О содержании понятия «инженерная геоморфология»

 

Общие представления о содержании понятия «инженерная геоморфология (ИГ)» формулируются и обсуждаются на основе анализа работ Т.В. Звонковой (1959, 1970), М. Печи, Г.Б. Пальшина, Ю.Б. Тржцинского, В.М. Филиппова (1976), Ф.В. Котлова (1977), Э.Т. Полиенко(1978), И.Л. Лутовинова (1981), Б.Ф. Косова (1981), А.Л. Леваднюка (1983), С.В. Лютцау, Г.А. Сафьянова (1983), А.Л. Ревзона (1984), В.М.Фирсенковой (1987), Л.Л.Розанова (1990), Т.В. Николаевой, В.Ф. Шувалова (1992), Ю.Г. Симонова, В.И. Кружалина (1992-93), Н.В. Скубловой (1999), А.И. Жирова (2005), Э.А. Лихочовой, Д.А. Тимофеева (2001, 2005), личного опыта авторов и др. Интерес к этой проблематике не угасал со дня определения самого понятия «инженерная геоморфология», так как он поддерживается практической значимостью предмета изучения. Содержание понятия «инженерная геоморфология» было предопределено ещё трудами В.И. Вернадского и А.Е. Ферсмана в 30-40 гг. XX в. В четвёртом номере журнала «Геоморфология» за 2005 год Д.А.Тимофеев и Э.А.Лихачёва, подчёркивая место инженерной геоморфологии в системе геоморфологических знаний, определили её содержание как «исследование и оценка протекающих на земной поверхности процессов рельефообразования и форм рельефа с точки зрения поисков оптимального варианта размещения инженерно-строительных сооружений, обеспечения их рациональной и эффективной эксплуатации и защиты от разрушительных природных процессов» [1, стр.4]. Данное определение весьма универсально и с ним нельзя не согласиться. В то же время, нам кажется, оно несколько узким, так как не включает большой круг вопросов, связанных с землепользованием и природопользованием. При конкретизации данного определения можно легко уйти в смежные с инженерной геоморфологией научные отрасли, такие как инженерная геология и инженерная геодинамика, где основной информационной составляющей тоже является рельеф и рельефооброазующие процессы. Только в первом случае рельеф выступает как объект исследования, а во втором – как фактор или условие. Инженерная геоморфология, как область научного знания, изучающего формы рельефа и процессы рельефобразования настоящей и прошлых геологических эпох с целью решения задач инженерного проектирования, сельскохозяйственной деятельности и прогноза чрезвычайных явлений в будущем, выделилась в самостоятельную область знаний несколько позже вышеозначенных научных дисциплин. Поэтому, как нам кажется, её содержание требует уточнения своей предметной области, своего понятийного языка и методики исследования. Для того чтобы это сделать более понятным, необходимо рассмотреть важнейшие определения смежных дисциплин, встречающихся в литературных источниках, таких как инженерная тектоника, инженерная геология, инженерная геодинамика, инженерная геоморфодинамика и инженерная геоэкология.

Инженерная геология является отраслью знаний (I) и занимается изучением геологических условий и динамики верхних горизонтов земной коры в связи с инженерной деятельностью человека. Конечная цель инженерно-геологических исследований заключается в комплексной оценке геологических условий строительства и инженерной деятельности человека на той или иной территории. Главными задачами её являются следующие: а) изучение условий возникновения, развития и изменения экзогенных процессов, как природных, так и техногенных, происходящих под воздействием инженерной практики; б) выявление характера влияния этих процессов на рельеф и сооружения на его поверхности; в) разработка теоретических и экономически оправданных рекомендаций и мероприятий по хозяйственному использованию территорий. Предметом изучения инженерной геологии является земная кора. Рельеф выступает здесь лишь в качестве важного фактора.

Основным теоретическим направлением инженерной геодинамики (II), является изучение динамики верхних горизонтов земной коры, возбуждаемой эндогенной энергией упругих колебаний земной коры, стоячими гравитационными волнами, вулканической деятельностью, эндокинетическими процессами (обвалы-обрушения, оползни-обвалы, сбросообвалы, характеризующиеся огромными объёмами сместившихся масс) и изменениями положения поверхности рельефа под влиянием инженерной деятельности человека. В связи с этим, изучение рельефа и геологических процессов, его изменяющих, является одной из важнейших, но составляющих частей инженерной геологии.

