С.В. Гуков Разрывные нарушения на геологических картах и разрезах. С.В. Гуков Разрывные нарушения на геологических картах и разреза. Кафедра геологии разрывные нарушения на геологических картах и разрезах
 Скачать 296.23 Kb.
|
|
Министерство образования Российской Федерации Кузбасский государственный технический университет Кафедра геологии РАЗРЫВНЫЕ НАРУШЕНИЯ НА ГЕОЛОГИЧЕСКИХ КАРТАХ И РАЗРЕЗАХ Методические указания к лабораторным работам по курсу "Геология" раздел "Структурная геология" для студентов направления подготовки 550600 Составители С.В. Гуков А.А. Возная Утверждены на заседании кафедры. Протокол № 5 от 27.03.2000 Рекомендованы к печати методиче- ской комиссией по направлению 550600 Протокол № 76 от 28.03.2000 Электронная копия хранится в библиотеке главного корпуса КузГТУ КЕМЕРОВО 2000 ЦЕЛЬ И СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Цель лабораторной работы – получение навыков анализа геоло- гических карт и построения геологических разрезов с разрывными на- рушениями. При этом студент должен научиться определять: направ- ление относительного смещения крыльев разрывного нарушения, ве- личину смещения, тип и возраст разрывного нарушения. В процессе подготовки к выполнению работы студент должен получить представ- ление об основных элементах строения и основных типах разрывных нарушений земной коры. Содержание лабораторной работы: а) изучение и конспектиро- вание теоретических положений работы; б) построение и описание геологического разреза по заданной линии на геологической карте с определением типа, амплитуды и возраста разрывного нарушения. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ 1. Основные понятия Разрывное нарушение – это нарушение сплошности горных по- род вдоль некоторой поверхности, сопровождающееся перемещением разорванных блоков пород друг относительно друга. В литературе на- ряду с термином разрывное нарушение широко применяют такие тер- мины, как: разлом, разрыв, дизъюнктивная (разрывная) дислока- ция, дизъюнктивное нарушение, разрывное смещение, тектониче- ский разрыв. Размерыразрывных нарушений колеблются в очень ши- роких пределах: протяжённость изменяется от метров до тысяч кило- метров, а величина смещения пород – от сантиметров до десятков, да- же сотен километров. Поэтому выделяют местные, локальные, регио- нальные, коровые и общепланетарные (глубинные) разрывные нару- шения, которые отличаются длиной, величиной смещения и геологиче- ским значением. Разломообразование – процесс образования разломов. Образо- вание разломов может быть обусловлено как вертикальными, так и го- ризонтальными тектоническими движениями земной коры или их ком- бинациями. Разломы возникают, когда тектонические напряжения пре- вышают предел прочности пород и проявляются хрупкие деформации. Система разломов – группа одновозрастных нарушений с близ- кими условиями залегания, относящихся к одному генетическому ти- пу. Зона разлома – это зона влияния разлома, возникающая при пе- ремещении блоков пород. Она сложена продуктами механического дробления пород или пересечена второстепенными разрывами. С зоной разлома как с областью повышенной проницаемости может быть свя- зано развитие жильной минерализации, метасоматитов, даек магмати- ческих пород. Зона разлома присуща каждому разрывному наруше- нию. Её ширина (мощность) зависит от размеров разлома, величины смещения, состава пород и может изменяться от миллиметров до де- сятков километров. Сместитель – поверхность разрыва, поверхность скольжения – это поверхность, по которой произошли разрыв и смещение одного блока пород относительно другого (рис.1). Наклон сместителя может меняться от горизонтального до вертикального. При смещении трение между блоками выравнивает и полирует сместитель до гладкой бле- стящей поверхности, которая называется зеркалом скольжения. В ре- зультате истирающего действия твёрдых частиц породы или минералов на сместителе могут оставаться штрихи и борозды скольжения. Они ориентированы параллельно направлению смещения. Блоки (крылья, бока) разлома – это примыкающие к сместите- лю блоки горных пород, сместившиеся друг относительно друга (рис.1). Крылья разлома, в зависимости от положения друг относи- тельно друга, могут быть опущенными или приподнятыми. Опущен- ным называется тот блок или крыло, которое смещено вниз по отноше- нию к другому, поднятым – крыло, смещенное вверх по отношению к Рис.1. Элементы разрывного нарушения: а – первичное залегание пород, до смещения; б – после смещения и последующей денудации поднятого блока. А – лежачее крыло; Б – висячее крыло; Амплитуды смещения: r – истинная; r 1 – вертикальная; r 2 – горизонтальная. С – сместитель противоположному крылу. Здесь имеются в виду относительные пе- ремещения, т.