Файл: Образовательная автономная некоммерческая организация высшего образования Московский открытый институт.pdf

134
Растяжение горных пород чаще всего ведет к образованию хрупкого отрыва, в то время как сжатие – к вязкому скалыванию. В геологии важную роль играет время действия напряжений. При очень длительном воздействии последних горные породы могут разрушаться, хотя величина напряжений не очень велика. Крайняя медленность осуществления деформаций в природных условиях делает невозможным их воспроизведение путем эксперимента. Поэтому при моделировании тектонофизических процессов используют «теорию подобия», которая может учесть и время, и размеры тела. Проблемами, связанными с деформациями горных пород и полями напряжений, занимается тектонофизика, ветвь геотектоники.
Складчатые нарушения. Складкой называется изгиб слоя без разрыва его сплошности. В природе наблюдается большое разнообразие складок. Классифицировать их можно по разным признакам, но сначала следует остановиться на элементах единичной складки, часть которых может быть определена достаточно строго, а часть носит условный характер (рис. 54). В складке выделяются: крылья-пласты, боковые части складки, располагающиеся по обе стороны перегиба или свода; ядро – внутренняя часть складки, ограниченная каким-либо пластом; угол при вершине складки – угол, образованный продолжением крыльев складки до их пересечения; замок, или свод, – перегиб пластов; осевая поверхность – поверхность, делящая угол при вершине складки пополам; шарнир – точка перегиба в замке, или своде складки; шарнирная линия – линия пересечения осевой поверхности с кровлей или подошвой пласта в замке или своде складки. Осевая линия, или ось, – линия пересечения осевой поверхности складки с горизонтальной поверхностью. Гребень – высшая точка складки, не совпадающая с шарниром в случае наклонных или лежачих складок.
Рис. 54. Основные элементы складки

135
Выделяются два основных типа складок: антиклинальная, в ядре которой залегают древние породы, и синклинальная, в ядре которой располагаются более молодые породы по сравнению с крыльями (рис.
55). Эти определения не меняются даже в том случае, если складки оказываются перевернутыми или опрокинутыми. Если невозможно определить кровлю или подошву слоев, например, в глубоко метаморфизованных породах, для определения изгиба слоев используют термины: антиформа, если слои изогнуты вверх, и синформа, если они изогнуты вниз.
Рис. 55. Складки:
1) антиклиальная складка; 2) синклиальная складка; 3) периклинальное
замыкание антиклинали (в плане); 4) центриклинальное замыкание
синклинали (в плане)
Сильно сжатые, или изоклинальные, складки, сложенные чаще всего глинистыми сланцами, аргиллитами, тонкими алевролитами, раскладываются на многочисленные, очень тонкие параллельные друг другу и осевой поверхности складки, пластинки и поперечный срез складки оказывается при этом рассеченным системой тонких трещин. Это явление называется кливажем. Образование кливажа связано с сильным сжатием, расплющиванием слоев по нормали к ним.
Классифицировать складки по их форме в поперечном сечении можно, основываясь на разных признаках, например, по характеру наклона осевой поверхности (рис. 56). В этом случае выделяются складки: прямые (симметричные) – осевая поверхность вертикальна; наклонные – осевая поверхность наклонена, но крылья падают в разные стороны, хотя и под разными углами; опрокинутые – осевая поверхность наклонная, крылья падают в одну и ту же сторону под разными или одинаковыми углами; лежачие – осевая поверхность горизонтальная; ныряющие – осевая поверхность «ныряет» ниже линии горизонта.

136
Рис. 56. Морфологические виды складок:
1) прямая; 2) наклонная; 3) опрокинутая; 4) лежачая; 5) ныряющая; 6)
открытая; 7) закрытая; 8) изоклинальная; 9) гребневидная; 10)
килевидная; 11) коробчатая
По отношению осевой поверхности и крыльев выделяются складки: открытые – угол при вершине складки тупой; закрытые – угол при вершине складки острый; изоклинальные – осевая поверхность параллельна крыльям складки, что фиксирует сильную степень сжатия.
По форме замка складки подразделяются на: гребневидные – узкие, острые антиклинали, разделенные широкими пологими синклиналями; килевидные – узкие острые синклинали, разделенные широкими, плоскими антиклиналями; сундучные или коробчатые – широкие плоские антиклинали и синклинали.
По соотношению мощности пластов на крыльях и в замках выделяются подобные, концентрические, диапироидные и диапировые складки. Подобные – мощность на крыльях меньше, а в замках больше при сохранении угла наклона крыльев (рис. 57).
Рис. 57. Складки:
1) подобные; 2) концентрические; 3) диапироидные; 4) диапировые
Такая форма складки образуется при раздавливании крыльев и перетекании материала пластов в своды, или замки. Концентрические – мощность пластов в сводах и замках такая же, как и на крыльях, но с глубиной происходит изменение наклона слоев. Диапироидные – складки с утоненными замками и хорошо развитым ядром, образуются в пластичных толщах. Диапировые – складки с ядром из соли, гипса, глины и других пластичных толщ, которое, всплывая, в результате инверсии плотностей протыкает перекрывающие пласты, нередко выходя на поверхность.

