Первинні форми залягання шарів гірських порід.

Щоб розібратися з дислокаційними формами потрібно визначитись з деякими поняттями, які стосуються характеристики шарів і їх залягання.

Шар (пласт) - це геологічне тіло плоскої форми, яке складене осадочними породами однорідного складу з чіткими межами знизу і зверху і відносно невеликої товщини (потужності). У вугільній, рудній і нафтовій геології частіше вживають термін "пласт". Верхня межа шару називається покрівлею, а нижня – підошвою. Товщина (потужність) шару визначається найкоротшою відстанню від покрівлі до підошви. В межах шару нерідко простежуються прошарки інших порід. Дуже тонка шаруватість (2-3 мм.) називається мікрошаруватістю.

Якщо шар зменшується в якомусь напрямку і зникає, то говорять про його виклинювання, а зменшення товщини – називають пережимом, розширення – роздувом, виклинювання в обидва боки – лінзою.

В межах шарів можна спостерігати горизонтальну, хвилеподібну, діагональну (косу) і перехресну шаруватістъ.

Характеристика складчастих і розривних дислокацій шарів гірських порід.

Термін «дислокація» у геології означає порушення форми первинного залягання гірських порід.

а) Складчасті дислокації

Складчасті дислокації, або деформації – це зім'яті внутрішніми силами Землі шари (або пласти) порід у різні хвилеподібні форми. Величина їx може бути різною – від окремих форм у кілька метрів висотою і шириною до різних угрупувань складок, які орографічно можуть бути виражені гірськими хребтами чи навіть гірськими країнами.

Серед складчастих форм розрізняють дві групи: антиклінальні і синклінальні. В антикліналях шари вигнуті вверх, в синкліналях – вниз. Вони часто бувають сполучені між собою. В централь­ній частині антиклінальної складки (в ядрі) знаходяться найбільш давні шари, а в синклінальній – наймолодші.

В будь-якій антиклінальній чи синклінальній складці виділяють такі елементи: крила, замок, ядро, висоту, ширину, кути падіння крил, шарнір, осьову площину, вісь, кут складки (при вершині).

Дамо коротку характеристику елементів складок.

Крила – це бокові частини складок. Якщо антиклінальні і синклінальні складки розташовані одна за другою, то вони мають спільне крило.

Замок – це місце перегину складки, де одне крило переходить в інше.

Ядро – внутрішня частина складки, яка знаходиться між крилами і замком.

Висота антикліналі – відстань між найвищою її точкою i найнижчою точкою сумісної синкліналі (якщо вона простежується). А висота синкліналі – відстань між найнижчою точкою синкліналі і найвищою точкою сумісної антикліналі (і знову-таки, якщо цю точку можна простежити).

Ширина – відстань між точками перегину крил складки.

Кут складки (або кут при вершині) – це кут, який складений при продовженні поверхонь крил до перетинання.

Кут падіння крил – кут між нахилом крила складки і горизонтальною площиною.

Осьова площина (або осьова поверхня) – це площина, яка ділить (ніби розрізає) шари складки вздовж на дві рівні частини. При цьому кут складки (кут при вершині) теж поділяється пополам.

Вісь або осьова лінія – це та лінія, яка утворюється при перетині осьової площини з горизонтальною поверхнею, що уявно можна провести над антиклінальною чи синклінальною складкою. При польових спостереженнях визначити напрямок осі часто неможливо (наприклад, коли видно тільки поперечний розріз складки). Її проводять лише на картах.

Шарнір складки – це лінія, яка проходить по поверхні перегину шару. Він співпадає з віссю тільки тоді, коли осьова площина стоїть вертикально. Якщо ж осьова площина нахилена – поверхня шарніру на карті може дуже відрізнятись від положення осі на цій же карті.

Довжина складки – відстань вздовж осьової лінії між точками однозначних перегинів шарніру.

