Выражение в рельефе новейших структурных форм. Большая часть основных форм современного рельефа земной поверхности является отражением деформаций земной коры, возникших на новейшем тектоническом этапе ее эволюции. Они продолжают развиваться, в значительной мере предопределяя интенсивность и пространственное распределение процессов денудации и аккумуляции. Новейший тектонический (неотектонический) этап — «это отрезок времени в геологическом развитии Земли продолжительностью 35-40 млн лет, соответствующий позднему кайнозою, когда проявилась планетарная (глобальная) активизация тектонических процессов» (Н. И. Николаев). Эта активизация на большей части поверхности Земли началась с конца олигоцена (в отдельных районах с конца эоцена или начала миоцена) и продолжается по настоящее время. Образованные на этом этапе структурные формы (складки и разрывы разных типов и размеров) принято называть новейшими, или развивающимися. Именно они определяют основные черты современного рельефа Земли. Таким образом, в новейший тектонический этап возникли или окончательно оформились практически все главные формы рельефа: континенты и океаны, горные системы и равнины и многие другие. Все они являются отражением новейших структурных форм разного ранга. Начало развития структурных форм может приходиться на разные отрезки новейшего этапа: начало (поздний олигоцен), его середину (миоцен или плиоцен) или на четвертичное время. Обычно, чем длительнее развиваются деформации, тем больше их амплитуды, тем ярче и заметнее их проявление в рельефе. Вместе с тем по мере развития структурных форм происходит их преобразование экзогенными процессами, направленное на выравнивание тектонического рельефа (разрушение поднятий и заполнение обломочным материалом опусканий). В общем случае степень преобразований тем больше, чем древнее структурные формы. При этом степень их сохранности и выраженность в рельефе зависит в определенной мере от вещественного состава слагающих их пород. В большинстве случаев развивающиеся неотектонические деформации прямо отражены в рельефе, т. е. положительные структурные формы (различного рода поднятия) образуют также положительные формы рельефа — валы, возвышенности, хребты с более или менее расчлененным рельефом (рис. 4.1).
Отрицательным структурам в рельефе соответствуют отрицательные формы — различного рода впадины, понижения, обычно выполненные новейшими отложениями и отличающиеся равнинным рельефом (рис. 4.2).
Новейшие разрывные нарушения — от трещин до глубинных разломов — в рельефе образуют разных размеров уступы, рвы, линейные зоны эрозионных понижений и др. Обращенный рельеф для неотектонических деформаций, как правило, не характерен, хотя иногда встречается. Примерами являются неогеновые антиклинали Керченского полуострова в Крыму, ядра которых сложены глинами, а крылья — плотными известняками (рис.Выраженные в рельефе структурные формы называются структурно-орографическими формами, или морфоструктурами. Структурные формы развиваются как в орогенных (горных), так и в платформенных (равнинных) областях на фоне общего поднятия или опускания территории. В любом случае выражение новейших структурных форм в рельефе зависит от соотношения скорости их развития и интенсивности экзогенных процессов — денудации и аккумуляции, направленных на их компенсацию, а именно на разрушение поднятий и заполнение осадками прогибов и, в общем, на выравнивание тектонических неровностей.
Условия, определяющие выражение в рельефе новейших структурных форм.
Отрицательные формы. Развитие отрицательных структурных форм, как крупных прогибов — мегасинклиналей, так и небольших синклиналей или грабенов, обычно сопровождается накоплением (аккумуляцией) (А) в их пределах терригенных и хемогенных отложений. Такие формы называются копседиментационными (С. С. Шульц), т. е. развивающимися одновременно с осадконакоплением, что отражается в закономерных изменениях мощности и состава слоев осадочных пород. Эти закономерности состоят в том, что активность аккумуляции и мощность слоев осадочного покрова увеличивается от поднимающихся структур в сторону опусканий; одновременно в этом же направлении уменьшается размерность частиц обломочного материала (от валунно-галечного и гравийно- песчаного материала в краевых частях впадин и на сводах локальных поднятий до глинистых отложений в центральных, наиболее опущенных частях впадин). Соответственно выражение в рельефе отрицательных структурных форм зависит от соотношения скоростей прогибания (-Т, -ί)1 и компенсации их аккумуляцией обломочного материала (Л). На этом основании выделяются три типа впадин: некомпенсированные осадконакоплением, компенсированные 1 Здесь и ниже буквы Τ и t обозначают соответственно крупные и локальные тектонические деформации' (со знаком минус отрицательные, со знаком плюс положительные) Буквы Ω,άπΑ,α обозначают денудацию и аккумуляцию (D и Л — проявленные регионально, d и а — на локальных участках)и перекомпенсированные. Все они в рельефе представляют аккумулятивные равнины, иногда идеально плоские (см. рис. 4.2).
