структурная геология. 1. Предмет и задачи структурной геологии
 Скачать 4.29 Mb.
|
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. 14.9). 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.
Основные типы тектонических разрывов. Среди различных типов разрывных нарушений можно выделить главные: сброс-сместитель вертикален или наклонен в сторону опущенного крыла (рис. 14.10). 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, 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. 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, тоих 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. 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. Так, Скандинавские каледонские складчатые сооружения надвинуты на метаморфические докембрийские породы Балтийского щита на 150-200 км, и последние обнажаются в ряде тектонических окон. Кристаллические породы Аппалачских гор по горизонтальной поверхности надвинуты на неметаморфизованные нижнепалеозойские толщи более чем на 200 км. В Скалистых горах США в штате Вайоминг установлен надвиг, уходящий под углом около 40o до глубины в 24 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. 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 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. 14.11). Так, сбросы, располагаясь параллельно, образуют ступенчатую структуру, в которой каждый последующий блок опускается всениже и ниже. В условиях растягивающих напряжений нередко образуются встречные сбросы, и центральная часть структуры оказывается опущенной. Подобная структура называется грабеном (рис. 14.11). 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. Складкообразование в условиях общего тектонического сжатия обычно сопровождается формированием взбросов, надвигов и покровов. Опрокидывание складок приводит к срыву их лежачего крыла, поэтому подвернутые крылья складок благоприятны для образования взбросов и надвигов, которые в поперечном разрезе близко параллельны осям трансверсии складок, а в плане - осевым поверхностям складок. Сбросы в плане чаще всего пересекают складчатые структуры или располагаются по отношению к ним диагонально. В горных сооружениях, таких, например, как Карпаты, Южный склон Большого Кавказа, Канадские Скалистые горы и другие, создана чешуйчато-надвиговая, моновергентная складчатая структура с наклоном складок и сместителей разрывов в одном направлении, в сторону более жестких элементов - платформ и срединных массивов. Сдвиговые нарушения возникают в условиях сжатия складчатой системы по нормали к простиранию складок, при этом образуется система диагональных левых и правых сдвигов, как, например, в новейшей тектонической структуре Кавказа. Помимо сдвиговой компоненты нередко имеется сбросовая или взбросовая составляющая. Тогда можно вести речь о сбросо-сдвигах или взбросо-сдвигах. Сдвиги не простираются бесконечно, их сдвиговая амплитуда уменьшается, они расщепляются на мелкие частные сдвиги и, наконец, затухают. В этом случае образуются структуры типа "конского хвоста". 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. Особую категорию образуют глубинные разломы. Они были впервые выделены А. В. Пейве в 1945 г. и характеризуются большим протяжением, мощностью и длительным развитием, что свидетельствует обих глубоком заложении. Сейсмическими исследованиями было подтверждено, что эти разломы смещают даже поверхность М, т.е. раздел кора - мантия. Подобные разломы установлены во многих складчатых областях. На поверхности глубинный разлом может иметь ширину в десятки километров и состоять из серии более мелких кулисообразных разломов, между которыми зажаты блоки пород, в нем могут быть конседиментационные впадины, поднятия, мощные зоны брекчирования и т. д. 68. Классификация трещин. Геометрические классификации По расположению систем трещин (независимо от трещин отдельности) различают: параллельные, радиальные, концентрические, кулисообразные, разветвляющиеся (структуры «конского хвоста», «дендритовые», перистые) трещины. По степени проявления или раскрытия трещины можно разделить на три группы: открытые, закрытые и скрытые. Открытые трещины характеризуются хорошо видимой полостьюзияния. В закрытых трещинах разрыв заметен, но стенки вдоль трещины очень сближены.Скрытые трещины очень тонкие и не всегда различимы, но они могут быть выявлены при разбивании или при окрашивании породы. Иногда они бывают «залечены» минерализацией при циркуляции гидротермальных растворов, а если это было, например, окварцевание трещины, то порода вдоль этой трещины не раскалывается. По размерам или протяженности трещины разделяют на малые и большие. Малые, или внутрислойные трещины, не выходят за пределы одного слоя, а большие – секущие несколько слоёв. Протяженность трещин в двух направлениях (например, по длине и глубине) может колебаться от нескольких сантиметров до сотен и тысяч метров. Поэтому, при полевых исследованиях трещиноватости горных пород могут быть выбраны и другие интервалы дискретности. По форме трещины могут быть прямыми, изогнутыми или изломанными, с гладкими или неровными краями. По отношению к залеганию слоёв трещины в осадочных и метаморфических породах с ясно выраженными плоскостными структурами (слоистостью – S0 или сланцеватостью – S1, совпадающей с S0) выделяются (рис. 2.1):
