6 лет назад
Нету коментариев

Наиболее простым и убедительным средством вскрыть былые движения земной коры является изучение последовательной смены пород и условий их залегания в вертикальном разрезе различных участков земной коры. Этот метод тектонического анализа действительно и является основным в практической работе геолога.

Для ознакомления с приемами такого анализа разберем конкретный разрез меловых и нижнетретичных пород по северной окраине Украины. В основании геологической колонки в Купянском районе располагается мел. Это— белая, почти чисто карбонатная порода (СаСОз около 95—97%), плотная, чрезвычайно однородная, без всякой слоистости и каких-либо посторонних макроскопически заметных минеральных включений. Обломочные частицы составляют 1, (6—4,5% и представлены исключительно глинистой фракцией. Органические остатки в мелу очень обильны, но в подавляющем большинстве при надлежат микроорганизмам — фораминиферам и известьвыделяющим водорослям (кокколитофоридам).

Остатки крупных организмов немногочисленны и однообразны. Наиболее часто попадается головоногий моллюск Belemnilella lanceolata реже пластинчатожаберные Ostrea, lnoceramus, брахиоподы Terebratula, ежи Ananchites, крайне редко аммониты, наконец, остатки рыб в виде костей, чешуи и реже полных экземпляров.

Выше мела, отделяясь ясно выраженной волнистой поверхностью размыва, располагается нижнетретичная толща песчано-мергельных пород. Непосредственно на мелу залегает галечник с кремнистой или фосфоритовой галькой длиной в 3—4 см; местами галька цементируется в сплошной фосфоритовый конгломерат небольшой мощности. Выше следуют серые пески, то более светлые, то более темные, местами сцементированные и обращенные в плотный сливной песчаник. Фауна в описываемых породах, относящихся к так называемому бучакскому ярусу, в северной части Украины небогата, в других же местах она обильна. Бучакский ярус вверх переходит в толщу киевского яруса. Переход этот осуществляется постепенно. Бучакские пески становятся мелкозернистыми, в них появляется примесь глины и СаСОз и незаметно они переходят в мергели синевато-серого (в особенности в сыром виде) или зеленовато-серого цвета. Мергели богаты СаСОз, от НС1 бурно вскипают и оставляют после растворения сравнительно небольшой осадок. Отмучивание породы дает на сите очень мало крупных минеральных зерен (больше 0,25 мм), но зато очень много больших фораминифер из родов Textullaria, Cristellaria, Rotalia и др. Эти фораминиферы изучались П. А. Тутковским, который описал среди них десятки видов. Из крупных организмов изредка встречаются двустворчатые моллюски Spandylus, Pecten и другие пластинчатожаберные, а также остатки (зубы) рыб.

Киевский ярус имеет мощность до 15—20 м и далее вверх сменяется ярусом харьковским. Переход этот также постепенный и сводится к тому, что СаСОз в породе убывает и, наконец, совсем пропадает; одновременно порода сильно обогащается песком. Типичной породой харьковского яруса являются зеленовато-серые глинистые пески, сильно глауконитовые, с обильными ржавыми (железистыми) пятнами и разводами на них. Фауной пески очень бедны; чаще всего встречаются мшанки Ceriopora serpens и масса спикул губок, т .е. иголочек, из которых строится их скелет. Выше харьковских залегают породы полтавского яруса. Они имеют очень неустойчивый в деталях разрез. Чаще всего это — белые кварцевые пески, слоистые, лишенные всяких следов фауны. В горизонтальном направлении эти пески часто изменяются — становятся красными, желтыми, приобретают прослойки глины, часто каолиновой. Переход от харьковских пород к полтавским также постепенный.

Наконец, последним членом Купянского разреза является так называемый лёсс. Это светлопалевый, мягкий, легко растирающийся между пальцами известковистый суглинок, неслоистый, пористый, обладающий способностью давать в обнажениях вертикальна стоящие откосы. Фауны обычно не содержит совсем, либо содержит скудную, притом чисто наземную, из моллюсков — Pupa, Succinea, Helix и др., из позвоночных — кости сайги, лемминга, мамонта, бизона.

