Горизонтальные движения, связанные с раздавливанием горных масс вертикальными, действующими снизу вверх тектоническими силами

Идея о существовании такой разновидности горизонтальных движений впервые высказана М. М. Тетяевым в 1934 г. Сейчас ясно, что существует, как минимум, четыре типа таких движений, каждый из которых характеризуется своим особым механизмом возбуждения.

Первый тип описан в работах В. В. Белоусова (1954) и В. В. Бронгулеева (1956). Механизм возбуждения этого типа движений может быть условно назван «штампово-шатровым». Он работает в том случае, когда глубинная тектоническая сила воздействует на слоистую толщу, состоящую из нижней пачки пластичных и верхней пачки жёстких, непластичных пород. В таких условиях верхняя жёсткая пачка поднимается и изгибается на площади, значительно превышающей площадь штампа (рис. 49). За контуром штампа всестороннее давление в пластичной пачке резко падает, и сюда устремляется пластичный материал, который непосредственно над штампом неизбежно раздавливается. В. В. Белоусов отмечает, что в экспериментальных условиях в пластичном слое вокруг штампа нередко наблюдаются даже пустоты за счёт выгибания верхнего жёсткого слоя. По мнению В. В. Бронгулеева, именно такой механизм создал многие зоны резкой складчатости в чехле Русской плиты.



Второй тип горизонтальных движений генерируется в случае воздействия глубинной силы (штампа) на погребённую толщу каменной соли. Многие исследователи полагают, что в этих условиях соль вертикально расплющивается и отжимается в стороны, а по ослабленным зонам перекрытий прорывается даже к земной поверхности. В частности, такую схему предлагает В. В. Белоусов (1956, 1975). Нам представляется, что она нуждается в уточнении. По отношению к медленно действующим тектоническим силам погребённая соль ведёт себя как жидкость. Поэтому толща соли совместно с перекрывающими осадками должна рассматриваться как гидростатическая система плавающее тело—жидкость. Последствия воздействия глубинного штампа на такую систему должны быть подобными тем, которые можно наблюдать, вдавливая штамп в бассейн с водой (рис. 50).



Уступая место штампу, массы соли должны раздвинуться в стороны так, чтобы не нарушить гравитационное равновесие в системе. Раздвижение соли должно обеспечить одновременный для всей площади соляного бассейна равномерный подъем свободной поверхности соляной массы и равновеликий равномерный подъем всех плавающих на этой поверхности осадочных наслоений. Очевидно, что в каждый отдельный момент горизонтальные движения должны затрагивать те массы соли, которые размещаются между подошвой плавающих тел и фронтом штампа. Причём они должны осуществляться более энергично в непосредственной близости от штампа, так как пластичность соли возрастает с глубиной, а прочность снижается. В отдельных случаях горизонтальные движения могут затронуть и более глубокие горизонты соляной толщи. Интересно, что на эти горизонты движения будут переданы через посредство нисходящих перемещений, природа которых также является дисторсионной. Амплитуды горизонтальных движений зависят от мощности соляной толщи, от площади штампа и глубины его внедрения и могут быть самыми разными. Во всех случаях они максимальны над штампом. Площадь распространения движений равновелика площади соляного бассейна, причём на всей этой площади движения начинаются и заканчиваются одновременно. В массе соли движения создают структуры горизонтального сжатия, вероятнее всего, мелкую линейную складчатость и соскладчатые взбросы. Силами вязкого трения деформируемые массы соли связаны с вышележащими осадочными толщами. Если эти толщи имеют небольшую прочность, то они могут быть вовлечены в горизонтальные движения и в них непосредственно над штампом сформируются структуры горизонтального растяжения, а вне его — структуры сжатия.

Механизм возбуждения горизонтальных дисторсионных движений третьего генетического типа может быть назван «штампово-гравитационным». Его принципиальная схема разработана П. К. Куликовым (1968). Согласно данной схеме, горизонтальные движения в верхнекоровых горнопородных массах возникают как результат раздавливания этих масс двумя вертикальными силами, действующими во встречных направлениях. Одна из таких сил отражает эндогенные тектонические перемещения, в частности, разрастание метаморфогенных диапиров и в виде штампа действует снизу вверх; другая — соответствует собственной тяжести выступа земной коры (горного поднятия, хребта, Кордильеры) и направлена сверху вниз (рис. 51). Механизм этот предельно прост и естественен.



