34) Коровые складчатые и разрывные структуры. Кинематические и динамические условия образования складок. Эндогенная и экзогенная складчатость.

Складчатые и разрывные структуры развиты повсеместно в земной коре, отражая процессы деформаций, происходящие как при изменениях свойств самих горных пород(эндогенная складчатость), так и под влиянием внешних воздействий(экзогенная). Складчатостью охвачена практически вся толща земной коры и лишь в верхней части платформенного чехла она на значительном пространстве может отсутствовать.

Разрывные структуры в горных породах распространены значительно шире складчатых. Трещинами (разрывами без смешения, диаклазами) поражены почти все горные породы, за исключением слабо уплотненных и сыпучих. Разрывы со смещениями (параклазы) развиты более избирательно и сконцентрированы главным образом там, где присутствует интенсивная складчатость. Соотношение складчатых и разрывных нарушений обычно трактовалось таким образом, что складки считались первичным явлением, а разрывы — их вторичным осложнением. Предполагалось что слои горных пород под влиянием деформирующих усилий сначала сминаются в складки, а затем, когда превзойден предел упругости или пластичности, начинается их хрупкое разрушение и возникают разрывы. Как выяснилось позднее, это справедливо лишь для некоторых относительно простых типов складчатости, а в зонах наиболее напряженных дислокаций наоборот — разрывы, надвиги являются первичными, а складки — вторичными. В свою очередь, они могут затем осложняться разрывами.

Кинематические и динамические условия образования складок

Пластические деформации, приводящие к складчатости в горных породах, возможны только при избыточном давлении по одному из направлений (стресс). Форма и размеры возникающих складок зависят от многих условий. Основное значение имеют физические (реологические) свойства пород, кинематическая и динамическая обстановка, характер возникающих в породах напряжений и влияние внешней среды. В процессе деформации происходит непрерывное перемещение материала, нередко его перекристаллизация, а также привнос нового вещества, что приводит к изменению реакции пород даже на одинаковый по величине и направлению стресс.

При прочих равных условиях интенсивность складчатости зависит от физических свойств пород:

1. вязкости. Чем ниже вязкость, тем сложнее и мельче складки и, наоборот, в породах с высокой вязкостью развивается крупная, но простая по строению складчатость.

2. всестороннего давления. С одной стороны, оно повышает сопротивление тела пластической деформации, а с другой — тот же фактор сильно повышает пределы упругости и прочности. В связи с этим породы, являющиеся хрупкими при нормальных условиях, например известняки, мраморы, могут стать пластичными на глубине при высоком всестороннем давлении.

3. температуры окружающей среды. Повышение температуры ведет к повышению пластичности, и даже такие хрупкие при обычной температуре тела, как дайки, плутоны интрузивных пород или кварцевые жилы, при температуре в сотни градусов становятся способными изгибаться в мелкие складки.

4. скорости деформации. Повышение скорости деформации приводит к увеличению сопротивления пород и понижению их пластичности. Наоборот, относительно более медленная деформация повышает пластичность тела.

5. соприкосновения пород с растворами того же состава повышает их способность пластично деформироваться, но присутствие в порах жидкостей другого состава, например воды, создает внутрипоровое давление, снимающее внешнюю нагрузку, что понижает пластичные свойства пород и увеличивает их хрупкость.

6. ползучести материалов. Благодаря ползучести деформация в теле при сохранении одинакового значения нагрузки непрерывно возрастает, причем нарастающая часть деформации будет остаточной. Ползучесть развивается при любых напряжениях и именно с ней связано образование многих складок в горных породах.

Среди всего многообразия складок с позиций механики выделяются только три типа:

• складки продольного изгиба вызываются силами, действующими вдоль слоистости. При изгибе в слое происходит перераспределение вещества таким образом, что оно перемещается от изгибов с относительно малым радиусом кривизны к изгибам с большим радиусом кривизны.

• складки поперечного изгиба испытывают не сжатие, а неодинаковое по интенсивности растяжение. Ось максимального сжатия пород расположена перпендикулярно к слоистости, а ось удлинения направлена вдоль слоев

• складки скалывания – промежуточный тип

• складки течения в условиях сравнительно низких температур и давлений развиваются только в породах с низкой вязкостью: солях, гипсах, углях, глинах. При высоких температурах (сотни градусов) вязкость пород резко снижается и способность образовывать складки течения приобретают даже такие породы, как мраморы, кварциты, аплиты, гнейсы, амфиболиты и т. п.

