Геология / 1 курс / Общая геология / Общая геология методичка Парначев

Рис. 16.4. Главные виды разрывных нарушений

Сдвиги – тектонические разрывы с перемещением крыльев в горизонтальном направлении вдоль простирания сбрасывателя. Как правило, вертикальных перемещений в случае сдвига не отмечается.

В природе чаще всего встречаются комбинированные формы (сбросо-сдвиги, взбросо-сдвиги и т.д.).

Понятие о глубинных разломах. Глубинные разломы – категория разрывных тектонических нарушений, характеризующихся следующими особенностями:

1.Большая протяженность в сотни и тысячи километров.

2.Относительная протяженность и выдержанность по простира-

нию.

3.Многократное подновление, активное существование в течение сотен миллионов лет.

4.Приуроченность к разлому многочисленных тел интрузивных пород, особенно гипербазитов.

5.Глубинный разлом представляет собой границу соприкосновения разнородных и разновозрастных блоков земной коры и нередко интерпретируется как древняя зона субдукции.

Глубинный разлом – зона различной мощности от первых десятков метров до первых километров, где проявились сложные деформации– сдвиги, надвиги, сбросы, покровы – на различных его участках.

151

Вопросы для самоконтроля

1.Что понимается под новейшими и современными движениями земной коры.

2.Охарактеризовать методы изучения новейших и современных движений.

3.Палеогеографическая кривая, какую информацию она несёт?

4.Охарактеризовать элементы залегания слоёв.

5.Морфологическая и генетическая классификация складок.

6.Типы несогласного залегания осадочных пород.

7.Виды разрывных нарушений и амплитуды смещений.

152

ГЛАВА 17. ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ (СЕЙСМИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ)

Землетрясение – это колебания земли, вызванные внезапным освобождением энергии земных недр. Освобождение энергии сопровождается разрывом и смещением твердого вещества в очаге землетрясений и упругими колебаниями за его пределами.

Ежедневно на земном шаре происходят тысячи землетрясений различной интенсивности.

17.1. Географическое распространение землетрясений

Географическое распространение землетрясений полностью объясняется концепцией теории литосферных плит. Большинство землетрясений происходит по краям литосферных плит(95 %), вдоль срединноокеанических хребтов и трансформных разломов.(3–4 %). Меньшая часть землетрясений проявляется внутри плит– в зонах настоящего рифтогенеза – Восточно-Африканская и Байкальская рифтовые зоны.

Зона землетрясений, окружающая Тихий океан, носит название Тихоокеанского пояса. Здесь в зоне погружения плит под островные дуги (на западе) и под континентами Америки (на востоке) происходит около 90% всех землетрясений. 5–6 % землетрясений фиксируется в Альпийском поясе, протягивающемся от Средиземноморья на восток через Турцию, юг СССР, Иран в Северную Индию (Гималаи).

Соответственно, на поверхности Земли выделяются сейсмические и асейсмические зоны. В асейсмической зоне землетрясения происходят крайне редко или не происходят вообще.

17.2. Причины землетрясений

Землетрясение происходит, когда в породах, слагающих земную кору, в результате избыточного напряжения образуется разрыв. Разрыв происходит по неровной области вдоль более или менее плоскойпо верхности геологического разлома, которая может быть или вертикальной или наклонной.

Длина вскрывшейся части разлома может варьировать от нескольких метров до нескольких сотен километров. Вспарывающаяся трещина

153

может достичь поверхности Земли, но может и остановиться на глубине. В целом, чем больше длина разлома, тем интенсивнее землетрясение.

Место, в котором начинается землетрясение или вспарывание разлома, называется гипоцентром, а точка, расположенная на поверхности Земли над гипоцентром – эпицентром землетрясения.

Расстояние от эпицентра до гипоцентра называетсяглубиной очага, которая может меняться от первых километров до500–700 км в зонах Беньофа – Заварицкого.