е. возможно оба крыла приподняты (или опущены), но с различной скоростью, или одно из крыльев остаётся неподвижным, а другое – перемещается. При наклонном положении сместителя крыло, расположенное над сместителем, называется висячим, а под сместите- лем – лежачим. При вертикальном сместителе крылья называются в географических координатах, например, северное и южное крылья, за- падное и восточное. Амплитуда смещения – величина смещения блоков относитель- но друг друга (рис.1). Истинная амплитуда смещения определяется по расстоянию между двумя сопряжёнными до разрыва точками по сме- стителю. Вертикальная амплитуда – это вертикальная составляющая истинной амплитуды, равная расстоянию по вертикали между смещён- ными сопряжёнными точками на боках разрыва. Горизонтальная ам- плитуда – это горизонтальная составляющая истинной амплитуды. Амплитуда смещения может измеряться сантиметрами, метрами и да- же километрами. Линия сместителя – линия разрывного нарушения, след раз- лома – это линия, образующаяся от пересечения сместителя с поверх- ностью рельефа местности (рис.8). Положение сместителя в пространстве характеризуется элемен- тами залегания: азимутом падения и углом падения. Определение эле- ментов залегания сместителя производится теми же способами, что и элементов залегания слоя и других плоскостей. 2. Классификация разрывных нарушений В геологии, маркшейдерском и горном деле наибольшее распро- странение получила морфологическая классификация разрывных нарушений. В её основу положены два критерия: а) направление отно- сительного смещения крыльев разлома; б) направление и угол падения сместителя. По этим признакам выделяют пять главных групп разрыв- ных структур: сбросы, раздвиги, взбросы, надвиги и сдвиги. Эта клас- сификация имеет в известной мере генетический смысл, разделяя раз- ломы на образованные либо в условиях сжатия (взбросы, надвиги, сдвиги), либо в условиях растяжения (сбросы, раздвиги) земной коры. Сбросы – разрывные нарушения, в которых висячее крыло опу- щено по сместителю, а лежачее – приподнято; сместитель наклонён в сторону опущенного крыла (рис.2). Относительное перемещение про- исходит в вертикальном направлении, параллельно линии падения сместителя. В зоне сброса участок земной коры удлиняется на величи- ну, равную горизонтальной амплитуде сброса. Если сместитель вертикален, то такиеразрывные нарушения на- зываются вертикальными сбросами. Взбросы – разрывные нарушения, в которых висячее крыло при- поднято по крутому (более 45º) сместителю, а лежачее – опущено; сме- ститель наклонён в сторону приподнятого крыла (рис.2). Относитель- ное перемещение происходит в вертикальном направлении, параллель- но линии падения сместителя. При взбросе и особенно при надвиге ви- сячее крыло не только приподнято, но и перекрывает лежачее крыло. В зоне взброса и надвига участок земной коры сокращается на величину, равную горизонтальной амплитуде взброса, надвига. Надвиги – разрывные нарушения взбросового типа, обладающие пологим (менее 45º) сместителем; активным у них является висячее крыло, которое перемещается снизу вверх параллельно линии падения сместителя и надвинуто на лежачее крыло (рис.2). В редких случаях, когда активно лежачее крыло, образуются поддвиги. Амплитуда над- вигов – сотни метров до единиц километров. Надвиги образуются од- новременно со складчатостью в процессе пластических деформаций в связи с общим сжатием земной коры. В плане надвиги – всегда про- дольные разрывы, параллельные осям складок. В генетической связи надвигов со складкообразованием заключается их главное отличие от взбросов. Рис. 2. Типы разрывных нарушений: 1 – сброс; 2 – взброс; 3 – сдвиг; 4 – надвиг; 5 – сбросо-сдвиг; а – лежачее крыло, б – висячее крыло Сдвиги – разрывные нарушения, в которых относительное пере- мещение блоков происходит в горизонтальном направлении по линии простирания сместителя (рис.2); сместитель обычно субвертикален. В зависимости от направления перемещения крыла сдвига для наблюда- теля, находящегося на другом крыле, различают правые и левые сдвиги: если на противоположном