Эндогенная складчатость:

Здесь выделяют два типа:

Первый развит в осадочных толщах приповерхностной части земной коры и не сопровождается существенными изменениями первоначального состава пород. Это складки чехла.

Другую группу составляют складки, развитые в метаморфических толщах иногда полностью перекристаллизованных и состоящих из кристаллических сланцев, амфиболитов, гнейсов и других подобных пород. Так как пространственное расположение вновь образованных минералов согласно с элементами складок, допускают, что в условиях высоких давлений и температур перекристаллизация и складкообразование происходили одновременно на глубине в несколько километров. Складчатость, возникающая в таких условиях, получила название глубинной.

Покровная складчатостляется самой распространенной и наиболее развиты складки регионального сжатия (компрессионные), возникающие в результате продольного изгиба слоистых толщ под воздействием горизонтально ориентированного стресса. Этот тип складок считался ярким показателем геосинклинального режима развития земной коры.

Складки регионального сжатия характеризуются четко выраженной линейностью, выдержанной ориентировкой осей, а также наклона осевых поверхностей складок — вергентностью. Примером могут служить складчатые комплексы Урала, Тянь-Шаня, Кавказа, Верхоянья. Этот тип складчатости называется альпинотипным. Равное по площади и по форме распространение антиклиналей и синклиналей, согласная ориентировка осей складок и выдержанная вергентность указывают на региональное воздействие сжимающих сил в направлении, перпендикулярном к осям складок, и неизбежное при этом сокращение площади, занимавшейся осадочными породами до складкообразования.

Экзогенная складчатость.

Подводно-оползневые складки имеют вид разнообразных смятий, спирально закрученных линз и комьев, мелких опрокинутых и лежачих складочек, языковидных и беспорядочно перепутанных натеков, нередко разорванных и смещенных. Эти явления вызываются подводными оползнями, развивающимися при накоплении осадков на наклонных участках дна водоемов.

Псевдоскладки образуются в результате отложения осадков на неровном ложе дна водоемов с первичным наклоном слоев от выступов рельефа к смежным понижениям. Первичные наклоны в этих породах существуют всегда и нередко достигают 20—30°, но обычно не превышают 3—5°.

Складки уплотнения образуются в стадию диагенеза (и катагенеза) вследствие неравномерного уплотнения пластичных пород, в основном глин, над выступами погребенного рельефа, рифовыми массивами, линзами песков.

Складки разбухания возникают в фазу гипергенеза при увеличении объема пород, в частности вследствие гидратации ангидрита и перехода его в гипс (гипсовые купола), или при попеременном увеличении объема воды при ее замерзании и уменьшении — при таянии льда (криотурбации).

Складки оседания представляют противоположность складкам разбухания и образуются вследствие растворения пород — известняков, доломитов, гипсов, ангидритов в зонах развития карста либо вследствие выноса из глубины сопочной брекчии в районах грязевого вулканизма. К этой же категории относятся структуры проседания, развивающиеся в районах наземной вулканической деятельности на месте интенсивного накопления ее продуктов (Индонезия, Карпаты, Кавказ и др.).

Складки выпирания по механизму образования сходны с диапировыми и подобно последним относятся к складчатости нагнетания (течения), но возникают они в приповерхностных условиях вследствие снятия нагрузки вышележащих пород на глинистые толщи в речных долинах.

Гляциодислокации – складки, вызванные напором движущихся материковых льдов или выжиманием пластичных пород под весом льда в краевой части ледника Развиты такие складки преимущественно в молодых кайнозойских и мезозойских отложениях, на тех участках, где они гипсометрически приподняты. Встречая на своем пути выходы относительно жестких пород (известняки, мел), ледник отделял от них крупные глыбы толщиной до десятков метров и площадью до нескольких квадратных километров и нередко перемещал на расстояние многих десятков и даже сотен километров. Такие ледниковые отторженцы широко развиты в Ленинградской области (Дудергофские высоты), Прибалтике, Белоруссии.