1. Некомпенсированными являются впадины, скорость прогибания которых больше скорости их заполнения осадками (-Г, -t > A). В рельефе такие структурные формы представлены впадинами океанов и морей, а таюке некоторыми континентальными впадинами
различных размеров, некомпенсированными осадками (рис. 4.4 I). Поверхность таких впадин иногда находится ниже уровня Мирового океана. К ним относятся, например, Прикаспийская впадина и другие впадины Каспийской системы осадочных бассейнов, где сам уровень моря находится в настоящее время на абсолютной отметке -27 м, Мертвая долина в Провинции Бассейнов и Хребтов (Сев. Америка) с абсолютной отметкой поверхности до -85 м, Турфанская впадина в Китае, поверхность которой опускается до отметок ниже -154 м. Из-за исключительной сухости климата в Турфанскую впадину поступает крайне мало обломочного материала, к тому же значительная часть его выносится ветром. Поверхность самой глубокой на суше впадины Мертвого моря находится на абсолютной отметке -392 м.
2. Компенсированными называются впадины, прогибание которых компенсируется аккумуляцией в них осадков (-Т, -t = Л), и в общем не происходит существенного изменения высоты их поверхности. При этом мощность осадков увеличивается к центру впадин, в этом же направлении уменьшается их грубость.
Образующиеся равнины имеют различный генезис в зависимости от климатических условий и механизмов выноса и перераспределения обломочного материала: аллювиальный, пролювиальный, морской и др. Примерами такого развития являются Западно-Кубанская в Предкавказье, Ферганская на Тянь-Шане и многие другие предгорные и межгорные впадины (см. гл. 16), а также прогибы на платформах (Окско-Донской, Приазовский и др.). При этом дно впадин понижается, а поверхность остается на одном или близком гипсометрическом уровне (см. рис. 4.4 II). 3.
Перекомпенсированными называются впадины, в которых скорость аккумуляции превышает скорость тектонического прогибания (-Г, -t < А, а). При этом происходит перевыполнение впадин осадками. Осадки выходят за их пределы и перекрывают склоны прилежащих поднятий. Таким образом, область аккумуляции расширяется, и образующиеся равнины повышают свою поверхность (см. рис. 4.4 III). Примерами являются многие горные впадины, сопряженные с хребтами, со склонов которых сносится большое количество обломочного материала, не успевающего выноситься реками за пределы впадин. Иногда такая интенсивная аккумуляция вызвана подпруживанием речных долин растущими поднятиями или крупными оползнями и обвалами, что также задерживает вынос материала.
Положительные формы. Выражение в рельефе положительных структурных форм также зависит от соотношения скоростей их роста (+Г, +ί) и денудационного разрушения (D). В своем развитии положительные структурные формы (поднятия) могут проходить три стадии: конседиментационную, конденудационную и конэрозионную (С. С. Шульц, Н. П. Костенко). Конседиментационными называются поднятия, развивающиеся в пределах морских или континентальных прогибов, заполняемых осадками, если скорость роста такого поднятия меньше скорости аккумуляции во впадине (+£ < А). Поднятие будет погребено под осадками и не будет выражено в рельефе. Но его рост влияет на условия седиментации и будет отражен в разрезе осадочного покрова: на своде поднятия мощность осадков сокращена, их состав более грубый, чем на крыльях (рис. 4.5 [1 ]). Конседиментационно развивающиеся поднятия важны тем, что многие из них являются нефтегазоносными. Они находятся во впадинах горных областей и в пределах платформенных равнин (Русская равнина, Западная Сибирь и др.), в том числе шельфовых. Конденудационными являются поднятия, рост которых компенсируется денудационным ихразрушением (+t = D), и их поверхность в общем не повышается или повышается незначительно. Как только поднятие появляется на поверхности, оно нивелируется (срезается) процессами эрозии, плоскостного смыва, абразии (если поднятие растет в море). В рельефе такое поднятие не создает значительной возвышенности (рис. 4.5 [2]), но будет проявлено некоторой денудационной равниной, в пределах которой на поверхность выведены более древние породы геологического разреза (иногда цоколя) и которая будет выделяться развитием форм денудационного рельефа. О существовании и развитии такого поднятия можно предполагать на основании состава и строения коррелятивных отложений, которые аккумулируются за его пределами, или по некоторым геоморфологическим признакам: большей глубине вреза эрозионных русел на участке поднятия по сравнению с соседними участками, подпруживанию потоков или заболоченности перед растущим поднятием или в его пределах и некоторым другим признакам, рассмотренным ниже (см. гл. 19). Копэрозионное развитие характерно для поднятий, скорость роста которых превышает скорость денудационных процессов (+Г, +£ > D), и они подвергаются эрозионному расчленению. Это наиболее распространенные условия: большая часть положительных форм рельефа земной поверхности, отражающих новейшие тектонические поднятия, находится в стадии конэрозионного развития. Далее незначительное превышение скорости тектонических движений над скоростью нивелирующих процессов приведет к появлению положительной формы рельефа (рис. 4.5 [3]). По мере роста поднятие разрушается различными процессами, в комплексе которых самым значимым является линейная эрозия. Значительная скорость поднятия может привести к резкому отрыву более или менее обширных территорий от основных базисов эрозии и их значительному эрозионному расчленению только по краям, тогда как внутренние области могут оставаться слабо расчлененными плато. Такой рельеф известен в Центральном Тянь-Шане (сырты), на Памире, в Тибете, Андах. Среди конэрозионных поднятий, выраженных в рельефе, особое место занимают соляные купола, многие из которых образовались в новейшее время и продолжают расти и сейчас. Высокая пластичность соли и низкий удельный ее вес, по сравнению с другими осадочными породами, являются причиной «всплывания» соли к поверхности. Перекрывающие отложения или протыкаются соляными столбами и массивами, или приподнимаются, образуя купола и валы с соляным ядром. Наиболее крупные из них поднимаются более чем на 800 м над окружающей поверхностью (купол Ходжамумин в Средней Азии, рис. 4.6). Скорость современного поднятия куполов определяется в 1-2 мм/год. Соляные купола широко развиты в Прикаспийской впадине, Предкарпатском прогибе и др. Дислокации слоистых толщ земной поверхности, которые образовались после их накопления в осадочных бассейнах и не характеризуются указанными закономерностями, называются постседиментационными. Будучи вскрытыми (экспонированными) на земной поверхности, они отражаются лишь формами и элементами денудационного рельефа. В качестве примера рассмотрим рис. 4.7. Неизменность литологического состава и мощности слоев песчано-глинистых и глинисто-карбонатных отложений (2-5 в условных обозначениях) на своде и крыльях свидетельствует, что по отношению к этим слоям антиклиналь является постседиментационной. Ее поднятие относится ко времени накопления и, вероятно, последующего разрушения самого верхнего слоя песчаных глин (см. рис. 4.7 [1]). Только для этого времени поднятие этой антиклинали может быть определено как конседиментационное
Выражение в рельефе новейших разрывов. Новейшие разрывы — сбросы, взбросы и надвиги — в рельефе выражены, как правило, прямо, образуя уступы (рис. 4.8, 4.9), хорошо читаемые и на топографических картах (рис. 4.10). При этом плоскости сбросов, срезающих водораздельные гребни, образуют склоны треугольной и трапециевидной формы, называемые фасетами (рис. 4.11). Такие формы развиты преимущественно в горах и релсе на платформенных равнинах. Видимая высота уступа постепенно становится меньше амплитуды тектонического смещения, т. к. денудационные процессы, с одной стороны, приводят к разрушению, некоторому снижению и выполаживанию первичного тектонического уступа и, с другой стороны, поверхность опущенного крыла у подножья уступа повышается в результате накопления обломочного материала (осыпи, делювий и т. д.) (рис. 4.12 Л, Б). В целом же высота уступа зависит от скорости перемещения по разрыву, прочности слагающих его пород и скорости процессов денудации. При незначительной скорости перемещения по разрывам (составляющей доли миллиметров в год) денудация может полностью нивелировать уступы, и их выражение в рельефе может быть едва заметным. Но в зонах разрывов, как зонах трещиноватости или дробления, так же, как и в случае с древними, не развивающимися разрывами, обычно сосредоточиваются эрозионно-денудационные процессы, и они маркированы различными формами рельефа, а также выходами подземных вод, и в целом представляют линеаменты (см. гл. 19). При значительной скорости смещения по разрывам и отставании денудации, что часто наблюдается у современных сейсмогенных разрывов, уступы выражены отчетливо и ярко, но и они активно расчленяются эрозией (рис. 4.13). Особенно крупные тектонические уступы характерны для границ новейших поднятий и впадин в горных областях (рис. 4.14). Здесь часто древние и более прочные породы, слагающие возвышенности и хребты, взброшены или надвинуты на более молодые и менее прочные отложения, слагающие впадины. Или же эта граница представляет сбросовый уступ. Новейшие сдвиги, как правило, прямолинейны и вдоль них происходит плановое (латеральное) смещение гребней возвышенностей, русел рек, ручьев и оврагов, уступов и других форм рельефа. Темные пятна вдоль линии разрыва — выходы грунтовых вод. По особо крупным сдвигам смещены целые хребты. При этом образуются «загораживающие» хребты, как бы запирающие речные долины. Так, по Талассо-Ферганскому разлому, секущему хребты Тянь-Шаня, их смещение достигает 10-12 км, а русла рек смещены на десятки и сотни метров (рис. 4.15). Сдвиговые нарушения проявлены также генетически с ними связанными ромбовидными в плане впадинами (pull-apart basin) или поднятиями (push-up-ridge), которые развиваются в местах изломов сдвига и создания там локальных напряжений растяжения (в первом случае) или сжатия (во втором случае). Сдвиговые дислокации земной коры проявляются также кулисным или эшелонированным расположением локальных поднятий и сопряженных с ними понижений. Новейшие раздвиги выражены в современном рельефе трещинами, иногда зияющими, рвами (рис. 4.16, 4.17). В более крупных зонах растяжения развиты впадины, иногда с озерами (Байкальская впадина).
