Лабораторная работа 5 разрывные нарушения на геологических картах и в разрезах

Цель работы: ознакомление с принципами изображения разрывных нарушений на геологических картах и в разрезах и методами их анализа.

Объем работы: 4 ч.

Исходные данные: учебные геологические карты [1-2], схематические карты В.Н.Даниловича (см. приложение V), методические и учебные пособия [5-20], геохронологическая шкала.

Требуется:

сформулировать определение разрывных нарушений со смещением и их элементов;

построить геологические разрезы по исходным геологическим картам (см. приложение V);

дать краткое описание результатов анализа разрывных нарушений.

Материалы к отчету:

геологические разрезы по исходным геологическим картам (см. приложение V), оформленные в соответствии с требованиями инструкций [3,4];

пояснительная записка, включающая краткие ответы по теоретическим вопросам и обоснование выводов по анализу разрывных нарушений на исходных картах.

Методические указания и порядок выполнения работы

Работа выполняется после изучения признаков разрывных нарушений и их элементов по учебникам и конспектам лекций.

Разрывные нарушения со смещением широко развиты в земной коре, с ними геологу приходится иметь дело при изучении геологического строения как небольших площадей, так и огромных территорий, а особенно при анализе геологических карт.

К разрывным нарушениям со смещением относят разрывы сплошности горных пород локального и регионального масштаба, вдоль которых наблюдается перемещение блоков пород на разные расстояния. При их описании и анализе используются следующие понятия и термины, характеризующие разные элементы этих структурных форм:

сместитель,

лежачее и висячее крылья,

поднятый и опущенный блоки,

амплитуда смещения,

вектор (направление) смещения,

тип смещения (сброс, взброс, сдвиг, надвиг, раздвиг),

элементы залегания сместителя.

Их определение и характеристика даются во всех учебниках и учебных пособиях по структурной геологии.

На местности в обнажениях и горных выработках разрывные нарушения наблюдаются обычно в произвольных косых срезах или сечениях. На геологических картах они изображаются, как правило, в виде линий пересечения поверхностей сместителей разрывных нарушений с рельефом местности, т.е. в плане. Для всестороннего анализа разрывных нарушений часто используются их поперечные срезы в геологических разрезах, а также блок-диаграммы – объемные рисунки. Это позволяет одновременно наблюдать все элементы разрывных нарушений и характер смещения пластов вдоль сместителей.

Для выполнения заданий необходимо знать основные кинематические типы разрывных нарушений и их элементы, уметь изображать их в геологических разрезах. На исходных картах для упрощения работы рельеф условно принят горизонтальным.

Работа выполняется в следующем порядке:

1. Внимательно изучить исходные геологические карты, найти изображенные на них разрывные нарушения, определить основные их элементы (сместители, лежачие и висячие крылья, поднятые и опущенные блоки, амплитуды смещения и т.д.).

2. Составить геологические разрезы по указанным на картах линиям. Для правильного изображения смещения пород и складок вдоль разрывных нарушений необходимо на топографический профиль нанести не только сместитель, но также выходы пород, положение осей и осевых поверхностей складок, которые показывают характер и амплитуду смещения их на глубине.

3. Провести анализ разрывных нарушений, который включает решение следующих задач:

выделение основных систем разрывных нарушений и определение элементов их залегания;

определение кинематического типа разрывных нарушений;

определение вектора смещения по разрывным нарушениям.

Задача выделения основных систем разрывных нарушений и определения элементов их залегания решается путем анализа геологической карты.

При отсутствии данных об элементах залегания сместителей по исходной карте определяются их азимуты простирания. Направление и угол падения разломов можно определить по конфигурации линии сместителя. Вертикальные разломы имеют прямолинейные линии сместителей, ориентировка которых не зависит от рельефа. Линии сместителей наклонных разломов отклоняются в долинах рек и ручьев в сторону их падения, как и наклонные слои, давая фигуры, напоминающие «пластовые треугольники». Крутые разломы дают слабо выраженные, а пологие – четко выраженные «пластовые треугольники». В последнем случае угол падения сместителя можно определить с помощью метода изогипс. Субгоризонтальные сместители разломов надвигового типа могут давать тектонические останцы и тектонические окна [5,6].

