90. Систематика разломов, механизмы образования разломов и трещин различных типов.

Геометрическая и кинематическая систематика разломов, механизмы образования разломов и трещин различных типов.

Разломы-разрывы со смещением. По кинематике делятся на 6 основных групп: сбросы, взбросы, сдвиги, раздвиги, надвиги и покровы.

Основные эл-ты разломов:

Характерискика разломов

1) Пространственное положение разломов определяется простиранием и подением плоскости сместителя (по углу падения):

-Вертикальные – 80 градусов

-Крутопадающие - > 45 или 60 гр

-Пологопадающие - > 30гр

2) По соотношению простирания сместитеся к простиранию слоистости:

-Поперечные

-Продольные

-Косые

3) по падению плоскости сместителя:

-Согласные

-несогласные

Сбросы

Разрывное нарушение при котором поверхность разрыва наклонена в сторону опущенного крыла.

Параметры сброса: лежачее крыло (приподнятое - А), висячее крыло (опущенное - Б), плоскость сместителя (В), угол падения сместителя (a), вертикальная амплитуда (а1-б2), горизонтальная амплитуда (б1-б2), стратиграфическая амплитуда (а4-б1), горизонтальный отход (а3-б2), вертикальный отход (а2-б1)

По направлению движения крыльев выделяются: прямые, обратные, шарнирные и цилиндрические сбросы.

П о взаимному расположению сбросов в плане различают: параллельные, радиальные и перистые.

Р — направление действующих сил; σ1, σ2, σ3 — максимальные нормальные напряжения; τ max — максимальные касательные напряжения; двойные линии — сбросы

Образование сбросов.

Все смещения горных пород по поверхностям разрыва происходят в условиях разнонаправленного или однонаправленного, но различного по амплитуде и скорости смеще­ния блоков. Смещения могут происходить одновременно с образо­ванием разрыва или значительно позже. Из соотношения движений крыльев наклонных сбросов устанавливается, что между крыльями образуется «зияние», т. е. нарушенные слои как бы отходят друг от друга. Образование «зияния» вызывается растя­жением участков земной коры, в которых образуются сбросы.

Разрушение возможно хрупким путем (отрыв) или вязким (скалывание). В обоих случаях, кроме того, действует сила тяжести, направленная вниз.

При образовании сбросов, связанных с хрупким разрушением пород, отрыв практически происходит мгновенно, но последующее смещение крыльев может растянуться на значительные интервалы времени, измеряемые не только тысячами, но и нередко миллиона­ми лет, что подтверждается широким развитием конседиментационных сбросов. При этом происходит разрядка напряжений в приле­гающих к сместителю породах, чем и обусловлены относительно большие расстояния между крупными хрупкими разрывами. Дей­ствие растягивающих усилий вызывает широкое развитие трещин отрыва, в зонах концентрации которых при воздействии силы тя­жести происходит образование поверхности смещения. Для хруп­ких разрывов характерно присутствие мощных полос раздроблен­ных пород и крупнообломочных брекчий трения.

Сбросы, образующиеся при вязком разрушении пород, в усло­виях преобладающих растягивающих усилий развиваются по од­ному из максимальных касательных напряжений (рис. 204, в). На­растание амплитуды смещения происходит постепенно и нередко при нагрузках ниже пределов прочности пород вследствие ползу­чести. Образующиеся разрывы могут быть сближены и сопровождаться многочисленными параллельными трещинами скалывания, в их сместителях возникают не крупнообломочные тектонические брекчии, а тонко растертые милониты. При вязком разрушении τ max образует острый угол с осью σ1 и тупой с σ3, причем напряжения по оси σ1 обычно связаны с гравитацией, а по оси σ3 — с тек­тоническими нагрузками.

Помимо описанных разновидностей сбросов у земной поверхно­сти широко распространены разрывы, связанные с действием силы тяжести. Такие сбросы ограничивают обвалы, оползни и другие, подобные явления.

Взбросы.

Взбросами называют­ся нарушения, в которых поверхность разрыва наклонена в сто­рону приподнятого крыла.

С хема взброса в разрезе

По направлению перемещения крыльев выделяются три вида взбросов: прямые, обратные и шарнирные.

