Складчасті форми, їх типи і будова в різних геологічних умовах

Зі складчастими структурами пов’язані численні родовища золота, міді, свинцю та цинку, сурми, ртуті та інших металів. Рудні тіла розташовуються як у шарнірах, так і крилах складок. У низці випадків складчаста структура слугує лише загальним фоном, а структурні елементи, що контролюють залягання рудних тіл, є більш пізніми, накладеними (поліметалічні родовища). Для іншої групи родовищ характерним є те що їх структура безпосередньо пов’язана з тими тектонічними елементами, які виникли під час складкоутворення (деякі сурм’яно-ртутні родовища). Головним для розвідки та дослідження таких родовищ є детальний аналіз складчастих споруд.

Необхідно відмітити, що в рудних полях ендогенних родовищ морфологія та генетичні типи складок у черствуватих товщах знаходяться у суворій відповідності з історією геологічного розвитку рудоносних площ. У протерозойських та архейських утвореннях зазвичай розвинуті перетиснені лінійні, що мають круте, практично вертикальне положення осьових поверхонь та крил. Численні складки виявляються перекинутими та у більшості деформованих верств чітко проявлена сланцюватість осьової поверхні. Нерідко виникають складки течії. Під час формування таких складок часто відбувається разлінзування (будинаж) відносно міцних верств, що знаходяться між верствами порід яким більш властива пластична деформація.

Верствуваті товщі палеозойського та мезозойського часу, як правило, зім’яті у лінійні або ізоклінальні складки з крутим падінням крил. Сланцюватість осьової поверхні зазвичай перетинає не всі верстви, а проявлена тільки в окремих з них, що більш здатні до пластичних деформацій. Верствуваті товщі, що складають верхні горизонти геосинклінальних споруд, або ті що відносяться до платформних утворень, зазвичай зім’яті у куполоподібні складки, які характеризуються положистим заляганням крил. В цих умовах часто проявлені також сундучні складки та різні флексури.

Щоб вдало вирішити задачу виявлення закономірностей локалізації зруденіння, необхідно мати чітке уявлення про умови формування вивчаємих складчастих форм, тобто про механізм їх утверення. Найбільш часто проявляються складки повздовжнього вигину з проковзуванням верств за площинами нашарування. Рідше зустрічаються складки поперечного вигину, блоковані та діапірові складки.

Складки повздовжнього вигину з проковзуванням

У черствуватих товщах утворюються внаслідок відносного зміщення (ковзання) сусідніх пластів (рис. 1, а). Горизонтальне стискаюче зусилля Р (рис. 1, б) можливо розкласти на складову у площині верствуватості, що направлена в сторону замка складки Р₁ та складову, яка перпендикулярна до верствуватості Р₂. Остання складова невелика на початкових стадіях вигину при пологому падінню пластів та зростає при збільшенні куту їх падіння. Саме цьому поперечний тиск має максимальне значення на крилах складки та зменшується у шарнірній частині. В зв’язку з цим відбувається вижимання матеріалу з крил складки в шарнір та утворюються подібні складки (рис. 1, в). Ступінь інтенсивності такого вижимання залежить від механічних властивостей гірських порід, від їх пластичності. Внаслідок цього в шарнірах складок відбувається значне збільшення потужності одних пластів при порівняно невеликим зміненням потужності інших. Для антиклінальних складок такого походження (подібні складки) характерним є виникнення порожнин відшаровування. Поява таких порожнин, вірогідно, викликана також і тим, що у випадку залягання відносно міцної верстви під пластичним в період стискання обидві верстви деформуються і відбувається невелике нагнітання матеріалу в шарнір складки. Після зняття стискаючих зусиль пластичні верстви, деформація яких перевищила межу пружності, вже не зможуть набути первинну форму. Міцні ж верстви, деформація яких не перевищила межу пружності, знову набудуть свій первісний об’єм, що і є причиною розвитку над ними порожнин відшаровування. Ці порожнини в майбутньому виявляються заповненими магматичними або рудними масами, які мають форму сідлоподібних, лінзоподібних або інших тіл (рис. 1, г). Прикладами родовищ є Бендіго в Австралії (золото-кварцове), деякі поліметалічні родовища та ртутні родовища. В концентричних складках потужність верств в різних частинах складки залишається незмінною.

Рис. 1. Механізм утворення складок повздовжнього вигину з проковзуванням (за А.В.Пеком, 1960).

а – відносне переміщення пластів при утворенні антиклінальної складки повздовжнього прогину з проковзуванням (переміщення зображене стрілками); б – динаміка процесу формування складки (Р – горизонтальне стискаюче зусилля; Р₁ – складова в площині верствуватості; Р₂ – складова, що перпендикулярна до верствуватості); в – вижимання матеріалу з крил складки в шарнір з утворенням подібної складки; г – умови виникнення відшарувань та дрібних тріщин відриву при зминанні в складки різнорідних верств гірських порід (за А.В.Корольовим, П.А.Шехтманом, 1965).

