52. Механизмы складкообразования и геологические обстановки формирования складок и складчатых систем.

Геологические обстановки:

1. Эндогенные процессы – эндогенная (тектоническая) складчатость.

2. Экзогенные процессы – экзогенная складчатость.

В эндогенной выделяют следующие складчатости:

• конседиментационную (преобладает вертикальная составляющая движения)

• постседиментационную (преобладает горизонтальная оставляющая движения)

Конседиментационная складчатость – складки погружения (равномерное опускание фундамента, складки обычно неправильной формы и копируют границы бассейна), складки, связанные с неравномерными вертикальными перемещениями фундамента (дробление крупных форм на более мелкие с увеличением углов наклона на крыльях с глубиной).

Постседиментационная складчатость – складка регионального сдавливания, складки облекания (поперечные изгибы в верхнем структурном этаже при вертикальном перемещении нижнего структурного этажа (горст-антиклинали, грабен-синклинали), складки гравитационного скольжения, приразрывные складки, складки, связанные с перемещением магмы (как складки продольного и поперечного изгибов), диапировые складки (протыкания), антиклинальные структуры, в результате внедрения пластичных горных пород (соляные купола, глиняные диапиры), складки вертикального течения (при перемещении сегментов земной коры вдоль глубинных разломов, при общем горизонтальном сжатии огромные клинья выдавливаются вверх), складки горизонтального течения («выжимание магмой» вследствии больших вертикальных напряжений на больших глубинах).

Экзогенная складчатость – гляциоскладки (вызваны напором ледников), наклоны и изгибы поверхностей наслоения (из-за неровностей эрозионного рельефа или различной скорости отложения первичных осадков) – это так называемые псевдоскладки: структуры облекания.

Динамические условия образования складок

Изгиб слоев в складки представляет собой упруго-вязкую деформацию. Если деформация не сопровождается пластиче­ским смещением вещества, происходит разрушение породы и об­разование разрывов. В породах с низкой вязкостью (соли, гипсы и др.) при воздействии достаточной нагрузки и различиях в дав­лении окружающей среды изгиб сопровождается течением вещест­ва. Последнее может возникнуть и в любых других породах в ре­зультате снижения вязкости по мере возрастания температуры.

Различия в динамической обстановке позволяют разделить складки на две крупные группы: складки изгиба и складки тече­ния.

Складки изгиба развиваются при продольном сжатии, попе­речном изгибе и воздействии пары сил.

Скольжение происходит на фоне общего перемещения вещества в направлении, перпендикулярном к действию сжимающих уси­лий, в участки с относительно меньшим давлением. Таким обра­зом, при образовании складок продольного изгиба происходит об­щее сжатие пород в направлении, нормальном к осевым поверх­ностям складок, и удлинение вдоль осевой поверхности. В прямых складках ось максимального сокращения (с) располагается гори­зонтально и перпендикулярно к простиранию складок, ось макси­мального удлинения (а) будет вертикальной, а средняя ось дефор­мации (Ь) вытянется по направлению складки.

Ширина и высота складок продольного изгиба возрастает с увеличением мощности слоев и вязкости пород. В маломощных слоях складки обычно невелики по размерам.

При однообразном составе и двухстороннем сжатии образуют­ся симметричные складки, нарушения концентричности или подо бия в которых могут быть вызваны различиями в физических свой­ствах отдельных слоев. При резких литологических раз­личиях в слоях могут возникнуть более сложные складки с разры­вами хрупких пород, сводовыми отслаиваниями и другими нарушениями.

Различные типы складок.

О, б — продольного изгиба; в, г — поперечного изгиба; б —течения; / — направления дейст­вующих сил; 2 — направления перемещения по­род; 3 — участки растяжения; 4 — участки сжа­тия

Расположение осей деформации в складке

При одностороннем действии сжимающих усилий возникают наклонные или опрокинутые складки.

Если силы, вызывающие образование складок поперечного из­гиба, сосредоточены вдоль определенных линий, возникают особен­но сложные деформации, повторяющие в общих чертах те линей­ные направления, от которых передаются усилия. Участки с интенсивным растяжением в таких складках могут ло­кализоваться в виде узких полос, создавая флексуры.

В складках поперечного изгиба ось минимального сокращения пород обычно расположена перпендикулярно к слоистости, а ось максимального удлинения — вдоль слоев. Если кривизна складки неодинакова, то и сокращение и удлинение на ее отдельных участ­ках будут различны. В вытянутых овальных складках растяжение и удлинение максимальны в направлении, поперечном к простира­нию складки, а минимальные — вдоль ее простирания.

Складки, образующиеся при действии пары сил (сдвиговых де­формациях), имеют ряд отличительных черт. Очень важно устано­вить, в какой плоскости действует пара сил: в горизонтальной или вертикальной.

В первом случае оси складок обычно располагаются кулисообразно под углом 40—50° к активной паре сил, занимая все прост­ранство в интервале между действующими силами.

Если действие сил сосредоточено по разные стороны от линии раз­рыва, оси складок при приближении к нарушению дугообразно из­гибаются в направлении смещения крыльев разрыва.

