General_geology_Ivanik_Menasova_Krochak (1)
.pdf51
Деформації призводять до порушення первинного залягання порід, які первинно мають горизонтальне положення. Породи зминаються у складки, розколюються тріщинами, розривами та розломами зі зміщенням блоків. Складки, тріщини, розриви та розломи називаються тектонічними дислокаціями.
Таким чином, рухи земної кори, викликані глибинними процесами, називаються тектонічними рухами, деформації кори – тектонічними деформаціями, дислокації кори – тектонічними дислокаціями.
(Деформації – це процес, дислокації – результат цього процесу.)
Тектонічні дислокації прийнято розділяти на два головних типи: складчасті
або плікативні та розривні або диз’юнктивні дислокації.
Складчасті порушення.
Накопичення осадків відбувається, як правило, на днi морських або прісноводних басейнів, яке у більшості випадків представляє собою поверхню, близьку до горизонтальної. Кожна порція осадку, що випала на цю поверхню, залягає на ній у вигляді більш-менш протяжного шару. Тому спочатку шари гірських порід мають горизонтальне залягання. На геологічній карті границі таких шарів при виході їх на денну поверхню збігаються з топографічними горизонталями чи проходять між ними. При цьому на підвищених ділянках рельєфу спостерігаються більш молоді породи, а в ярах, долинах, зниженнях рельєфу – розташовуються більш древні відклади (рис. 3.5).
Але у природі так буває далеко не завжди. У багатьох випадках, особливо в гірських районах, ми зустрічаємося з порушеним заляганням шарів осадових порід. Вони нахилені більш-менш круто, чи вигнуті, чи навіть розірвані. Часом зустрічаються товщі із шарами, що залягають вертикально.
Зміни у первинному заляганні шаруватих товщ, називаються тектонічними порушеннями (чи тектонічними дислокаціями). Серед них розрізняють головні форми: нахилені шари, складчасті порушення і розривні порушення.
Нахилене залягання – найпростіший вид тектонічного порушення. Випадком нахиленого залягання є моноклінальне залягання. Монокліналь – це самостійна тектонічна структура, у межах якої шари мають нахил в одному напрямку і постійний кут падіння. Прикладом такого залягання можне бути залягання відкладів крейдового та палеогенового віку Гірського Криму, де шари нахилені на захід – північний захід з кутами падіння 5-10º.
52
.
Рис. 3.5. Геологічна карта та геологічний розріз району з породами, що залягають горизонтально
Елементи залягання шару.
Для точного визначення характеристики геологічної структури треба мати уяву про положення шарів у просторі відносно сторін горизонту та відносно горизонтальної поверхні. Для цього введено поняття про елементи залягання шару (чи іншої нахиленої поверхні – поверхні зсуву, насуву, стінки тріщин, жил, інтрузивних тіл та ін.). Елементами залягання є простягання,
падіння та кут падіння (рис.3.6).
Рис. 3.6. Елементи залягання шару
53
Простягання шару – це напрям поширення шару на поверхні землі. Воно визначається лінією простягання.
Лінія простягання шару – це лінія перетинання підошви чи покрівлі шару з горизонтальною площиною. Таких ліній на поверхні шару можна провести безліч .
Азимут лінії простягання – кут у горизонтальній площині, якій відраховують від напрямку на північ.
Падіння шару визначається двома показниками: напрямком падіння та кутом падіння.
Напрямок падіння характеризується орієнтуванням його лінії падіння по відношенню до сторін горизонту та визначається азимутом лінії падіння.
Лінія падіння – це лінія найбільшого нахилу покрівлі шару (по якому буде текти вода). Вона буде лежати на поверхні нашарування, направлена у бік нахилу шару та перпендикулярна лінії простягання.
Азимут лінії падіння – це кут між північним напрямком та горизонтальною проекцією лінії падіння.
Кут падіння – це кут між площиною нашарування та горизонтальною площиною. Кут змінюється від 0 (при горизонтальному заляганні) до 90 градусів (при вертикальному заляганні).
Положення шару в просторі визначається цілком однозначно, якщо дане положення лінії падіння, тобто азимут лінії падіння і кут падіння. Зручним інструментом при визначенні елементів залягання шару чи складки служить гірничий компас.
