<- предыдущая страница следующая ->

Геология
«Природа», 1981, № 7

Сеть разломов земной коры
А. И. Суворов

Анатолий Иванович Суворов, доктор геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник-консультант Геологического института АН СССР. Специалист в области структурной геологии и тектоники. Занимается изучением разломов земной коры и их роли в процессе ее формирования. Автор многих научных работ в этой области.
В «Природе» опубликовал статью: Глубинные разломы Земли (1968, № 9).

В настоящее время, когда получены многочисленные снимки земной поверхности из космоса, огромные пространства континентов и океанов стали более обозримы и доступны для изучения. Выявлены новые, неизвестные ранее особенности строения лика Земли и одна из них — существование густой сети разломов, расколов, крупных трещин и других линейных нарушений коры.
Фотоснимки земной поверхности из космоса буквально испещрены линиями различных простираний, длины и конфигурации. В обобщенном виде, все эти так называемые фотолинеаменты (от лат. linea) создают очень сложные, подчас хаотические структурные рисунки, в которых можно разобраться лишь с помощью дополнительных наземных геологических и геофизических исследований.
Существуют ли закономерности размещения фотолинеаментов в пределах отдельных континентов? Все ли они могут отождествляться с разломами земной коры? Нарушают ли линеаменты глубинные горизонты? С какими структурами связаны? Как влияют на осадконакопление, магматизм, пространственное размещение горных пород и полезных ископаемых? И это далеко не полный перечень вопросов, которые возникают при рассмотрении космических снимков.
Прямыми геологическими исследованиями установлено, что разломы земной коры весьма многообразны. Одни из них видны непосредственно на земной поверхности, другие обнаруживаются геофизическими методами в глубоко погребенных оболочках литосферы. Роль тех и других, а также формы проявления в структуре Земли непостоянны и изменяются от одной стадии развития к другой.
До последнего времени разломы во всем их многообразии специально на структурных геологических картах не изображались. Этот пробел в значительной мере восполняет изданная в нашей стране в 1980 г. «Карта разломов территории СССР и сопредельных стран» масштаба 1 : 2 500 000, составленная большим коллективом геологов научно-исследовательских институтов Академии наук СССР и Министерства геологии СССР под редакцией вице-президента АН СССР академика А. В. Сидоренко.

