Разрывные нарушения, возникающие в слоях горных пород, можно разделить на два типа:
– разломы без смещения пластов, или диаклазы;
– разломы со смещением пластов, или параклазы.
Разлом, относительно которого произошло смещение слоев, называется сместителем. Переместившиеся относительно него блоки называются крыльями разрыва. Крыло, под которое падает наклонный сместитель, называется висячим, а противоположное ему крыло – лежачим.
В зависимости от расположения крыльев (но не от направления их движения) выделяют следующие виды параклазов.
1. Сброс – висячее крыло опущено или сместитель расположен вертикально. Сбросы возникают в режиме растяжения слоев (например, в замке антиклинальной складки).
2. Взброс – висячее крыло поднято.
3. Надвиг – висячее крыло поднято, но сместитель наклонен под углом менее 45°. Взбросы и надвиги возникают в режиме тектонического сжатия слоев (например, в ядре синклинали). При взбросах и надвигах происходят горизонтальные перемещения слоев, причем амплитуда их тем больше, чем меньше угол наклона сместителя. Если сместитель залегает почти горизонтально, то могут наблюдаться гигантские горизонтальные подвижки, называемые шарьяжами или тектоническими покровами.
4. Горст – линейно вытянутый поднятый блок земной коры, ограниченный сбросами.
5. Грабен – линейно вытянутый опустившийся блок земной коры, ограниченный сбросами.
В зависимости от направления движения параклазы можно разделить на два типа.
1. Сдвиг – крылья разрыва смещаются в горизонтальном направлении, не удаляясь друг от друга.
2. Раздвиг – крылья разрыва смещаются в горизонтальном направлении, удаляясь друг от друга (между ними возникает пропасть). Раздвиги, подобно сбросам, возникают в режиме растяжения слоев (например, в замке антиклинальной складки).
Глубинные разломы – рассекают всю литосферу, выступают в качестве особой геологической разломной структуры. Среди них важнейшее значение принадлежит рифтам, по линиям которых литосферные плиты раздвигаются. Другой разновидностью глубинных разломов являются трансформные разломы, поперек пересекающие рифты. По трансформным разломам происходит сдвиг участков литосферных плит.
ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ
Землетрясениями называются быстрые толчки земной поверхности, вызываемые сериями колебаний, проходящими через породы Земли. На поверхности землетрясения проявляются в виде подземных толчков, направленных либо вертикально вверх, либо распространяющимися субгоризонтально. Во время сейсмического толчка вещество планеты подвергается упругим деформациям двух видов: изменяется объем вещества и его форма. Изменения объема, вызванные прямолинейным поступательно-возвратным движение частиц, проявляются в виде продольных (первичных) волн (когда слои горных пород то мгновенно увеличиваются по мощности, то сокращаются). Изменения формы вещества связаны с изменением объема и вызваны колебаниями, направленными перпендикулярно к направлению продольных волн. Такого рода колебания проявляются в виде поперечных (вторичных) волн, которые распространяются только в твердых телах и обладают почти вдвое более низкой скоростью движения, чем продольные волны. Кроме того, во время землетрясения распространяются еще и поверхностные (длинные) волны, движущиеся вдоль земной поверхности. Быстрее всего движутся волны продольные (от 5 до 13,8 км/с), они в состоянии распространяться в твердых, жидких и газообразных средах. Скорость движения поперечных волн меньше (от 3,2 до 7,3 км/с), они не проходят через газы и жидкости. Медленнее всего распространяются поверхностные волны (от 2,0 до 4,5 км/с). Место возникновения сейсмических волн в глуби Земли называется гипоцентром землетрясения (или фокусом, очагом). Проекция гипоцентра на земную поверхность называется эпицентром землетрясения.
По глубине расположения гипоцентра землетрясения бывают трех типов.
1. Мелкофокусные – очаг лежит не глубже 60 км. Около 80 % всех землетрясений зарождаются на глубине менее 8 – 10 км.
2. Промежуточные – глубина залегания очага 60 – 150 км.
3. Глубокофокусные – очаг расположен глубже 150 км (наибольшие установленные глубины достигают 700 км).
По происхождению землетрясения делятся на ряд типов.
1. Тектонические – обусловлены мгновенной разрядкой напряжений в слоях горных пород. Чаще всего это происходит при подвижках в тектонических разломах. К этому типу относятся все катастрофические землетрясения, охватывающие огромные площади (в миллионы квадратных километров).
2. Вулканические – связаны с давлением поднимающейся магмы; наблюдаются при взрывных извержениях.
3. Экзогенные – происходят при обрушении кровли карстовых пустот, падении метеоритов и т.д.
4. Техногенные – обусловленные деятельностью человека (заполнение водохранилищ, взрывы и др.).
Из перечисленных типов землетрясений чаще всего происходят тектонические, они же причиняют и наибольший ущерб. Среди причин, вызывающих тектонические землетрясения, следует выделить два главных: образование разломов в слоях горных пород и вулканизм. Во время тектонического землетрясения имеют место дробление и смещение горных пород, прилегающих к разлому. Названные явления связаны с тремя видами движений в литосфере: сжатием горных пород, их растяжением и со смещениями по горизонтальным сколам.
Режим сжатия обычно приурочен к зонам субдукции. Здесь возникают глубинные разломы, которые косо погружаются под материки и островные дуги, и по которым океанические плиты подныривают под континентальные массивы. По мере погружения, океанические плиты лопаются, что и вызывает землетрясения. Контролируемые глубинными разломами наклонные плоскости, в пределах которых возникают очаги землетрясений, получили название зон Заварицкого – Беньофа. Именно здесь возникают многочисленные мелкофокусные и все глубокофокусные землетрясения планеты.
