§ 34. Складчатость в геосинклинальных областях и платформенные складки

В геосинклинальных областях, характеризующихся высокой степенью мобильности (подвижности) и преобладанием в главную фазу складчатости горизонтального сжатия, согласно В. В. Бело­ycoвy, формируется складчатость общего смятия (морфологиче­ский тип полной складчатости). При этом создаются складчатые системы, которые в течение длительного геологического времени бывают выражены в рельефе в виде горных стран. Слои образуют непрерывные комплексы складок (см. рис. 54), вытянутые линейно и параллельно при равном развитии антиклиналей и синклиналей. Такие комплексы особенно характерны для внутренних зон геосинклинальных областей.

Очень часто наблюдается закономерное зональное изменение литологического состава комплекса, так как вулканогенные и оса­дочные фации в первую фазу развития геосинклинали, как пра­вило, располагаются в виде лент вдоль генеральной оси. Вместе со складчатостью здесь образуются различные разрывные наруше­ния (чаще надвиговые и сдвиговые), делящие область на отдельные блоки со своим морфологическим типом складок. Крупные складки осложнены мелкой гофрировкой, образуя в средней части разреза (центральной) складки изоклинальные системы и, наконец, осевые плоскости складок наклонены к центру складчатой системы, в ре­зультате чего вся система приобретает веерообразное строение (рис. 71).

Рис. 71. Геологический разрез через Главный Кавказский хребет. По Е. Е. Милановскому

Складчатость происходит как во время осадконакопле­ния (конседиментационная складчатость раннего этапа), так и после него (постседиментационная складчатость). В первом случае имеет место частая смена фаций в одновозрастных слоях и резкие различия мощности на крыльях и между крыльями и замками, во втором - образуются обычные, простые и сложные, складки различных типов.

Наряду с линейными развиваются и кулисообразно располо­женные (т. е. когда одна складка затухает раньше, чем соседняя, - в шахматном порядке) и брахиформные складки (см. рис. 61, б), имеющие, однако, подчиненное распространение. Для первого типа характерно цепочковидное и параллельное расположение, для второго - кулисы и гирлянды. Для складчатых систем в целом типичны виргации (ветвления) - расхождение пучка складок от общего центра (рис. 72).

Рис. 72. Расположение осей геосинклинальных складок:

1 - параллельное; 2 – кулисообразное; 3 - гирлянды складок; 4, 5 - виргации (план). По М. А. Усову

С геосинклинальной складчатостью, особенно с корнями скла­док в древних складчатых системах, таких, как Урал, связаны многочисленные рудные и нерудные полезные ископаемые. Складки при этом контролируют размещение полезных ископа­емых, так как движение рудных растворов и газов и другие про­цессы рудообразования часто подчиняются ориентировке сло­истости и рисунку складок (см. рис. 68, 69, 70). Кроме твердых полезных ископаемых с геосинклинальными складками (обычно сопряженными с надвигами и с другими разрывными смещениями) связаны и месторождения нефти и газа. Например, известные месторождения нефти и газа в Прикарпатье, ряд месторождений нефтегазоносной области Восточного Предкавказья, месторожде­ния на геосинклинальном склоне Месопотамского прогиба (Тур­ция, Ирак, Иран) и др. Особенности складчатости учитываются и при организации водоснабжения за счет подземных вод, а так­же в бальнеологии.

Платформенные области отличаются относительно слабой тектонической активностью и преобладанием вертикальных дви­жений. Складки здесь образуются только в чехле платформ путем, главным образом, поперечного изгиба слоев (глыбовая складча­тость) и пластического течения материала (складчатость нагне­тания) и по характеру площадного размещения, в морфологиче­ском отношении, образуют, согласно В. В. Белоусову, прерывистую складчатость. Для этой складчатости типично большое разнообразие, но относительная простота морфологических типов складок, их изолированность (локальность) и крайне неравно­мерное размещение на площади платформ. Здесь на фоне общего горизонтального залегания пород преобладают положительные (антиклинальные) структуры, вытянутые в виде четкообразных валов или складок неправильной овальной формы, свойственной соляным куполам и диапировым складкам вообще.

Валы - плакантиклинали, по Н. С. Шатскому являющиеся разновидностью глыбовой складчатости В. В. Белоусова (см. рис. 67, а), представляют собой вытянутые на сотни километров под­нятия с амплитудой, измеряемой многими сотнями метров, нередко асимметричными, например Жигулевское поднятие. Классической областью распространения валов является Русская платформа.

