Как узнать на местности геологический разлом

Многие из вас-даже те, кто только изредка видит горные карьеры, дорожные выемки или утесы на берегу моря,-замечали резкие изменения структуры горных пород. В некоторых местах видно, как породы одного типа упираются в породы совершенно иного типа, отделяясь от них узкой линией контакта. В других местах пласты одной и той же породы несомненно испытали смещения, вертикальные или горизонтальные. Такие резкие изме­нения геологической структуры называются разломами. На рис. 1 отчетливо различается вертикальное смещение слоев горных по­род по разлому, обнаженному в стенке Коринфского канала в Греции.

Длина разломов может колебаться от нескольких метров до многих километров. Работая в поле, геологи находят в структуре горных пород много тектонических границ, которые они интер­претируют как разломы и наносят на геологические карты сплошными или прерывистыми линиями. Наличие таких разло­мов указывает на то, что когда-то в прошлом вдоль них проис­ходили те или иные движения. Мы знаем теперь, что такие дви­жения могут быть либо медленным проскальзыванием, которое не производит никаких колебаний грунта, либо резким вспарыва­нием, вызывающим ощутимые вибрации — землетрясения. В пре­дыдущей главе мы рассмотрели один из самых известных приме­ров резкой подвижки по разлому — вспарывание разлома Сан-Ан­дреас в апреле 1906 г. Однако наблюдаемый при большинстве мелкофокусных землетрясений след разрыва на поверхности имеет гораздо меньшие размеры, и гораздо меньшим бывает сме­щение. При большинстве землетрясений возникающий разрыв не достигает дневной поверхности и поэтому его нельзя непос­редственно увидеть.

Разломы, обнаруживаемые на поверхности, иногда уходят на значительную глубину внутрь внешней оболочки Земли; эту обо­лочку называют земной корой. Она представляет собой камен­ную скорлупу толщиной от 5 до 40 км и составляет верхнюю часть литосферы.

Необходимо подчеркнуть, что по большинству разломов, на­несенных на геологические карты, подвижки уже не происходят*). Последнее смещение по типичному такому разлому могло про­изойти десятки тысяч или даже миллионы лет назад. Локальные напряжения, вызвавшие разрушение горных пород в данном ме­сте Земли, возможно, давно уже ослабли, а химические процессы, включая циркуляцию воды, могли залечить образовавшиеся раз­рывы, особенно на глубине. Такие неактивные разломы не стано­вятся источниками землетрясений и, возможно, не станут ими никогда.

Главное наше внимание привлекают, конечно, активные раз­ломы, по которым могут возникать смещения блоков земной коры. Многие из этих разломов располагаются в довольно от­четливо выраженных тектонически активных зонах Земли, таких как срединно-океанические хребты и молодые горные цепи. Од­нако внезапное оживление разломов может произойти и вдали от районов с хорошо заметной в настоящее время тектониче­ской активностью *).

Методами геологического анализа можно определить неко­торые свойства разломов. Например, эпизодические подвижки по разломам, происходившие в последние тысячелетия, оставляют в рельефе такие следы, как депрессионные озера, линии родни­ков, свежие сбросовые уступы. Многие топографические особен­ности зоны разлома Сан-Андреас можно увидеть на рис. 1 гл. 2. Но точно установить последовательность и время таких движе­ний бывает гораздо труднее. Некоторые сведения хронологиче­ского характера можно получить из таких фактов, как смещение вышележащих грунтов и молодых осадочных отложений. Про­ходка траншей глубиной в несколько метров поперек разломов также оказалась эффективным средством изучения смещений. Даже самые мелкие подвижки в слоях по обе стороны траншеи можно закартировать, а промежутки времени между смещения­ми по разломам можно установить по возрасту и свойствам по­род, которые были смещены (рис. 2). Иногда фактическое время подвижки можно оценить по известному возрасту захороненного органического материала,-скажем листьев или веток. Даже на морском дне с помощью современных геофизических методов можно картировать разломы довольно точно. На исследователь­ских судах в море регистрируют звуковые волны, отраженные от слоев ила, и ка полученных записях видны смещения этих слоев, которые можно считать разломами.