137
Рассматривая складки, в плане можно выделить следующиеихосновные типы: линейные – длина складки намного превышает ее ширину; брахиморфные – овальные складки, длина которых в 2 – 3 раза больше ширины; куполовидные – антиклинальные складки – ширина и длина примерно равны; мульды – синклинальные складки, ширина и длина которых примерно одинаковы (рис. 58).
Замыкание антиклинальной складки в плане называется периклиналью, а синклинальной – центриклиналью. По ним можно судить о форме складки в замке или своде, что важно при построении геологических разрезов.
Довольно часто периклинальные и центриклинальные замыкания складок осложняются более мелкими складками, при этом основная складка как бы расщепляется, дихотомирует на несколько. На периклинальных окончаниях антиклинальной складки шарнирная линия погружается ниже дневной поверхности, а в центриклиналях, наоборот, воздымается. В этом случае говорят об ундуляции шарнирной линии. Если все высшие точки складок
– гребни – соединить плоскостью или в поперечном разрезе линией, то она будет называться зеркалом складчатости.
Сочетание антиклинальных и синклинальных складок создает более сложные складчатые формы. Так, если наблюдается преобладание антиклинальных складок и зеркало складчатости образует выпуклую кривую, такая структура называются антиклинорием и, наоборот, преобладание синклинальных складок и вогнутая кривая зеркала складчатости характерна для синклинория (рис. 59).
Рис. 58. Типы складок в плане (а) и разрезе (б):
1) линейная; 2) брахиморфная; 3) куполовидная; 4) мульда

138
Рис. 59. Антиклинорий (а) и синклинорий (б)
В природных условиях складки нередко заполняют собой огромные пространства, и крыло антиклинальной складки переходит в крыло соседней синклинальной складки. Подобное сочетание складок называется складчатостью. В. В. Белоусов выделяет три основных типа складчатости:
1) полную, или голоморфную;
2) прерывистую, или идиоморфную;
3) промежуточную между двумя первыми типами.
Характерной особенностью полной складчатости является сплошное заполнение сопряженными складками, как правило, линейными, параллельными друг другу, с близкой амплитудой и шириной.
Прерывистую складчатость отличает изолированность складок, расположение на значительном расстоянии друг от друга, преимущественное развитие антиклиналей изометричной формы, промежутки между которыми сложены почти недеформированными, горизонтально залегающими слоями. Подобная складчатость характерна для платформенных областей. Например, на Восточно-Европейской платформе, в пределах Русской плиты широко развиты отдельные складки или их цепочки различной формы и амплитуды, но, как правило, с очень небольшими углами наклона крыльев, не превышающими первых градусов.
Промежуточная складчатость обладает чертами полной и прерывистой складчатости и характеризуется развитием отдельных гребневидных или килевидных складок и их сочетанием на фоне относительно спокойного залегания отложений. Подобный тип складчатости свойствен некоторым передовым прогибам, например,
Терско-Каспийскому, где развиты две узкие сложные антиклинальные складки: Сунженская и Терская, не имеющие корней, т. е. выраженные только в верхних горизонтах чехла.