Попробуем теперь на основании приведенных данных восстановить, как изменялась в прошлом на территории Купянского района физико-географическая обстановка и каковы были последовательность и характер движений земной коры, определивших эти изменения.

На основании того, что было выше сообщено относительно петрографических и фаунистических особенностей мела, очевидно, что это несомненно морской осадок, притом же отнюдь не прибрежный, а достаточно удаленных и относительно глубоких частей моря. А. Д. Архангельский, изучивший видовой состав фораминифер писчего мела Поволжья (сходного и одновозрастного с североукраинским), пришел к заключению, что мел образовался на глубинах не менее 200 м; в средних же частях мелового бассейна глубина значительно превышала эту цифру и достигала более 1000 м. Последующие авторы,; переопределив тех же фораминифер, высказываются за меньшие глубины, однако не выше нижней части шельфа, начала континентальной ступени, т. е. 200—400 м.

Меловые осадки резко ограничиваются сверху неровной поверхностью размыва. Для наших целей важно выяснить, каков генезис этой поверхности. Из главы IV известно, что размыв может быть как континентальным, эрозионным, так и подводным, обусловленным морскими течениями. В обоих случаях физико-географическая обстановка совершению различна, и заключения о характере движений земной коры могут оказаться прямо противоположными. Отсюда видна исключительная важность установления истинного генезиса поверхности размыва.

Для разрешения Вопроса необходимо обратить внимание на следующие три обстоятельства. Во-первых, при наличии подводной эрозии придонным течением мы вправе ожидать, что на дне все-таки уцелеют хотя какие-либо признаки крупных организмов, которое жили здесь в эпоху размыва и оставили свои раковины. Эти остатки послужили бы связующим звеном между фауной эпохи отложения мела и фауной эпохи формирования бучакских слоев. Между тем никаких признаков такой фауны не имеется. Во-вторых, если поверхность размыва мела обязана работе течения, самый размыв должен быть, несомненно, чисто местным явлением, и за пределами Купянского района должны существовать крупные площади, где мел переходит в бучакские слои постепенно. Между тем наблюдение показывает, что и этого нет и что повсеместно на Украине бучакские слои ложатся неизменно на размытую поверхность мела. В-третьих, с точки зрения гипотезы подводного размыва было бы совершенно непонятно, почему после прекращения действия течения стал отлагаться не мел, а прибрежная фация — галечник.

Все это заставляет нас откинуть предположение о подводном происхождении поверхности размыва и приписать ее исключительно размыву континентальному. Очевидно, в конце меловой эпохи дно моря испытывает крупные поднятия и выходит из-под воды. Начинается период существования континентальных условий. Где-то в других местах, где морские условия еще сохраняются, меловая фауна постепенно развивается в новую — третичную. На территории же северной части Украины текучие воды рек и ручьев размывают только что отложенные осадки и бороздят плоскую прежде поверхность мела сетью долин и оврагов.

Дальнейший ход событий определяется тем обстоятельством, что бучакские, киевские и харьковские породы представляют собой, как и мел, морские образования, о чем говорят как состав включенной в них (хотя и скудной) фауны, так и минералогические признаки (фосфориты, глауконит). Это значит, что континентальный период, бывший на Украине после образования мела, через некоторое время окончился. Высоко приподнятая территория северной части Украины вновь опускается и вновь покрывается морем. Новый бассейн приносит с собой новую, совершенно не похожую на меловую, фауну (за время континентальных условий та успела уже вымереть) и формирует новую серию осадков.