Инженерная геоморфодинамика (III) является отраслью знаний о геоморфологическом процессобразовании. Она исследует 1) закономерности проявления как совокупных геоморфологических процессов (денудации, абразии, эрозия, землетрясений и др.), так и 2) динамику проявления отдельных из них (лавины, оползни, обвалы, карст, термокарст и др.) и 3) влияния их на хозяйственную деятельность человека. Предметом исследования инженерной геоморфодинамики является лишь динамический аспект, а не рельефообразование вцелом.

Инженерная геоэкология (IV) изучает процесс и результат взамодействия технической деятельности человека с географической средой, где рельеф играет, организующую роль воздушных и литодинамических перемещений продуктов выветривания. Рельеф является, хоть определяющим, но тоже лишь фактором.

Какая же роль в связи с вышеизложенным остаётся для ИГ и что её связывает со смежными дисциплинами? В основе всех их лежит понятие «рельеф» и его свойства: а) изменение рельефа под воздействием геолого-тектонических процессов (первое), б) геодинамических процессов (второе), в) изучение процессов рельефообразования (третье) и г) характер деятельности человека в тех или иных геоморфологических условиях (четвёртое определения). Понятие «рельеф» в первом и втором определениях выступает как метод фиксации геологических явлений и, несомненно, должен относиться к понятийному языку инженерной геологии. Третье определение может относиться только лишь к сфере геоморфологических знаний. И, несомненно, инженерную геоморфодинамику нужно рассматривать как динамическую основу инженерной геоморфологии. Четвёртое определение рассматривает рельеф как (пусть важное и необходимое) условие протекания урбанистического процесса и не может претендовать на доминанту. Поэтому его надо рассматривать как один из факторов геоэкологического процесса в аспекте инженерной или прикладной геоэкологии.

Э.Г.Палиенко в объём обсуждаемого понятия включает, с одной стороны, общую и отраслевую инженерную геоморфологию, а с другой - инженерную геоморфодинамику. Предлагается включить в объём понятия ИГ и меры борьбы с негативными для человека геоморфологическими процессами. С этим положением согласиться нельзя, так как любые инженерные мероприятия, направленные на борьбу с деятельностью негативных геоморфологических процессов, должны относиться к компетенции инженерной геологии в объёме пункта «в», либо к инженерной геоэкологии. Они не являются предметом обсуждения в понятийных рамках ИГ. Практически все исследователи, внёсшие свой вклад в изучение инженерной геоморфологии, полагают, что в объём понятия ИГ должны входить генетическая, историческая предопределённость рельефа и особенности протекания экзо- и эндодинамических процессов как основных составляющих понятийного языка. Г.Б.Пальшин, Ю.Б.Тржцынский. М.В.Филлиппов, Е.М.Сергеев и мн. др. полагают, и это совершенно правильно, что инженерная геоморфология должна развиваться на границе динамической геоморфологии и инженерной геологии, так как сущность динамических природных процессов и явлений является общим объектом, как для инженерной геологии, так и для ИГ. Отсюда следует, что предметом инженерной геоморфологии должно быть геоморфологическая фиксация как самих эндо или экзо-динамических явлений и процессов, выраженных в морфологии рельефа, так и изучение палеогеоморфологических условий их проявления в геологическом времени, - знаний, используемых для решения практических задач инженерной, сельскохозяйственной и землепользовательской деятельности человека. При этом предполагается, что основным фиксирующим документом должна быть специальная геоморфологическая карта с каркасным отображением, прежде всего, морфологии рельефа, как эксклюзивной основы инженерной фиксации материала динамики склонов, а уже затем его прогнозных выкладок, построенных на основе морфогенетических и палеогеоморфологических исследований. Объектами ИГдолжны быть формы рельефа, их пространственное и динамическое взаимодействие, процессы их организующие, изучаемые в задачах инженерной деятельности человека, будь то строительство, мелиорация, землепользование или змлеустройство. Методика ИГ анализа должна базироваться на построении статических, динамических и прогнозных моделей, обеспеченных точными крупномасштабными аэрокосмическими, топогеодезическими исследованиями в системе мониторинга с полустационарным или даже стационарным полевым информационным обеспечением. Под статическими моделями подразумеваются специальные геоморфологические карты, под динамическими – физические модели процессов в реальном временном режиме, формирующих статические. Инженерная геоморфология должна решать следующие задачи: а) изучение закономерностей размещения геоморфологических явлений и процессов, интересующих инженерную геологию; б) изучение морфолитодинамики как на момент наблюдений, так и в геологическом времени: стационарно, в системе мониторинга с использованием методов дистанционного зондирования и стреофотограмметрии, маршрутно-полевыми методами или в комплексном режиме; в) фиксация наблюдений на специальных геоморфологических картах, построенных на основе системно-морфологического картирования, или иных моделей, совмещённых с ситуационными дистанционными фотокартографическими основами, с информационным сопровождением в виде таблиц, графиков, гистограмм, блок-диаграмм, фотографий, зарисовок и др.; г) представление наблюдений в виде цифровых файлов слоёв специальных компьютерных информационных систем; д) осуществление прогнозирования динамики изучаемых, как однотипных объектов, так и их морфодинамических рядов; е) составление рекомендаций для принятия инженерных решений. Последние уже не относятся к компетенции только инженерной геоморфологии. Таким образом, сферой компетенции инженерной геоморфологии является предоставление всесторонней информации о строении рельефа в ситуационном режиме и о динамических геоморфологических процессах и явлениях для информационного обеспечения инженерно-геологического и инженерно-экологического блоков проблем и принятия научно обоснованных инженерных решений. Отсюда следует, что инженерная геоморфология, представляя одну из четырёх составляющих прикладного аспекта общей геоморфологии (поисковая, инженерная, урбанистическая, агрогеоморфология), одновременно является базовой основой и для инженерной геологии, в рамках которой рассматриваются инженерная геодинамика, и инженерная геоэкология.