Другие геоморфологические признаки неотектонических структурных форм и современного их развития рассмотрены ниже (см. гл. 19).
Степень наследования новейшими структурно-орографическими формами древних деформаций. В течение геологического времени этапы тектонических движений и складкообразования, в процессе которых формировались горы и равнины, неоднократно прерывались этапами длительного покоя, когда экзогенные процессы полностью выравнивали рельеф. В новейший этап активизации тектонических движений новые структурно-орографические формы могли начать развиваться на месте древних структур, полностью наследуя их форму и простирание. Так, новейшая положительная структура — мегантиклиналь Алайского хребта в Южном Тянь-Шане возникла на месте герцинского антиклинория того лее широтного простирания. Здесь, следовательно, имеет место полная унаследованность новейшей структурно-орографической формы от древней (и формы деформации, и ее простирания). Другим примером является новейшая положительная структурно-орографическая форма одного из хребтов Северного Тянь-Шаня (Кунгей Алатау), развившаяся на месте древнего каледонского синклинория, хотя и такого же широтного простирания. Здесь имеет место наследование структурно-орографической формой только простирания древней структуры, но не ее формы. На платформенных равнинах наблюдаются различные соотношения новейших развивающихся структурно-орографических форм и древних отмерших. Так, практически полная унаследованность наблюдается при развитии новейших поднятий в пределах щитов. На протяжении длительного времени щиты испытывают поднятия, что отражается и в современном рельефе: на месте Воронежского щита образовалось новейшее поднятие, выраженное в рельефе Среднерусской возвышенностью, а на месте Балтийского щита возникли Скандинавские горы, Хибины и денудационные равнины. Древние отрицательные структуры — синеклизы — в целом наследуются новейшими прогибами. Так, например, на месте Московской и Мезенской синеклиз образовались впадины с равнинным рельефом, но осложненные структурами более высокого порядка, выраженными в рельефе локальными возвышенностями, валами и др. То же самое относится и к длительно развивающейся Прикаспийской синеклизе. Она наследуется новейшим прогибом, не компенсированным осадками, выраженным в рельефе низменной аккумулятивной (морской и дельтовой) равниной и акваторией Каспийского моря. Однако наблюдаются и случаи не унаследованного развития новейших структурно-орографических форм. Так, Приволжскаявозвышенность является новейшим поднятием, возникшим на месте Ульяновско-Саратовской синеклизы, закончившей свое развитие в начале палеогена. Здесь имеет место поднятие ранее прогибавшегося участка. Это явление часто наблюдается в горах при расширении развивающихся поднятий-хребтов за счет прилежащих прогибов-впадин. От этого процесса несколько отличается инверсионное развитие, при котором ранее развивавшаяся отрицательная форма — прогиб — меняет знак движения и как бы выгибается вверх, образуя положительную структурно-орографическую форму. Примером могут служить Дарвазские горы на юго-западе Памира, достигающие почти 5000 м высоты, возникшие в плиоцен-четвертичное время на месте бывшего прогиба, выполненного мощными толщами олигоцен-миоценовых (^-Nj) отложений.
В процессе развития новейшие структурно-орографические формы осложняются разрывами. Причем разрывы могут быть новообразованными или наследовать древние как ослабленные зоны.