Мы видели, что начинается она галечниками и конгломератами. Очевидно, мы застаем здесь самый начальный момент погружений, когда море только что надвигается. Выражаясь фигурально, мы стоим у берега ископаемого бассейна. Выше галечник сменяется песками, значит, берег уже ушел с данного пункта, дно прогнулось, и теперь здесь располагается более далекая от берега и более глубокая часть бассейна. Еще выше следуют мергели с фораминиферами. Следовательно, берег ушел уже далеко, дно еще больше прогнулось и оказалось, вероятно, на значительной глубине; область северной Украины стала центральной частью моря. Какие именно глубины здесь существовали, сказать нельзя, ибо мергельные осадки отлагаются на чрезвычайно разных изобатах. Но вот в разрезе вновь появляются пески. Это указывает на изменения противоположного характера: берег моря постепенно приближается и одновременно дно поднимается. Глауконитовые харьковские пески еще содержат морскую фауну, следовательно, морской режим здесь еще сохраняется; но белые кварцевые полтавские пески уже не имеют никаких следов морских животных—очень возможно, что это уже континентальные отложения. Так, плавно поднимаясь, дно моря вторично делается сушей и, добавим, уже окончательно. Больше море сюда уже не заходит. Четвертичный лёсс – типично континентальная толща. Итак, за время с конца ме­лового периода доныне территория северной Украины испытывает ряд последовательно сменяющих друг друга колебательных движений (рис. 36), вначале вниз (отложение морских меловых пород), затем вверх (осушение и образование поверхности размыва), потом опять вниз (отложение третичной толщи) и вновь вверх (полтавский ярус — лёсс).

Разрез Купянского района и диаграмма движений земной корі в меловую и третичную єпохи

Разрез Купянского района и диаграмма движений земной корі в меловую и третичную єпохи

Отметим две особенности этих движений, имеющие принципиальный интерес. Во-первых, колебательные движения на севере Украины неоднократно меняли свой знак на противоположный, шли то вверх, то вниз, т. е. они обратимы по направлению движений. Во-вторых, после всех колебаний пласты, образующие изученную толщу, обнаруживают лишь поразительно слабые следы изменений первичного залегания пород. На небольших площадях этих изменений вообще заметить нельзя. Третичные пласты на севере Украины лежат практически под тем же углом (1 — 1,5°) к горизонту, что и меловые. Наличие нарушения первичного залегания становится ясным лишь при обзоре очень крупных областей, например, всей площади Украины или, еще лучше, всей территории СССР. В этом случае устанавливается, что нарушения, вызванные колебательными движениями коры в конце мела и в кайнозое, имеют характер своеобразных огромных, широких и плоских мульд и соответственно антиклиналей (сводовых поднятий) огромного радиуса кривизны и очень небольшой амплитуды. Достаточно сказать, что вся левобережная Украина до Курска и Воронежа представляет собой одну плоскую мульду. Именно поэтому нарушения и незаметны на ограниченных по площади участках, как, например, Купянский район, и кажется, будто никаких изменений первичного залегания пластов при колебательных движениях вообще не произошло. До недавнего времени это мнение об отсутствии всяких нарушений структур при колебательных движениях, формулированное Г. Штилле, было широко распространено, но строгий анализ показывает, что оно неверно. Нет движений земной коры, которые не сопровождались бы тем или иным изменением тектоники (структуры) движущихся пород, т. е. условий их залегания. Специфической чертой разбираемых колебательных движений является то, что геометрическое выражение сопровождающих их изменений первичного залегания пластов весьма слабо, а на малых участках и вообще практически неуловимо.

Такой тектонический эффект колебательных движений позволяет ближе охарактеризовать их динамику.

Чтобы изменения первичной геометрической формы залегания пластов земной коры были ничтожны, необходимо: 1) чтобы движение их совершалось достаточно медленно, плавно, так сказать эволюционно, без толчков и резких порывов, 2) чтобы колебалась настолько большая площадь, что амплитуда колебания относительно площади была бы совершенно ничтожна, и 3) чтобы движение ограничивалось только перемещением вверх и вниз без сколько-нибудь заметного горизонтального смещения к оси колебания пластов колеблющегося участка. Только при этих условиях структура участка, подверженного колебаниям, по окончании движения останется геометрически почти неизмененной. Таким образом, движения, имевшие место на Украине на границе мела и третичной эпохи и в последующее время, были чрезвычайно медленными и плавными; они ограничивались только колебанием вверх и вниз, причем амплитуда этого колебания была ничтожна сравнительно с площадью, захваченной колебанием.

Анализ любого другого участка земной коры с почти горизонтальным залеганием пластов приводит к такому же заключению о характере колебательных движений земной коры и, таким образом, на примере северной части Украины мы выяснили не частный случаи, а общий тип, характер колебательных движений земной коры вообще. Движения такого класса носят в геологии общее название эпеирогенических (эпирогенических).