крыле сдвига слои относительно наблюда- теля смещены вправо, то сдвиг называется правым, если влево –левым сдвигом (рис.3). Главная амплитуда сдвига – это величина смещения пород по простиранию сместителя, достигающая нередко нескольких километров, десятков и даже сотен километров. Например, у сдвига Сан-Андреас в Калифорнии величина горизонтального смещения со- ставляет 580 км. Сдвиги являются наиболее распространённой группой разрывных нарушений земной коры. В природе смещение крыльев по сместителю происходит не стро- го вверх или вниз (в вертикальном направлении по линии падения сме- стителя) и не в горизонтальном направлении (по линии простирания сместителя), а косо по отношению к горизонту. В этом случае в разры- вах проявляются как сдвиговая (горизонтальная), так и взбросовая или сбросовая (вертикальная) составляющие смещения, и такие разрывы называются: взбросо- сдвигами, сбросо-сдвигами, сдвиго-взбросами или сдвиго- сбросами (рис.4). На второе место ставится название преоб- ладающей составляющей сме- щения.Например, у взбросо- сдвига перемещение по смести- телю преимущественно сдвиго- вое, с некоторой взбросовой со- ставляющей. К взбросам, сбро- Рис. 3. Сдвиги: а – вертикальный правый; б – вертикальный левый; в – наклонный левый; г – горизонтальный левый Рис. 4. Морфологическая классифи- кация разрывных нарушений. Стрелки – относительное перемещение висячего крыла (бока, блока) сам и сдвигам в этом случае относят разрывы, у которых направление относительного смещения совпадает или отклоняется не более чем на 10º от линии падения или линии простирания. Раздвиги – разрывные нарушения, в которых бока структуры пе- ремещаются перпендикулярно к поверхности (чаще вертикальной) раздвига (рис.5). При раздвигах наблюдается зияние между боками структуры. При этом раздвиги могут быть расщелинами, но обычно они заполняют- ся жилами, дайками и другими породами. Амплитуда раздвига измеряется перпен- дикулярно к поверхности разрыва и мо- жет достигать десятков метров. В каждой из перечисленных групп разломов в зависимости от структурных отношений разломов и рассекаемых ими горных пород выделяют: а) поперечные разломы (простирание сместителя ориентировано вкрест простирания пород или осей складок); б) продольные разломы (простирание сме- стителя ориентировано согласно простиранию пород или осей скла- док); в) косые (диагональные) разломы. Продольные и косые разломы дополнительно разделяются на: а) согласные (направление падения сместителя и рассечённых пород совпадает) и б) несогласные (рис.6). По отношению ко времени формирования рассекаемых пород среди разломов выделяют: а) конседиментационные (разломы форми- руются одновременно с осадконакоплением) и б) постседиментаци- онные (разломы формируются после отложения осадков). Первые рас- познаются по различиям мощности и (или) фаций одновозрастных осадков по обе стороны от разлома. В шахтной геологии по протяжённости и амплитуде смещения разрывные нарушения подразделяются на следующие группы: очень Рис. 5. Схема строения раз- двига. b – амплитуда раздвига Рис. 6. Сбросы (а – согласный, б – несогласный) и взбросы (в – согласный, г – несогласный) мелкие (протяжённость – до 0,5 км, амплитуда – от десятков санти- метров до 3 м); мелкие (протяжённость – 0,5-1 км, амплитуда – 3-15 м); средние – (протяжённость – 1-10 км, амплитуда – 5-100 м); крупные – (протяжённость – 10-100 км, амплитуда – 100-1000 м); очень крупные – (протяжённость – более 100 км, амплитуда – более 1000 м). Разрывные нарушения нередко образуют системы, которые име- ют название: ступенчатый сброс, ступенчатый взброс, чешуйчатый надвиг, грабен и горст (рис.7). Ступенчатый сброс – представляет систему параллельных сбросов, по которым наблюдается ступенчатое опусканиеблоков земной коры: каждое последующее крыло опущено относительно предыдущего. Ступенчатый взброс – представляетсис- тему параллельных взбросов, по которым наблюдается ступенчатое поднятиеблоков земной коры. Чешуйчатый надвиг – система парал- лельных надвигов с перемещением крыльев в одну сторону. Грабен – линейный участок земной коры, ограниченный с двух сторон сбросами или взбросами и опущенный по ним, относительно смежных участков. В результате смещения и последующей денудации приподнятых блоков опущенная часть грабена на земной поверхности сложена более молодыми породами, чем породы, обнажающиеся в краевых относительно приподнятых