Тектоника (геол.)

Тектоника (геол.)
Тектоника (от греч. tektonikós - относящийся к строительству), геотектоника, отрасль геологии, изучающая структуру земной коры и её изменения под влиянием механических тектонических движений и деформаций, связанных с развитием Земли в целом (см. Тектонические движения и Тектонические деформации). Основная задача Т. - изучение современной структуры земной коры, то есть размещения и характера залегания в её пределах различных горных пород, и закономерных сочетаний структурных элементов разного порядка - от мелких складок и разрывов до континентов и океанов, а также выяснение истории и условий её формирования (см. Тектонические структуры).

Т. связана со многими отраслями геологии, в особенности со стратиграфией, петрографией, литологией, палеогеографией, учением о полезных ископаемых.

Основные направления и методы исследований. В Т. выделяют несколько научных направлений.

Общая, или морфологическая, Т. (называется также структурной геологией) изучает различные типы структурных элементов литосферы (в основном коровые, мелкого и среднего масштаба). Региональная Т. исследует современное распространение таких структурных форм в пределах отдельных участков земной коры или литосферы в целом, а также разрабатывает вопросы тектонического районирования, основываясь на данных геологической съёмки и различных (главным образом сейсмологических) геофизических методов. Наиболее крупные структуры уходят корнями в верхнюю мантию и называются глубинными; к их числу относятся материковые и океанические платформы; океанические, геосинклинальные и орогенные подвижные пояса. Глубинным структурам противопоставляются коровые структуры, локализованные в земной коре.
Историческая Т. изучает историю тектонических движений и формирования отдельных структурных элементов земной коры и её структуры в целом, намечает основные этапы и стадии развития, выявляет его общие закономерности (см. Тектонические циклы). Историческая Т. использует методы историко-тектонического или палеотектонического анализа: анализ фаций и мощностей - изучение распределения по площади и разрезу различных типов осадочных пород (фаций) и изменения их мощности; формационный анализ - исследование размещения на площади и по времени (по разрезу) формаций горных пород (осадочных, вулканических, интрузивно-магматических, метаморфических), образованных в определённой тектонической обстановке; в большинстве случаев каждая формация отвечает определённой стадии развития основных типов крупных структурных элементов коры; объёмный метод - определение и сопоставление объёмов крупных комплексов горных пород разного происхождения, накопившихся на разных этапах и стадиях развития земной коры; анализ перерывов и несогласий в разрезе осадочных и метаморфических толщ, маркирующих фазы повышенной активности тектонических движений и перестройки структурного плана крупных участков земной коры.
Материалы региональной и исторической Т. используются при составлении тектонических карт, на которых обычно показывается распространение складчатых систем и платформ разного возраста.
Генетическая, или теоретическая, Т. обобщает закономерности развития земной коры и её структуры, установленные региональной и исторической Т., с целью создания общей теории развития структуры земной коры. Этот раздел Т. исследует также причины тектонических движений и механизм формирования отдельных видов тектонических нарушений и структурных элементов земной коры. При этом применяются различные методы и прежде всего структурный анализ, восстанавливающий последовательность и условия образования нарушений (складок, трещин, разрывов со смещением и т. п.); в зависимости от масштаба исследований различают детальный, региональный и глобальный структурные анализы и, кроме того, микро- или петроструктурный анализ, основывающийся на изучении ориентировки породообразующих минералов и других линейных элементов структуры горных пород (см. Петротектоника). Конечная цель структурного анализа - восстановление полей напряжений, создавших те или иные структурные формы. Метод сравнительной Т. заключается в сравнительном изучении возможно большего числа структурных элементов одного класса для выявления их типоморфных особенностей и установления последовательности развития.
Всё большее значение в изучении генезиса структур разного типа приобретает экспериментальный метод, занимающийся физическим моделированием структурных форм, преимущественно средних и мелких, на основе так называемого принципа подобия. Разработке вопросов генетической Т. содействует развитие новой отрасли Т. - тектонофизики. занимающейся приложением законов физики твёрдого тела и реологии к выяснению физических условий и построению физико-математических моделей формирования тектонических структур.
