ГЕОТЕКТОНИКА, 2011, № 5, с. 71-90
УДК 551.248.2
ДЕНУДАЦИОННЫЕ УСТУПЫ КАК ИНДИКАТОР РЕГИОНАЛЬНЫХ НЕОТЕКТОНИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ
© 2011 г. М. Л. Копп
Геологический институт РАН, 119017Москва, Пыжевский пер., д. 7 Поступила в редакцию 22.03.2010 г.
Форма в плане протяженных (сотни километров) современных денудационных уступов Русской равнины часто напоминает таковую разрывных нарушений. Кроме того, кинематика малоамплитудных смещений, предполагаемая по типу этой формы и по данным мезотектонических наблюдений в породах, где эти уступы выработаны, соответствуют региональному новейшему стресс-режиму, генерируемому в зоне альпийской коллизии плит и передающемуся через консолидированную кору по горизонтали в фундамент платформы. И, однако, крупноамплитудные разрывы регионального масштаба около уступов не фиксируются. В статье приводится материал, показывающий, что данный парадокс может быть разрешен, если признать, что уступы образованы не крупными протяженными разрывами, а зонами сгущения малоамплитудных трещин разгрузки напряжений, маркирующих участки концентрации индуцированных в коре платформы коллизионных напряжений того или иного знака. Так как моделирующая уступ эрозия попутно освобождает остаточные тектонические напряжения, берег разрушается не вполне хаотически: его участки вытягиваются вдоль траекторий напряжений соответствующего регионального поля. Таким образом, изучение конфигурации берегов (вкупе с детальными структурными исследованиями) позволяет прогнозировать характер передающихся с глубин новейших коллизионных напряжений.
ВВЕДЕНИЕ
Связь современных форм рельефа, и в том числе денудационных уступов, с неоднородностями геологического строения (прочностью пород к размыву, наклоном пластов и др.) очевидна. Гораздо слабее, особенно в условиях платформенных равнин, исследовано влияние на пространственную приуроченность и морфологию этих форм неотектонических движений — возможно, в силу ограниченного выбора методов обнаружения последних в условиях равнинного рельефа. Кроме того, в отличие от горных регионов недостаточно изучена менее заметная здесь горизонтальная компонента этих движений.
Интересный материал для такого рода анализа предоставляют протяженные (многие сотни километров) уступы рек центральной и южной частей Русской равнины, где, с одной стороны, благодаря однообразному составу пород чехла и субгоризонтальному залеганию слоев, минимизировано влияние геологических неоднородностей на возникновение и морфологию уступов, а с другой — установлен достаточно контрастный характер проявления около них новейших движений. Природа этих уступов неоднократно обсуждалась, и особенно дискуссионен вопрос об их связи с дизъюнктивной тектоникой.
Известно, что многие современные речные долины Центральной России резко асимметричны.
Их крутые берега выстраиваются в протяженные уступы, моделировавшиеся эрозией, а если в долины проникали неогеновые моря — то и абразией. Таковы три наиболее крупных приуроченных к долинам Волги и Дона уступа, рассматриваемых в настоящей работе (рис. 1); два из них ориентированы субмеридионально: древнейший, развивающийся со среднего миоцена Среднедонской и более молодой (плиоцен-четвертичный), но зато имеющий огромную (около 1000 км) протяженность Приволжско-Ергенинский, а третий и, по-видимому, самый молодой (позднеплиоцен-чет-вертичный) Средневолжский — субширотно.
Асимметрия долин до сих пор объясняется по-разному [2, 6, 10, 11, 14—17, 26]. Наблюдаемая в первом приближении большая крутизна и высота западных (чаще правых) берегов рек Северной Евразии была удачно объяснена К. М. Бэром действием сил Кориолиса: вызванные вращением Земли, эти силы приводят к длительной однонаправленной миграции долин и, соответственно, возрастанию эрозионного давления на тот берег, куда эта миграция направлена [2, 14, 16, 17]. Однако оказалось, что в ряде случаев этот известный "закон Бэра" страдает множеством отклонений [6 и др.]. Они бывают связаны с разными причинами (неодинаковой увлажненностью склонов разной экспозиции, направлением наклона слагающих берег пластов, разной податливостью пород к размыву и пр., но при этом часто контроли-
38°00'40°00'42°00'44°00'46°00'48°00'50°00'
26°00'-
24°00'-
22°00'-
20°00'-
18°00'-
38°00' 40°00' 42°00' 44°00' 46°00' 48°00'
Ш1
Рис. 1. Схема расположения крупнейших денудационных уступов центра Русской равнины 1 — денудационные уступы первого порядка, 2 — приблизительное местоположение линии разреза, изображенного на рис. 8 (с указанием номера рисунка). Цифры 1—10 объяснены в тексте
руются режимом новейших движений: крутой берег формируется из-за скатывания русла по поперечному неотектоническому уклону дна [6]. Добавим к этому еще один аргумент, вытекающий из анализа мелкомасштабных неотектонических карт [1, 5, 16, 20, 24]: многие крупные долины прижимаются к новейшим флексурам (например, Нижняя Волга и Верхний Дон соответственно около восточных бортов Приволжского и Среднерусского сводов — новейших "антеклиз", по Г.И. Рас-катову [20]). Эти флексуры обычно сами наследуют гораздо более древние тектонические границы: так, первая из них приурочена к резкому и прямолинейному в плане восточному краю Воронежского массива.