частях. Крупные грабены (до со- тен километров), прослеживающиеся в континентальном или плане- тарном масштабе, называются рифтами. Примеры известных крупных грабенов: озеро Байкал, Красное и Мёртвое моря, Рейнский грабен. Горст – линейный участок земной коры, ограниченный с двух сторон сбросами или взбросами и поднятый по ним относительно смежных участков. В результате смещения и последующей денудации Рис. 7. Системы разрывных нарушений: 1 – ступенчатый взброс; 2 – ступенчатый сброс; 3 – горст; 4 – грабен приподнятых блоков поднятая центральная часть горста на земной по- верхности сложена более древними породами, чем породы, выходящие на поверхность в краевых относительно опущенных частях. Выделя- ются также ступенчатые (сложные) грабены и горсты, когда они ог- раничены с каждой стороны не одним разрывом, ступенчатыми сбро- сами или взбросами. В особый тип разрывных нарушений выделяют глубинные разло- мы и тектонические покровы. Тектонические покровы, или шарья- жи, – это очень пологие или горизонтальные надвиги с волнистой по- верхностью сместителя и со значительным (на десятки и сотни кило- метров) горизонтальным перемещением висячего крыла. У шарьяжей движется только висячее крыло, которое на большой площади пере- крывает более молодые породы неподвижного лежачего крыла. Пере- мещаются не отдельные складки, а целые складчатые комплексы. До- казано, что складчатое сооружение Салаирского кряжа шарьяжировано (надвинуто) на Кузбасс в восточном направлении более чем на 50 км. Глубинные разломы – это разломы, разделяющие и смещающие крупные блоки земной коры. Они характеризуются: глубинным зало- жением (до 700 км); протяжённостью в сотни и тысячи километров; амплитудой смещения от десятков до сотен километров; длительно- стью развития, которая составляет десятки – сотни миллионов лет. Глубинные разломы представляют собой не один сместитель, а линей- ную зону, в которой сосредоточены разрывы, интенсивные складча- тость и трещиноватость. Ширина этих зон колеблется от одного-двух до десятков километров. Глубинные разломы могут иметь сбросовое, взбросовое, но чаще сдвиговое строение. Их образование связано с планетарными факторами: изменением скорости вращения и формы Земли, изменением характера движения мантийного вещества Земли. Зонам глубинных разломов свойственна повышенная проницаемость, поэтому к ним часто приурочены эффузивные и интрузивные магмати- ческие породы, жильные образования, многие виды месторождений полезных ископаемых. 3. Роль разрывных нарушений в геологии и горном деле Разрывные нарушения оказывают большое, иногда и определяю- щее влияние на поиски, разведку и разработку месторождений полез- ных ископаемых (МПИ). При поисках и разведке роль разломов обу- словлена тем, что они как ослабленные зоны земной коры служат пу- тями миграции гидротермальных растворов, магмы и могут вмещать многие виды МПИ. При этом разломы определяют размещение, про- странственную ориентировку и морфологию рудных тел. Разломообра- зование влияет на коллекторные свойства пород и может приводить к формированию ловушек и коллекторов нефти, газа, подземных вод. Развитие разломов имеет первостепенное значение при формировании рельефа, горообразовании. В горном деле разломная тектоника создаёт значительные слож- ности при эксплуатации МПИ. Она во многом определяет инженерно- геологические условия разработки угольных месторождений. Разломы осложняют проведение горно-эксплуатационных выработок, влияют на применение горных машин и механизированных комплексов. Разрыв- ная тектоника должна учитываться при решении вопросов управления кровлей, вентиляции и водоотлива. На тектонически нарушенных шахтных полях усложняется планирование горных работ, удорожается проходка подготовительных и возникает необходимость проведения дополнительных горных выработок, а также увеличиваются общие по- тери угля в недрах и ухудшается его качество при добыче. Смещение по разлому разрабатываемого пласта может привести к неплановой ос- тановке очистных работ. Необходимо иметь в виду, что проявление разломов значительно ухудшает условия безопасного ведения горных работ. С разломами и зонами разломов связаны внезапные прорывы воды, выбросы газа, за- валы, горные удары. Поэтому необходимо заблаговременно выявлять разломы, чтобы предотвратить или свести к минимуму их неблагопри- ятное влияние на производство и безопасность горных работ. К сожа- лению, разломы, особенно мелкие, не выявляются на стадии разведки месторождений. В связи с этим горному инженеру необходимо знать признаки, по которым можно выявлять и прогнозировать разрывные нарушения непосредственно в горной выработке. Признаки разрыв- ных нарушений следующие. 