По взаимному расположению в плане различают ступенча­тые, радиальные и перистые взбросы.

Взбросы, как и сбросы, по отношению ко времени образования нарушенных ими осадочных толщ делятся на конседиментационные и постссдиментационны.

Происхождение взбросов.

Строение взбросов хаарктеризуется перекрытием одного крыла другим, указывающим на сближение крыльев в обстановке об­щего сжатия. Последнее вызывается горизонталь­ным тектоническим давлением, нередко далеко превышающим пределы прочности пород. При образования взбросов почти всегда существует обстановка всестороннего сжатия причем ось σ1 (максимального главного нормального направ­ления) располагается горизонтально и связана с тектоническим давлением; ось σ3 (минимального главного нормального напряже­ния) ориентирована вертикально и соответствует силе тяжести; промежуточная ось σ2 горизонтальна (рис. 2 09).

Развиваются взбросы главным образом в районах с линейной складчатостью и при горизонтальной ориентировке σ1 вкрест про­стирания осей складок по двум или одному направлению под уг­лом к направлению складок. Для повышения касательных напря­жений важна разность значений σ1 и σ3. Так как с глубиной по мере увеличения значения силы тяжести будет расти величина вертикального напряжения (σ3), а разность между σ1 и σ3 уменьшаться, как бы ни было велико горизонтальное тектоническое дав­ление (σ1), такие соотношения приводят к тому, что взбросы раз­виваются преимущественно вблизи земной поверхности и, если σ3 станет равным промежуточному напряжению σ2, вместо взбросой начнут образовываться сдвиги.

Происхождение грабенов и горстов.

При образовании грабенов и горстов, ограниченных сбросами, на горные породы действует двойное усилие: общее растяжение и силы гравитации. Последнее вызывает погружение центральных частей грабенов и крыльев гор­стов, в то время как поднятые части структур могут сохранять, стабильное положение. Особенно часто грабены, ограниченные сбросами, встречаются в сводовых частях куполовидных складок (соляных диапирах и др.).

Схема горстов в разрезах:

а — простого, образованного двумя сбросами; б — простого, образованного двумя взбросами; в — сложного, образованного сбросами; г — сложного, образованного взбросами

Грабены и горсты, образованные взбросами, обычно являются следствием активного сжатия земной коры в горизонтальном на­правлении. В осадочных чехлах такие же структуры могут возник­нуть при блоковых вертикальных перемещениях фундамента. Гра­бены, ограниченные взбросами могут образовываться вследствие сдавливания их центральных частей при боковом сжатии, но встречаются редко и получили специальное название «рамп».

Помимо описанных выше грабенов и горстов сбросы и взбросы могут образовывать и иные сочетания. На смыкающих крыльях флексур и в других подобных структурах, связанных с растяже­ниями, нередко возникают ступенчатые сбросы. При воздействии в горизонтальном направлении пары сил и действии векторов па­раллельно сместителю развиваются кулисообразные сбросы.

Магматические штоки и соляные диапиры часто вызывают по­явление концентрических разрывов как сбросового, так и взбросового строения. В таких же условиях развиваются сбросы на периклинальных погружениях складок.

Часто встречающиеся прямоугольная или параллелепипедная системы сбросов могут быть результатом переориентировки напря­жений по горизонтальным осям. Например, при разгрузке напряже­ния σ3 и замене его σ2 при сохранении значения и вертикального положения σ1. Причем образование одного из направлений сбросов отделено от появления другого направления интервалом времени, в течение которого происходит изменение ориентировки осей глав­ных нормальных напряжений.

Сдвиги

Сдвигами называются разрывы, смещения по которым происходят в горизонтальном направлении — по простиранию сместителя (рис. 213).

В сдвигах различаются крылья, сместитель, угол наклона сместителя и амплитуда смещения.

По углу наклона сместителя сдвиги делятся на горизон­тальные (угол наклона от 0 до 10°), пологие (угол наклона от 10 до 45°), крутые (угол наклона от 45 до 80°), верти­кальные (угол наклона сместителя от 80 до 90°).