Задача определения кинематического типа разломов решается путем анализа характера смещения геологических границ на карте. Характер смещения вдоль разломов геологических границ на карте определяется с учетом следующих положений.

Надвиги всегда имеют пологие углы падения сместителя, четко выраженные пластовые треугольники и трапеции; часто сопровождаются тектоническими окнами и останцами.

Раздвиги обычно выполнены жильным материалом.

Сбросы, взбросы и сдвиги чаще крутые или субвертикальные, при моноклинальном залегании пород и в крыльях крупных складок они имеют одинаковый характер смещения геологических границ. Различить их можно лишь в случае пересечения линией сместителя ядерных частей складок:

при сдвигах ось и оба крыла складки в одном блоке смещаются в одном направлении и с одинаковой амплитудой смещения. Левые и правые сдвиги различаются по ориентировке пары сил - у левых сдвигов пара сил образует вращательный момент против часовой стрелки, а у правых – по направлению часовой стрелки;

при сбросах и взбросах на карте ось складки в разных блоках в плане обычно не смещается, сохраняя свое направление, а крылья смещаются в разном направлении по правилам:

поднятый пласт перемещается по падению (правило пяти «п»);

в поднятом блоке разлома обнажаются более древние породы, чем в опущенном;

в поднятом блоке разлома ширина выхода ядра антиклинали больше, чем в опущенном, а ядра синклинали – меньше, чем в опущенном;

сбросы от взбросов можно отличить лишь при наклонном залегании сместителя - у сбросов опущен висячий блок, у взбросов – лежачий; иными словами у сбросов сместитель падает в сторону опущенного блока, а у взбросов – в сторону поднятого блока.

В природе широко распространены разрывные нарушения со сложным (комбинированным или косым) характером смещения, с определенной долей горизонтального (сдвигового) и вертикального (сбросового, взбросового, надвигового) смещения. Они имеют комбинированные названия: сбросо-сдвиги, сдвиго-сбросы и т.д.

Диагностика сложных нарушений проводится по ориентировке вектора смещения и величине углов между вектором смещения и линией падения сместителя β или между вектором смещения и линией простирания сместителя γ, которые показывают доли сдвиговой и сбросовой составляющих при косом смещении (рис.5.1, 5.2), а именно:

если γ = 0-10⁰, а β = 80-90⁰, т.е. вектор смещения совпадает с линией простирания сместителя, разлом можно отнести к типу сдвига;

если γ = 11-45⁰, а β = 45-80⁰, разлом относится к типу сбросо-сдвига или взбросо-сдвига;

если γ = 45-80⁰, а β = 10-45⁰, разлом относится к типу сдвиго-сброса или сдвиго-взброса;

если γ = 10-80⁰, а β = 0-10⁰, т.е. вектор смещения совпадает с линией падения сместителя, разлом можно отнести к типу сброса или взброса.

	Аг
Ав	γ β Аи
Рис.5.1. Соотношение истинной (Аи), горизонтальной (Аг) и вертикальной (Ав) амплитуд смещения при косом характере перемещения в плоскости сместителя: β – угол между вектором смещения и линией падения сместителя; γ - угол между вектором смещения и линией простирания сместителя
			Рис.5.2. Схема расположения векторов смещения в плоскости сместителя разрывного нарушения

Ориентировка вектора смещения и величина угла β между вектором смещения и линией падения сместителя может быть определена графо-аналитическим способом. Тангенс угла β равен отношению горизонтальной (Аг) и вертикальной (Ав) составляющих амплитуды смещения (см. рис. 5.1):

Аг/Ав = tgβ

Горизонтальная амплитуда смещения определяется по карте: в горизонтальном срезе как амплитуда смещения вдоль сместителя, а вертикальная (в поперечном разрезе) - по падению сместителя.