1. Ясно выраженный сместитель, по которому смещаются пласты угля и пород. Поверхность сместителя обычно приполирована, имеет штрихи и борозды скольжения. 2. Изменение состояния угля и пород по мере продвижения гор- ной выработки: а) увеличение систем трещин, интенсивности трещиноватости; б) появление и усиление мелкой складчатости; в) следы дробления – наличие глыб, обломков, перемятость, рых- лое сложение угля, пород; г) проявление жильной минерализации. 3. Усиление горно-геологических процессов: рост водопритока, газовыделения, горного давления и т.п. 4. Забой выработки, проходимой по пласту, вошёл в породу. 5. Кровля или почва угольного пласта смещены относительно первоначального положения. 6. Резкое изменение состава пород кровли или почвы пласта. ЗАДАНИЯ К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ Задание 1. Определить по геологическому разрезу морфологиче- ский тип разрывного нарушения; вычислить: истинную, горизонталь- ную и вертикальную амплитуды смещения по сместителю, если мас- штаб построения разреза – 1: 500; 1: 5000; 1: 50000. Варианты заданий приведены в прил. 2. Задание 2. По фрагменту геологической карты определить мор- фологический тип разрывного нарушения, его возраст, построить гео- логический разрез по заданной линии. Варианты заданий приведены в прил. 3. Задание 3. (Выполняется факультативно). Изобразить в плане и разрезе: 1) сброс, секущий моноклинально залегающие слои вкрест их простирания; 2) сброс, секущий моноклинально залегающие слои па- раллельно их простиранию и имеющий падение сместителя, несоглас- ное падению нарушаемых им слоёв; 3) сброс, секущий синклинальную складку с горизонтальным шарниром вкрест простирания её оси; 4) горст в пологозалегающей моноклинальной толще; 5) ступенчатый взброс, секущий горизонтально залегающие породы; 6) грабен, образо- ванный двумя сбросами, секущими брахиантиклинальную складку вкрест простирания её оси. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ Для выполнения всех заданий требуется обязательное знание стратиграфической шкалы Земли (см. прил. 1). Задание № 1 не должно вызывать затруднений: необходимо знать определения различных типов разрывных нарушений и последо- вательно выполнить следующие операции: 1) определить направление и угол падения разлома или серии разломов; 2) выявить висячее крыло разлома и определить опущенным или приподнятым оно является; 3) если висячее крыло опущено, то разрывное нарушение на раз- резе может быть сбросом, грабеном или горстом; если же висячее кры- ло приподнято, то разрывное нарушение на разрезе может быть взбро- сом, надвигом, грабеном или горстом. Сдвиги по разрезу определяются по отсутствию приподнятого и опущенного крыльев разлома, т.е. по отсутствию вертикальных смещений по сместителю. Раздвиги опреде- ляются по горизонтальному отходу стенок сместителя; 4) амплитуды смещения вычислить согласно рис.1 и с учётом масштаба построения разреза; 5) письменно обосновать ответ. Задание № 2 более сложное. Его выполнение требует знаний и навыков, полученных на предыдущих лабораторных работах, и после- довательного выполнения следующих операций: 1) установить условия залегания слоёв вблизи разлома – горизон- тальное, моноклинальное, складчатое, тип складки, особенности рель- ефа; 2) установить элементы залегания сместителя; 3) определить, не сдвиг ли это; 4) если не сдвиг, то определить приподнятое и относительно опущенное крылья разрыва; 5) учитывая направление и угол падения сместителя, определить морфологический тип разрыва; 6) определить положение разлома в плане относительно прости- рания слоёв, осей складок (продольный, поперечный или диагональ- ный разлом); 7) определить возраст разлома; 8) построить геологический разрез; 9) письменно обосновать ответ. Методические указания по выполнению задания № 2 приведены ниже. МЕТОДИКА АНАЛИЗА КАРТ И ПОСТРОЕНИЯ РАЗРЕЗОВ С РАЗРЫВНЫМИ НАРУШЕНИЯМИ 1. Условия залегания слоёв вблизи разлома устанавливаются со- гласно методическим указаниям предыдущих лабораторных работ. 2. Элементы залегания сместителя. На геологической карте раз- рывы изображают жирной чёрной (ранее изображали красной) линией. Эту линию называют проекцией линии тектонического нарушения. Её получают путём проектирования на карту (т.