СОДЕРЖАНИЕ КАРТЫ РАЗЛОМОВ
Карта охватывает огромную территорию, занимающую свыше 1/6 части суши. Сюда входят самые различные в геологическом отношении структурные элементы — древние докембрийские платформы (Восточно-Европейская, Сибирская), позднепалеозойские плиты (Туранская, Западно-Сибирская), разновозрастные складчатые и орогенные области (Урало-Монгольская, Карпаты, Кавказ, Памир), а также некоторые островные дуги и окраинные моря на востоке СССР, североморские шельфы. Эта карта — первый в отечественной и мировой картографии опыт изображения разломов в достаточно крупном масштабе на столь обширном и крайне разнородном участке земной поверхности. Размер карты 3,5X2,5 м и состоит она из 20 листов.
При составлении карты разломов в первую очередь были использованы новейшие геологические и геофизические материалы, полученные в последние годы при наземных съемочных работах в различных районах страны. Параллельно они дополнялись данными космических снимков.
На карте показаны не только размеры (порядок) разломов, которых выделено три, но и время их зарождения, главные и второстепенные этапы их развития, а также перерывы в их развитии.
По особенностям морфологического проявления и характеру движений крыльев разломы разбиты на шесть групп — сбросы, взбросы, надвиги, шарьяжи (перекрытия), сдвиги и раздвиги. Кроме того, обозначены положение поверхности разлома (вертикальное или наклонное) и направление наклона. В ряде случаев указаны углы наклона, а также амплитуды и азимуты перемещений.
Особое место на карте отведено изображению структур, примыкающих к разломам и расположенных над ними,— приразломных и надразломных. В коре континентального типа среди них выделены структуры раздвижения и проседания — рифты, авлакогены и тафрогены. Показаны также вулкано-тектонические депрессии и вулканы, кольцевые структуры, мульды, трубки взрыва, соляные купола, а из линейных — резкие изгибы слоев — флексуры, зоны дробления, смятия, рассланцевания, метаморфизма, т. е. вторичные изменения горных пород.
В коре океанического и субокеанического типа на карте отмечены желобарифты, островерхие горы, возможно, вулканического происхождения, зоны глубокофокусных землетрясений (Заварицкого — Беньефа). Основные элементы сейсмичности — границы сейсмичных областей, местоположение и глубина очагов, величина интенсивности, зоны сейсмодислокаций и т. д. — отмечены на суше и в акваториях океанов.
Рассеченные разломами разновозрастные складчатые толщи названы на карте тектоно-стратиграфическими комплексами. Другими словами, это структурные ярусы, разделенные поверхностями несогласий (или части стратиграфических разрезов), например архейский, среднепротерозойский, верхнепалеозойский и т. д. На карте они окрашены в соответствующие цветовые тона, несколько более яркие, если комплекс выходит на поверхность, и менее яркие, если комплекс скрыт под чехлом отложений или под водой. Высотное положение тектоно-стратиграфических комплексов вблизи разломов передано изогипсами их кровли.
Магматические образования, с которыми чаще всего связаны глубинные разломы, подразделены на интрузивные и эффузивные. Среди интрузивных образований выделены граниты, гранитоиды, базиты, гипербазиты и щелочные разности (выходящие на поверхность и скрытые под осадочным чехлом), среди эффузивных — вулканические породы кислого, среднего, основного и смешанного состава. Показан возраст и состав этих пород.

