1.1.1. Геометрия и кинематика надвиговых чешуй

Надвиговая система состоит из серии чешуй (пластин) (thrust sheet). Чешуи первого порядка состоят из чешуй более низкого порядка и т.д. Каждая чешуя представляет собой объем горных пород, ограниченный подстилающим или ведущим (leading), и тыловым, или ведомым (trailing), надвигами (рис. 1.2.А). Углы падения надвигов с глубиной выполаживаются, приобретая листрическую морфологию. линия, вдоль которой соединяются два надвига, называется линией ответвления (branch line). Точка пересечения линии ответвления с плоскостью геологического разреза называется точкой ответвления (branch point). В зависимости от характера сочленения надвига со второстепенными надвигами различают вновь соединяющиеся (rejoining), соединительные (connecting), изолированные (isolated) и ответвляющиеся (diverging) надвиговые чешуи (рис. 1.2,Б).

Фундаментальной особенностью надвигов является их ступенчатая траектория образования (рис. 1.1, 1.2,А). Выделяются более протяженные участки надвига, субпараллельные слоистости (flat) или региональной сланцеватости, и относительно короткие участки надвигов – рампы (ramp), секущие слоистость или сланцеватость. Рампы подразделяются на фронтальные (frontal ramp), латеральные (lateral ramp) и косые (oblique ramp), в которых поверхность надвигов либо перпендикулярна, либо параллельна, либо ориентирована под углом к направлению тектонического транспорта (рис. 1.2,В). Линия пересечения рампа со слоем называется линией отсечки (cut-off line) (рис. 1.2,А,Б). Линия пересечения плоскости рампа со стратиграфическим разрезом называется просто отсечкой (cut off). Точка пересечения линии отсечки с геологическим разрезом называется точкой отсечки (cut-оff point) (Suppe, 1983). По положению отсечки на том или ином крыле надвига различают висячую и лежачую отсечки (рис. 1.2,А).

Под надвиговым покровом (thrust nappe), или шарьяжем (sharriage), понимается крупная надвиговая чешуя со значительным горизонтальным перемещением (десятки и даже сотни километров). Покров может быть также образован опрокинутым крылом крупной лежачей складки. Область, откуда начинаются перемещения покрова, называется его корнями (root). Фронтальные части покрова, утратившие вследствие эрозии непосредственную связь с аллохтоном, образуют экзотические останцы, или клиппы (klippe). Участки автохтона, вскрытые среди аллохтона в результате эрозии, называются тектоническими, или эрозионными, окнами (рис. 1.2).

См. также далее по тексту рис 1.8. и 1.1??

Формирование надвигов сопровождается пликативными деформациями. Все многообразие дизъюнктивно-пликативных форм (дизпликатов, по Ю.Н. Гололобову, 1982) сводится к трем типам (рис. 1.3): 1) складки срыва – detachment (decollement) fold, или lift-off fold (Mitra, Namson, 1989); 2) складки продолжения надвига – fault-propagation fold, в русскоязычной литературе такие структуры нередко называются взбросо-складками; 3) складки изгиба-надвига – fault-bend fold, их называют также рамповыми складками – ramp fold (Suppe, 1985; Jamison, 1987).

Складки срыва формируются при наличии пластичных слоев (эвапоритов, глин и т.д.), по которым трассируется детачмент. Тектонотипом являются коробчатые и шевронные складки Юрских гор (рис. 1.4,В). Наиболее изучены складки срыва Загросского пояса, с которыми связаны крупные нефтяные месторождения (Koyi, 1988).

Взбросо-складки образуются при затухании рампа. Край надвига, в котором горизонтальное перемещение равно нулю, называется

линией затухания надвига, или тип-лайн (tip-line) (рис. 1.5, 1.6,А, 1.7,А,В). Точка пересечения тип-лайн с плоскостью геологического разреза называется точкой затухания надвига, или тип-пойнт (tip-point). Г. Вильямсом и Т. Чапменом предложен метод определения тип-лайн и точки затухания на геологических разрезах. Этот метод основан на зависимости величины перемещения стратиграфических горизонтов по надвигу от расстояния между точками отсечек этих горизонтов до произвольно выбранной точки отсчета R на линии надвига в геологическом разрезе (рис. 1.6,В,Г,Д).

Взбросо-складки, как правило, асимметричны – с крутыми фронтальными и более пологими тыловыми крыльями. Наклон тылового крыла равен или меньше наклона рампа (Θ). Амплитуда надвига уменьшается к точке затухания за счет образования складки (dN=dn–dF2, рис. 1.7,А).

Полу-угол замка складки (γ*) связан с наклоном рампа (Θ) (рис. 1.5) выражением (Suppe, 1985)

2secΘ – cotΘ =(1 – 2cos²γ*/sin2γ*).

Это уравнение справедливо при отсутствии межслоевого сдвига.

Рамповые складки образуются при перемещении надвига с одного субпластового горизонта скольжения на другой (рис. 1.7,Б – 1.9).

В отличие от взбросо-складок рамповые складки симметричны. В идеальных рамповых антиклиналях углы висячей и лежачей отсечек равны, равны также и длины рамповых отсечек. Наклон тылового крыла равен или меньше наклона рампа. Вертикальная амплитуда складки равна вертикальной амплитуде рампа. Формы складки и надвига (рис. 1.8) связаны уравнением (Suppe, 1983)

φ=Θ=tg^-1(sin2γ/(1+2cos²γ)).

где φ – угол лежачей отсечки, Θ – угол висячей отсечки, γ – полу-угол замка складки.

Если амплитуда надвига много больше длины рампа, то образуются плоские и протяженные своды, которые называют кульминациями (culmination). В зависимости от типа рампа (рис. 1.2,В) различают фронтальныe, латеральные и косые рамповые складки.

В заключение данного параграфа необходимо упомянуть так называемые конседиментационные растущие складки (growth fold). Эти складки могут быть как рамповыми, так и взбросо-складками. Одновременно с их формированием на них отлагаются синхронные осадки. Мощность осадков, отлагающихся на своде и передовых крыльях антиклиналей, как правило, меньше, чем в соседних синклиналях (рис. 1.9,А). Изучение этих осадков, особенно при помощи сейсмопрофилирования, позволяет расшифровать эволюцию растущей складки. Дж. Саппе с соавторами (Suppe et al., 1992) рассчитали на примере Мексиканского залива, Филиппин, Калифорнии и Оклахомы скорость перемещения таких складок, которая составила 1 – 2 мм/год.

Взбросо-складки, складки срыва и рамповые складки в «чистом» виде встречаются редко. Они либо деформируются при образовании последующих надвигов, либо образуют совместные комбинации. Например, взбросо-складка может трансформироваться в рамповую складку и наоборот (рис. 1.10, 1.11). Формирование складок затухающего надвига (взбросо-складок и складок срыва) может смениться формированием незатухающего секущего (translated) надвига (рис. 1.11). Таким образом, рассмотренные три типа дизпликатов являются элементарными структурами надвиговых поясов. Все многообразие природных форм можно представить как комбинацию этих трех типов. Их размеры могут быть самыми разными – от сантиметров до километров.