е. на горизонтальную плоскость) соответствующей линии на местности. Поэтому проекция линии тектонического нарушения на карте может быть прямой или извилистой. Это зависит от угла наклона сместителя и рельефа (рис.8). Если поверхность сместителя вертикальная и плоская, то раз- лом на карте изобразится прямой линией. Её форма в этом случае не зависит от рельефа, а ориентировка определяется азимутом простира- ния сместителя. Если азимут простирания сместителя изменяется, то ориентировка линии нарушения также изменяется. Если поверхность сместителя наклонная, то линия тектониче- ского нарушения будет прямой лишь при горизонтальном рельефе, а при расчленённом рельефе разлом на карте изобразится извилистой линией. Направление и угол падения сместителя разрыва на карте обо- значают штрихом (реже стрелкой), направленной в сторону падения, и цифрой, равной углу падения. Если условного штрихового знака не имеется, то направление и угол падения сместителя по карте устанав- ливают по аналогии с определением элементов залегания наклонного пласта – по направлению изгибов линии нарушения. В общем случае изгибы линии нарушения на участках пониженного рельефа (долины рек, овраги) отклоняются в сторону падения сместителя (рис.9). Чем положе сместитель, тем большую извилину образует линия тектониче- ского нарушения. Рис. 8. Формы линий разрывных нарушений в рельефе Рис. 9. Определение типа разрывного смещения по направлению изгиба линии разрыва в понижениях рельефа и по отно- сительному возрасту пород на боках. Штрих – направление наклона сместителя; (+) – поднятое, (-) – опущенное крылья у сброса (а) и взброса (б) 3. Сдвиги по карте однозначно устанавливаются лишь при пере- сечении разломом складок или пластов, даек с различными углами па- дения. Сдвиги на карте проявляются в смещении по линии разлома осевых линий и частей складок, но без изменения их ширины (рис.10,а). Поэтому у сдвигов мысленное обратное перемещение в го- ризонтальном на- правлении крыльев сместителя в поло- жение, существо- вавшее до возникно- вения разрыва, при- водит к тому, что части нарушенных складок по обе стороны от сместителя сходятся и складка восстанав- ливается как целая. В случае взброса и сброса мысленное перемещение крыльев сместителя в горизонтальном направлении не позволяет вос- становить форму складки, существовавшую до возникновения разрыва (рис.10,б). 4. Для определения по карте относительно приподнятого и относительно опущенного крыльев разлома используют три спосо- ба. Первый способ. Следует сравнить возраст пород обнажающихся на поверхности по обе стороны (в разных крыльях разлома) от сме- стителя. В общем случае, относительно приподнятое крыло разлома на карте (на поверхности) сложено более древними породами, чем соседнее опущенное. Это происходит в результате смещения крыльев по сместителю и последующей денудации, которая срезает выступаю- щую часть приподнятого крыла (рис.11). Второй способ. По "правилу пяти П – Поднятый Пласт Пере- мещается По Падению". Действительно (рис.12,13), при денудации Рис.11. Совмещение разновозрастных пород вдоль сместителя при вертикальных движениях по разлому. Поднятое крыло на поверхности сложено более древними породами: а – до смещения; б – после смещения (взброс); в – после денудации выступающей части поднятого крыла разлома Рис. 10. Различие в плане между сдвигом (а), сбросом (б), сбросо-сдвигом (в) приподнятого крыла разлома на поверхности этого крыла маркирую- щий пласт будет обнажаться в стороне от своего продолжения на опу- щенном крыле. Создаётся впечатление, что пласт сдвинут по линии разлома в направлении своего падения, хотя перемещение блоков про- исходило в вертикальном, а не в горизонтальном направлении. Вели- чина видимого смещения зависит от угла падения слоя: чем круче наклон, тем меньше видимое смещение. Третий способ. В случае пересечения разломом складки опреде- ление относительно опущенного и приподнятого крыльев разлома уп- рощается. В этом случае сравнивают конфигурацию смещённых час- тей складки. В антиклинальных складках опущенная по сместителю часть складки будет более узкой, чем приподнятая денудированная часть, т.