Мир глазами геолога - Николай Андреевич Еременко

Для составления геологической карты необходимо нанести на топографическую основу границы выходов на поверхность пород различного возраста (и различного литологического состава). Прослеживание таких границ и составляет сущность геологического картографирования. Выходы пород разного возраста окрашиваются стандартными присущими им цветами. При горизонтальном залегании пород геологическая карта выглядит очень просто: обширная поверхность закрашена одним цветом. Только по глубоким врезам рельефа показываются узкие полоски более древних пород. Чаще всего породы имеют сложные условия залегания, они смяты в складки и образуют довольно непростые формы.

На земном шаре имеются протяженные зоны, в которых тектонические движения в разное геологическое время проявлялись весьма активно — это так называемые геосинклинали. Здесь скорость перемещения измеряется несколькими сантиметрами в год. Впрочем, иногда происходят катастрофические перемещения, сопровождаемые землетрясениями, при которых размер изменений рельефа за время, измеряемое минутами, может достигнуть нескольких тысяч метров. Большая часть землетрясений происходит без излияния лавы. Вспомним хотя бы разрушительное Ашхабадское землетрясение 1948 г., связанное как раз с перемещением пород в горах Копетдага. Город был практически весь разрушен. В памяти читателя, конечно, сохранилось воспоминание о катастрофическом землетрясении в Мексике, происшедшем в 1986 г.

7 декабря 1988 г. произошло сильное землетрясение (8–9 баллов) в северной части Армении. Почти полностью разрушен город Спитак и большинство сел в его районе, очень сильно пострадали города Ленинакан, Кировакан, Степанован. Число жертв измеряется десятками тысяч человек. В спасении людей, заживо погребенных в развалинах зданий, принимали участие специализированные спасательные команды не только из всех республик нашей страны, но и из многих других стран — США, Франции, Англии, Италии, Израиля.

А вот еще одна из геологических загадок. В 1976 и 1984 гг. произошли катастрофические землетрясения в Узбекистане в районе Газли. Город и все наземные постройки были разрушены почти полностью, в то время как подземные сооружения (скважины) расположенного здесь газового промысла почти не пострадали. Чем это объяснить? При землетрясении сейсмическая волна из плотной среды переходит в менее плотную, не отражается, а преломляется и идет вдоль поверхности твердой среды. Это и приносит большие разрушения именно на поверхности.

В геосинклиналях, для которых характерен горный рельеф и активная вулканическая деятельность, размах вертикальных движений достигает нескольких километров. В других обширных областях — платформах — тектонические процессы протекают менее активно. Ядром континентов являются щиты — районы внутри платформ, где на поверхность выведены древние метаморфические породы. В пределах щитов пласты, как правило, смяты в сложные складки — это следы тех активных тектонических процессов, которые здесь когда-то проходили.

Причины тектонических движений пока достоверно не установлены. Предполагалось, что Земля сжимается, а образующиеся горы и складки рассматривались как морщины на тонкой земной коре, возникшие вследствие уменьшения объема. Высказывалось также противоположное мнение — Земля расширяется, при этом она разрывает свою внешнюю оболочку, остатки старой коры образуют континенты, а участки новой молодой коры залиты океанами. Предлагалась и «пульсационная» теория развития Земли. В соответствии с ней Земля попеременно испытывает то расширение, то сжатие. По мнению одних исследователей, причиной всему служит гравитационная неоднородность массы Земли, главным образом мантии. По мнению других — радиоактивность вещества мантии.

В последние десятилетия широкое распространение получила гипотеза тектоники плит, согласно которой литосфера Земли состоит из нескольких жестких плит, способных перемещаться по верхним пластичным слоям мантии (астеносфере). В зонах расхождения (спрединга) плит происходит разрастание литосферы за счет поступающего из недр вещества мантии. В других местах плиты сталкиваются, и одна из них поддвигается под другую (субдукция), а вещество погружающейся плиты поглощается мантией. В соответствии с этой гипотезой существенного изменения объема Земли в геологической истории не происходит, так как поглощение и сокращение литосферы в одних местах компенсируется ее возрастанием в других. Наибольшая тектоническая активность наблюдается по краям плит, особенно в условиях их столкновений.

Если причины тектонических движений достоверно пока не установлены, то формы их проявления изучены достаточно хорошо. Они бывают очень крупными — континенты и дно океанов, а также очень мелкими — мельчайшие трещины и смятия пород. При тектонических движениях породы сминаются иногда в очень сложные формы без разрыва их сплошности (пликативные дислокации), а иногда они рвутся с образованием многочисленных разрывов и трещин самого различного размера (дизъюнктивные дислокации). Очень часто обе формы тектонических структур встречаются совместно. Как же все это отобразить на карте? Для этого нам необходимо познакомиться еще с несколькими геологическими терминами, отражающими условия залегания горных пород.

Пласт и элементы его залегания

Кровля — верхняя поверхность пласта, подошва — нижняя поверхность пласта, минимальное расстояние между ними — толщина или мощность пласта; простирание — линия пересечения воображаемой горизонтальной плоскости с поверхностью пласта; угол падения — максимальный угол между горизонтальной плоскостью и поверхностью пласта

Горный компас

Каждый пласт, или слой, имеет характерные поверхности, отличающие его от выше или ниже залегающих слоев. Верхняя поверхность называется кровлей пласта, нижняя — подошвой. Кратчайшее расстояние между кровлей и подошвой именуется толщиной, или мощностью. Обычно в точках замера считают, что верхняя и нижняя границы пласта параллельны, и соответственно его толщина измеряется по линии, перпендикулярной к ним.

Прежде всего геолога интересует, как распространяется изучаемый им пласт. Если мысленно рассечь одну из его поверхностей горизонтальной плоскостью, то в месте пересечения простирается горизонтальная линия, лежащая на изучаемой поверхности. Если поверхность пласта пересечь несколькими горизонтальными плоскостями через равные промежутки, лежащими на определенной высоте (глубине) от уровня океана, то получится изображение поверхности пласта. Да, совершенно так же, как это делается при построении топографических карт. Только на них изображается видимая поверхность рельефа в горизонталях, а в нашем случае — поверхность пласта, собственно, в таких же горизонталях, но именуются они уже изогипсами. Поверхность пласта, изображенная в изолиниях, называется структурной картой.

В точке наблюдения видимая поверхность пласта принимается