Важнейшим документом представления результатов инженерно-геоморфологических исследований является специальная геоморфологическая карта. Какая бы информация на ней не была бы размещена, она должна иметь точный морфографический каркас. При геоморфологическом картографировании на количественной основе можно использовать расчёты энергии рельефа с учётом первой производной модели рельефа или углов наклона элементарных поверхностей, длины склона, массы переносимого материала на склонах, устойчивости пород к механическому разрушению и сейсмического коэффициента или какие-то иные. Совмещение обоих видов информации представляется не только возможным, но и совершенно необходимым.

 

5. Энергия и массоперенос в рельефообразовании

Теория геоморфологии исходит из того, что рельеф земной поверхности представляет собой результат перемещения вещества. Массоперенос слагается из эндодинамических и экзодинамических составляющих его движения. Имеются три причины внутренних движений: 1) гравитационная неустойчивость вещества Земли, 2) вращение Земли вокруг своей оси и 3) движение её по околосолнечной орбите. Причиной движения вещества внутри Земли является и перемещение вещества по земной поверхности, денудация и аккумуляция, накопление и абляция льда, выпадение атмосферных осадков и др. В цепи длинной последовательности могут быть и причины локальных изменений плотности вещества твёрдой оболочки Земли даже на глубине. А перераспределение масс влияет на скорость вращения Земли.

В эндодинамических процессах выделяются две формы перемещения вещества: конвекционные и адвективные движения. Первая форма ответственна за вертикальную составляющую движения, а вторая – за латеральную. Оба вида движений связаны с гравитационной неустойчивостью вещества и могут охватывать разные консервативные внутриземные геосферы. Латеральную составляющую в большей степени ассоциируют с разуплотнением на границе коры и мантии. Именно с ней связывают перемещение литосферных плит.