Действительно, всякое достаточно энергетичное восходящее перемещение материала, развивающееся в недрах земной коры, неизбежно приводит к подъёму земной поверхности и к образованию горного хребта. Рост хребта не бесконечен. Он ограничен прочностью горных пород, образующих фундамент хребта. Амплитуды роста не могут превышать 1000–2000 м при прочности фундамента 200–250 кгс/см2, что соответствует слабым песчано-глинистым отложениям, и 4000–6000 м — при прочности 1 000 кгс/см2. Такие свойства наблюдаются у очень прочных осадочно-вулканогенных метаморфизованных горных пород. При достижении своей предельной высоты хребет перестаёт расти, но генератор вертикальных тектонических движений при этом не выключается. Тектонический штамп продолжает давить снизу вверх. В результате вся толща пород, заключённая между подошвой горного хребта и фронтальной поверхностью штампа, раздавливается. Она сплющивается, особенно при наличии пластичных пород, а вертикальное восходящее движение штампа в этой деформирующейся горной массе трансформируется в наклонновосходящее и даже горизонтальное. Трансформация сопровождается образованием мощных зон горизонтального сжатия и формированием сложных складчатых и разрывных нарушений как непосредственно в контуре поднятия, под телом горного хребта, так и далеко за его пределами в смежных областях прогибания и седиментации.

Штампово-гравитационный механизм не подчинён какому-то одному, конкретному генетическому типу вертикальных движений. Он может проявляться при самых разных тектонических режимах, но наиболее характерен он для геосинклиналей. Здесь есть мощные толщи высокопластичных отложений и наблюдаются интенсивные высокоамплитудные восходящие тектонические движения. Таким образом, есть все необходимое, чтобы механизм смог породить достаточно заметные геологические последствия: образование на больших площадях интенсивной линейной складчатости, запрокидывание или грибообразный развал гранитно-гнейсовых диапиров и даже образование покровов пеннинского типа. Масштабы участия данного механизма в формировании геосинклинальной линейной складчатости могут дискутироваться, так как в природе существуют многие иные способы возбуждения мощных горизонтальных сил сжатия. Однако реальность его нам кажется несомненной. Она доказывается и тем, что этому механизму не противоречит ни один из широко известных геолого-структурных фактов, а многие факты становятся понятными только в его освещении. К их числу мы в первую очередь относим следующие:

1) дифференцированное развитие складкообразования внутри геосинклинальной области. Такое проявление складчатости естественно, так как складкообразующие силы подчинены энергичным положительным движениям, а они всегда имеют многоочаговый характер;

2) генетико-историческая связь складкообразования с эпохами горообразования, которое может быть наземным и подводным. Это объясняется тем, что трансформации вертикальных движений в горизонтальные происходят лишь при наличии на земной поверхности положительных выступов с критическим (предельным) собственным весом. Такие выступы на фоне окружающих плоских равнин независимо от их высоты вырисовываются как горы;

3) конседиментационное проявление складкообразования, развитие складкообразования в зонах сочленения интрагеоантиклиналей и интрагеосинклиналей, миграция складчатости. Все три названных явления имеют одну общую причину — внутригеоантиклинальный источник сжимающих сил;

4) прерывистый, пульсирующий характер развития процесса складкообразования. Это связано с изменениями как скорости развития вертикальных положительных движений, так и прочности масс в фундаменте гор;

5) закономерная, обязательно центробежная по отношению к оси интрагеоантиклинали направленность складкообразующих горизонтальных тектонических сил. Такая вергентность складкообразования проявляется в соответствующем центробежном, одно- или двустороннем наклоне осевых поверхностей складок, в однотипном характере опрокидывания складок, наклоне поверхностей разрывных нарушений, смещении масс по взбросовым и надвиговым поверхностям и, наконец в направленном снижении интенсивности деформаций от осевых зон поднятий к прогибам. С позиций штампово-гравитационного механизма это явление совершенно естественно, так как наклонные и горизонтальные передвижения раздавливаемых масс осуществляются только в стороны наименьших сопротивлений, а это направление является центробежным, ориентированным из под воздымающихся хребтов в зоны сочленения с окружающими прогибами;