Тектоні чні напруження в земній корі приводять до деформацій горизонтально залягаючих шарів та утворенні складок - хвилеподібних вигинів шарів гірських порід (рис. 3.7), які і є основним вираженням в природі плікативних порушень.
Рис. 3.7. Схематичне зображення двох суміжних складок з показом їх елементів (І), осьова поверхня та вісь складки на плані та в розрізі (ІІ)
В складках виділяють основні елементи:
-крила – бокові частини складки;
54
-замок – ділянка перегину чи переходу одного крилу в інше;
-ядро – внутрішня частина складки, що знаходиться між її крилами і замком;
-кут при вершині – утворений продовженням крил до їх перетину;
-осьова площина– поверхня рівновіддалена від крил складки (ділить кут при вершині навпіл);
-шарнір складки – лінія перетину осьової поверхні з підошвою або покрівлею шару. Шарніри складок можуть здійматися, занурюватись – (ундуляція); згинатись та розгалужуватись – (віргація);
-вісь складки – лінія перетинання осьової поверхні з горизонтальною площиною.
Складки, в ядрі яких знаходяться більш молоді породи ніж на крилах називаються синклінальними. Складки, в ядрі яких залягають більш давні породи ніж на крилах називаються антиклінальними. У вертикальному розрізі не перекинуті синклінальні складки вигнуті униз, антиклінальні увігнуті нагору. Для визначення типу складок на геологічних картах, необхідно звернути увагу на вік порід в ядрі та на крилах.
За характером нахилу осьової площини розрізняють складки прямі, косі, лежачі, перекинуті (рис.3.8а-д).
За характером нахилу осьової поверхні:
а – пряма, б - коса,
в – флексура, г – перекинута, д – лежача,
за формою замка:
е – гострокутна, ж – гребенеподібна, з – коробчаста, і – віялоподібна, к - ізоклінальна (аркоподібна)
Рис. 3.8. Форми складок за нахилом осьової поверхні і формою замка
55
Пряма (симетрична) складка – її осьова площина вертикальна. Коса ( похила ) складка – її осьова площина нахилена, крила падають у протилежних напрямках і під різними кутами. Флексура – складка у вигляді колінчатого вигину шарів. П е р е к и н у т а с к л а д к а : осьова площина нахилена, обидва крила падають у ту саму сторону. Л е ж а ч а с к л а д к а : осьова площина горизонтальна, крила також близькі до горизонтального положення та одне з них перевернене.
За формою замка складки бувають дуже різноманітні (рис. 3.8е-к). Зустрічаються гострокутні, гребенеподібні, коробчаті, чи скринеподібні, віялоподібні складки, ізоклінальні (осьова поверхня паралельна крилам складки).
На геологі чних картах у плані розрізняють складки по співвідношенню їх довжини і ширини. Складки бувають: лінійні – складки, у яких довжина набагато перевершує ширину, вони зазвичай простираються на великі відстані паралельно одна одній, брахіформні складки (брахіскладки) –
складки, у яких відношення ширини до довжини 1:3 і більше, ізометричні складки – складки, у яких відношення ширини до довжини приблизно дорівнює 1:1 (рис. 3.9).
Рис. 3.9. Форми різних складок на геологічній карті та в розрізі: а – лінійні, б, в, д – брахіформні, г – ізометричні
Великі антиклінальні та синклінальні структури складчастих областей, ускладнені на крилах складками другого і третього порядків, називаються
антикліноріями (рис. 3.10, а) і синкліноріями (рис. 3. 10, б).
Великі складчасті структури на платформах у вигляді великих плоских прогинів, складених товщами порід, що незгідно залягають на древній складчастій основі, називаються синеклізами (рис. 3. 10, г), а форми великих
56
склепінь у плащі платформ, утворених також товщами порід, що незгідно залягають на фундаменті, називаються антеклізами (рис. 3. 10, в).
а |
б |
в |
г |
Рис. 3.10. Крупні складчасті форми: а – антиклінорії, б – синклінорії, в – антеклізи, г – синеклізи
Розривні порушення.
Серед розривних (диз'юнктивних) дислокацій розрізняють два підтипи: тріщини – розриви без зсуву розділених ними блоків і розриви зі зміщенням або тектонічні розриви (розломи).