Вертикальное и горизонтальное смещение по обе стороны поверхности разлома меняется от нескольких сантиметров до первых метров.

По мере вспарывания разлома выделяется энергия, большая часть которой расходуется на разламывание и дробление пород, горизонтальное и вертикальное смещение блоков, образование тепла. Небольшая

часть энергии излучается во всех направлениях в окружающее - про странство в виде сейсмических волн(продольных – Р, поперечных – L, поверхностных – S), которые распространяются в теле Земли. Достигая земной поверхности, они порождают колебания почвы, которые мы воспринимаем как землетрясения.

Землетрясения сопровождаются шумовыми эффектами, изменениями магнитного и электрического полей, содержанием радона в воде, ее температуры и уровня, появлением свечения.

Световые явления при землетрясениях хорошо описаны в мировой литературе. Они проявляются в виде «огненного тумана», замедленных вспышек исполинских молний, длительного «разгорающегося и гаснущего» сияния с периодом 10–40 сек. Кроме этого, наблюдаются огненные шары, вспышки и столбы света, шнуры, факелы, светящиеся поло-

сы. Иногда форма светящейся области представляет полусферу радиусом 10–100 м, соприкасающуюся с поверхностью Земли.

При Ташкентском землетрясении 26 апреля 1966 г. в 5 ч 22 мин местные жители наблюдали, как из-под Земли с шипением вырвался и взвился над крышами домов гигантский световой факел. Четко очерченный по краям и размытый в верхней части, факел округло расширялся. Оторвавшись от земли, факел растворился в небе.

Во время Бурчмулинского землетрясения в70 км к северо-востоку от Ташкента 24 октября 1959 г., по рассказам местных жителей, окружающие поселок горные хребты светились голубоватым пламенем.

Установлен факт свечения в средней атмосфере над мощными грозами. К ним относятся «красные спрайты» (40–80 км), «голубые джеты»

(20–30 км), «эльфы» (80–90 км), «гало» (70–80 км), «троляк», «гусени-

цы» и «пальмы». Отмечается преимущественная приуроченность их к зонам разломов.

154

Все эти явления, сопровождающие землетрясения, называются сейсмическими явлениями. Обычно после проявления самого землетрясения наблюдаются ослабевающие удары или толчки – афтершоки. Перед землетрясением некоторое время толчки нарастают– форшоки. Мейншок – главный толчок.

17.3. Типы землетрясений

Классификация землетрясений может проводиться по различным признакам. По глубине гипоцентра:

1.Поверхностные – глубина гипоцентра до 10 км.

2.Нормальные – глубина гипоцентра 10–60 км.

3.Промежуточные – 60–300 км.

4.Глубокофокусные – 300–700 км.

Всоответствии с причинами, обусловливающими землетрясения, выделяются:

1.Тектонические землетрясения.

2.Вулканические землетрясения.

3.Денудационные землетрясения.

4.Техногенные землетрясения:

а) землетрясения, вызванные наполнением водохранилищ; б) землетрясения, вызванные закачкой воды в скважины; в) землетрясения, вызванные откачкой нефти и газа; г) землетрясения при ядерных взрывах.

17.4. Методы изучения землетрясений

Для изучения землетрясений существуют специальные приборы, при помощи которых регистрируют время, силу и направление каждого удара, исходящего из гипоцентра. Эти приборы – сейсмографы – автоматически записывают характер и силу колебаний сейсмических волн и указывают направление на гипоцентр. Поскольку на Земле существует сеть сейсмических станций, оснащенных ЭВМ, сразу же выдается информация и о месте землетрясения. Сейсмографы ведут автоматическую запись на ленте, которая называется сейсмограммой.

Интенсивность землетрясений – мера повреждений, причиненных сооружениям, нарушений на поверхности грунта, а также человеческой реакции на сотрясение– оценивается в баллах. В России принята 12-балльная шкала.