е. в опущенной части складки расстояния между одинаковыми слоями на крыльях складки будут меньше, чем в приподнятой (рис.10; 13,а). В синклинальных складках, наоборот, опущенная по сместителю часть складки будет более широкой, чем приподнятая де- нудированная часть (рис.13,б). При сбросах и взросах, т.е. при строго вертикальных смещениях по сместителю, не происходит смещение осевых линий прямых складок при переходе с одного крыла разлома на другой; этим они отличаются от сдвигов (рис.10,а, б). Рис. 12. Перемещение маркирующего слоя (чёрное) по "правилу пяти П". На поверх- ности поднятого блока видимое смещение слоя происходит в направлении его падения. а – до смещения; б – после перемещения и денудации выступающей части поднятого крыла Рис. 13. Блок-диаграммы, объясняющие различия между под- нятыми (плюсы) и опущенными (минусы) блоками вертикальных сбросов, пересекающих антиклинальную ( Ia, IIa ) и синклиналь- ную ( Iб, IIб ) складки 5. Сброс от взброса и надвига отличается направлением наклона сместителя. Если сместитель падает в сторону опущенного крыла, то это сброс, а если в сторону приподнятого крыла, то это взброс или надвиг (рис.2). Взброс от надвига отличается углом наклона смести- теля; у надвига угол наклона менее 45º. При проявлении взбросов и сбросов геологическое строение крыльев разлома на поверхности обычно резко отличается. Обратите внимание. Обычно смещение крыльев в разрывах про- исходит не строго вертикально или горизонтально по поверхности сместителя, а косо по отношению к горизонту. В этом случае в разры- вах проявляется как сбросовая или взбросовая составляющая смеще- ния, так и сдвиговая составляющая. Такие разрывы называются сбро- со-сдвигами, взбросо-сдвигами, сдвиго-сбросами или сдвиго- взбросами. В складчатых формах по карте их определяют по одно- временному смещению осей складок и изменению ширины ядер скла- док на смежных боках разлома (рис.10,в). Грабены простые и сложные на карте можно узнать по опущен- ному центральному блоку, сложенному на поверхности более моло- дыми породами и ограниченному двумя разрывами или их серией. Ог- раничивающие разломы представлены сбросами или взбросами. Горсты простые и сложные на карте можно узнать по поднятому центральному блоку, сложенному на поверхности более древними по- родами и ограниченному двумя разрывами или их серией. Ограничи- вающие разломы представлены сбросами или взбросами. 6. Для определения возраста разрывного нарушения, если оно постседиментационное, необходимо установить: какого возраста поро- ды нарушаются разрывом и породы какого возраста не нарушены и перекрывают разрывное нарушение. Руководствуются правилом: то, что пересекает, моложе того, что пересекается. При этом нижней возрастной границей разрыва будет возраст самых молодых нару- шенных пород, а верхней возрастной границей разрыва – возраст самых древних из ненарушенных пород. Обычно ненарушенные поро- ды залегают на нарушенных породах с угловым несогласием, и линия разрыва уходит под поверхность углового несогласия. Если породы, перекрывающие разрыв, отсутствуют, то определяют только нижнюю возрастную границу разрыва или используют с соседних участков кар- ты. При определении возраста разрыва необходимо иметь в виду, что иногда на карте разрыв может прослеживаться только в какой-то одной части складки (например в ядре антиклинали, сложенном наиболее древними породами). В этом случае необходимо понимать, что разрыв рвёт складку в целом, ибо произошёл после того, как эта складка сформировалась. Значит, такой разрыв моложе самого молодого слоя, слагающего складку или входящего в свиту наклонно залегающих сло- ёв (если складка непосредственно не обнаруживается). В случае нескольких пересекающих друг друга разломов более древним является тот, линия сместителя которого перемещена по ли- нии сместителя другого разлома. Для примера рассмотрим фрагмент геологической карты и разрез (рис.14). Отложения нижней перми (Р 1 ) и каменноугольной системы (С) смяты в сжатые складки. Они нарушены сбросом. Северное про- должение сброса скрыто под несогласно залегающими нижнеюрскими (J 1 ) отложениями. Юрские отложения сбросом не затронуты (не нару- шены). Исходя из анализа карты, можно полагать, что разлом образо- вался позднее ранней перми (Р 1 ) (это нижняя возрастная граница), но раньше ранней юры (J 1 ) (это верхняя возрастная граница). Таким об- разом, возраст сброса определяется как Р 2 –Т 3 , т.