6) наличие среди чешуйчато-складчатых структур, создаваемых силами горизонтального сжатия, своеобразных наклонновосходящих «протыканий» — диапироидов, направленных из глубоких недр интрагеоантиклиналей вверх и в стороны (рис. 52). Такие «протыкания» А. А. Белицкий (1962) назвал «подбросами», Е. Ш. Хиллс (1967) — «сбросами отставания», К. Г. Войновский-Кригер (1967) — «прорезанными или перфорационными, псевдоантиклиналями», П. К. Куликов (1968) — «диапироидами». Структуры эти чрезвычайно широко распространены. Они известны в Рейнских Сланцевых горах (Г. Д. Ажгирей), Северо-Гиссарском антиклинории (А. В. Волин), Южном Крыму (М. В. Муратов), на Урале (К. Г. Войновский-Кригер), Западном Саяне (Л. П. Зоненшайн), в Алайском хребте (Д. П. Резвой) и во многих других геосинклинальных складчатых областях. Их происхождение хорошо объясняется по схеме штампово-гравитационного механизма. Так как горизонтально движущиеся массы выдавливаются из «щели» штампово-гравитационного «пресса», то, естественно, они надвигаются на нижележащие и выдвигаются из под вышележащих толщ, создавая своеобразную протыкающую структурную форму (рис. 52);



7) сосуществование внутри геосинклинальных поднятий зон горизонтального сжатия, в которых генерируется линейная складчатость, и растяжения, где возникают раздвиговые нарушения и грабенообразные проседания. С учётом штампово-гравитационного механизма это явление объясняется просто. Тело горного хребта силами вязкого трения связано с нижележащими массами, движущимися в горизонтальном направлении, и потому испытывает горизонтальное растяжение, сопровождающееся раздвигами и проседаниями. Сами же нижележащие массы при этом сжимаются и сминаются в продольном направлении, так как их выдавливанию из-под хребта сопротивляются породы, заполняющие смежные прогибы (рис. 53);



8) сосуществование и генетическая связь складкообразования и магматизма в пределах одной и той же интрагеоантиклинали. Складкообразование происходит в обстановке горизонтального сжатия, а магматизм (особенно эффузивный) свидетельствует о высокой проницаемости недр. На первый взгляд, здесь есть явное противоречие. Однако оно разрешается так же просто, как и в предшествующем случае. В процессе трансформации эндогенных вертикальных движений в горизонтальные в приосевой зоне поднятия создаётся обстановка горизонтального растяжения (рис. 53). Поэтому проникновению расплавов в тело горного хребта и даже на земную поверхность здесь практически ничто не препятствует.

Четвёртый генетический тип горизонтальных движений — межслоевые, межформационные, вдольнадвиговые и другие субгоризонтальные внедрения кислых магматических расплавов, сопровождающиеся образованием силлов, гарполитов и лакколитов. Эти перемещения вторичны, производны от первичных радиально-восходящих перетоков магмы. Механизм их рождения может быть назван «гидравлическим клином». Он осуществляется, когда на пути вертикального потока магмы встречаются субгоризонтальные наслоения с резко ослабленными межслоевыми сцеплениями. Например, это терригенно-карбонатные отложения, где пласты карбонатных пород уже литифицированы и тем самым придают толще большую прочность на продольное растяжение, а терригенные прослои ещё не сцементированы, малопрочные. На такие наслоения магма воздействует как мягкий поперечный штамп.

Если наслоения обладают значительной прочностью на продольное растяжение, то штамп, разрастаясь, поднимает их над собой и одновременно по зонам ослабленного внутреннего сцепления отрывает их или от основания с образованием гарполитов, или от нижних прочных слоев. Тогда появляются лакколиты и силлы (рис. 53). В зонах отрыва литостатическое давление резко падает. В принципе оно должно снижаться до нуля. Поэтому магма изменяет своему первоначальному вертикальному направлению и устремляется в эти зоны. Так вертикально-восходящие движения магмы трансформируются в субгоризонтальные. Амплитуды движений магмы в новых направлениях могут достигать многих сотен метров и даже километров. Горизонтальное движение прекращается лишь тогда, когда прорвется перекрытие или будет исчерпана энергия, приводящая расплав в движение.