Экзодинамические движения связаны с гравитационной неустойчивостью масс на земной поверхности, которая определяется наличием на ней рельефа. На поверхности Земли преобладают горизонтальные и субгоризонтальные перемещения, так как средний угол ее наклона не превышает 5°. Как известно в движении вещества по склонам участвует слой, в котором изменения суточной температуры не превышают 10 см, а 90% поверхности Земли занимают склоны. Учитывая эти показатели, можно рассчитать и грандиозные масштабы массапереноса по склонам. Приведу лишь один пример о размерах этого переноса по склонам Байкальской впадины. Оценивая объем поступающих в Байкал осадков в 7,16 млн т/год, их количество, накопившееся во впадине лишь за плиоцен-плейстоценовое время, составляет 176 триллионов тонн или 70,454 кубических километров. А общий объем осадков всей осадочной линзы, накопившийся за 32,1 млн/лет превышает 92 куб. км. [по Б.П.Агафонову, 1997].

Если этот порядок значений массопереноса склоновыми процессами принять за норму для Земли в целом, то можно утверждать, что мы живем в период преобладания эрозионного расчленения при прогрессирующем увеличении скоростей и амплитуд горообразовательных процессов на суше.

6. Основные механизмы перемещения вещества и рельефообразование.

 

Об изменениях рельефа и его динамики можно судить по ряду характеристик. Главной из них является изменение положения в пространстве отдельных форм рельефа, его характерных линий и точек сочленения граней. Эти изменения имеют как эндодинамическую, так и экзодинамическую природу. Они сложно взаимодействуют друг с другом, чередуясь в пространстве и во времени, и образуют саморегулирующиеся смены процессов. Совокупное действие их комбинаций всегда направлено на восстановление равновесия, которое стремится поддерживать рельеф в стабильном состоянии. Причина локальных изменений связана с образованием местной гравитационной неустойчивости.

В эндодинамическом рельефообразовании локальные изменения вызваны со следующими причинами: 1) увеличением неустойчивости конвекционных ячеек, что связано с разностью плотностей пород, залегающих на разных гипсометрических уровнях; 2) увеличением или уменьшением объема пород при нагревании-охлаждении; 3) при фазовых переходах или структурных превращениях (дегазация интрузивных тел, затвердевание магм). Большую роль в нарушении гравитационной неустойчивости играют постоянно мигрирующие воды и газы. Перемещения вещества из глубоких слоев Земли сопровождается его адиабатическим расширением, а опускание – сжатием. Этот процесс строго локализован в пространстве и определенен во времени. Существует также и компенсационный поток вещества.

Экзодинамические рельефообразующие процессы протекают вследствие гравитационной неустойчивости горных пород и рельефа земной поверхности. Их можно объединить в два большие класса.

Первый - включает процессы движения грунтовых потоков на склонах в виде трех основных групп процессов: 1) движения по склону несвязанных и связанных частиц, их грунтовых масс, мощность слоя которых меньше длины склона (осыпание, сползание, течение); 2) движения их в виде слоя, мощность которого соизмерима с длиной пути их перемещения (обвалы, осовы, отседание, структурные оползни); 3) движение на склонах и междуречьях в виде массивов горных пород для слоя пород мощностью большей, чем длина пути перемещения (расседания междуречий при действии силы бокового отпора с формированием трещин расседания в массивах горных пород).

Второй включает движение грунтовых масс в движущейся среде: речной сток, селевый, пролювиальный, делювиальный и эоловый перенос.

Для анализа рельефообразования или его преобразования выделяются два следующих условия и факторы, определяющие динамику рельефа: 1) наличие причин (сам рельеф), действующих постоянно или временно; 2) наличие вещества, подготовленного к движению определенного типа и 3) наличие определенной рельефообразующей среды, обусловленной гидротермическими причинами.