1. Поперечные (или нормально секущие) трещины, секущие в плане S0 или S1по направлению падения. 2. Продольные (или согласно секущие) трещины, параллельные простиранию, но секущие S0или S1 в вертикальных разрезах. 3. Косые (секущие или диагональные) трещины, секущие S0 или S1 под углом относительно простирания и падения пород. 4. Согласные трещины (или трещины напластования), ориентированные параллельно S0 или S1как в плане, так и в разрезах. По отношению к осям складок выделяются продольные, поперечные и диагональные (косые) трещины. Нередко, удобнее классифицировать трещины (как в массивных, так в слоистых и сланцеватых породах) по углу наклона: 1. Вертикальные трещины – с углами падения 80-90°. 2. Крутые трещины – с углами падения 45-80°. 3. Пологие трещины – с углами падения 10-45°. 4. Субгоризонтальные и горизонтальные трещины – с углами падения 0-10°. Генетическая классификация. В генетической классификации выделяются три типа трещин – нетектонические, прототектонические и тектонические трещины. Прототектонические или первичные трещины – это система закономерных трещин, которые возникают только в интрузивных телах в последние стадии их формирования под влиянием как внутренних сил интрузии, так и внешних напряжений. Различают (Kloos, 1922; и др.): 1) поперечные трещины (Q) – перпендикулярные к линейности; 2) продольные трещины (S) – параллельные линейности и перпендикулярные к слоям течения; 3) пластовые трещины (L) – параллельные слоям течения (первичной слоистости); 3) диагональные трещины (P) – располагающиеся с той или другой стороны от поперечных трещин (рис. 4.30, в разделе 4.3). В краевых частях интрузий, обладающих крутыми контактами, отмечаются ещё краевые трещины, падающие внутрь массива обычно под углом 20-45º. Тектонические трещины Образование тектонических трещин обусловлено проявлением тектонических сил, вызываемых в земной коре эндогенными процессами. Возникающие при этом деформации почти всегда сопровождаются развитием трещин в горных породах, как на небольших участках, так и на огромных пространствах. Они более выдержаны по простиранию и падению, нередко ориентированы одинаково в разных по составу породах и подразделяются на следующие разновидности: 1 – трещины отрыва; 2 –трещины скалывания; 3 – кливаж. ТРЕЩИНЫ СКАЛЫВАНИЯ (а. shear fractures, shear joints; н. Scherklufte; ф. fissures de cisaillement, fentes de cisaillement; и. fisuras de соrte) — тектонические трещины, возникающие под действием максимальных касательных напряжений, величина которых превышает предел прочности горных пород на сдвиг. Трещины скалывания формируются в механических обстановках сжатия и сдвига (рис.). Часто трещины скалывания образуют сопряжённые системы, ориентирующиеся под углом, несколько меньшим 45° к направлению оси сжатия. Трещины скалывания обычно плотно сжаты и имеют гладкие поверхности. Нередко их поверхности несут следы перемещения в виде царапин, борозд, "зеркал скольжения". Кливаж (от фр. clivage — расслаивание, расщепление; в русских работах по геологии XIX — начала XX века диагональная сланцеватость) — расслаивание горных пород на тонкие листы или пластины, которое наблюдается в местах распространения возникших вследствие тектонических движений линейных складок слоёв земной коры. Иногда данным термином называется любая трещиноватость горных пород или же считают синонимом понятия «сланцеватость», что с научной точки зрения является неправильным. Выделяют приразломный кливаж и кливаж, связанный со складчатостью (по А. Е. Михайлову). Последний может быть послойным или секущим, например веерообразным, обратновеерообразным, параллельным по отношению к элементам складок. Выделяют также кливаж главный, линейный, осевой поверхности, прерывистый, вторичный, течения. Кливаж — результат одного из видов механического разрушения пород, развивается в условиях сжатия, послойного течения вещества, представляя собой переходную форму между складками и разрывами. Параллельный кливаж используется при геологическом картировании. Его падение на крыльях нормальных складок круче наклона слоёв, в изоклинальных складках — параллельно ему, в опрокинутых складках кливаж падает положе слоёв. Широкое развитие кливажа иногда полностью затушёвывает слоистость. 69. Нетектонические трещины Нетектонические трещины Образование обусловлено изменениями внутренних свойств пород под влиянием сил, проявляющихся при экзогенных процессах на поверхности Земли. 1.Первичные трещины возникают в породах при их усыхании, уплотнении, изменении объема и температуры при физико-химических превращениях в результате проявления внутренних сил. Первичные тре0щины в осадочных породах возникают при процессах диагенеза, т.е. в стадии превращения осадка в горных породах и по своей природе являются трещинами отрыва. Важным физическим изменением осадка при диагенезе является потеря воды. По отношению к слоистости они располагаются перпендикулярно, косо, параллельно, могут иметь сложную форму. Частота трещин находится в полной зависимости о мощности слоев
Рис. . Схема расположения первичных трещин в зависимости от состава пород. По А. С. Новиковой Первичные трещины в эффузивных породах развиваются под воздействием напряжений, возникающих при сжатии в результате их охлаждения. Для лав характерны плитчатая, столбчатая и шаровая отдельность, реже прямоугольная и остроугольная отдельность. Особенно примечательны столбчатая и шаровая отдельности в лавах. Пример: диабазовые столбы по ВГД. 2.Трещины выветривания. При выветривании порода теряет свою монолитность, происходит раскрытие и расширение ранее существовавших в ней трещин и образование новых, которые образуются за счет перепада температуры и являются трещинами отрыва. Степень разрушения породы и частота трещин с удалением от дневной поверхности быстро уменьшается. Трещины выветривания распространены на глубине 10-15 м, редко проникают до 30-50 м. 3.Трещины оползней, обвалов и провалов встречаются часто, четко выражены, но имеют местное распространение. 4.Трещины расширения пород при разгрузке. При высвобождении пород от действия сжимающих сил у поверхности Земли, в горных выработках, бортах речных и овражных долин и при других подобных условиях породы начинают выдавливаться в свободное пространство, что приводит к образованию трещин отрыва, параллельных поверхностей свободного пространства. Часто встречаются трещины отслаивания и бортового отпора (отседания); в бортах речных долин и оврагов. Угол наклона этих трещин 30-500в сторону долины и распространены на глубину до уровня долины реки, оврага. 70-72 73. Разрывы со смещениями, их морфологическая классификация. |