е. 260–190 млн лет на- зад. Этот интервал составляет 70 млн лет, но более точная датировка в данном случае не возможна. Рис. 14. Пример определения возраста разлома: а – фрагмент карты; б – разрез по линии АБ а б 7. При построении геологических разрезов с разрывными на- рушениями руководствуются теми же общими правилами, что и при построении разрезов наклонных слоёв и складок. Вначале необходимо прочитать геологическую карту: опреде- лить самые древние породы и стратиграфическую последовательность остальных пород до самых молодых отложений, отметить наличие пе- рерывов в осадконакоплении; выделить участки с горизонтальным, моноклинальным, складчатым залеганием слоёв, распространения магматических пород, разрывных нарушений; определить тип складок и разломов. После прочтения карты строится топографический профиль, на который выносятся границы слоёв, сместителей, и строится разрез. Обратите внимание. При построении разреза с разрывными на- рушениями на разрез, прежде всего, наносят линии сместителей (до показа залегания слоёв). Сместители показывают более толстой лини- ей, чем границы слоёв. Сместители наносят на разрез в соответствии с его направлением и углом падения. Если направление падения линии сместителя неизвестно, её проводят условно вертикально. После того, как разрывы показаны, разрез условно разделился на отдельные участ- ки, в пределах которых разрез строится автономно, без связи со смеж- ными участками. Автономность построения позволяет точно опреде- лить амплитуду смещения по разлому (рис.15). Рис. 15. Фрагмент геологической карты (а) и геологический разрез по линии АБ (б) района, сложенного горизонтально и на- клонно залегающими слоями, нарушенными разломами КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. Назовите синонимы понятия "разрывное нарушение". 2. Какие факторы влияют на ширину зоны разлома? 3. Чем отличается висячее крыло разлома от поднятого? 4. Объясните принципы морфологической классификации разломов. 5. Назовите основные морфологические типы разломов. Какие из них обра- зуются в условиях сжатия, а какие в условиях растяжения земной коры? 6. Чем отличаются взбросы, надвиги и шарьяжи? 7. Какой тип разломов наиболее распространён в земной коре? 8. Чем отличаются левые и правые сдвиги? 9. Чем отличаются сдвиги от глубинных разломов? 10. Чем отличаются конседиментационные взбросы от постседиментаци- онных сбросов? 11. Какие грабены называют рифтами? Чем отличается горст от сложного горста? 12. Назовите и объясните геологические признаки, по которым можно предполагать наличие или приближение разломов в горных выработках. СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 1. Павлинов В.Н. Структурная геология. – М.: Недра, 1979. – 359 с. 2. Пособие к лабораторным занятиям по общей геологии / В.Н. Павлинов и др. – М.: Недра, 1988. – 149 с. 3. Ярошевский В. Тектоника разрывов и складок. – М.: Недра,1981.– 244 с. ПРИЛОЖЕНИЕ 1 СТРАТИГРАФИЧЕСКАЯ ШКАЛА ЗЕМЛИ Эра- тема Возраст в млн. лет Система Ин- декс Отдел Ин- декс ЧЕТВЕРТИЧНАЯ Q Плиоценовый 2 НЕОГЕНОВАЯ Миоценовый N 1 Олигоценовый Р 3 Эоценовый Р 2 К А ЙНОЗОЙСК А Я K Z ПАЛЕОГЕНОВАЯ Палеоценовый Р 1 Верхнемеловой K 2 МЕЛОВАЯ Нижнемеловой K 1 Верхнеюрский J 3 Среднеюрский J 2 ЮРСКАЯ Нижнеюрский J 1 Верхнетриасовый T 3 Среднетриасовый T 2 М Е ЗОЗОЙСКАЯ MZ ТРИАСОВАЯ T Нижнетриасовый T 1 Верхнепермский P 2 ПЕРМСКАЯ Нижнепермский P 1 Верхнекаменноугольный C 3 Среднекаменноугольный C 2 КАМЕННОУГОЛЬ- НАЯ C Нижнекаменноугольный C 1 Верхнедевонский D 3 Среднедевонский D 2 65 230 ДЕВОНСКАЯ D Нижнедевонский D 1 Верхнесилурийский S 2 СИЛУРИЙСКАЯ Нижнесилурийский S 1 Верхнеордовикский O 3 Среднеордовикский O 2 ОРДОВИКСКАЯ Нижнеордовикский O 1 Верхнекембрийский С 3 Среднекембрийский С 2 П А Л Е О З О Й С К А Я PZ КЕМБРИЙСКАЯ Нижнекембрийский С 1 ПРОТЕРОЗОЙСКАЯ ЭРАТЕМА PR АРХЕЙСКАЯ ЭРАТЕМА AR 2600 5000(?) 570 480 350 435 405 285 190 135 1,8 23 0 S Составитель Сергей Викторович Гуков Анна Анатольевна Возная РАЗРЫВНЫЕ НАРУШЕНИЯ НА ГЕОЛОГИЧЕСКИХ КАРТАХ И РАЗРЕЗАХ Методические указания к лабораторным работам по курсу "Геология" раздел "Структурная геология" для студентов направления подготовки 550600 Редактор З.М. Савина ЛР № 020313 от 23.12.96. Подписано в печать 05.04.2000. Формат 60×84/16. Бумага офсетная. Отпечатано на ризографе. Уч.-изд. л. 1,5. Тираж 75 экз. Заказ . Кузбасский государственный технический университет. 650026, Кемерово, ул. Весенняя, 28. Типография Кузбасского государственного технического университета. 650099, Кемерово, ул. Д. Бедного, 4А. |