Крутой (а), поло­гий (б) и горизонтальный (в) сдвиги

По отношению к простиранию нарушенных пород сдвига так же, как и сбросы и взбросы, могут быть продольными, ко­сыми, или диагональными, и поперечными. Различают правые и левые сдвиги. Для того чтобы установить ха­рактер смещения, наблюдатель должен стать лицом к сместителю в пункте обрыва слоя. Если на противоположном крыле сдвига слой относительно наблюдателя будет смещен вправо, сдвиг будет называться правым, если влево — левым.

Сложную задачу представляет отделение сдвигов от сбросов и взбросов. Направление перемещения крыльев в сдвигах может быть установлено по бороздам скольжения, которые на поверхно­стях сместителя имеют горизонтальное положение. На вертикальное смещение границ указывает видимое горизонтальное смещение вертикальных границ (дайки,штоки,разломы). Смещение оси складок(осевая поверхность вертикальна). Смещение в одном направлении слоев с противоположным падением. Подворот слоев.

Происхождение сдвигов.

Образование сдвигов вызывается воз­действием на горные породы противоположно направленных сил (пары сил). Для вертикальных сдвигов «наиболее типична такая система напряжений, при которой ось промежуточного главного нормального напряжения (σ2) ориентирована вертикально (грави­тационное давление), а две другие оси главных нормальных на­пряжений (σ1,σ2) располагаются в горизонтальной плоскости и связаны с горизонтальным тектоническим сжатием

Сдвиги могут относиться как к хрупким, так и к вязким разры­вам. Первые широко развиты в чехлах платформ, вторые — в складчатых областях как поперек, так и под углом к простиранию осей складок.

Раздвиги

По предложению В. В. Белоусова разрывы, в которых перемещение крыльев происходит под прямым углом к поверхно­сти отрыва, называют раздвигами (рис. 220). При раздвиге увели­чивается зияние между крыльями разрыва. Амплитуда раздвига измеряется перпендикулярно к поверхности разрыва и может быть различной. В некоторых случаях она достигает десятков метров, но обычно не выходит за пределы нескольких метров.

Раздвиги чаще, чем другие виды разрывов, заполнены горными породами и минералами. С ними связаны как одиночные крупные вертикальные дайки, заполняющие сместители раздвигов, так и линейные дайковые пояса.

Растяжения, вызывающие образование раздвигов, охватывают всю массу пород. При этом оси главных нормальных напряжений σ1, и σ3 располагаются в горизонтальной плоскости, а промежуточ­ная ось σ2 ориентирована вертикально.

Растяжениями в сводах над очагами интрудирующей магмы следует объяснять образование многочисленных кольцевых и ра­диальных даек интрузивных пород, часто обрамляющих округлые и овальные гранитоидные массивы с небольшой глубиной эрозион­ного среза.

Надвиги

Рассмотренные выше виды разрывов характеризуются хрупким отрывом или вязким разрушением горных пород без за­метных предварительных пластических деформаций либо сопровождаются очень незначительными пластическими деформациями. Существуют, однако, широкие распространенные разрывы, воз­никающие и развивающиеся параллельно с образованием складок. Разрывы взбросового строения, возникающие одновременно со складчатостью или накладывающиеся на складчатые структуры, называются надвигами.

Надвиги развиты преимущественно в сильно сжатых наклонных или опрокинутых складках. Реже они осложняют строение плавных пологих складок. В складках, образованных относительно однород­ными породами, надвиги возникают в замках и ориентированы параллельно осевой поверхности. В неоднородных толщах пород они могут развиваться в крыльях складок по границам пластичных пород. Такие надвиги широко распространены, например, среди меловых и палеогеновых отложений Восточных Карпат, где они сосредоточены в нормальных крыльях опрокинутых складок, в кровле или подошве мягких олигоценовых аргиллитов. В плане надвиги обнаруживают пространственную связь с отдель­ными складками. Они развиваются вдоль осевых линий складок или на их крыльях параллельно осевым линиям и выклиниваются при выполаживании складок. Надвиги возникают там, где складки сильно сжаты или опрокинуты. Нередко отдельные надвиги объединяются, охватывая две или больше скла­док. В складчатых комплексах, опрокинутых в одну сторону, часто развиваются параллельные надвиги, придавая общей структуре че­шуйчатое строение. Амплитуды смещения по надвигам обычно не велики и редко превышают сотни метров.