Лекция № 7: «Складчатые нарушения»

Первоначальное горизонтальное залегание вулканогенно-осадочных толщ чаще всего бывает нарушенным. Слои приобретают наклонное залегание, волнообразно изгибаются, местами разрываются трещинами и смещаются по ним. Возникают вторичные формы залегания слоев. Обычно они обусловлены движениями земной коры, вызванными внутренними силами, т.е. тектоническими движениями. По характеру происшедших изменений нарушения делятся на два типа: пликативные¹ нарушения, заключающиеся в нарушении формы слоев и их положения в пространстве без нарушения сплошности, и дизъюнктивные², выражающиеся образованием трещин и часто в дифференциальных перемещениях блоков пород, разделенных этими трещинами. Кроме тектонических встречаются и нетектонические нарушения, связанные с поверхностными силами – движением ледников, оползней и др. Возникающие при этом деформации захватывают небольшие поверхностные участки пород, роль их в формировании структуры земной коры мала, и поэтому рассмотрены они будут поверхностно.

Пликативные нарушения очень часто называют также складчатыми, однако такие нарушения приводят не только к образованию складок, но и просто к наклону слоев, а также ко вторичному изменению мощности слоев.

Рис. 1. Геологическая карта и разрез моноклинально залегающей толщи.

Одним из широко распространенных пликативных нарушений является наклонное, или моноклинальное, залегание слоев (рис. 1), характеризующееся одинаковым углом и направлением наклона слоистой толщи. Если моноклинальное залегание выдерживается на большой площади, такую форму залегания называют моноклиналью. Обычно такие формы встречаются на платформах и в областях сопряжения складчатых сооружений с примыкающими к ним прогибами.

Если на фоне горизонтально или моноклинально лежащих слоев возникает перегиб к более крутому залеганию, а затем вновь выполаживается, такая структурная форма называется флексурой (рис. 2).

Рис. 2. Геологическая карта и разрез флексуры.

Флексура – это коленообразный изгиб слоистой толщи. У флексур в вертикальных разрезах выделяются следующие элементы: верхнее, или поднятое, крыло; нижнее, или опущенное, крыло; смыкающее крыло; угол наклона смыкающего крыла; вертикальная амплитуда смыкающего крыла.

Флексуры, распространенные в породах с наклонным залеганием, могут быть согласными и несогласными. В согласных флексурах верхнее, нижнее и смыкающие крылья направлены в одну и ту же сторону; в несогласных – верхнее и нижнее крылья наклонены в одну сторону, а смыкающее крыло – в противоположную. Если коленообразный изгиб пород наблюдается в горизонтальной плоскости, такая флексура носит название горизонтальной.

Флексуры можно разделить на две группы. К первой относятся флексуры, развивающиеся позже процессов осадконакопления. Ко второй – флексуры, развивающиеся на фоне процессов осадконакопления. Строение каждой из групп флексур обладает рядом существенных отличий.

Флексуры, образовавшиеся позже осадконакопления, не имеют различий в мощностях и фациях на крыльях, углы наклона верхнего и нижнего крыльев могут быть одинаковыми, но могут быть и различными.

Значительно сложнее строение флексур, образующихся одновременно с накоплением осадков. Отличительные черты этих флексур выражаются в резком изменении мощностей и фаций на их крыльях. На нижних опущенных крыльях обычно отмечаются наиболее полные стратиграфические разрезы пород с наибольшими мощностями и тонкообломочные глинистые или карбонатные фации. На смыкающих крыльях мощности пород наименьшие, часто здесь появляются перерывы с выпадением отдельных членов стратиграфического разреза. Смыкающим крыльям свойственны грубообломочные фации и нередко рифогенные образования. На верхних, приподнятых крыльях мощности пород значительно меньше, чем на опущенном крыле. Слагающие их фации обычно грубообломочные. На глубине смыкающие крылья описываемых флексур нередко осложняются разрывами.

Помимо флексур в условиях моноклинального залегания встречаются участки с менее крутым, даже горизонтальным залеганием слоев, называемые структурными террасами. Если такой участок вытянут по направлению падения моноклинали, он называется структурным носом.