ЧТО ЕЩЕ МОЖНО ПРОЧЕСТЬ НА КАРТЕ РАЗЛОМОВ?
Многокрасочная карта разломов очень наглядна, и поскольку она охватывает огромную территорию и составлена впервые, уже беглое знакомство с нею выявляет ряд новых закономерностей общего порядка и позволяет откорректировать ранее высказанные и общепринятые соображения.
Привлекает внимание прежде всего значительная плотность разломов (т. е. их количество или суммарная длина на единицу площади) и в то же время ее неравномерное распределение по районам СССР. Плотность разломов более высока в складчатых областях, например на Урале, в горной части Средней Азии, и менее высока в осадочном чехле платформ, скажем, на Восточно-Европейской равнине или в Западной Сибири.
Установленные ранее четыре главных направления разломов — северо-западное, северо-восточное, широтное и меридиональное (они известны как диагональная и ортогональная система разломов)— действительно проявляются достаточно широко. Однако они далеко не единственны и, кроме того, совместно на одной площади обнаруживаются довольно редко.
Более характерна значительная изменчивость пространственного рисунка разломов от одной структуры к другой. В одних местах преобладает их меридиональная ориентировка (Урал), в других — северо-восточная (Забайкалье) и т. д.; иногда к этим направлениям добавляются второстепенные — северо-западные или широтные, а также промежуточные между ними.
В самом общем виде можно выделить пока два более или менее устойчивых типа пространственных рисунков разломов при их меняющемся простирании. Во-первых, это остроугольно-ромбические рисунки сравнительно узких линейных зон, дугообразно или прямолинейно вытянутых на многие сотни и даже несколько тысяч километров при ширине в несколько сот километров (Урал, Монголо-Охотский пояс). Во-вторых, более сложные полигонально-мозаичные рисунки обширных площадей поперечником 500—1000 км и более, имеющие овальные, угловатые или изометричные в плане очертания.
Часто рядом повторяется два рисунка — дугообразный остроугольно-ромбический и прилегающий к нему полигонально-мозаичный. Пример их сочетания — Северный Урал и прилегающие к нему части Западно-Сибирской плиты, Саяно-Енисейский пояс и Тунгусская синеклиза, западная и восточная части Центрального Казахстана и т. д. Обычно остроугольно-ромбические рисунки приходятся на зоны дугообразных фронтальных поднятий, полигонально-мозаичные — на зоны понижений (тыловых депрессий). Такое расположение разломов объясняется преобладанием в основании дугообразных поднятий усилий горизонтального сжатия, а в депрессиях — усилий горизонтального растяжения. Механизм же этого процесса связывается с оттоком глубинного вещества из-под депрессий и нагнетанием его в зоны поднятий.
Структурные рисунки двух вышеупомянутых типов существенно видоизменяются и усложняются в зависимости от направления и амплитуды движений масс горных пород вдоль разломов. Если в системе крупных разломов одного направления преобладают продольные горизонтальные сдвиги с амплитудой в десятки и первые сотни километров (как, например, на востоке Казахстана), то появляется сеть более мелких оперяющих разрывов, расположенных относительно главных под острыми углами. Если движения имеют надвиговый характер, это влечет за собой появление дугообразных или похожих в плане на петли разрывных нарушений, что можно наблюдать на Памире. Если, наконец, по главным разломам происходят вертикальные подвижки в связи, скажем, с местными проседаниями кровли пород, то образуются либо параллельные, ступенчато расположенные разломы (по краям прогибов), либо системы из треугольников, четырехугольников или многоугольников (на своде орогенных поднятий).
Чрезвычайно интересны случаи пространственного несовпадения на карте трасс разломов, имеющих неодинаковую природу или выявленных разными методами. Так, системы разломов, выходящих на поверхность, и системы «закрытых» или погребенных разломов, обнаруженных геофизическими методами, например, на Алтае, Северном Урале и в некоторых других районах, отчетливо перекрещиваются и как бы накладываются одна на другую. Разломы, по которым внедрялись из разных глубинных оболочек Земли магматические расплавы (например гранитного или гипербазитового состава), и разломы, где таких расплавов не было, также часто не совпадают на земной поверхности (Западно-Сибирская плита, Джунгарский Алатау). Еще лучше это видно по сочетаниям отдельных морфологокинематических типов разломов; например, надвиги нередко перекрывают системы иначе ориентированных сбросов и взбросов и наоборот (Казахстан, Алтай).
Автор этой статьи и известный советский геофизик А. А. Борисов несколько лет назад сопоставили более или менее равновеликие разломы, установленные на территории СССР по геологическим и геофизическим признакам. «Геофизический разлом» представляет собой разломную структуру, которая простирается до верхних горизонтов мантии Земли, тогда как «геологический» наблюдается только в верхних, доступных глазу горизонтах коры. Были выявлены три случая несовместимости геофизических и геологических разломов. В первом разломы отстояли друг от друга на некотором расстоянии и были параллельны друг другу; во втором случае разломы пересекались под острыми углами; в третьем — под углами до 90°.
Можно с полным основанием полагать, что все указанные случаи пространственной несовместимости и перекрещивания разломов разной природы и их проекций на земной поверхности являются отражением их глубинной несовместимости, т. е. результатом наложения одних систем на другие в связи с горизонтальной расслоенностью литосферы на оболочки. Говоря другими словами, структурные планы разных по составу и физическим свойствам оболочек литосферы также не одинаковы, что и нашло отражение прежде всего в характере рисунков разломов на поверхности.
Кроме разломов, ограниченных пределами литосферных оболочек, существуют (и изображены на карте) разломы «сквозные», рассекающие земную кору на всю ее мощность. Они вытягиваются на многие сотни километров, пересекают смежные части платформ и складчатых областей, депрессии и поднятия, а наиболее крупные из них прослеживаются с континента в днище океана. Больше всего их выявлено по фотографиям из космоса, и это послужило основанием считать, что крупные разломы могут «просвечивать» через мощные толщи горных пород и тем лучше, чем с больших высот производилась съемка.
След одного из сквозных глубинных разломов автору довелось наблюдать в древних толщах Карелии, от Онежско-Ладожского водораздела на север до Белого моря. Разлом состоит из нескольких поверхностей и насыщен мелкими интрузивными телами ультраосновного, основного и среднего состава. Он проходит через несколько зон архея и протерозоя, причем его морфология от зоны к зоне существенно видоизменяется, а в самой глубинной из них разлом практически затухает. Можно предполагать, что именно в таких местах на глубине и располагаются границы между оболочками коры, по которым последние могут перемещаться (скользить) в горизонтальных направлениях относительно друг друга.