I балл – людьми не ощущается;

II–IV балла – ощущается людьми, находящимися вне зданий и в зданиях;

155

V баллов – распахиваются двери, останавливаются маятники часов, трескается штукатурка;

VI – бьется посуда, лопаются оконные стекла, падают предметы с полок и картины со стен. Возникают трещины в каменных и кирпичных зданиях;

VII баллов – разрушение в плохо построенных домах, со зданий обрушиваются карнизы и архитектурные украшения;

VIII баллов – наблюдаются значительные повреждения в обычных домах, панельные стены отделяются от каркаса;

IX баллов – значительные повреждения в сейсмостойких зданиях. Дома сдвигаются с фундамента. Повреждение водохранилищ, подземных трубопроводов.

X–XII баллов – разрушение большинства зданий, возникновение земляных волн и трещин в почве.

После землетрясения идет обследование пострадавшего района и выделяются участки (точки), где землетрясение имело одинаковую интенсивность в баллах. Эти точки соединяются линиями – изосейсты. А полученная карта с изосейстами называется картой изосейст.

Зона, окружающая эпицентр и ограниченная изосейстой с максимальным значением, называется плейстосейстовой областью или зоной.

Количественная оценка интенсивности землетрясения производится по амплитуде смещения почвы, которая определяется магнитудой

Рихтера. Магнитуда Рихтера есть десятичный логарифм амплитуды смещения почвы в мкм на расстоянии 100 км от эпицентра. В сейсмологии силу действия землетрясения принято характеризовать двумя величинами: классом энергии (К) и величиной магнитуды (М).

М = 0,6±1,3 F, где F – интенсивность в баллах.

17.5. Разрушительные последствия землетрясений

Разрушительные последствия землетрясений можно связать, с одной стороны, природными явлениями, а с другой – деятельностью человека.

Природные явления включают сотрясения, нарушения и разжижение грунта (трещины и смещения), оползни, лавины, сели, оседание блоков земли, образование цунами.

Разрушительные явления, связанные с деятельностью человека, сопровождаются разрушением и обрушением зданий, мостов и других сооружений, наводнениями при прорыве плотин и водоемов, пожарами при повреждении нефтехранилищ и разрывах газопроводов, падением и опрокидыванием предметов внутри и вне зданий, повреждением транс-

156

портных средств, коммуникаций, линий энерго- и водоснабжения, канализационных систем, утечками из ядерных реакторов.

17.6. Антисейсмические мероприятия и прогноз землетрясений

В связи с большим ущербом, наносимым землетрясениями, в последние годы появились новые направления в области строительства–

инженерная сейсмология и сейсмостойкое строительство. Основная цель инженерной геологии и сейсмостойкого строительства– свести к минимуму повреждения, потери жизней и имущества при землетрясениях. Она достигается, во-первых, выбором для строительства района, наименее опасного в сейсмическом отношении, а, во-вторых, строительство таких зданий и сооружений с усиленными конструкциями, которые способны противостоять сейсмическим силам.

Прогноз землетрясений выдвигает три главных вопроса, выяснение которых может привести к решению этой проблемы.

1.Где, в каком районе, в какой точке земной поверхности произойдет землетрясение?

2.Какова предполагаемая интенсивность будущего землетрясения?

3.Когда произойдет землетрясение?

Ответ на первые два вопроса дает сейсмическое районирование территории, которое ставит своей задачейвыделение районов сейсмической активности и дифференцированную оценку их по силе возможных землетрясений (статистический метод), положение их гипоцентров и эпицентров, детальное изучение особенностей геологии участков с выявлением зон разломов, по которым происходили перемещения блоков.

Вопрос, когда произойдет землетрясение, пока далек от своего решения. Хотя имеются единичные обнадеживающие примеры. Выявлены так называемые предвестники землетрясений. Они включают различные физические характеристики Земли, значения которых изменяются перед землетрясениями. К предвестникам относят: активную сейсмичность, опускание и поднятие земной коры, наклоны земной поверхности, деформации, изменения уровня воды в колодцах и скважинах, изменение скоростей сейсмических волн, изменение потенциалов магнитного и электрического полей, содержания радона в воде.