Тектонічний розрив являє собою розрив цілісності гірських порід. Це тріщина, по якій один блок змістився відносно іншого. В будь-якому розривному порушенні виділяється площина розриву або зміщувач і крила розриву. Останні представляють собою блоки порід по обидва блоки зміщувача, які підлягали переміщенню. Крило або блок, який знаходиться вище площини розриву, називається висячим, а нижче – лежачим. Важливим параметром розриву є його амплітуда, тобто відстань від підошви або покрівлі пласта в лежачому крилі до підошви або покрівлі того ж пласта в висячому крилі по площині розриву (рис. 3.11).
Рис. 3.11. Геометричні елементи скиду: а - амплітуда, а1 - справжня, а2 - вертикальна, аз - горизонтальна, а4- стратиграфічна, І - висяче крило, ІІ - лежаче крило, ff - поверхнея скиду
чи зміщувач.
57
Серед безлічі різних форм тектонічних розривів можна виділити основні, що зустрічаються найбільше часто: скиди, підкиди чи насуви і тектонічні зсуви (рис. 3.12).
Рис. 3.12. Форми тектонічних розривів
Скиди – порушення, у якому зміщувач (поверхня розриву) нахилений у бік розташування опущеного крила (блока опущених порід). За кутом нахилу зміщувача розрізняють пологі (з кутом падіння зміщувача від 30 до 45°), круті (з кутом падіння зміщувача від 45 до 80°) і вертикальні (з кутом падіння зміщувача від 80 до 90°), скиди. У зоні скиду блок земної кори подовжується на величину а3 (горизонтальна амплітуда) (рис.3.8). Отже, скиди потрібно вважати деформацією розтягання.
Підкиди – порушення, у якому зміщувач (поверхня розриву) нахилений у бік розташування піднятого крила (блока піднятих порід). Найчастіше кут падіння зміщувача коливається біля 45. Як що кут падіння є меншим ніж 45, то говорять про насуви. У зоні підкиду блок земної кори скорочується на величину а3 (горизонтальна амплітуда). Отже, підкид потрібно вважати деформацією стиснення земної кори.
Тектонічні порушення, здебільшого, утворюють цілі системи (рис. 3.13). Скиди, розташовуючись паралельно, часто формують східчасті структури (рис. 3.13.а), в яких кожний наступний блок опущений нижче по відношенню до попереднього. Східчасті скиди вздовж лістричних розломів показані на рис. 3.13.г. Лістричні розломи – вид скидів, які в своїй верхній частині нахилені до горизонту під кутом до 60 градусів та на глибині стають більш пологими, при цьому їх поверхні зміщення зливається в загальну.
58
Рис. 3.13. Структури, створені сполученням тектонічних розривів: а – східчасті скиди, б – грабен, в – горст, г – лістричні скиди, д – грабени і горсті в складному рифті
В умовах розтягнення нерідко утворюються зустрічні скиди і тоді центральна частина структури зазнає опускання. Така структура називається грабеном (рис. 3.13.б). Западини Байкалу і Червоного моря, долина Рейну (ФРН), долина Салгіру (Крим), западини Східно-Африканських озер являють собою такі грабени.
Великі грабени та їх системи, які простягаються на сотні та тисячі кілометрів, мають ширину у десятки та глибину у декілька кілометрів, називаються рифтами та рифтовими системами (рис. 3.13.д). Прикладом можуть бути Байкальський рифт, Східно-Африканський рифт та інші. Рифти зустрічаються ні тільки на континентах, а також в океанах, як елементи серединно-океанічних хребтів.
Якщо центральна частина структури, є – піднятою, то вона називається горстом (рис. 3.13.в).
Особливо великі горизонтальні переміщення при утворенні насувів з майже горизонтальною, іноді хвилястою поверхнею, називаються
тектонічними покривами або шарьяжами. (рис. 3.14). Горизонтальне перекриття одних шарів іншими в результаті утворення шарьяжу може сягати десятків, іноді перших сотень кілометрів. Тіло шарьяжу називається алохтоном. Воно представляє пластину товщиною в кілька сотень метрів чи перші кілометри, що перекриває ложе шарьяжу, чи автохтон.
59
Рис. 3.14. Схема будови шарьяжу
Шари алохтону можуть залягати майже горизонтально чи бути зім'ятими в складки. Автохтон може бути відкритий, відслонюватися з-під алохтону в глибоких долинах чи у розмитих ядрах антиклінальних складок алохтону. Такі ділянки називаються тектонічними вікнами. Нерідко алохтон буває розмитим. Від нього залишаються лише окремі останці, що зазвичай зберігаються на вершинах височин. Вони називаються кліпами.