КАК ИЗМЕНЯЛАСЬ СЕТЬ РАЗЛОМОВ СО ВРЕМЕНЕМ
При сопоставлении изображенных на карте структурных рисунков разломов того или иного возраста с соответствующими формациями горных пород удается восстановить палеогеографическую обстановку формирования структур, реконструировать сетку разломов отдаленных интервалов времени и проследить ее изменение от этапа к этапу. Такой исторический подход к анализу сети разломов позволяет осмыслить их значение в строении земной коры и «оживить» ту несколько хаотическую картину фотолинеаментов, которая получается при дешифрировании фотоснимков земной поверхности из космоса.
Рассмотрим это на примере Центрального Казахстана. В раннем палеозое, приблизительно 600—400 млн лет тому назад, здесь существовали протяженная островная дуга, обращенная выпуклой стороной на запад, и примыкающая к ней с восточной стороны впадина типа окраинного моря. Накопление осадков этого возраста, похожих на океанические, происходило во впадине, островная же дуга, сохранившаяся сейчас в виде полосы докембрийских кристаллических массивов, выходила на поверхность и размывалась.
Разломы раннего палеозоя располагались вполне упорядоченно. Сейчас они восстанавливаются по границам распространения нижнепалеозойских отложений, скачкообразного изменения их мощностей, прослеживаются вдоль поясов изверженных магматических пород и в основании ступеней древнего рельефа.
Островную дугу ограничивали с двух сторон наиболее крупные разломы, остатки которых и сейчас образуют протяженные дугообразные линии. Внутри же дуги преобладали короткие разломы, имевшие в общем продольный остроугольно-ромбический структурный рисунок. Во впадине господствующее распространение получили прямолинейные разломы двух направлений — северо-восточного и северо-западного; они придали впадине овальные или крупно-ромбические очертания, а ее бортам, в разрезе,— ступенчатый рельеф.
В среднем — позднем палеозое, в интервале 400—240 млн лет, конфигурация разломов резко изменяется. К этому времени никаких признаков океанического развития уже не остается. На месте некогда островной дуги образуются крупные и глубокие впадины (так называемые остаточные геосинклинали) треугольной в плане формы. Они заполняются континентально-морскими, карбонатно-терригенными и пестроцветными терригенными отложениями мощностью до нескольких километров. На западной окраине раннепалеозойской впадины в среднем и позднем палеозое возникает новое дугообразное поднятие, в которое «внедряются» гранитные тела, вытянувшиеся в виде узкого магматического пояса. Здесь же появляется несколько мелких линейных прогибов, ограниченных разломами северо-восточного и северо-западного направлений.
Процесс формирования земной коры Центрального Казахстана от океанической стадии к континентальной протекал неравномерно. На западе поднятия появились в конце ордовика, тогда же началась их постепенная гранитизация, а на востоке этот процесс возник позже, в конце палеозоя. Связанные с поднятиями разломы, по которым внедрялись граниты или изливались лавы среднекислого состава, также сначала возникли на западе, а затем на востоке, образовав к концу палеозоя довольно сложную систему линий.
В мезозое — начале кайнозоя, в интервале 240—40 млн лет, структурный план Центрального Казахстана снова изменяется. Горообразование прекращается, рельеф нивелируется, и на большей части территории образуется плоский Казахский свод; начинается так называемая платформенная стадия. Разломы этой стадии ограничивали Казахский свод почти со всех сторон, отделив его от окружающей зоны осадконакопления — седиментации. Последняя происходила чрезвычайно медленно, вулканизм прекратился, а толщина накопившихся, например, меловых и палеогеновых отложений едва достигала нескольких сот метров. Активных разломов, контролировавших накопление осадков, было очень немного, структурный план оказался очень простым. Он может показаться чрезмерно упрощенным, особенно по сравнению с современными космическими снимками, но становится вполне понятным, если его рассматривать в связи с общей тектонической обстановкой того времени.
С конца олигоцена территория Центрального Казахстана вступает в новую фазу оживления тектонических движений. Казахский свод осложняется серией узких и неглубоких прогибов, заполненных маломощными отложениями речных долин, склонов и озер; местами возникают и более крупные депрессии изометричной формы. Активных разломов становится значительно больше — они разделяют новые депрессии и возвышенности, ограничивают речные террасы и другие уступы рельефа, контролируют выходы грунтовых вод на поверхность и т. д. Плотность структурных рисунков возрастает, они усложняются и приобретают современные очертания.
Геологические преобразования систем разломов Казахстана нельзя, однако, считать универсальными и распространять на всю территорию СССР. Каждый более или менее обособленный тектонический регион характеризуется своими пространственными закономерностями и интервалами развития. Выявить и сопоставить их между собой — дальнейшая задача.