Морфотектонические процессы протекают вследствие перемещения дневной поверхности под воздействием тектонических процессов. Они сопровождаются деформациями ранее созданного рельефа. Как правило, фазы активности тектонических движений накладываются на поверхности выравнивания, которые являются реперами, по которым рассчитываются вторичные изменения положения исходной поверхности. По ним вычисляют амплитуды новейших деформаций и судят об образовании тектонических форм рельефа: складок, сбросов, трещин растяжения, сжатия, форбергов и т.д. Тектонические деформации стимулируют развитие экзодинамических процессов. Чем интенсивнее новейшие движения, тем выше энергия морфотектогенеза и как следствие – энергии экзоморфогенеза. На месте пенепленов вырастают горы. В горах начинает действовать вертикальная климатическая поясность, что приводит к формированию в гипсографическом разрезе расчленения гор вертикальной морфодинамической поясности, которая обретает слоистую структуру рельефа. Мощности этих слоев являются косвенными показателями интенсивности морфотектонического процесса, стимулированного новейшими движениями. Таким образом, морфотектоника представляет собой геоморфологическую форму организации тектонического пространства, а морфотектонический процесс отображает ее энергетические параметры. Вычисление их послойно или суммарных значений позволяет создать количественное представление об интенсивности эндогенного рельефообразования и решить обратную геоморфологическую задачу - путем вычисления энергии экзодинамики рельефа получить показатели интенсивности эндодинамического (горообразовательного) процесса.

 

II. ЭНДОМОРФОГЕНЕЗ

7. Место эндодинамических факторов в системе процессов рельефообразования.

 

Эндодинамические процессы, создавая положительные и отрицательные формы рельефа, определяют амплитуду высот на земной поверхности и тем самым создают потенциал гравитационной энергии. Эта энергия становится главной причиной перемещения потоков рыхлого вещества, определяя направленность экзодинамического рельефообразования. К этому следует добавить, что эндогенное тепло, ювенильные воды, газы и вулканические извержения тоже прямо влияют на ход экзогенных процессов. Результаты эндогенных процессов меняют границы моря и суши, влияя на изменения соотношений CO2 и аэрозолей в атмосфере, что опосредованно влияет на процессы экзогенеза.

Обратное влияние экзодинамических процессов на эндодинамику изучено слабо. Но объемы первично осадочных пород в составе земной коры заставляют предположить об их важнейшей роли. Известно, что крупные положительные и отрицательные формы рельефа возникают в результате изостазии. Денудационные процессы должны облегчать положительные формы продуктами размыва и утяжелять отрицательные. Положительные формы, таким образом, тяготеют к всплыванию, а отрицательные к погружению. Этот процесс называется изостатическим, а явление - изостазией. Материковые покровы льда служат причиной гляциоизостазии. Известно, что система Вахшских водохронилищ на Памире способствавала повышению сейсмичности. Даже изменения в распределении по поверхности Земли атмосферных осадков, проникновение их вглубь земной коры осуществляют передачу туда солнечной энергии. Передача солнечной энергии осуществляется и через погружение осадочных толщ. Все это и многое другое свидетельствуют о передаче энергии экзогенеза к эндогенезу Земли. Не вызывает сомнений и то обстоятельство, что ротационные силы несомненно оказывают влияние на ход эндогенных процессов. Гигантские линеаменты регматогенного происхождения и деформационная спираль скручивания-раскручивания Земли при изменениях скоростей вращения, и неравномерное рапределение на Земной поверхности материков и океанов, ледниковых покровов, снега и воды – всё это факторы экзогенеза, влияющие на свойства эндодинамики на Земле.

 

8. Источники эндогенных деформаций земной поверхности и их роль в рельефообразовании.

 

О неоднородности строения литосферы судят по прямым наблюдениям за породами, выходящими на дневную поверхность в основном по данным бурения. Но количества скважин, особенно глубоких, конечно недостаточно для построения полного геологического разреза даже земной коры, не говоря уже о мантии. Поэтому прямые данные дополняются результатами геофизических работ и косвенными данными особенностей строения рельефа. Тем не менее, о земных недрах мы знаем, пожалуй, меньше, чем о ближнем космосе.

Еще совсем недавно господствовала относительно простая модель строения земной коры. Считалось, что в ней отчетливо выделяются три разноплотностных слоя: осадочных пород, гранитно-метоморфический и базальтовый. Границей между гранитным и базальтовым слоями считалась зона Конрада (К), а между земной корой и мантией – Мохоровичича (М), где скорости прохождения сейсмических волн резко возрастали. По этим данным считалось, что средние мощности земной коры составляют 7-15 км под океанами и 35-40 – под континентами. В верхней мантии на глубине от 50-150 км до 200-400 км выделяли слой пониженных скоростей прохождения сейсмических волн, получивший название слой Гутенберга, волновод или астеносфера. По мере накопления данных эта схема все время претерпевает изменения. В настоящее время считается, что число плотностных разделов в земной коре и в верхней мантии оказывается большим и более сложным, чем это представлялось раньше.

