3, p. 2P.9--282.

38. UffenR.. Jessop A. U. The stress release hypothesis of magma formation.-- Bull.volcanol., 1963, v. 26, В. V.

39. Wilson G. T. A new class of faults and their bearing of continental drift.-- Nature, 1965, No 4995, p. 343--347.

40. Wilson R. C. L., WilliamsC. A. Oceanic transform structures and the development of Atlantic continental margin sedimentary basins -- a review.-- J. Geol. Soc., London, 1979, v. 130, No 3, p. 311-320.

41. Windley B. F. Transforms in perspective.-- J. Geol. Soc., London, 1979, v. 136, No 3, p. 267-268.

Размещено на Allbest.ru