книги / Общая геология

342 Физическая, или динамическая, геология

которые очень часто совпадают с береговыми линиями и побережь­ ями морей и океанов. В то же время эти разломы иногда проходят и внутри континентов, далеко от берегов морей и океанов.

Обычно вулканы имеют линейное расположение по тем тре­ щинам, которые сравнительно недавно (в геологическом смысле) возникли в земной коре. Вполне понятно, что по этим трещинамразломам магма имеет возможность легче всего достигать поверх­ ности Земли "в виде газов, лавы [и твердых продуктов вулкани­ ческих извержений. Молодые трещины-разломы приурочены пре­ имущественно к областям альпийского орогенеза (см. рис. 129). Все полосы огненного Тихоокеанского кольца и широтная среди­ земноморская полоса являются местами проявления альпийского орогенеза. Древние платформы испытали во время этого ороге­ неза расколы. К этим расколам и приурочены вулканы атланти­ ческой и восточно-африканской меридиональной полос. Несо­ мненно, и вулканы на островах Тихого океана приурочены к ли­ ниям разломов дна океана, связанных с проявлениями альпий­ ского орогенеза.

В былые геологические эпохи области распространения вул­ канов были иными. Вулканы приурочивались к местам проявле­ ния мезозойского, а еще раньше герцинского, каледонского и более ранних орогенезов.

Действующие и отчасти потухшие вулканы имеют форму гор-конусов. Извержения вулканов происходят из канала, вы­ ходящего в кратер вулкана. Такие вулканы и их извержения называют еще ц е н т р а л ь н ы м и .

Современная геологическая эпоха является временем разви­ тия преимущественно центральных вулканических извержений. В былые эпохи, когда земная кора была тоньше, вероятно, пре­ обладали т р е щ и н н ы е и з в е р ж е н и я . При трещинных извержениях продукты извержения поступают на поверхность земли не из каналов, а из трещин, протягивающихся на многие километры.

Трещинные извержения известны и в настоящее время, но они чрезвычайно редки. Они наблюдаются в Исландии, в пределах трещины Ляхи. Здесь в 1783 г. из трещины длиной 24 км наблю­ дались излияния жидкой лавы в количестве 12,5 блн. м 3 (рис. 135). Сравнительно молодые трещинные излияния известны в Декане (в Индии) на площади в 500 тыс. км3. Поток вылившихся траппов достигал здесь 750 .немощности.

Подобные лавовые покровы третичного возраста известны у северо-западных берегов Европы. Они распространены на пло­ щади длиной до 3000 км, начиная от Северной Ирландии до Земли Франца Иосифа включительно.

В западной части США, в бассейне Колумбии, площадь базаль­ товых излияний составляет 600 тыс. км2. Эти излияния происхо­ дили в миоценовую и плиоценовую эпохи.

В Южной Америке в пределах юга Бразилии, Парагвая, Уругвая и Сев. Аргентины известны юрские и триасовые покровы базальтовой лавы на площади 750 тыс. км2.

Все это говорит о том, что трещинные излияния лавы в не­ давнем прошлом были на Земле широко распространены.

До сих пор мы рассматривали проявления вулканизма на по­ верхности Земли.

Рис. 135. Трещинные вулканы Ляхи (Исландия).

К явлениям вулканизма надо относить также внедрения магмы в недра земной коры и образование в результате ее осты­ вания интрузивных и порфировых магматических горных пород. О них было сказано в соответствующей главе нашего курса.

Грязевые вулканы

Г р я з е в ы м и в у л к а н а м и называются холмы пло­ ско-конической формы, сложенные продуктами извержений и время от времени выбрасывающие газ, воду и грязь.

Грязевые вулканы (грязевые сопки) очень широко распро­ странены в области развития нефтяных месторождений. Они известны в пределах Туркмении, Азербайджана, в частности Апшеронского полуострова, на северо-западном Кавказе, осо­ бенно на Таманском полуострове, в пределах Керченского полу­ острова, в Румынии, Италии, Мексике, Венесуэле, Колумбии,

Прежде грязевые вулканы нередко называли с а л ь з а м и .