4. На завершающем этапе дается описание разрывных нарушений, изображенных на исходной карте, с учетом основных выводов по их анализу. При описании указываются пространственное положение разрывных нарушений (где они наблюдаются), ориентировка в плане, наклон сместителя, взаимоотношения со складчатыми формами; дается обоснование кинематического типа и возраста разрывных нарушений.

Пример анализа разрывных нарушений по геологическим картам, приведенных на рис. 5.3, дается ниже.

ОТЧЕТ

по лабораторной работе 5

РАЗРЫВНЫЕ НАРУШЕНИЯ

НА ГЕОЛОГИЧЕСКИХ КАРТАХ И В РАЗРЕЗАХ

Выполнил студент гр. РМ-…………………………..

Проверил………………………………………………

Целью работы является ознакомление с принципами изображения разрывных нарушений на геологических картах и в разрезах и методами их анализа.

Исходные данные: схематические геологические карты (см. рис. 5.3, 5.4).

Разрез по линии АБ
Рис.5.3. Геологическая карта с разрывным нарушением типа сдвига (сверху) и геологический разрез (снизу) Масштаб 1:10000. Составила Г.А.Гончар

Разрез по линии АБ
Разрез по линии ВГ
Рис.5.4. Геологическая карта с разрывным нарушением типа сброса (сверху) и геологические разрезы (снизу) Масштаб 1:10000. Составила Г.А.Гончар

Требуется по исходным учебным картам (см. рис. 5.3, 5.4):

провести анализ разрывных нарушений со смещением,

построить геологические разрезы по указанным линиям,

дать краткое описание результатов анализа разрывных нарушений.

На исходных картах (см. рис. 5.3, 5.4) изображены разрывные нарушения субширотного направления, пересекающие смятые в складки породы кембрийского возраста. Осевые линии складок имеют субмеридиональное направление. Линии сместителей разрывных нарушений прямолинейные, что свидетельствует о вертикальном залегании сместителя. Такое залегание имеют сдвиги, сбросы и взбросы.

На рис. 5.3 осевые линии и крылья складок в северном блоке смещены к западу относительно выходов пород среднего кембрия в южном блоке; ширина выхода ядерных частей складок в разных блоках примерно равна. Эти признаки указывают на сдвиговый характер смещения по разлому, направление смещения указывает на левый сдвиг. Амплитуда смещения составляет 110 м.

На рис. 5.4 осевые линии складок в разных блоках почти не смещены, крылья антиклинальной складки в северном блоке относительно южного блока смещены в разные стороны (западное крыло к западу, а восточное – к востоку), а ширина выхода раннекембрийских пород в ядре антиклинальной складки в разных блоках различна. Эти признаки указывают на сбросовый или взбросовый характер смещения по разлому. Поскольку сместитель вертикальный, это разрывное нарушение скорее всего является сбросом.

Северный блок относительно южного поднят, так как ширина выхода раннекембрийских пород в ядре антиклинальной складки в северном блоке больше, чем в южном. Такой характер смещения устанавливается также по:

правилу пяти «п» (поднятый пласт перемещается по падению);

возрасту пород в разных блоках (в поднятом блоке обнажаются более древние породы, чем в опущенном).

Горизонтальная амплитуда смещения разных крыльев западной антиклинальной складки различна: западного крыла - около 80 м к западу, а восточного крыла – около 30 м к востоку. Горизонтальная амплитуда смещения осевой линии этой складки (Аг) около 50 м к западу.

Вертикальная амплитуда смещения (Ав) по сбросу определяется в разрезе по линии ВГ (см. рис. 5.4) и составляет 100 м.

Величина угла β между вектором смещения и линией падения сместителя определяется по формуле

β = arctg Аг/Ав = arctg 50/100 = arctg 0,5 = 27⁰.

Следовательно, данное разрывное нарушение необходимо отнести к левому сдвиго-сбросу.

Истинная амплитуда смещения в плоскости сместителя составит

Аи = Аг/sin β = 50 /sin 27⁰ = 50 /0,45 = 112 м.

На рис.5.3 и 5.4 разрывные нарушения смещают породы всех отделов кембрийской системы, следовательно, их возраст послекембрийский.