4. Опыты моделирования складчатых зон

Идея эксперимента заключалась в определении характера сми-нания пластичных масс при поперечном сокращении площади ос­нования, на котором они залегают. Таким образом, осушествля-! лась проверка концепции связи геосинклиналыюй складчатости с поперечным сокращением ширины геосинклинальных зон, т. е. с горизонтальными движениями. Эта связь вытекает из нашей ги­потезы и является предметом острой и длительной дискуссии.

Строение исходной модели. Исходная модель пред­ставляла собой тонкослоистый брикет из разноцветного пластили­на, уложенный на бумажные полоски, (рис. 19). Размеры брикета: длина 45—50 см, ширина 5,5—6 см, толщина 0,8—1,1 см.

Принцип эксперимента. Готовую модель (пластили- -новый брикет вместе с бумажными полосками) нагревали до со­стояния, близкого к плавлению. Нагревание можно вести в су-' шильном шкафу, в газовой'печи или на радиаторе парового ото­пления. Последний способ оказался предпочтительнее, так как в данном случае прогрев идет снизу, что, по-видимому, более отве-■ чает природным условиям. Нагретый брикет укладывали на плос-т-'Кую поверхность и бумажные полоски за концы протаскивали сквозь щель, сечение которой обеспечивало свободное продвиже­ние бумаги, но не допускало существенной утечки нагретого пла­стилина.

Этим способом осуществлялось сокращение площади основания , брикета, при котором пластичная масса сминалась в складки. Предполагается, что сокращение длины модели имитирует сокра­щение ширины геосинклинальных зон, и модель, таким образом, является , поперечным срезом складчатых поясов. Очевидно, что

^цения длины модели и б) характера дифференцированности со­кращения по длине модели. Методом «проб и ошибок» были уста­новлены условия, при которых образуются складчатые структуры _типа Большого Кавказа и типа Альп.

этот способ сокращения площади основания исходной модели до­статочно близко моделирует сужение геосинклинальных зон, свя­занное'с заплываннем дспрессионной воронки (см. рис. 15).

Остывшую модель разрезали по длине на серию долей, кото­рые исследовали.

Подбор параметров для соблюдения'по.добня. При моделировании вязко-пластичных деформаций критерию по­добия удовлетворяет формула

C_T = Cd-Cg-Cl-Ct,

где С — отношение соответствующих модельных и природных по­казателей: t] — вязкости, d — плотности, g — ускорения свободного падения,/ — длины,/ — времени (Гзовский, 1963).

Для природных складкообразующих процессов в геосинкли­нальных зонах перечисленные показатели приняты следующими: т| = 10²⁰ пуаз, ¢/=2,6 г/см³, g=10 м/с², /=/-.-10⁷ см (сотни км), / = п-10¹³ с (миллионы лет).

Плотность, сила тяжести и линейные размеры для нашего эксперимента не вариабельны (d=l,8 г/см³, g=10 м/с², /= =/1-10¹ см¹⁰). Время эксперимента в нашем случае также ограни- чено способностью пластилина «схватываться» через несколько минут (/=«• 10² с) после окончания нагревания. "~ •

Следовательно, условия подобия на пластилиновых моделях можно было выполнять, лишь варьируя вязкостью. Подставив определенные модельные и природные показатели в приведенную выше формулу, находим, что условию подобия соответствует вяз­кость пластилина т] = 10³ пуаз.

На специальном вискозиметре (РВ-7) были определены тем­пературы (55—60°С), при которых достигается вязкость, необхо­димая для соблюдения условий подобия. Соответственно до этих температур проводился нагрев исходных моделей.

Результаты. Эксперименты показали, что характер смятия при соблюдении условий подобия зависит от: а) масштаба сокра-

Структуры типа Большого Кавказа . (рис. 20) получаются при сокращении длины модели в 1,6—1,8 раза, которое дифференци­ровано но модели согласно рис. 21, а. На разрезах (см. рис. 20) видны основные характерные черты, установленные для складча--, тости Большого Кавказа работами А. А. Сорского и В. Н. Шолпо | (Сорский, 1962). Это уровни''складчатости, закономерно повышаю­щиеся к Главному хребту, усложнение складок от периферии к осевой зоне (от простых коробчатых до напряженных изоклиналь-. ^Hbix), осевой «диапир», в котором древние, интенсивно смятые

59

образования (часто со следами течения) выведены на один уро­вень с более молодыми толщами, и, наконец, вергентность в обе стороны от осевой части.

Структуры типа Альп (рис. 22) получаются при сокращении длины модели в 2,5—3 раза, которое дифференцировано по мо- дели согласно рис. 21, б. При указанных условиях на конечных моделях образуются многоярусные покровные структуры, пред- ставленные преимущест- ⁰ венно в виде «гигант-

ских» лежачих складок. Однако в случае неравно­мерного прогрева модели наряду с лежачими жладками формируются покровы в виде пластин с Нормальной стратиграфи-1еской ориентировкой зерха и низа . разреза (рис.- 22, в). В данном опыте до оптимальной температуры была про­грета та часть модели,на долю которой пришелся основной «объем» сокра­щения длины (на рис. 21, б этот участок отме­чен фигурной скобкой). Остальная часть модели имела температуру по­рядка 40—45° С и соот­ветственно значительно большую вязкость, кото­рая обеспечивала «компе­тентность» пластин при поддвнганни под них автохтона.

Очевидно, что этот эксперимент более соответствует природным условиям, при Которых, вероятно, должны быть существенные ва­риации в вязкости различных блоков как по вертикали, так и по горизонтали. И, видимо, не случайно полученная в данном опыте модель имеет многие черты «портретного» сходства с классиче­скими генерализованными разрезами Альп (рис. 23).

Наблюдение за процессом смятия .моделей позволяет прибли­зиться к пониманию внутреннего устройства складчатых поясов с их чередованием геоантиклинальных поднятий и интрагеосннкли-налей. По существу наши модели иллюстрируют классические представления Аргана о том, что геоантиклинальные зоны закла­дываются над глубинными надвигами (или в механическом отно­шении—ноддвигами), по которым происходит «сдваивание» пластин гранито-метаморфического цоколя, тогда как ин-

„агеосинклинали занимают промежуточные пространства..между Метущими Кордильерами. По-видимому, этим сдваиванием и уве­личением мощности гранитного слоя обусловлена последующая

Рис. 22. Модели типа Альп %~'преобладают покроям в виде «гигантских» лежачих складок; 6 - мм по

^сРыву надвинута крупная пластина, справа - выжатая линм (темное) «древних of.pa.w-мния,; _в^Я- модель' перекрыта двумя покровами в виде сорванных пластин с нормально,, ориентировкой верха и низа «разреза»

литофильная и редкометальная металлогения геоантиклинальных зон, которая, как правило, проявляется в блоках с увеличенной мощностью гранитной коры.