В особый раздел Т. выделилась неотектоника, изучающая тектонические движения новейшего (неогенантропогенового) отрезка истории Земли и созданные ими структуры. Поскольку новейшие движения сыграли основную роль в формировании современного рельефа земной поверхности, они изучаются главным образом геоморфологическими методами. Особая методика (в основном инструментальные, геодезические методы) применяется для изучения современных тектонических движений. На стыке Т. и сейсмологии возникла сейсмотектоника, исследующая тектонические условия проявления землетрясений. Т. имеет большое практическое значение, так как она позволяет рационально направлять поиски и разведку полезных ископаемых. Например, форма рудных залежей и угольных пластов часто определяется очертаниями складок и расположением разрывов, рудные жилы бывают связаны с системами тектонических трещин, нефтяные и газовые месторождения - со сводами антиклиналей и куполов. Общее расположение рудных поясов, угленосных бассейнов и прочее связано с распределением крупных структурных элементов земной коры. Данные о структуре верх. слоев земной коры и об интенсивности новейших тектонических движений учитываются при строительстве различных инженерных сооружений (каналов, гидростанций и т. п.).
Основные этапы развития и современное состояние. Ещё в античное время было известно, что земная поверхность не находится в покое, а подвержена поднятиям и опусканиям. В эпоху Возрождения Леонардо да Винчи и др. учёные пришли к выводу, что нахождение окаменелых морских раковин на значительной высоте над уровнем моря представляет результат поднятия суши. В 17 в. Н. Стено показал, что слои осадочных горных пород первоначально отлагаются горизонтально, а их наклонное положение н складчатые изгибы - следствие последующих нарушений. Во 2-й половине 18 в. в трудах М. В. Ломоносова и Дж. Геттона ведущая роль в развитии земной коры признавалась за вертикальными движениями - поднятиями и опусканиями. Эта идея получила дальнейшее развитие в 19 в. в работах немецких учёных Л. Буха, А. Гумбольдта и Б. Штудера, сформулировавших первую научную тектоническую гипотезу о "кратерах поднятия".
С середины 19 в. благодаря развитию горнодобывающей промышленности проводится работа по систематике складчатых и разрывных нарушений земной коры, первые итоги которой подведены в сводке структурных терминов швейцарского геолога А. Гейма и французского учёного Э. де Маржери (1888). Одновременно более детальное изучение строения складчатых сооружений на основе геологического картирования выявило неудовлетворительность гипотезы "кратеров поднятия" и привело к замене её контракционной гипотезой (Л. Эли де Бомон. 1852, и др.). Неравномерное распределение складчатых зон разного возраста по поверхности Земли вскоре получило своё объяснение в теории геосинклиналей (американские учёные Дж. Холл, 1859; Дж. Дэна. 1873; французский геолог М. Бертран. 1887), согласно которой эти зоны образуются на месте крупных прогибов, выполненных мощными толщами морских осадков. Французский геолог Г. Э. Ог (1900) уподобил геосинклинали современным океанам и противопоставил их континентальным площадям, в дальнейшем получившим название платформ (Э. Зюсс. А. Д. Архангельский.), или кратонов (Л. Кобер. Х. Штилле). Большое значение в разработке учения о платформах, движениях и деформациях коры в их пределах имели труды русских учёных Н. А. Головкинского. А. П. Карпинского, А. П. Павлова.
Новые геологические данные конца 19 - начала 20 вв. поколебали основы контракционной гипотезы, которая не давала удовлетворит. объяснения крупным горизонтальным перемещениям земной коры (покровам тектоническим), вертикальным поднятиям и опусканиям, магматизму и др. явлениям. Появились новые модели развития Земли (подробнее см. Тектонические гипотезы), однако ни одна из них не завоевала общего признания. Пульсационная гипотеза пыталась преодолеть недостатки контракционной, введя представление о чередовании в истории Земли сжатия и расширения (У. Х. Бачер, советские геологи М. А. Усов и В. А. Обручев, 1940). Гипотеза расширения Земли была развита немецким учёным О. Хильгенбергом (1933) и поддержена венгерским геофизиком Л. Эдьедом и др. Некоторые исследователи, начиная с австрийского геолога О. Ампферера (1906), выдвинули идею о подкоровых конвекционных течениях в мантии Земли как источнике тектонических деформаций коры. В дальнейшем (1960-е гг.) другие учёные (голландский геолог Р. В. ван Беммелен, советский геолог В. В. Белоусов и др.) стали усматривать этот источник в глубинной дифференциации вещества Земли, стимулируемой его разогревом вследствие распада радиоактивных элементов. Принципиально иной явилась гипотеза дрейфа материков немецкого геофизика А. Вегенера (1912), впервые допустившая крупные горизонтальные перемещения глыб континентальной коры и объяснившая образование океанов раздвигом этих глыб (без изменения объёма земного шара, в отличие от гипотезы расширения Земли). Тем самым в теоретической Т. оформилось новое течение - мобилизм. в отличие от фиксизма. не допускающего сколько-нибудь значительных горизонтальных перемещений глыб коры.