Слід мати на увазі, що в природі антиклінальні складки бувають зрізаними ерозійними процесами в верхній частині, а синклінальні не простежуються в замковій частині (занурюються).

В морфологічній класифікації складки поділяються за рядом ознак:

І. За положенням осьової площини :

- прямі (симетричні) – у яких осьова площина має вертикальне положення і крила мають однакові кути падіння;

- нахилені (несиметричні) – з нахиленою від вертикального положення осьовою площиною. Тому крила складки падають під різними кутами;

- перекинуті – коли крила також падають в один бік від вертикалі і молодші шари (верхні) в одному боці загнуті під давніші (внутрішні).

- лежачі – коли осьова площина лежить горизонтально або майже го­ризонтально;

- занурені (або перевернуті) – у яких осьова площина направлена вниз від горизонталі.

ІІ. За співвідношенням між крилами:

- ізоклінальні – з паралельними або майже паралельними крилами, як між собою так і до осьової площини, а кут при вершині дорівнює нулю або близький до нуля. Вони також можуть мати різний нахил.

- віялоподібні складки – характерні тим, що у них стиснуте ядро, а шари мають віялоподібне розташування.

ІІІ. За формою замка розрізняються такі складки:

- гострокутні – у яких кут при вершині менше 90⁰;

- тупокутні – з кутом складки більше 90⁰;

- сундучні (або коробчаті) – з плоскими замками і крутими схилами.

Якщо оконтурити складку в плані (на картосхемі), то вона матиме вигляд замкнутого контуру, в якому можна провести положення довгої і короткої осей.

IV. За відношенням довгої осі до короткої виділяються такі складки;

- лінійні – у яких вісь перевищує коротку більше, як у 3 рази;

- брахіформні (від грец.  короткий) – у яких довга вiсь перевищує коротку менше, ніж у 3 рази;

- куполоподібні та чашоподібні – з приблизно однаковими за довжиною осями.

Замикання (сходження) крил у лінійних антиклінальних або у брахіформних складок називається перикліналлю, а у синклінальних – центрикліналлю. Шарнір в периклінальній частині опускається, а в центриклінальній навпаки – підіймається.

До складчастих деформацій відносяться так звані флексури (від лат. flexura – вигин) – коліноподібні або ступінчасті вигини шарів на фоні горизонтального або нахиленого залягання порід. В цій структурній формі теж виділяють верхнє, нижнє та спільне крило.

В межах України (на Керченському і Тарханкутському півостровах, в Закарпатті) можна спостерігати антиклінальні складки, у яких верх­ня частина (склепіння) розірвана і на поверхню виходять породи ядра. Такі складки називаються діапіровими (вiд грец. “діапіро” – протикання). Розрив верхніх шарів виникає тоді, коли у ядрі з'являються пластичні породи (глина, кам'яна сіль, гіпс), які видавлюються на поверхню під великим тиском.

Прояв діапіризму яскраво простежується в межах Дніпровсько-Донецької западини від Чернігова до межі Донецької і Харківської областей в зв’язку з видавлюванням у верхні шари або і на поверхню потужних товщ солей. Діапіри на цій території розвинулись на великій глибині – 3-4 км і більше. Форма їх різноманітна: грибовидна, конусовидна, у вигляді штоків, колон і гребенів. В плані вони здебільшого округлі і овальні, розміром від кількох сотень м² до 50- 60 км². Так як надсоляні породи часто мають форму купола, то набуло визнання поняття “соляно-купольна тектоніка”. Ці куполи завжди розбиті концентричними розломами.

Угрупування складок. В гірських системах часто можна спостерігати поєднання великої кількості антикліналей і синкліналей, які всі разом підняті вверх і створюють окремі хребти. Їх називають антикліноріями. А коли така ж група складок створює міжхребетні пониження – то їх називають синкліноріями. Коли ж поєднуються антиклінорії та синклінорії в результаті утворюються гірські системи – то їx називають мегаантикліноріями (Урал, Великий Кавказ, Верхоянський хребет), а коли утворюють великі прогини – то мегасинкліноріями (від грец.  – величезний).