Но в конкретных разрезах положение каждой из выделенных границ может отличаться от теоретической схемы, так как они не остаются постоянными, а изменяются со временем. При тектонических погружениях и поднятиях может изменяться плотность пород, температуры и давления, которые могут производить глубокие изменения вещества. Изменение температур связано с наличием флюидов, выносящих из глубинных слоев литосферы тепло, газы и воду. Значительный нагрев пород может вызвать плавление, которое может способствовать опусканию вышележащих блоков пород. Расплавы легких магм вызывают формирование конвекционных структур и, как следствие, - тектонические движения.

Большое значение для изменения плотности пород литосферы имеют тектонические разломы. При их образовании частично снимается гидростатическое давление, что вызывает цепь взаимосвязанных процессов, приводящих к изменению плотности пород. Наличие раскрытых трещин в глубоких горизонтах земной коры приводит к разуплотнению пород, что стимулирует вертикальные тектонические движения и энергетический обмен между литосферой и космосом. Экспериментально это было получено при изучении данных сверхглубокого бурения на Кольском полуострове.

В механизмах гравитационной деформации пород в земной коре выделяются два типа движений: конвективное и адвективное. Для конвективных движений предполагается наличие слоистой структуры в вертикальном разрезе при незначительных горизонтальных (латеральных) неоднородностях. Моментом конвекционных движений является организация вещества в шестиугольные ячейки Бенара. Выделяют два случая, когда движение масс вдоль границы раздела имеют противоположный характер. В первом случае при слабом различии в плотности в центре ячейки формируется восходящий поток, а по периферии – нисходящие. При больших различиях в плотности слоев движение имеет обратный характер. Во втором случае более плотные породы как бы проваливаются в центр ячеек, так как восходящий ток возникает по периферии ячеек. (Рис. 1, а) (по Монину,1987). Эти явления протекают по той же схеме и на разных глубинах. Они приводят к морфологически близким результатам. В различные годы многие исследователи использовали эту модель для объяснения природы различных тектонических движений.

Адвективные движения в земной коре и верхней мантии возникают в том случае, когда при одинаковом геостатическом давлении господствующими становятся латеральные различия в плотности пород. Центральная идея этой концепции заключается в том, что формирование складчатых зон происходит в связи с инверсией плотности, наблюдаемых в разрезах земной коры и верхней мантии (Рис. 1,б). Предполагается, что латеральная неоднородность плотности пород связана с неравномерным прогревом глубинных слоев коры и мантии, сопровождающихся явлением метаморфизма (по В.В.Белоусову, 1986).

Перемещение вещества земных слоев из-за различий вертикальной илотеральной плотности могут возникать не только в глубоких слоях. В этих случаях причиной тектонических движений являются различия в объемном весе породы, залегающих на одной глубине, в разной их пористости, водной, газовой, льдистой насыщенностью. Деформации происходят по этой причине и на поверхности и являются предметом экзодинамических исследований. Таковыми могут быть, например, гидротермические колебания земной поверхности, которые проявляются в особенностях микрорельефа поверхности. Перемещения дневной поверхности в вертикальной и горизонтальной плоскостях вызваны формированием пленочной воды, изменением объема минералов при их нагревании и охлаждении, а так же образованием и таянием льда в сезоннопромерзающем слое. Размах колебаний вертикальных перемещений за счет этих процессов может достигать нескольких сантиметров за сутки или нескольких метров в год.

Есть еще один класс эндодинамических явлений, вызывающий вертикальные и горизонтальные смещения дневной поверхности. Он связан с циркуляцией грунтовых вод в осадочных литифицированных породах, с пластическим течением самих пород, вызванных подземными угольными пожарами.