В исследование Т. отдельных материков и в установление общих закономерностей строения и развития их основных структурных элементов (геосинклиналей, орогенов и платформ) много внесли работы советских геологов - А. Д. Архангельского, Н. С. Шатского. А. В. Пейве. А. Л. Яншина, М. В. Муратова, А. А. Богданова, В. Е. Хаина. П. Н. Кропоткина и др., а из зарубежных учёных - немецких геологов Х. Штилле и С. Бубнова, американского геолога Дж. М. Кея, французского геолога Ж. Обуэна и др. В СССР уже в начале 1920-х гг. в Московском геологоразведочном и Ленинградском горном институтах началось чтение курсов геотектоники. Утверждению Т. в качестве самостоятельной научной дисциплины значительно способствовал выход в свет руководств М. М. Тетяева "Основы геотектоники" (1934) и В. В. Белоусова "Общая геотектоника" (1948). После публикации в 1956 тектонической карты СССР (под редакцией Н. С. Шатского) по близкой методике были составлены и опубликованы международные тектонические карты Европы, Африки и Северной Америки, а также тектоническая карта Австралии (см. Тектонические карты). Советским учёным (В. А. Обручев, Н. И. Николаев, С. С. Шульц) принадлежит инициатива в разработке вопросов неотектоники. Успехи в разработке геологии и геохронологии докембрия открыли возможность выявления особенностей ранних стадий развития земной коры (Е. В. Павловский и др.).
Новый этап в развитии Т. начался в 60-х гг. 20 в. в связи с большими успехами в геофизическом изучении строения земной коры и верхней мантии. Получило подтверждение существование в мантии слоя пониженной вязкости - астеносферы при исследовании океанов была открыта мировая система срединноокеанических хребтов и осложняющих их рифтов, а также вытянутые вдоль этих хребтов полосовые магнитные аномалии; был разработан метод определения ориентировки магнитного поля прошлых геологических эпох (см. Палеомагнетизм) обнаружены явления инверсии (обращения полюсов) магнитного поля Земли; разработан метод определения напряжений в очагах землетрясений.
Новые данные привели к возрождению идей мобилизма (см. "Новая глобальная тектоника") и вызвали новую дискуссию между школами мобилистов и фиксистов. Появились новые варианты мобилистских представлений (Пейве и др.), продолжалась разработка гипотезы глубинной дифференциации вещества Земли либо с чисто фиксистских (Белоусов), либо с умеренно мобилистских (Р. В. ван Беммелен) позиций.
Тектонические исследования в СССР ведутся в Геологическом институте и институте физики Земли АН СССР, в институте тектоники и геофизики СО АН СССР, в геологических институтах филиалов АН СССР и АН союзных республик, университетах, научно-исследовательских институтах министерства геологии СССР (ВСЕГЕИ и др.), министерства нефтяной промышленности и др. Все они координируются Междуведомственным тектоническим комитетом, издающим с 1965 журнал "Геотектоника".
Международные работы в области Т. ведутся Комиссией по структурной геологии и Подкомиссией по Международной тектонической карте мира (возглавляется советскими учёными Пейве, Ханным и др.). Подкомиссия издала международные тектонические карты Европы (в масштабе 1: 2 500 000), Африки, Северной Америки (в масштабе 1: 5 000 000), подготавливает Международную тектоническую карту мира в масштабе 1: 15 000 000. Кроме того, международные тектонические исследования ведутся в рамках Геодинамического проекта (см. Международный проект верхней мантии Земли) и Международной программы геологической корреляции. Вопросы Т. обсуждаются также на сессиях Международного геологического конгресса.
Лит.: Белоусов В. В.. Основы геотектоники, М.. 1975; Гогель Ж.. Основы тектоники, [пер. с франц.]. М.. 1969; Проблемы глобальной тектоники. [Сб. ст.]. М.. 1973; Косыгин Ю. А.. Основы тектоники, М.. 1974; Хапн В. Е.. Общая геотектоника, 2 изд., М.. 1973: его же, Региональная геотектоника, М.. 1971; Новая глобальная тектоника, пер. с англ., М.. 1974; Dennis J. G.. Structural geology, N. Y.. 1972; Hills Е. S.. Elements or structural geology, 2 ed.. L.. 1972; Mattauer М.. Les deformations desmateriaux de 1'ecorce terrestre. P., 1973; Lehrbuch der allgemeinen Geologic, Hrsg. von R. Brinkmann. Bd 2, Stuttg.. 1972.
? В. Е. Хаин.