Складки течения возникают при вязко-пластическом состоянии вещества и очень большом значении фактора времени. Для направленного течения необходима достаточная разность давлений в окружающей среде, способная вызвать перемещение из участков с высоким давлением к участкам, в которых давление относитель­но ниже.

В верхних слоях земной коры, в условиях относительно невы­соких температур и давления, течение свойственно только горным породам, обладающим малой вязкостью: солям, гипсам, углям, из­вестнякам, глинам, насыщенным водой. При достаточно высоких температурах и давлениях высокую пластичность приобретают да­же самые крепкие породы, такие как кварциты, аплиты, гнейсы .и др.

Наиболее обычны условия, при которых возни­кают складки течения, связанные с общим горизонтальным сжа­тием пород.

Будучи перекрыты отложениями с большой плотностью, они начинают перемещаться вверх, протыкая последние и образуя при этом сложные сочетания складок (диапировые складки, см. ниже).

Геологические условия образования складок

Эндогенная складчатость

В эндогенной складчатости выделяются две подгруппы: конседиментационная складчатость, или складчатость, возникающая параллельно с накоплением осадков, и постседиментационная, или наложенная складчатость, развивающаяся позже обра­зования пород.

Складки, развивающиеся в верхних зонах земной коры, при образовании которых не происходит существен­ных изменений в первоначальном составе пород, называются по­верхностными.

В зависимости от условий образования этой категории складчатости выделяются следующие типы складок: складки регионального смятия, облекания, гравитационного сколь­жения, приразрывные, складки, связанные с перемещением магмы в земной коре, и диапировые.

Складки регионального смятия образуются при продольном изгибе деформирующихся толщ под влиянием сил, действующих на огромных терри­ториях параллельно поверхности Земли. Есть основания полагать, что складчатость регионального сжатия вызывается также горизонтальными перемещениями крупных участков земной коры. Для складок регионального смятия характерны линейные сим­метричные и асимметричные формы с общей ориентировкой осей.

Складки облекания (отраженные складки, по В. Е. Хаису; глыбовые складки, по В. В. Белоусову) представляют собой поперечные изгибы в верхнем структурном этаже (или осадочном чехле), образующиеся при глыбовых перемещениях нижнего струк­турного этажа-фундамента.

В большинстве случаев складки облекания начинают образо­вываться одновременно с осадконакоплением при перемещениях глыб фундамента вдоль разделяющих их разрывов. Это подтверждается закономерным уменьшением мощностей в сводах антикли­налей и увеличением мощностей отложений в ядрах синклиналей.

К складкам облекания относятся также глыбовые складки. В этих структурах, развивающихся из складок облекания, разры­вы, по которым перемещаются блоки фундамента, проникают в деформирующийся осадочный чехол и достигают поверхности. Та­ким путем возникают чередующиеся антиклинальные и синкли­нальные складки, разделенные продольными разрывами (обычно сбросами или взбросом), с уплощенными или плоскими замками и сравнительно крутыми крыльями. Такие глыбовые складки полу­чили название горст-антиклиналей и грабен-синклина­лей.

Складки гравитационного скольжения образуют­ся на склонах поднятий под действием гравитационных сил. Осадочные толщи, покрывающие склоны поднятий, приобретают в таких условиях значительный наклон и под воздействием гравитационных сил перемещаются в сторону впадин, подвергаясь при этом продоль­ному изгибу. Складки гравитационного скольжения широко распространены В складчатых областях. Ориентировка осей складок параллельна наиболее прогнутым час­тям впадин.

Складки, связанные с разрывами - приразрывные складки. При перемещении пород вверх по наклонным разрывам, главным образом по взбросам и надвигам, в нижнем, лежачем крыле развиваются горизонтально или наклонно ориенти­рованные силы, вызывающиеся давлением висячего крыла. риразрывные складки могут развиваться и на опущенных крыльях сбросов, там, где крылья при опусканиях испытывают из­гибы и коробления.

Складки, связанные с перемещениями магмы в земной коре. Вблизи контактов многих массивов интрузив­ных пород, возникших как на значительных глубинах в виде ба­толитов, так и в непосредственной близости от поверхности в фор­ме небольших тел, во вмещающих породах наблюдаются складки продольного или реже поперечного изгиба, оси которых ориенти­рованы согласно контурам интрузивных массивов. В действи­тельности же образование таких складок следует связывать с бо­ковым давлением магмы при ее продвижении в верхние части земной коры, в зону остывания и кристаллизации. Ширина пород, подвергающихся при этом складкообразованию, оказывается раз­личной и зависит в значительной степени от площади массива; обычно она не превышает нескольких километров, а чаще состав­ляет сотни метров.

Диапировые складки, или складки протыкания представляют собой антиклинальные структуры, обра­зующиеся в результате внедрения пластичных пород в окружаю­щие их менее пластичные и более хрупкие толщи. К породам, об­ладающим высокой пластичностью, выражающейся в способности течь под влиянием внешнего давления или под действием собственного веса, относятся соли, ангидрит, гипс и насыщенные водой глины.

Экзогенная складчатость

Основное значение в образовании экзогенной складчатости имеет сила тяжести, эффективность действия которой тесно свя­зана со строением современного, а иногда и древнего рельефа.