Верстви: 1 – пластичні; 2 – несучі; 3 – крихкі; 4 – порожнини відшарування; 5 – тріщини відриву. Стрілками показаний напрямок проковзування пластів.

При формуванні складок вигину з проковзуванням у верствах пластичних порід, що залягають між верствами більш міцних порід, нерідко виникають складки волочіння. Їх утворення є наслідком руху матеріалу більш пластичних порід на крилах складки в напрямку шарніру. Верства пластичних порід виявляється під дією пари сил, напрямок яких визначається напрямком ковзання верств (рис. 2, а). Знання орієнтування складок волочіння у верстві можливо використовувати для визначення його покрівлі та підошви, тобто стратиграфічного положення в даній товщі, що необхідно для побудови геологічних розрізів (рис. 2, б, в). Наявність складок волочіння у верстві круто падаючої товщі (рис. 2, в) дозволяє з впевненістю говорити про те що ми маємо діло з перекинутим заляганням гірських порід. Складки волочіння досить часто зустрічаються на рудних родовищах, але описані вони недостатньо.

Якщо на крилах складок верства міцних порід невеликої потужності знаходиться між більш пластичними породами, то внаслідок вигину верств та їх ковзання відбувається тектонічне розлінзування (будінажу). Міцна верства розбивається двома системами дрібних тріщин сколювання або поперечними тріщинами відриву на окремі блоки та розтаскується, відбувається його розділення на окремі лінзи.

Поряд зі складками волочіння, що виникають у пластичних верствах, пластична деформація верств більш міцних порід може привести до утворення в них сланцюватості (кліважу). Питання про положення в складці сланцюватості, яка генетично споріднена зі складчастістю досить складне. Розрізняють два головних типи такої сланцюватості - сланцюватість шаруватості (верствуватості) та сланцюватість осьової поверхні. Походження першої, що виникає внаслідок ковзання пластів паралельно шаруватості, сумнівів не викликає. Походження шаруватості осьової поверхні трактується по різному. Вона може бути наслідком сколювання паралельно тій системі площин сколювання, яка не співпадає з верствуватістю. В загальному випадку така сланцюватість повинна бути розвинута в складці віялоподібно, але може бути практично паралельною осьовій поверхні. Можливе і інше положення і механізм утворення сланцюватості (кліважа) у складках (Міхайлов, 1973). Співвідношення положення сланцюватості осьової поверхні з шаруватістю можливо використовувати при розшифруванні стратиграфічної послідовності верств. На рис. 3 видно, що сланцюватість орієнтована під гострим кутом до шаруватості порід.

Р ис. 2. Механізм утворення складок волочіння в антиклінальній складці, що формується шляхом вигину з проковзуванням верств (а) та використовування складок волочіння для визначення підошви та покрівлі пластів (розрізи б, в).

Лінії 1-1, 2-2, 3-3 – осьові поверхні складок волочіння: стрілками показаний напрямок ковзання пластів; β – тупий кут, що утворений осьовою поверхнею складки волочіння в площиною нашарування у верстві, що рухалася; α – кут падіння осьових поверхонь складок волочіння (для рис. 2, б – падіння осьових поверхонь α=29° на південний схід; для рис. 2, в – α=18°, падіння на південь).

1 – пісковик; 2 – глинистий сланець.

Д о шарнірів складок повздовжнього вигину приурочені численні поліметалічні, мідно колчеданні, золоторудні, сурм’яно-ртутні та інші родовища.

Рис. 3. Співідношення у розрізі сланцюватості осьової поверхні антиклінальної складки з шаруватістю (суцільні вертикальні лінії) (за А.В.Пеком, 1960). Тонким пунктиром зображена форма складки та її осьова поверхня.

Необхідно розрізняти родовища, що приурочені до замків складок з пологими та горизонтальними шарнірами та родовища, що знаходяться в замках складок з крутим зануренням. Перші мають форми сідлоподібних покладів та лінз, для других характерними є сідлоподібні поклади, а також S-подібні, трубоподібні та лінзовидні тіла. У випадку з круто занурюючимися шарнірами масштаби зруденіння мають значний вертикальний розмах при незначних горизонтальних розмірах.

Важливе значення у локалізації рудних тіл в складках повздовжнього вигину з проковзуванням набуває анізотропія фізико-механічних властивостей порід, що їх складають. Це виражене у приуроченості сідлоподібних покладів до границь порід різного складу і прояву в складках багатоярусних рудних тіл. На крилах складок рудні поклади також досить часто приурочені до горизонтів, що складені сприятливими породами та до міжшаровим зривам, які виникають, не тільки під час складчастості, але і на більш пізніх етапах формування структури родовищ.