Диапировые складки развиваются в условиях мощного плат­форменного чехла (в синеклизах), где они нередко группируются в компактные комплексы (хотя и здесь складки непосредственно не связаны друг с другом), как, например, в Урало-Эмбенском солянокупольном районе, в восточной части Прикаспийской впа­дины. С другои стороны, на больших территориях платформ (преимущественно на антеклизах) такие складки вовсе отсутствуют. Кроме платформ они распространены в предгорных и межгорных прогибах.

Диапировые складки в широком смысле слова представляют собой сложные антиклинали с ядрами, состоящими из соленосных или глинистых (влажных глин и мергелей), т. е. пластичных, причем интенсивно смятых пород, которые протыкают (прорезают) менее пластичные вышележащие слои (рис. 59, 14, 15; 73).

Рис. 73. Обобщенный разрез диапировой складки (соляного купола).

1 - каменная брекчия; 2 - гипс и ангидрит (каменно-гипсовая шляпа); 3 - соль; 4 - нефть и газ; .5 - границы слоев; 6 - сбросы ивзбросы

Складки осложнены сбросами и взбросами (последние могут отсутствовать лишь в начальной стадии роста соляных куполов). Наиболее ти­пичная диапировая структура - соляной диапировый купол ­часто может выходить на по­верхность (так называемый от­крытый купол). Если купол еще достаточно не развился и скрыт под покровом более молодых отложений, то его называют криптодиапировой (греч. «крипто» - тайный, скры­тый) складкой (см. рис. 65, е) или «закрытым» куполом.

Всякая диапировая складка состоит из двух частей: актив­ного, подвижного ядра пла­стичных пород и сравнитель­но пассивной «рамы» вмеща­ющих более жестких слои­стых осадков. Ядро имеет в плане самую различную форму, но в верхней части - обычно форму купола или короткой брахиантиклинали; в разрезе нередки и грибообразные, гребневидные, цилиндрические и другие формы. В плане (на различных уровнях) ядро характеризуется непра­вильными очертаниями и размерами - сотни метров - первые километры (иногда до 10 км). В разрезе оно отличается пологим сводом и крутыми боковыми поверхностями, обычно выполажи­вающимися книзу, при высоте столбов, достигающей нескольких километров. В ядре образуется сложная дополнительная складча­тость. Вмещающие породы в верхних горизонтах над сводовой частью ядра сжаты и образуют пологую антиклиналь (см. рис. 65, е), особенно отчетливо проявляющуюся в начальных стадиях формирования структуры. Ниже по разрезу эти породы прорваны ядром и на стыках с ним изогнуты кверху, в связи с чем образуется складка (см. рис. 59, 14, 15). Одновременно разви­ваются сопутствующие разрывные нарушения - трещины и сбросы в сводовой части структуры, главным образом по пери­ферии. Для соляных куполов, кроме того, характерно наличие каменной или глинистой «соляной шляпы» - кепрока (см. рис. 73), залегающей на кровле ядра и состоящей из различ­ных пород (гипса, ангидрита, известняков, глин и др.). Мощ­ность кепрока может достигать нескольких десятков и даже сотен метров.

Диапировые складки образуются только при условии залега­ния мощных масс пластичных пород (солей, глин) на глубине, измеряемой сотнями (не менее 300 м) и тысячами метров^. Под­нимаясь снизу, они растут очень медленно и обычно параллельно с осадконакоплением пород, т. е. это чаще конседиментационные структуры. При этом формирование соляных куполов связывают прежде всего с гравитационными силами, вызывающими «всплывание» соли (а также и влажной глины). Считают, что если на большой глубине от поверхности крупного прогиба залегает мощный пласт соли, то под нагрузкой вышележащих пород соль приобре­тает пластичность (свойство текучести) и начинает перемещаться в своды пологих антиклинальных структур; здесь создается избы­точное давление, соль давит на кровлю, протыкает ее и устре­мляется вверх (рис. 74); движение поддерживается непрерывным давлением с боков и снизу. Кроме того, соль обладает плотностью 2,15 г/см³, а вмещающие породы 2,3-2,4 г/см³; эта разница в плот­ности обусловливает разность давлений и вызывает движение соли при условии значительной разницы в уровнях между земной поверхностью и глубиной залегания исходного пласта соли. В зависимости от геологической обстановки действует тот или дру­гой механизм или оба одновременно.