ПЕРСПЕКТИВЫ ДАЛЬНЕЙШЕГО АНАЛИЗА
Карта разломов территории СССР и сопредельных стран заслуживает тщательного аналитического изучения, в том числе с применением вычислительной техники. Содержавшаяся в ней информация весьма обильна и ориентирует на целый ряд новых перспективных научных разработок и практических рекомендаций.
Во-первых, представляется возможным сопоставить основные типы пространственных структурных рисунков разломов с их количественными параметрами (плотностью, доминирующими направлениями, типовыми формами делимости земной коры на блоки, глыбы, линзы, характером их сочетаний и т. д.) и проследить их изменения от одной структуры к другой в пределах и платформ и горных складчатых областей. Таким путем можно установить, какие из структурных рисунков «сквозные» и отвечают планетарным закономерностям, а какие связаны с региональными и местными особенностями строения земной коры: их отличия до сих пор еще не выявлялись.
Во-вторых, с помощью карты можно проанализировать процесс глыбовых движений земной коры — преобладание в одних местах горизонтальных сдвигов, надвигов, раздвигов и вертикальных сбросов и взбросов, а также комбинированных движений в других. По этому признаку с учетом плотности разломов и их ориентировок можно наметить зоны преобладающего сжатия или растяжения земной коры и по ним установить господствующие в земной коре векторы напряжений — как планетарных, так и региональных.
В-третьих, карта позволяет путем избирательного анализа восстановить некоторые основные параметры разломов и их структурных рисунков для отдельных (пока довольно крупных) интервалов времени и показать характер их изменчивости от одного этапа к другому в разных условиях формирования земной коры — когда, где и какие направления разломов преобладали, по каким азимутам и как происходили перемещения масс горных пород вдоль разломов, когда эти перемещения были наиболее грандиозными и когда они затухали, каковы были соотношения горизонтальных и вертикальных подвижек. Все это очень важно для решения многих кардинальных вопросов геологии, которые до сих пор еще остаются дискуссионными, либо вообще не ставились. Например: были ли повсеместными фазы активизации разломов или они проявлялись неравномерно, то в одном, то в другом районе? Преобладали ли в процессе становления коры горизонтальные или вертикальные движения масс, или и те и другие на смежных территориях проявлялись одновременно и во взаимной связи?
В-четвертых, снятие с карты различных данных, например о плотности разломов и степени раздробленности коры, о доминирующих их направлениях, о морфологии и т. д., и сопоставление их с данными о проявлениях вулканизма, гидротермальной деятельности, о зонах седиментации или размыва, о металлогенических поясах и узлах и т. п. позволит более всесторонне и на количественной основе разработать представление о разрушительной и созидательной роли разломов в процессах становления земной коры и ее минеральных богатств. Это особенно важно для выяснения закономерностей размещения полезных ископаемых в земной коре, многие виды которых, как сейчас известно, непосредственно контролируются отдельными категориями глубинных разломов. Уже на основе характеризуемой карты разломов, а также данных о расположении разрабатываемых рудных месторождений, их вещественного состава и возраста, можно начинать составление прогнозных металлогенических карт для поисков новых месторождений.
Наконец, изданная карта может и должна широко использоваться при дешифрировании космических фотоснимков, а также для составления научных программ космических исследований конкретных разломов, их зон и систем.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
Белоусов В. В. ОБЩЕКОРОВЫЕ РАЗРЫВНЫЕ ТЕКТОНИЧЕСКИЕ НАРУШЕНИЯ.— В кн.: Геотектоника. М.: Наука, 1976.
Пейве А. В. ГЛУБИННЫЕ РАЗЛОМЫ В ГЕОСИНКЛИНАЛЬНЫХ ОБЛАСТЯХ.— Известия АН СССР, сер. геол., 1945, № 5.
Пейве А. В. ГЛУБИННЫЕ РАЗЛОМЫ.— В кн.: Тектоника в исследованиях Геологического института АН СССР. М.: Наука, 1980.
РАЗЛОМЫ И ГОРИЗОНТАЛЬНЫЕ ДВИЖЕНИЯ ГОРНЫХ СООРУЖЕНИЙ СССР. М.: Наука, 1977.
РАЗЛОМЫ И ГОРИЗОНТАЛЬНЫЕ ДВИЖЕНИЯ ПЛАТФОРМЕННЫХ ОБЛАСТЕЙ СССР. М.: Наука, 1977.
Суворов А. И. ГЛУБИННЫЕ РАЗЛОМЫ ЗЕМЛИ.— Природа, 1968, № 9.
Суворов А. И. ГЛУБИННЫЕ РАЗЛОМЫ ПЛАТФОРМ И ГЕОСИНКЛИНАЛЕЙ. М.: Наука: 1973.
Хаин В. Е. ГЛУБИННЫЕ РАЗЛОМЫ.— В кн.: Общая геотектоника. М.: Наука, 1973.