Насуви та шарьяжі поширені у межах складчастих систем, наприклад Карпат, Кавказу, Уралу й інших місцях. Вони утворюються приблизно одночасно зі складками в умовах горизонтального стиску. На більш пізніх стадіях розвитку складчастих систем їхня будова ускладнюється скидами і тектонічними зсувами. Тектонічні зсуви – це тектонічні розриви з переміщенням крил, в основному, у горизонтальному напрямку, уздовж простягання поверхні розриву. Вони орієнтовані, як правило, під кутом до напрямку тектонічних сил, що діяли, і має круту чи вертикальну площину зсуву.
Площини зміщення тектонічних розривів виражені по-різному в залежності від складу та фізико-механичних властивостей порід. Часто площини зміщення мають рівну, блискучу поверхню. Тоді їх називають дзеркалами ковзання. На дзеркалах нерідко видні горизонтальні та косі штрихи, борозни. Вони дозволяють визначити напрямок зміщення.
В інших випадках породи в зоні розриву зазнали дроблення і перетворилися в тектонічну брекчію або глину тертя. Брекчія заповнює тріщину розриву і являє собою скупчення подрібнених уламків порід, зцементованих яким-небудь вторинним мінералом – кальцитом, окислами заліза, кремнеземом.
Тверді породи іноді виявляються перетертими до стану борошна. Таке місиво називається мілонітом. Нерідко м'які породи перетерті до стану глини чи алевроліту й у цю масу включені кутасті брили різного розміру. Такі утворення називаються тектонічним меланжем і часто залягають у підошві шарьяжів.
60
Розривні порушення всіх типів можуть утворюватись одночасно з осадконагромадженням – консидементаційні, або після накопичення відкладів - постседиментаційні.
Польові ознаки розривних порушень.
Тектонічні розриви далеко не завжди виявляються з повною ясністю. Лінія розриву, тобто вихід поверхні розриву на поверхню землі, часто буває закрита рослинністю, не виражена в рельєфі. За якими ж ознаками можна знайти розрив у полі? На існування в даному місці тектонічного розриву вказують такі ознаки:
1. Зіткнення товщ різного віку, що контактують по розриву.
При цьому потрібно при цьому відрізняти тектонічний розрив від трансгресивного залягання.
2.Відмінності в елементах залягання в крилах, що контактують по розриву.
3.Наявність зміщувача, який виявляється по дзеркалах ковзання (тертя), брекчії тертя (подрібнена порода, що заповнює порожнину розриву). Зміщувач часто заповнений вторинними мінералами (кальцит, оксиди заліза, крем'янисті мінерали тощо).
4.Відображення розриву в рельєфі поверхні землі. Часто можна відзначити наявність уступу, що відповідає піднятому крилу.
5.Наявність ескарпу (відкритої тріщини або уступу), що виник на очах людини в результаті землетрусу. Це свідчення молодості розриву.
У1906 р під час землетрусу в Каліфорнії розрив досягав декількох десятків метрів. У 1891 р в Японії зміщення по розриву в вертикальному напрямку склали кілька метрів поперек долини.
6.Виходи ключів, джерел, гарячих вод, що простягаються уздовж якої-небудь однієї лінії - лінії розриву.
7.Наявність різко виражених гравітаційних (магнітних аномалій) лінійної конфігурації або різких перепадів (високих градієнтів) геофізичних полів.
При вивченні тектонічних порушень, як складчастих, так і розривних,
дуже зручно користуватися аерофотота космознімками. На знімках лінії розривів чітко виявляються навіть у таких умовах, коли безпосередні наземні спостереження нічого не фіксують.
На місцевості в плані іноді буває важко визначити, який із блоків є опущеним, а який піднятим. Існує правило: на піднятому крилі на поверхню виходять більш давні породи та межують скрізь лінію розриву з більш молодими породами опущеного крила.
Глибинні розломи. Глибинні розломи відрізняються насамперед масштабами: це розриви довжиною в сотні, а іноді і тисячі кілометрів, на десятки чи сотні кілометрів вони протягаються також у глибину Землі. Для них характерна виразна витриманість по простяганню, часто вони, незважаючи на свою довжину, майже прямолінійні.