Внастоящее время это название является устаревшим. Грязевые вулканы встречаются и в областях поствулканиче­

ской деятельности. Они известны в Сицилии, Яве и других местах. Грязевые вулкапы представляют собой возвышенности кони­ ческой формы с кратером на вершине. Иногда это низкие холмы

сплоской вершиной, на которой расположены отдельные неболь­ шие отдушины, через которые временами выбрасывается сопоч­ ная грязь, состоящая из тонко раздробленной глины, смешанной

сводой (подобие густого глинистого раствора, употребляемого при бурении скважин), и кусков разнообразных осадочных пород. Высота грязевых вулканов различна. Грязевой вулкан Лок-Ботан

и др. Ими установлено, что для образования грязевых вулканов необходимо наличие газов, воды, раздробленного материала (брекчии) и разломов, по которым весь этот материал может выбрасываться на поверхность земли. Все это чаще всего встре­

и массы брекчиевидного материала, получающегося в резуль­

Если в недрах отсутствует брекчиевидный материал и имеются газ, вода и разломы, на поверхности возникают газирующие источники воды. Если нет брекчиевидного материала и воды, образуются сухие газовые струи. Примером таких струй могут служить вечные огни в Сураханах, которые в свое время служили местом паломничества огнепоклонников. Струи, выделяющие газы, состоящие из нефтяных углеводородов, известны на горе Бориса и Глеба на Таманском полуострове.

Грязевые вулканы, газовые струи (из углеводородных газов) и газирующие углеводородные источники воды ныне рассматри­ ваются как прямые признаки нефтеносности той геологической провинции, где они встречаются.

До сих пор мы говорили о грязевых вулканах, связанных с нефтяными и газовыми залежами. Но уже упоминалось, что они наблюдаются и в областях поствулканической деятельности. Здесь грязевые вулканы выбрасывают грязь, состоящую из об­ ломков глин, лав, вулканических туфов и вулканического пепла. Газовые выделения их заключают в себе много паров воды, серо­ водорода и окислов серы. Температура грязи таких вулканов значительно выше, чем температура сопочной грязи, выделяю­ щейся из грязевых вулканов, связанных с нефтяным и газовыми месторождениями. Эти вулканы также приурочены к линиям разломов земной коры.

Г л а в а XXIV

ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ

З е м л е т р я с е н и я м и называются сотрясения земной коры, возникающие в результате внезапных смещений и разры­ вов в земной коре и передающиеся на большие расстояния в виде упругих колебаний.

По статистическим данным, в течение года на Земле происходит до 80 000 землетрясений или в среднем по девять землетрясений

348 Физическая, или динамическая, геология

в час. Не все землетрясения ощущаются людьми, но при помощи особых приборов — сейсмоприемников — они легко обнаружи­ ваются. Примерно через каждые три дня происходит одно разру­ шительное землетрясение. Таким образом, землетрясения — до­ вольно частые явления. Они происходят обычно внезапно, мол­ ниеносно, в течение нескольких секунд, иногда даже долей се­ кунды. В результате их нередко разрушаются города, селения и уничтожаются культурные цветущие области. Некоторым земле­ трясениям предшествует значительное число подземных толчков

ствия, можно отнести, например, следующие. На побережье Средиземного моря в 526 г. в результате землетрясения погибло свыше 150 тыс. человек; в провинции Шаньси (Китай) в 1556 г. от землетрясения погибло 830 тыс. человек; в пределах южно­ итальянской провинции Калабрии в 1783 г. разрушено около 400 селений и городов и погибло около 100 тыс. человек; в Мес­ сине на о. Сицилии в 1908 г. погибло свыше 150 тыс. человек; в Японии в 1923 г. почти полностью были разрушены такие го­ рода, как Токио и Иокогама; от этого землетрясения в общей сложности пострадало и погибло до 280 тыс. человек; в районе Копет-Дага в 1948 г. при землетрясении был разрушен город Ашхабад. Приведенный перечень достаточен для того, чтобы получить некоторое представление о тех исключительных бед­ ствиях, которые несут за собой землетрясения.

Вполне понятно, что изучением землетрясений в первую оче­ редь занимаются ученые тех стран, в которых они происходят

Землетрясения возникают главным образом в пределах сиалической и отчасти симатической оболочек. Место возникно­ вения (очаг) землетрясения называется г и п о ц е н т р о м .

Участок земной поверхности, в пределах которого наблю­ даются подземные толчки наибольшей силы называется э п и- ц е н т р о м . Эпицентр является проекцией гипоцентра на зем­ ную поверхность.

Участок на земной поверхности, наиболее удаленный от эпи­ центра, называется а н т и э п и ц е н т р о м (см. рис. 139). На рисунках и схемах мелких масштабов гипоцентры, эпицентры и антиэпицентры изображают точками.