Помимо этого, начиная с Н.С. Шатского [26], неоднократно отмечалось, что равнинные долины часто прямолинейны или плавно изогнуты, напоминая в данном смысле разрывы [8, 10, 20, 24] (рис. 2); рассмотрены особенности геометрии таких долин, позволяющие наметить знак раз-
рывного смещения [8, 11]. Кое-где действительно найдены в зонах уступов малоамплитудные разрывы, чаще сбросы [22, 25].
С другой стороны, попытки доказать, что современные денудационные уступы напрямую связаны с крупными разрывами, не раз терпели поражение (вспомним известную дискуссию о природе Ергенинского абразионного уступа [10, 14, 16, 25, 26]). Прежде всего, этому противоречит малая (не сопоставимая с огромной протяженностью денудационных уступов) амплитуда тех разрывных нарушений, которые удавалось закарти-ровать в их зонах. Кроме того, учитывая длительное наступание на берег эрозии рек или абразии моря, сегодняшнее положение уступов эфемерно, в ходе развития они сильно смещаются в плане [14]. Наиболее развернутая критика представления о прямой связи крутых берегов с крупными неотектоническими разрывами приводится в трудах В.И. Макарова [14, 16]. Автор настоящей статьи, высказывавший ряд аргументов в пользу неотектонической дизъюнктивной природы рассматриваемых уступов, с учетом указанных противоречий предположил, что они маркируют широкие зоны вязкопластического скалывания чехла, развившиеся над разломами фундамента [8, 10].
Некоторый материал для анализа природы и динамики формирования современных денудационных уступов добавляет изучение особенностей их плановой геометрии вместе с характером новейшего напряженно-деформированного состояния, определенного по данным изучения кинематики мезотектонических структур (борозд скольжения, а также отрывов, стилолитов и пр.) в породах, участвующих в их строении [8, 10, 11].
Анализ рельефа для определения типа новейшего поля напряжений/деформаций на платформах
В пределах платформенных равнин исследование новейшего напряженного состояния затруднено редкой встречаемостью разрывов и плохой обнаженностью их зон, что затрудняет точное выяснение их кинематики. В этих условиях существенную помощь оказывает структурно-кинематическое изучение трещинных мезоструктур [8, 13], однако, с другой стороны, оно само по себе не дает информации о конкретном местонахождении любого размера разрывов со смещением, если они предварительно не найдены геологической съемкой и бурением. Поэтому особое значение, наряду с анализом геолого-геофизических материалов, приобретают косвенные признаки кинематики разрывов, прежде всего, геоморфологические (морфоструктурные), а форма в плане
Рис. 2. Дуга Приволжско-Ергенинского уступа на топографической карте (А) и представленная как зона дугообразных сбросов(Б) [26]
нарушений и связанных с ними морфосторуктур часто служит чуть не единственным источником сведений о слабо проявленной горизонтальной компоненте смещения. Проблема ее распознавания на платформах анализировалась нами ранее [8, 11], здесь рассмотрим лишь те положения, которые касаются прогноза по морфоструктурным признакам главных тектонических стресс-режи-
мов: сжатия (взброса), сдвига и растяжения (сброса).
Структуры предполагаемого горизонтального растяжения выражены в рельефе в целом существенно лучше таковых сдвига и взброса (причем это характерно как для платформ, так и для ороге-нов). Видимо, это связано с большей брекчиро-ванностью и худшей цементацией сбросовых
30°
40°
5° С
0° ^
5° Ю~\
10° Ю 1
15° Ю-
30°
40°
Рис. 3. Структурная схема Восточно-Африканской рифтовой зоны [29, упрощ.]
1 — основные сбросы (штрихи — в сторону висячего (опущенного) крыла), 2 — второстепенные сбросы, а также сдвиги и линеаменты. Участки утолщения коры: ЗБ — "блок" (кристаллический массив) Замбия, РЩ — Родезийский щит, ТЩ — Танганьикский щит
брекчий и поэтому более совершенной препари-ровкой поверхностей сбросов по сравнению со
1
структурами сдвига и особенно сжатия . Но не исключено, что лучшая выраженность структур растяжения на платформах обусловлена и их большим распространением по сравнению со
1 Данное суждение основано на наблюдениях хорошо обнаженных разрывов разной кинематики в аридных районах Копетдага и Сирии [19]. Например, крупнейшие поперечные долины в Пальмиридах обычно связаны с известными сбросами, хотя по амплитуде они существенно уступают сдвигам и надвигам; кроме того, плоскости сбросов часто зачищены в виде огромных (до десятка метров в поперечнике) зеркал скольжения. Напротив, зоны надвигов обычно притерты и поэтому обнажены недостаточно; практически нет соответствующих надвигам продольных долин, последние приурочены к синклиналям.
структурами остальных кинематических типов. Учтем, что угасающие альпийские стрессы внутри платформы проявляются на значительном удалении от своего источника, т.е. коллизионного пояса. Поэтому, во-пер
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.