Кроме перечисленных предвестников землетрясений, существуют полунаучные аспекты прогноза, включающие поведение животных и различные поверья.

Использование указанных предвестников позволило только в единичных случаях успешно предсказать землетрясения.

157

Ущерб от землетрясений, по оценкам ЮНЕСКО, исчисляется миллиардами долларов, невосполнимы потери людей. За год в мире вследствие землетрясений погибает около 10 тыс. человек.

Вопросы для самоконтроля

1.Причины землетрясений.

2.Классификация землетрясений.

3.Методы изучения землетрясений

4.Разрушительные последствия землетрясений.

5.Методы прогноза землетрясений.

6.Антисейсмические мероприятия.

158

Часть 4. СТРАТИГРАФИЯ И ИСТОРИЧЕСКАЯ ГЕОЛОГИЯ

ГЛАВА 18. МЕТОДЫ СТРАТИГРАФИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

18.1. Основные задачи стратиграфии

Стратиграфия – классификация минеральных масс земной коры с исторической точки зрения(от лат. stratum – слой, греч. grapho – пишу). Объектом стратиграфии являются пластующиеся геологические , тела сложенные осадочными, вулканогенными и метаморфическими породами.

История стратиграфических исследований начинается с .НСтено, который в 1669 г. открыл закон последовательности напластования горных пород (что залегает выше, то моложе). В 1817 г. У. Смит ввёл понятие «стратиграфия» и обосновал стратиграфическое направление исследований в геологии. Он установил приуроченность определённых форм ископаемых организмов к определённым слоям, что дало возможность распознавать и прослеживать слои по заключённым в них органическим остаткам.

n

Рис. 18.1. Стратиграфическая последовательность слоистых толщ

159

Слой является основной и в то же время элементарной формой нахождения в земной коре минеральных масс осадочного происхождения. Слои представляют собой элементарные геологические тела, с которыми имеет дело стратиграфия осадочных образований (рис. 4.1).

Основные задачи стратиграфии включают: 1) расчленение раз-

резов и установление местных стратиграфических подразделений(комплекс, серия, свита, пачка, толща); 2) корреляцию стратиграфических подразделений и составление стратиграфических схем; 3) создание общей стратиграфической шкалы (ОСШ) с учётом периодизации геологической истории земной коры (рис. 18.2 и 18.3).

Результатом любого стратиграфического исследования всегда -яв ляется схема стратиграфической классификации, которой предшествует стратиграфическая систематизация слоёв.

Выделяют стратиграфию общую, которая разрабатывает принципы науки, проблемы классификации, терминологии и номенклатуры, стратиграфической корреляции и методологии, обосновывает общую стратиграфическую шкалу, и стратиграфию региональную, которая обеспечивает стратиграфическую основу геологической съёмки и картирования, поисковые и разведочные работы.

18.2. Основные термины

Основными терминами, употребляемыми в стратиграфических построениях, являются:

Стратиграфическое подразделение (стратон) – совокупность гор-

ных пород, составляющих определённое единство и обособленных по признакам, позволяющим установить их пространственно-временные соотношения, т.е. последовательность формирования и положение в стратиграфическом разрезе. Каждому стратиграфическому подразделению соответствует эквивалентное ему геохронологическое подразделение.

Геохронологическое подразделение – интервал геологического вре-

мени, в течение которого образовались горные породы, входящие в состав данного стратиграфического подразделения, включая время внутренних перерывов.

Стратиграфические границы – поверхности, ограничивающие стратон по подошве (нижняя граница) и кровле (верхняя граница).

Латеральные границы – пределы географического распространения горных пород, слагающих данный стратон.

Состав стратиграфического подразделения – перечень входящих в него более низких по рангу стратиграфических подразделений.

160