139
Рассмотренные типы складок и складчатости являются морфологическими. Нам же интересно знать, каким образом сформировалась та или иная складка или складчатость. Большое разнообразие складок, существующее в природе, сводится всего к трем основным типам, если принять во внимание механизм их образования или кинематику:
1) продольного изгиба;
2) поперечного изгиба;
3) течения.
В первом случае на пласт, пачку пластов или их толщу действуют горизонтально ориентированные силы, и слои сминаются в складки только потому, что происходит проскальзывание одних слоев по другим и при этом в кровле и подошве каждого пласта действуют противоположно направленные силы, вызывающие деформацию сдвига.
Складки поперечного изгиба образуются в результате действия сил, направленных по нормали к кровле или подошве слоя. Уже говорилось, что такие складки возникают, например, в платформенном чехле при движении блоков фундамента. В этом случае над поднимающимся блоком все деформируемые слои испытывают растяжение и становятся длиннее. Этим они отличаются от поведения слоев при продольном изгибе.
Складки течения или нагнетания свойственны горным породам с очень низкой вязкостью, таким, как глины, гипс, каменная соль, ангидрит, каменный уголь. При высоких температурах, когда вязкость резко понижается, способность к течению проявляют даже гнейсы, кварциты, известняки, мраморы и другие породы. Складки подобного типа характеризуются прихотливой, часто очень сложной формой.
Морфологическая классификация складчатости говорит только о ее форме и сочетаниях складок. Ответ на вопрос, как происходила деформация толщ пород в самом общем виде, дает кинематическая классификация. В. В. Белоусов выделяет складчатость общего смятия, характеризующую общее горизонтальное сдавливание горных пород, приводящее к формированию полной, или голоморфной, складчатости.
Глыбовая складчатость ведет к образованию идиоморфных или прерывистых складок, а складчатость нагнетания формирует диапировые складки или ядра диапировых куполов и связана с перетеканием пластичных горных пород.
Разрывные нарушения. Разрывным нарушением называется деформация пластов горных пород с нарушением их сплошности, возникающая в случае превышения предела прочности пород тектоническими напряжениями. Тектонические разрывы, как и складки, необычайно разнообразны по своей форме, размерам, величине смещения и другим параметрам. В разрывном нарушении, как и в складке, различают его элементы. Рассмотрим их более подробно (рис. 60).

140
В любом разрывном нарушении всегда выделяются плоскость разрыва или сместителя и крылья разрыва, т. е. два блока пород по обе стороны сместителя, которые подверглись перемещению. Крыло или блок, находящийся выше сместителя, называется висячим, а ниже – лежачим. Важным параметром разрыва является его амплитуда.
Расстояние от пласта (его подошвы или кровли) в лежачем крыле до этого же пласта (его подошвы или кровли) в висячем крыле называется амплитудой по сместителю. Кроме того, различают стратиграфическую амплитуду, которая измеряется по нормали к плоскости напластования в любом крыле разрыва до проекции пласта; вертикальную амплитуду – проекцию амплитуды по сместителю на вертикальную плоскость; горизонтальную амплитуду – проекцию амплитуды по сместителю на горизонтальную плоскость.
Положение сместителя в пространстве определяется, как и ориентировка любой другой плоскости, с помощью линий падения, простирания и угла падения.
Рис. 60. Элементы сброса:
1) поднятое крыло; 2) опущенное крыло; 3) смеситель; 4) амплитуда по
смесителю; 5) стратиграфическая амплитуда; 6) вертикальная
амплитуда; 7) горизонтальная амплитуда
Основные типы тектонических разрывов. Среди различных типов разрывных нарушений можно выделить главные: сброс – сместитель вертикален или наклонен в сторону опущенного крыла (рис. 61). Угол падения сброса может быть разным, но чаще всего составляет от 40 до
60
o
. Сбросы образуются в условиях тектонического растяжения. Взброс – сместитель наклонен в сторону поднятого крыла с углами больше 45
o
Надвиг – тот же взброс, но угол падения сместителя пологий, обычно меньше 45
o
. Следует отметить, что это подразделение условное. Надвиги и взбросы образуются в условиях тектонического сжатия, и поэтому их формирование сопровождает процессы складчатости. Сдвиг – разрыв с перемещением крыльев по простиранию сместителя. Как правило, сместитель у сдвигов ориентирован близко к вертикальному положению.
Различают правые и левые сдвиги. Правым сдвигом называют разрыв, у которого крыло за сместителем, по отношению к наблюдателю,

141 смещается вправо и, наоборот, при левом сдвиге дальнее крыло смещается влево. Раздвиг – разрыв с перемещением крыльев перпендикулярно сместителю. При раздвигах обычно образуется зияние между крыльями.
Рис. 61. Типы разрывов:
1) сброс; 2) взброс; 3) надвиг; 4) сдвиг; 5) покров; А) аллохтон; Б)
автохон; В) тектонический останец; Г) тектоническое окно
Покров, или шарьяж, – разрыв с почти горизонтальным положением сместителя. У покрова различают собственно тело покрова, или аллохтон, т. е. ту его часть, которая перемещается; автохтон – породы, подстилающие покров. В самом теле покрова – аллохтоне – выделяют фронт покрова и корень покрова – место, откуда происходит его перемещение. Если аллохтон расчленяется эрозией таким образом, что обнажаются породы автохтона, то их выход на дневную поверхность называется тектоническим окном. Если от фронтальной части аллохтона эрозией отделены его блоки, то они именуются тектоническими останцами. Сместитель в покрове часто называют поверхностью срыва или волочения.
Нередко аллохтон сам подвергается распаду, расщеплению на покровы или пластины меньшего размера – дигитации. В том случае, когда движение аллохтона приводит к срыву и некоторому перемещению отдельных толщ автохтона, но они при этом не утрачивают связи с подстилающей толщей, говорят о параавтохтоне («пара» – близко, возле).
Образование покровов нередко происходит в подводных условиях.