Эпицентр является ближайшей к гипоцентру точкой на поверх­

землетрясения с глубоким гипоцентром, или, как говорят, глу­ бокофокусные землетрясения. Они констатированы, например, в пределах Охотского моря и его западного побережья. Глубина некоторых из них определяется в 600 км. Гипоцентр таких земле­ трясений располагается в пределах глубоких областей симатической оболочки.

Чтобы понять природу землетрясений, представим себе, что какая-то материальная частица А в пределах гипоцентра, нахо­ дившаяся дотоле в покое, вышла по какой-либо причине из со­ стояния равновесия (рис. 137) и перешла в положение Ai. Вслед­

Рис. 137. Схема, поясняющая возникновение колебаний.

по инерции перейдет его, дойдет до положения А 2, затем снова вернется в положение А, перейдет его и т. д. Таким образом,

что с течением времени амплитуда колебаний будет уменьшаться и движение будет постепенно затухать.

Материальная частица, о которой мы говорили, входит в со­ став упругого вещества, и с ней связаны другие частицы. В коле­ бательные движения, подобные описанным, постепенно придут

ства, расположенные вокруг частицы А в плоскости, перпенди­ кулярной направлению MAN.

Таким образом, конечным результатом выведения материаль­ ной частицы из положения А в положение A i будет образование волн двух видов: продольных по направлению M A N (по этому направлению будет происходить сгущение и разрежение частиц, и поперечных, распространяющихся перпендикулярно напра­ влению M AN.

Из механики известно, что в одной и той же упругой среде скорость распространения продольных колебаний относится к

скорости распространения поперечных колебаний, как 1 /3 :1 .

В одной и той же среде скорость распространения упругих коле­ баний тем больше, чем больше упругость среды, т. е. чем больше модуль всестороннего ее сжатия К и чем больше модуль сдвига [г среды. Скорость упругих колебаний (продольных vp и попереч­ ных 0S) определяется следующими формулами:

где р — плотность среды.

Рис. 138. Схема, иллюстрирующая возникно­ вение искривленных сейсмических лучей.

Отсюда ясно, что по скорости распространения упругих ко­ лебаний можно судить о плотности и упругости той среды, в ко­ торой эти колебания распространяются.

Продольные и поперечные колебания, возникающие в гипо­ центре, распространяются от него во все стороны. Отдельно взятое направление, по которому распространяются продольные

упругости и плотности. На поверхностях раздела сред с разными упругостями и плотностями происходит преломление и отражение сейсмических лучей (рис. 138).

На рис. 138 Н — гипоцентр, НА — один из сейсмических лучей, 1, 2, 3, 4 — упругие среды с разной плотностью и упру­ гостью вещества, причем упругость сред возрастает от среды 1 к среде 4. Луч при переходе из среды 1 в среду 2 преломляется в точке А, и в среде 2 он уже идет по направлению АВ. Далее, при переходе из среды 2 в среду S луч АВ вновь преломляется и в среде 3 идет по направлению BE.

При переходе из среды 3 в среду 4 луч опять преломляется и т. д.

Итак, любой вначале прямолинейный сейсмический луч, постепенно преломляясь, в пределе становится криволинейным..

Только два луча будут прямолинейными: один, идущий к эпи­ центру, другой, идущий к антиэпицентру. На схеме рис. 1,39 в общем виде показаны криволинейные лучи, исходящие из гипо­ центра.

Возьмем, например, сейсмические лучи Н В и НС. К точке С и к точке В на поверхности земли первыми приходят из гипо­ центра продольные волны (колебания), вторыми — поперечные. Скорость распространения тех и других колебаний по каждому лучу меняется в зависимости от плотнбсти и упругости вещества, в котором происходят колебания. Средняя скорость распростра­

круг эпицентра по верхним слоям земной корни напоминают собой круги-волны, образующиеся на поверх­

ности воды, в которую бросили камень. Такие колебания называ­ ются п о в е р х н о с т н ы м и или д л и н н ы м и в о л н а м и . Скорость их распространения меньше, чем скорость распростра­ нения поперечных колебаний. Поверхностные, или длинные, волны возникают вокруг любой точки земной поверхности, напри­ мер вокруг точек В жС, как только этих точек достигают про­ дольные, а затем поперечные колебания, исходящие из гипо­ центра.

Самые первые поверхностные волны по времени, как мы говорили, возникают в эпицентре. В точках В и С они возникают позже. Поверхностные волны, распространяющиеся из эпицентра и других точек земной поверхности, интерферируют друг с другом.

Таким образом, в любую точку D на поверхности земли пер­

друг с другом. Получается сложное колебание частиц земной коры в районе D. Эти колебания с течением времени в резуль­