Всем известна слабая сжимаемость воды. При нисходящих тектонических движениях в ходе осадконакопления и дальнейшей консолидации вещества при его литификации, воды отжимаются и осадки уплотняются. Движение воды происходит через поры. Скорость уплотнения контролируется степенью фильтрации и градиентом давления. Часть этих вод сохраняется и может содержаться в них длительное время. Вместе с грунтом она может проходить различные стадии метаморфизма. При смене тектонических движений с погружением и поднятием такие воды могут постепенно замещаться инфильтрационными водами. При увеличении гидростатического давления эти воды вытесняются. При дальнейшем вытеснении воды из пор породы консолидация возобновляется. Земная поверхность при этом будет опускаться. Скорости таких перемещений могут достигать первых сантиметров в год. При блоковом строении территории при их опускании нагрузки на воды увеличиваются и они могут мигрировать в бок. Возникают боковые давления. При этом отдельные блоки могут испытывать и образовывать поднятия.

Эффект дрожания поверхности. Зеркало грунтовых вод может испытывать переодические колебания. В осадочных породах могут возникать своеобразные приливы и отливы, аналогично океаническим. Колебания поверхности Земли в ходе геологических циклов могут складываться из суточных, сезонных, годовых и вековых. В результате возникает своеобразное «дрожание» поверхности. Оно связано с напряженностью и деформациями горных пород. Эти деформации создают гидродеформационное поле, с которым связано образование различных структурных форм. В пределах этого поля сложным образом чередуются участки сжатия и расширения горных пород, что может создавать эффект Вартаняна-Куликова. Волны этих деформаций могут перемещаться со скоростью 3,3 км/сек (Владимиров, 1984).

Все охарактеризованные группы процессов целиком относятся к группе эндодинамических и практически мало связаны или не связаны с тектоникой.

 

Соляная тектоника и рельеф

Соляная тектоника или галокинез является источником локальных деформаций земной поверхности. Дислокации этого типа вызваны перетеканием внутри пласта соляных масс. Как правило, они залегают на значительных глубинах и превышают 1 км. Дислокации представлены прерывистыми брахиформными складками, образующими в рельефе купола, мульды, депрессии, осложненные многочисленными разрывными нарушениями сбросового и раздвигового типов. Они широко распространены в нефтегазоносных районах мира. В нашей стране они известны в Прикаспийской и Днепровско-Донецкой впадинах, в Волго-Уральской области, в Припятьском прогибе Белоруссии и в Ангаро-Ленской синеклизе.

Для понимания геоморфологической роли соляной тектоники важно знать, какие силы вызывают перераспределение соляных масс и каков механизм формирования неровностей рельефа. Этим вопросам посвящено множество отечественных и зарубежных публикаций. До конца первой половины XX в. преобладали две взаимоисключающих группы гипотез. Одна точка зрения рассматривала галокинез как результат выдавливания соляных масс под действием силы веса перекрывающих пластов. Иная точка зрения связывала его активность с глубинными тектоническими складчатыми или разрывными процессами, происходящими в подсолевом ложе. В настоящее время считается, что в образовании соляных структурных форм участвуют и гравитационные и глубинные тектонические процессы.

Дислокации соляных толщ. Различают два принципиально разных типа структурных соотношений кровли солевых пластов и вышележащих отложений - согласное и несогласное. При согласном залегании надсолевые отложения согласно облекают поверхность солевых пород. Во втором случае имеет место нарушение сплошности надсолевых и внедрение в них солевых пород (Рис.2,а). При поднятии солевые породы прорывают вышележащие, что влечет за собой образование солевого диапира, над которым образуется разнящиеся по морфологии антиформы (Рис.2,б). При отсутствии прорыва кровля соляных пород образует закругленные, куполовидные и валообразные поднятия, соляные антиклинали разной амплитуды. Размеры таких складок изменяются от нескольких метров в высоту до нескольких километров в длину. Если соль прорывает вышележащие слои, то солевые диапиры будут иметь форму штоков, гребнеобразных или грибоподобных форм. Встречаются складки, осложненные уступами и карнизами. По форме вершин прорванные соляные массы имеют несколько морфологических типов и делятся на островерхие и плосковерхие. Высота штоков и гребней может достигать нескольких метров.