Режим растяжения связан с процессом спрединга и наблюдается в пределах срединно-океанических хребтов. Здесь происходят мелкофокусные и немногочисленные землетрясения (около 5 % от числа зарегистрированных).
Смещения по горизонтальным сколам ярче всего выражены в зонах трансформных разломов, где амплитуды вертикальных и горизонтальных подвижек составляют от нескольких сантиметров до десятков метров, а само смещение прослеживается на расстоянии в сотни километров вдоль разлома. Наиболее показателен в этом отношении разлом Сан-Андреас (штат Калифорния, США), общее смещение по которому достигает, по одним оценкам 290 км, а по другим 580 км.
Определение силы землетрясения производится двумя принципиально разными способами, соответственно опирающимися на выявление относительной и абсолютной силы толчков.
Определение относительной силы носит субъективный характер, поскольку опирается на характер разрушений, самочувствие человека и другие внешние признаки. На территории СНГ принята 12-балльная оценки относительной силы толчков.
1 балл (незаметное) – колебания регистрируются только сейсмографами.
2 балла (очень слабое) – толчки замечаются единичными людьми, находящимися в спокойном состоянии.
3 балла (слабое) – толчки ощущают немногие люди.
4 балла (умеренное) – колебания замечает много людей.
5 баллов (довольно сильное) – раскачиваются висящие предметы, дребезжат стекла.
6 баллов (сильное) – покрывается тонкими трещинами штукатурка, бьется посуда, с полок падают книги, сильно колеблется жидкость в сосудах.
7 баллов (очень сильное) – отслаивается штукатурка, тонкие трещины в стенах, волнение и взмучивание воды в водоемах.
8 баллов (разрушительное) – трещины в сырых грунтах, быстрое раскачивание или переламывание стволов деревьев, сдвигается или опрокидывается тяжелая мебель, большие трещины в стенах прочных зданий.
9 баллов (опустошительное) – обрушение стен и кровли многих зданий.
10 баллов (уничтожающее) – трещины шириной до 1 м в грунтах, оползни рыхлых пород со скалистых склонов, изгибаются железнодорожные рельсы и разрываются трубопроводы, выплескивается на берег вода из озер и рек, разрушается большинство зданий.
11 баллов (катастрофа) – общее разрушение зданий, широкие трещины в грунтах и вертикальные подвижки по ним, многочисленные оползни и обвалы.
12 баллов (сильная катастрофа) – крупные изменения рельефа, густая сеть трещин и вертикальные и горизонтальные подвижки грунтов, изменение речных русел, образование водопадов, гигантские оползни и обвалы, разрушение всех инженерных сооружений.
Абсолютная сила землетрясения везде в мире оценивается по шкале магнитуд, предложенной в 1935 г Ч. Рихтером. С помощью этой шкалы определяется действительная энергия, выделяющаяся в очаге землетрясения. Шкала Рихтера основана на измерении максимальной амплитуды колебаний, записанных на сейсмограмме на расстоянии 100 км от эпицентра. Крупнейшие землетрясения имеют магнитуду в 6 – 9.
В географическом распространении землетрясений можно выделить два основных пояса: Круготихоокеанский и Средиземноморско-Индонезийский.
Круготихоокеанский пояс является главным сейсмоактивным поясом Земли. Землетрясения здесь связаны с процессами сжатия в зонах субдукции и наиболее распространены сверхглубокие сейсмические очаги. Наблюдаются также и землетрясения, вызванные движениями по горизонтальным сколам, причем часто очень мощные (Калифорнийское землетрясение 1906 г).
Средиземноморско-Индонезийский пояс характеризуется преобладанием мелкофокусных землетрясений, во всяком случае, глубины очагов более 300 км здесь не зарегистрированы. Землетрясения этого пояса также объясняются сжатием горных пород и происходят в горно-складчатых массивах, являющихся реликтами древних (возрастом в 40 – 50 млн. лет) зон субдукции.
Помимо названных, выделяют также глобальный пояс срединно-океанических хребтов, слабые и мелкофокусные (до 10 км) землетрясения которого связаны с движениями растяжения в океанических рифтах, а также со смещениями по горизонтальным сколам в трансформных разломах. В пределах континентальных рифтов располагается Восточно-Африканский пояс землетрясений, а с древними зонами субдукции связано существование сейсмического пояса гор Средней Азии, южной Сибири и Дальнего Востока. На сейсмическую активность в последнем поясе огромное влияние оказывает современный Байкальский рифт, то есть землетрясения связаны как с процессами сжатия, так и растяжения.
ИНТРУЗИВНЫЙ МАГМАТИЗМ
Магматизмом называется процесс образования, движения и застывания магмы, происходящий в глуби земной коры или на ее поверхности. Магмой называется расплав горных пород. Магма образуется из мантийного вещества при переходе последнего из твердого состояния в жидкое. Предположительно, этот процесс происходит в астеносфере в результате падения давления при ее разломе. Помимо этого, формирование очагов жидкой магмы может быть обусловлено разного рода физико-химическими процессами, протекающими в мантии. Соответственно месту застывания магмы, магматизм подразделяют на интрузивный (глубинный) и эффузивный (поверхностный). Интрузивный магматизм иначе называется плутонизмом. Он включает образование магмы, ее движение и застывание внутри земной коры.