142
Фронтальная часть покрова разрушается, и формируется олистострома, состоящая из отдельных глыб разного размера – олистолитов, заключенных в матриксе из осадочных пород. Крупные оползшие части пластов называются олистоплаками.
Покровы, или шарьяжи, – важные структурные элементы земной коры и, как сейчас выясняется, не только ее самой верхней части.
Покровные тектонические нарушения могут образовываться различными путями: в процессе складчатости, т. е. быть синскладчатыми, образуясь на подвернутых крыльях лежачих складок или в результате поддвига под складчатое сооружение жесткого блока, массива и т. д. Они могут быть и доскладчатыми, а затем сминаться в складки или формироваться после складчатости. В настоящее время известны покровы с доказанной амплитудой более 200 км.
Тектоническое раздробление аллохтона по его сместителю – поверхности срыва – приводит к формированию тектонической брекчии или смеси – меланжа, состоящего из перетертых, сдавленных обломков, как аллохтона, так и автохтона со следами тектонических перемещений.
Часто меланж образуется в офиолитовой ассоциации, что значительно облегчается увеличением объема ультраосновных пород при их серпентинизации, которые действуют как «смазка», улучшающая скольжение обломков относительно друг друга. Следует заметить, что олистострома может сформироваться за счет меланжа и, наоборот, меланж может развиваться по олистостроме.
Рис. 62. Сочетание разрывных нарушений:
1) ступенчатые сбросы; 2) грабен; 3) горст; 4) листрические сбросы; 5)
грабены и горсты в сложном рифте
Строение поверхности сместителя может быть разным. В простейших случаях он представлен плоскостью, по которой происходит смещение пород. Нередко на такой плоскости развиваются так называемые зеркала скольжения или трения – блестящие, как бы отполированные поверхности с бороздами и уступчиками отрыва, указывающие направление перемещения. Бороздки возникают в том

143 случае, если в плоскость разрыва попадают мелкие обломки пород, которые, вдавливаясь, оставляют на плоскости царапину, бороздку, исчезающую, когда обломок разрушится. В более крупных разрывах в зоне сместителя образуются брекчии трения, или милониты (греч.
«милоc» – мельница), представляющие собой перетертые обломки пород крыльев. Как правило, благодаря проницаемости для растворов милониты ожелезнены, окремнены, по ним развивается кальцит и т. д. Мощность милонитов может быть разной: от первых сантиметров до многих сотен метров.
Сочетание разрывов и их соотношение со складчатостью.
Тектонические нарушения обычно формируют целые системы (рис. 62).
Так, сбросы, располагаясь параллельно, образуют ступенчатую структуру, в которой каждый последующий блок опускается все ниже и ниже. В условиях растягивающих напряжений нередко образуются встречные сбросы, и центральная часть структуры оказывается опущенной. Подобная структура называется грабеном (рис. 61). В случае параллельных взбросов центральная часть структуры, наоборот, приподнята, и такую структуру называют горстом. Протяженные в сотни и тысячи километров сложные системы грабенов, часто сочетающихся с горстами, называются рифтами (англ. «рифт» – расхождение, зияние).
Известны современные крупные рифтовые системы, например, срединно- океанские и континентальные Восточно-Африканская, Байкальская и др.
Важное значение на континентальных окраинах и в рифтах приобретают так называемые листрические сбросы, сместители которых выполаживаются и на глубине сливаются в единую поверхность смещения.
По отношению к вмещающим породам разрывы, это чаще касается сбросов, могут быть поперечными и продольными, а по отношению к наклону слоев – синтетическими, если сместитель наклонен в ту же сторону, что и падение пластов, и антитетическими, если наклон сместителя противоположный.
Говоря о разрывных нарушениях всех типов, следует иметь в виду, что они могут образовываться одновременно с осадконакоплением, и тогда они называются конседиментационными или после накопления отложения
– постседиментационными.
Весьма характерны конседиментационные сбросы, ограничивающие грабены, которые заполняются продуктами разрушения их
«плеч».
Длительно функционирующие сбросы приводят к тому, что в опущенном крыле мощность одновозрастных отложений намного больше, чем в поднятом.
Знак движений в крыльях длительно живущих разломов может со временем меняться. Такие разломы обычно контролируют размещение фаций и мощностей.