б). Розривні дислокації.

У земній корі в результаті ендогенних і екзогенних процесів виникає велика кількість розривів, які відповідно відносяться до тектонічних і нетектонічних порушень. Щоб відрізнити їх між собою потрібно добре розуміти їх виникнення на основі теоретичних знань і мати достатній досвід польових спостережень.

Розриви суцільності шарів чи пластів порід можуть бути без зміщення по розривах (це так звані діаклази) і зі зміщенням з різної амплітуди та в різних напрямках (параклази). За ступенем прояву розриви (тріщини) поділяють на 4 групи:

- поперечні – в напрямку падіння шару осадочних, метаморфічних чи магматичних порід;

- поздовжні – направлені паралельно до простягання шарів порід;

- косо направлені – під кутом відносно простягання;

- згідно направлені – що проходять всередині шарів паралельно до нашарування.

Нетектонічні розриви виникають при утворенні зсувів, обвалів, провалів; від великого тиску на породи біля обривів (наприклад, від великих споруд); в результаті фізичного вивітрювання (до глибини 10 - 15 м і більше).

Тектонічні розриви, як правило, простежуються в різних за складом породах, мають певну систему спрямування і кутів падіння. Серед них розрізняють розриви суцільності порід під впливом сил, які діють на розтягування. Вони спостерігаються паралельно до осей складок або на схилах великих прогинів. Їx називають тріщинами відриву. Вони, як правило, вертикальні, або круто нахилені і рівно направлені. Так звані тріщини відколювання утворюються при переміщеннях одної ді­лянки земної кори відносно іншої або в результаті стискання шарів земної кори. Ці тріщини виникають переважно при гороутвореннях або при вертикальних рухах в межах платформ. При цьому нерідко відколюються і щільні осадочні породи, що покривають фундамент.

Розсув – це розрив у земній корі, у якого блоки земної кори розходяться в різні боки від тріщини. Вони часто заповнені магматичними породами у вигляді дайок.

Найбільшими розривними порушеннями земної кори прийнято вважати складну систему грабенів і розсувів, які утворили рифтові долини (від англ. rift – розщілина) в межах найвищих частин Серединно-океанічних хребтів, систему Великих Африканських озер, дно Червоного моря і Байкалу. На території України великий розсув утворився на межі Українського щита і Причорноморської западини (він перекритий осадочним чохлом).

Нерідко в шарах порід виникають паралельні дрібні тріщини. Таке явище називається кліважем. В одних випадках система дрібних тріщин може бути виражена паралельно до нашарування, в інших – пересікати шари під різним кутом.

Розглянуті випадки тектонічних розривів характерні тим, що вздовж тріщин не відбувається переміщень гірських порід або вони незначні. І хоч вони в цілому добре помітні, основна роль у формуванні різних структур належить розривам із зміщенням по площині розриву.

Розглянемо найбільш характерні з них, які можна спостерігати у великих кар’єрах Кривого Рогу, Житомирщини, в каньйонах приток середнього Дністра, в горах Криму і Карпат, на Донецькій височині.

Скид – розривне порушення із зміщенням, у якого поверхня розриву (площина) нахилена в бік опущених порід. В скидах розрізняють лежаче крило (А), опущене або висяче крило (Б), поверхню розриву або зміщувача (В), кут падіння зміщувача, амплітуду по зміщувачу (а₁ – б₁), амплітуду по вертикалі (а₂ – б₂). Поверхня зміщувача часто гладенька і блискуча, від того одержала назву “дзеркала сковзання”. У великих розривах в зоні зміщувача породи перетираються і переходять у так звані мілоніти (вiд лат. mile – млин).

По відношенню до простягання порід скиди бувають поздовжні, поперечні і косі.