В процессе перетекания солей и образования диапировых складок, штоков и гребней, в тех местах, откуда соль вытекла, мощность пласта резко падает. В этих местах могут образовываться разнообразные депрессионные формы (Рис. 3).

Дислокации надсолевых пород. Воздымающиеся соляные массивы, как мы выяснили выше, в одних случаях лишь приподнимают вышележащие отложения, которые залегают на соли согласно, в других протыкают: либо часть надсолевой толщи, либо весь комплекс надсолевых отложений, и выходит на поверхность. В случае протыкания кровли пород, контакты соли с перекрывающими отложениями могут быть трех типов: 1) трансгрессивным – когда вершина соляного массива приподнята и размыта, а потом вновь перекрыта надсоляными слоями; 2) разрывным – когда при ускоренном росте крутосклонных соляных массивов надсолевые породы разрываются; 3) бокового примыкания – когда разновозрастные горизонты надсолевой толщи контактируют с солевым массивом без тектонического разрыва.

Трансгрессивный контакт. Силы растяжения, действующие на поверхности соляных куполов, формируют системы трещин в сводовой их части. По трещинам возникают нормальные сбросы, грабены радиальной и концентрических форм. В итоге в надсолевой толще над солевым куполом образуется множество неодинаковых по размерам блоков, разделенных разрывными нарушениями разной ориентировки и амплитуды перемещения блочков. Возникает структура «битой тарелки». По рисунку изображения они хорошо диагностируются на дистанционных материалах. Тектоническая раздробленность куполов приводит к усилению эрозии их сводовой части с возникновением озерных ванн - обращенных морфоструктур. В дальнейшем эта структурная форма может быть погребена при трансгрессиионных процессах осадконакопления.

Разрывной контакт. Между соляными куполами осадочные слои залегают горизонтально или субгоризонтально. Иногда они образуют пологие прогибы – межкупольные депрессии. Возникают силы растяжения, утонение горизонта и, как следствие, образование трещин растяжения. В надсоленой толщи образуются мульды оседания (Рис.2,б). В новейшее время они являются активными структурными формами. В Прикаспийской впадине такие мульды заняты озёрами Эльтон, Баскунчак, Индер, Челкар, Жалтырь (Рис.3). Ведущим процессом при образовании мульды оседания, а также грабенных мульд вершинных частей куполов, является подземное выщелачивание соли, наступающее тогда, когда растущие соляные купола достигают уровня активных водоносных горизонтов. Подземные или надземные воды «слизывают» верхние части куполов (Рис.4, а) и углубляют межкупольные мульды, где попрежнему действует процесс депрессионного прогибания под воздействием растекающихся соляных масс (Рис.3.).

Контакт примыкания возникает, когда солевой слой с подсолевым ложем образует тектонический контакт по разлому в виде взброса или надвига (4,б).

Связь соляной тектоники с общим тектоническим строением и с тектоникой подсолевого ложа проявляется в морфологии и размещении соляных структурных форм и в интенсивности их роста. В складчатых областях развиты преимущественно соляные антиклинали и гребневидные диапиры. Они прослеживаются параллельно простиранию осей складок в подсолевом основании на сотни и тысячи километров.

В областях, испытавших слабую складчатость или только вертикальные тектонические движения, соляные структуры обычно имеют округлую или близкую к ней форму. Однако в таких районах прослеживается зависимость в расположении соляных структурных форм, локализующихся в виде цепочек или группировок форм рельефа определенного типа. Их морфология зависит от местоположения подсолевых поднятий и прогибов, простирания складок и разрывных тектонических нарушений. Причина этого заложена в динамике формирования соляных структурных форм.

Геоморфологическое отображение структурных форм соляной тектоники. В современном рельефе положительные и отрицательные структурные формы соляной тектоники образуют прямые или обращенные морфоструктурные отношения.

Прямые структурно-геоморфологические связи между ними представлены, антиклинальными, брахиантикликальными, купольными формами, штоками, «соляными грибами» и др. положительного знака движения. Межкупольные депрессии образуют формы рельефа отрицательного знака развития. Самое яркое отображение в рельефе имеют наиболее активные солянокупольные стр