Фрагмент карты разломов территории СССР и сопредельных стран (Центральный Казахстан). Разломы показаны цветными линиями различной толщины и формы, фотолинеаменты — серыми линиями.

Схема фотолинеаментов южной части Центрального Казахстана (по Н. А. Афоничеву и др., 1976). Обращает на себя внимание их высокая плотность и довольно хаотическое распределение по площади.

Поперечный разрез одного из разломов Карелии. Иллюстрирует изменение приразломных деформаций земной коры с переходом от одного глубинного горизонта к другому. В верхней части разреза, в отложениях протерозоя, преобладают хрупкие разрывные нарушения, в нижней части, в отложениях архея,— пластические изгибы. В этой части разреза разлом «затухает».

интрузивные породы
эффузивные породы
следы пластического течения
разломы
мелкие разрывы, заполненные магматическим материалом

Схема сети разломов Центрального Казахстана в раннем палеозое (вверху слева), в среднем и позднем палеозое (вверху справа) и в мезозое (внизу). Видно, как с течением времени изменялись характер разломов и их рисунок, контуры районов осадконакопления.
разломы
зоны воздымания и размыва
зоны накопления осадков

Разломы Центрального Казахстана, возникавшие в различные эпохи горообразования. С течением времени они как бы перемещались с запада на восток.

в позднем ордовике и силуре
в девоне и раннем карбоне
в позднем палеозое

<- предыдущая страница следующая ->