Наиболее распространенными и разнообразными формами пликативных нарушений являются складки, т.е. волнообразные изгибы слоев.

Любую складку определяют следующие элементы:

• крылья – две более или менее ровных наклонных поверхности, образованные смятыми в складку слоями;

• замок или свод – часть складки в месте перегиба слоев (строгих границ между крыльями и замком не существует);

• ядро – внутренняя часть складки, выделяющаяся условно относительно какого-либо слоя и имеющая соответственно различный объем, зависящий от глубины рассматриваемого разреза;

• угол складки – угол, образуемый мысленно продолженными до пересечениями крыльями;

• шарнир – линия, проходящая через точки максимального перегиба слоя в замке складки (это обычно кривая, изгибающаяся и в горизонтальной и в вертикальной плоскостях). Положение шарнира определяется азимутом его погружения (или воздымания) и углом погружения (или воздымания);

• гребневая поверхность – поверхность, соединяющая самые высокие точки расположения слоев, образующих складку;

• гребень складки – это линия пересечения гребневой поверхности с кровлей или подошвой любого из слоев складки;

• осевая плоскость – поверхность, проходящая через шарниры складки, проведенные по разным слоям, ее составляющим;

• ось складки – линия пересечения осевой плоскости складки с горизонтальной плоскостью. Ось характеризует ориентировку складки в плане. Ее положение определяется азимутом простирания. На карте ось складки находится путем соединения точек, расположенных в местах перегиба слоев.

Кроме того, в поперечном разрезе складки характеризуются длиной, шириной и высотой, определяемыми относительно какого-либо слоя. Длина складки – это расстояние вдоль осевой линии между смежными перегибами шарнира. Ширина (или горизонтальный размах) измеряется расстоянием между осевыми поверхностями двух сопряженных складок. Высота (или вертикальный размах) складки определяется вертикальным расстоянием между положением одного и того же слоя в замках двух соседних складок – антиклинальной и синклинальной.

Среди складок выделяются две основные разновидности – антиклинальные и синклинальные. Антиклинальными складками (антиклиналями) называются изгибы, в центральных частях которых располагаются более древние породы относительно их краевых, периферических частей. В синклинальных складках (синклиналях) центральные части сложены породами, более молодыми по сравнению с породами, слагающими их краевые части.

В сильно деформированных толщах (главным образом метаморфических) стратиграфический критерий определения антиклинальных и синклинальных складок может быть неприменим и тогда пользуются нейтральными терминами: складки, обращенные выпуклостью вверх, называют антиклинальными, а обращенные выпуклостью вниз – синклинальными.

Морфологическая классификация складок

1. По положению осевой поверхности:

А. Симметричные складки – с вертикальной осевой поверхностью и одинаковыми углами наклона крыльев;

Б. Асимметричные складки – с наклонной или горизонтальной осевой поверхностью и различными углами наклона крыльев:

1. наклонные;

2. опрокинутые;

3. лежачие;

4. ныряющие, или перевернутые.

2. По соотношению между крыльями:

   1. обычные, или нормальные;

   2. изоклинальные;

   3. веерообразные.

3. По форме замка:

   1. острые – с углом менее 90⁰;

   2. тупые – с углом более 90⁰;

   3. сундучные (коробчатые) с плоскими замками и крутыми крыльями.

4. По соотношению мощностей слоев на крыльях и в сводовой части:

   1. подобные складки, у которых мощность слоев на крыльях меньше мощности в сводах, а форма замка не меняется с глубиной;

   2. концентрические складки – одинаковая мощность слоев в своде и на крыльях;

   3. антиклинальные складки с утоненными замками – мощности слоев в сводах меньше, чем на крыльях;

   4. синклинальные складки с повышенными мощностями пород в замках – углы наклона крыльев также увеличиваются с глубиной.

5. По отношению длины к ширине:

   1. линейные – отношение длины к ширине больше чем 3:1;

   2. брахиморфные – складки овальной формы, у которых это отношение меньше, чем 3:1;

   3. купола и мульды – антиклинальные и синклинальные складки с примерно одинаковыми длиной и шириной.