1 -трещина, заполненная глинистым, алевритовым и песчаным материалом; 2-слой А: тонкая дресва известняков-ракушечников-самые молодые отложения озера Кауилья; 3-массивные светло-коричневые глины и алевриты, содержащие редкие остатки моллю­сков и тонкие сильно карбонатизированные прослои; 4-светлые серо-зеленые карбонатные алевриты с многочисленными моллюсками; 5-листоватые косослоистые и массивные глины, алевриты, пески, местами с линзами галек, повсюду редкие остатки моллюсков; 6-гео­логические границы (штрихами показаны участки, проведенные приблизительно); 7-тре­щины ^штрихами показано предполагаемое положение).

Как на суше, так и под водами океана смещения по разломам можно разделить на три типа, как показано на рис. 3. Плоскость разрыва пересекает горизонтальную поверхность грунта по ли­

нии, идущей под каким-то углом к направлению на север. Этот угол называется углом простирания разлома. Сама плоскость разлома обычно не вертикальна и уходит в глубь Земли под не­которым углом. Если породы на той стороне разлома, которая нависает над трещиной (говорят: на висячем боку разлома), сме­щаются вниз и оказываются ниже, чем на противоположной сто­роне, то перед нами сброс. Угол падения сброса изменяется от 0 до 90°, Если же висячий бок разлома смещен вверх относитель­но нижнего, лежачего, бока, то такой разлом называется взбро­сом. Взбросы с малым углом падения называются надвигами. Разломы, возникающие в очагах землетрясений в области океани­ческих хребтов,-это преимущественно сбросы, а в глубоководных желобах возникает много землетрясений, связанных с подвиж­ками типа надвига.

И сбросы, и взбросы характеризуются вертикальными смеще­ниями, которые на поверхности имеют вид структурных уступов; движение в обоих случаях происходит по падению (или по восста­нию) плоскости разлома. Если же, напротив, с разломом связаны только горизонтальные смещения по простиранию, то такие раз­ломы называются сдвигами. Полезно договориться о каких-то простых терминах, которые говорили бы о направлении смеще­ний. Например, на рис. 3 стрелками на схеме сдвига показано, что движение было направлено в левую сторону. Определить, был ли сдвиг лево- или правосторонним, нетрудно. Вообразите, что вы стоите на одной стороне разлома и смотрите на другую его сторону. Если противоположная сторона смещена справа на­лево, это левосторонний (левый) сдвиг, если же слева направо-правосторонний (правый) сдвиг. Конечно, смещение по разлому может иметь обе составляющие: и по падению, и по простира­нию (такие разломы носят названия сбросо-сдвиг или взбросо-сдвиг- Перев.).

При землетрясении серьезные разрушения могут возникнуть не только в результате колебаний грунта, но и вследствие самого смещения по разлому, хотя этот особый вид сейсмической опас­ности имеет очень ограниченное площадное распространение. Обычно этой опасности можно избежать, получив своевремен­ную (перед началом строительства) геологическую консультацию о расположении активных разломов. Площади по обе стороны активного разлома часто оставляют незастроенными и исполь­зуют для общественного отдыха, площадок для гольфа, для ав­тостоянок, дорог и т.д.

При планировании землепользования необходимо учитывать также, что на площадях, примыкающих к вскрывшемуся разло­му, характер разрушений, обусловленных сползанием и обруше­нием грунта, зависит от типа разлома. Если смещение происхо­дит по падению разлома, то с возникновением уступа бывают связаны разрушения (вследствие локальных явлений оползания, растрескивания и обрушения грунта) в довольно широкой поло­се, идущей вдоль самого разлома. Если же происходит смещение по простиранию разлома, то зона нарушений в грунте обычно оказывается гораздо менее широкой, и здания, расположенные всего в нескольких местах от разрыва, могут совсем не испытать повреждений.