Когда солевая масса подходит близко к земной поверхности или выходит из нее, то соль в своде интенсивно выщелачивается, выносится подземными водами. Но при этом на месте остается слаборастворимый и нерастворимый материал соляных прослоев и примесей, обычно преобразующийся благодаря сбросам и тре­щинам в брекчию соляной шляпы. Надсолевые породы проседают, образуются дополнительные трещины и сбросы, возникает депрес­сионная воронка, заполняющаяся молодыми континентальными осадками. Такие депрессионные формы выражены в рельефе поверхности и называются мульдами обрушения (оседания).

В нашей стране районами наиболее широкого распространения соляных диапировых складок являются Прикаспийская и Днеп­ровско-Донецкая впадины и Предуральский и Прикарпатский краевые прогибы.

Соляные купола включают месторождения каменной и калий­ной соли, гипса и ангидрита и являются чрезвычайно благоприят­ными структурами для скоплений нефти и газа. На сводах многих соляных куполов, на стыках боковых стенок соляного штока с вмещающими породами и в примыкающих слоях с коллектор­скими свойствами часто образуются ловушки (залежи) для нефти и газа (см. рис. 73). Последние по трещинам поднимаются из глубоких горизонтов и питают эти залежи.

Диапировые складки с глинистым ядром распространены преимущественно в межгорных прогибах складчатых зон и в пригеосинклинальных частях передовых (краевых) прогибов, образуясь, главным образом, под влиянием тектонических движений. С не­которыми глиняными диапирами связаны грязевые вулканы.

При росте соляных куполов (соляных массивов вообще) в межкупольном пространстве образуется межкупольная депрессия (см. рис. 74).

Рис. 74. Блок-диаграмма соляного массива. Восточная часть Прикаспийской впадины. По Г. Жолтаеву

Осадки, заполняющие эту депрессию, слегка про­гибаются (в связи с оттоком солевой массы и относительным углу­блением депрессии и одновременным поднятием соляных вздутий) и формируются компенсационные межкупольные синклинали, ха­рактеризующиеся очень пологим падением слоев на крыльях и большей мощностью осадков в мульдах.

Компенсационные синклинали могут быть двух типов. Кроме отмеченного, могут образовываться компенсационные надкупольные (надсолевые) синклинали (чаши). Они формируются при про­гибании молодой свиты осадков на поверхности депрессионной надкупольной воронки-грабена одновременно с проседанием по сбросам более древнего надсолевого свода (рис. 75).

Рис. 75. Схема строения компенсацион­ной надсолевой чаши.

1 – соль; 2 - брекчия каменной шляпы; 3 - гравий и гравийный песчаник; 4- ­разрывные смещения

В рельефе земной поверхности они почти не выражены и заполнены моло­дыми морскими и континентальными осадками, имеющими зна­чительно большую мощность, чем на смежных участках. В осадках молодой серии могут быть заключены мощные плотные пачки бурого угля. Учитывая масштабы процесса (мощность молодых осадков до 1000 м) и его относительную кратковременность (в те­чение кайнозоя), проседание древнего свода вряд ли можно объяснить одним выщелачиванием соли и обрушением кепрока. Очевидно, здесь происходили либо отток соли из купола, либо при­остановки или замедление его роста на фоне общего более быстрого поднятия окружающего участка земной коры (абсолютного и относительного). Подобные синклинали встречены в Бахмутской котловине (Донбасс).

Прерывистая складчатость обычно более контрастно проявляется в нижних горизонтах платформенного чехла. Здесь, с одной стороны, благодаря неровностям поверхности фундамента образуются складки облекания, затухающие кверху, а с другой ­формирующиеся глыбовые складки в большей степени испытывают на себе влияние вертикальных подвижек по разломам блоков фундамента. Это явление особенно типично для молодых плат­форм, например для Западно-Сибирской, где движения блоков происходили в течение мезозоя и кайнозоя. В чехле Сибирской платформы имеются структуры различных порядков, среди кото­рых купола и брахиантиклинали (четвертого порядка), сложенные аргиллитами, песчаниками и алевролитами верхней юры и мела, являются структурно-литологическими ловушками для нефти и газа.