Підкид – порушення, у якого поверхня розриву нахилена в бік припіднятих порід. В підкидах теж є опущене або лежаче крило і припідняте або висяче крило, а також ті самі характеристики по зміщенню, що і в скиду.

Грабен ( від нім. Graben – рів ) – геологічна структура, яка утворена скидами або підкидами, в результаті чого центральна частина виявилась, опущеною. Вони часто співпадають з річковими долинами (Рейну, Іордану та ін.)

Горст ( від нім. Horst – височина ) – структура яка також утворена скидами або підкидами, в результаті чого центральна частина виявилась припіднятою. Вони утворили гори Шварцвальд і Вогези, складають основні масиви Тянь-Шаню, Східних Саян, гір Прибайкалля, Забайкалля та Алтаю.

Як грабен так і горст бувають прості і складні, тобто з кількома ступінчасто-зміщеними вниз чи піднятими блоками

Здвиг – розривне порушення, у якого відбулося переміщення порід в горизонтальному напрямку. Виділяють праве і ліве крило, здвигу, ази­мут простягання, амплітуду зміщення і кут падіння зміщувача. В природі невеликі, доступні для огляду здвиги трапляються рідко. Зате великі, що встановлені геологічними дослідженнями на суші чи на дні океанів відомі досить широко і нерідко добре відображені навіть на оглядових картах (наприклад, Сан-Андреас – в США, з амплітудою до 900 км) .

Для визначення правого і лівого крила здвигу потрібно вказати ( і позначити, якщо потрібно, на карті чи схемі) точку спостереження. Якщо відносно спостерігача крило здвигу перемістилось по зміщувачу вправо ( або по годинниковій стрілці ) – то це буде правий здвиг, якщо вліво – ( проти годинниковій стрілки ) – то лівий.

Насув – розривне порушення, яке виникло в результаті насування нижніх шарів на верхні. Це відбувається, як правило, при складчастих процесах, коли в результаті горизонтального або діагонального тиску розриваються складки.

Тектонічні покриви або шар'яжі (з фр. – нести, везти) – це надвиги складчастих комплексів по слабонахилених або навіть горизонтальних поверхнях. Та частина порід, яка насунулась, називається аллохтоном, а та, що лежить нижче (нерухома) - автохтоном або лежачим крилом. Вони достовірно виявлені в Карпатах, Аппалачах, Альпах, на Кавказі, Тянь-Шані, Кордільєрах та інших горах. Так, наприклад, Східні Карпати насунулись на Східно-Європейську платформу у північно-східному напрямку більше ніж на 100 км. На 150-200 км насунулись давні складчасті споруди Скандинавії на кристалічний фундамент. Ще більше (понад 200 км.) насунулись Аппалачі. В тілi покриву виділяють фронтальну частину і його корінь – місце, звідки почалось переміщення. Якщо фронтальна частина відокремлена ерозійними процесами від тіла покриву – то її називають тектонічним останцем. Покрив у процесі руху може розпадатись на менші частини – дігитації.

Таким чином, розібравшись з причинами і різноманітністю рухів земної кори, ми побачили велику кількість форм порушень первинного залягання шарів гірських порід. Але розглянуто тільки найбільш характерні їх різновиди, які відносяться переважно до локальних структур. Більшість великих структур, що утворились протягом тривалого геологічного часу, розглядаються в історичній геології.

Запитання і завдання:

1. Які причини викликають рухи земної кори і як їх поділяють?

2. На які розділи поділяють геотектоніку?

3. Охарактеризуйте вигляд шарів і шаруватість в межах шарів.

4. Намалюйте в конспекті складки і дайте визначення їх елементів.

5. Назвіть морфологічну класифікацію складок.

6. Намалюйте в конспекті розривні дислокації і дайте їм характеристику.

Тема: Характеристика землетрусів та проблеми їх прогнозування.