Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Lektsii_geologia(110str,23lektsii).doc
Скачиваний:
428
Добавлен:
09.05.2015
Размер:
1.68 Mб
Скачать

Лекция 19. Складчатые и разрывные дислокации

Ненарушенное залегание горных пород. Под ненарушенным залеганием пород понимается такое их залегание, которое возникло в процессе образования. Формы залегания осадочных, магматических и метаморфических горных пород, как уже известно, различны, что обусловлено неодинаковыми условиями их образования.

Для осадочных горных пород, слагающих почти всю верхнюю часть земной коры, ненарушенным является почти горизонтально лежащий слой (пласт). Горизонтальное положение слоя обусловливается тем, что осадки, формирующиеся в основном в морских бассейнах, ложатся на выровненные абразией поверхности почти горизонтально (то же в озерах, реках). В слоистой толще осадочных пород каждый слой (пласт) отделен от другого поверхностью напластования. Поверхность, ограничивающая слой снизу, называетсяподошвой; поверхность, ограничивающая его сверху,—кровлей. В серии или пачке слоев кровля нижележащего слоя является одновременно подошвой (ложем) покрывающего. Кратчайшее расстояние между кровлей и подошвой слоя (пласта) называется еготолщиной, илимощностью (рис. 1). Мощность слоя бывает от нескольких миллиметров до нескольких метров (чаще мощность в пределах 2—3м), в горизонтальном направлении слой может быть прослежен на многие километры. Мощность слоя почти одинакова на больших площадях. Местное увеличение мощности слоя называетсяраздувом слоя, а местное уменьшение —пережимом. Там, где мощность слоя уменьшается до нуля, говорят овыклинивании слоя. Слой, имеющий весьма ограниченное пространственное распространение среди других толщ слоев, называютлинзой. Мелкие слои среди более мощных слоев называютсяпрослойками (пропластками). Слои в осадочной толще могут быть по своему литологическому составу разнородными или однородными. В разнородных толщах, когда, например, слой галечника

вверх по разрезу сменяется песчаником, а последний — глиной и т. д., слоистость ярко выражена. В однородных горных породах, например известняках, границы слоев проводятся по горизонтальным трещинам в толще пород; трещины эти называются трещинами напластования (они наблюдаются между пластами и в разнородных толщах).

В серии ненарушенных слоев каждый вышележащий слой отложен позже, чем подстилающий его. При постоянном осадконакоплении и поверхности напластования будут на больших пространствах параллельны друг другу, т. е. слои залегают согласно.

Если в толще пород слои лежат параллельно один другому, но между ними нет исторической последовательности, то говорят о параллельном (стратиграфическом) несогласии. Стратиграфическое несогласие можно наблюдать, например, в отложениях Подмосковья, где на морских каменноугольных отложениях залегают непосредственно морские отложения юры; при стратиграфически согласном залегании на каменноугольных толщах должны были бы залегать сначала пермские, выше триасовые и лишь на них юрские отложения. Это несогласие вызвано колебательными движениями земной коры, т. е. после каменноугольного времени был перерыв в отложении в связи с поднятием Подмосковья выше уровня моря. В юре поднятие вновь сменилось опусканием.

Первоначальные формы залегания горных пород не остаются неизменными, а нарушаются под влиянием тех или иных геологических факторов. Нарушение первоначального залегания слоев получило название дислокаций (лат. — смещение). Эти нарушения возникают как в результате деятельности экзогенных, так и эндогенных процессов. Дислокации, связанные с первыми, обусловлены в основном проявлением силы тяжести, т. е. они вызываются оползнями, обвалами, обрушением кровли карстовых пустот, уплотнением, воздействием ледников (гляциодислокации). Дислокации, связанные с эндогенными процессами, обусловлены магматическими и тектоническими процессами. НижеЛЗудут рассмотрены лишь последние.

Нарушенное залегание горных пород. Под нарушенным залеганием горных пород понимаются такие формы залегания, которые возникают при изменении ненарушенных форм залегания. Нарушения залегания происходят главным образом под влиянием тектонических движений, поэтому и называются онитектоническими нарушениями (тектоническими дислокациями). Часто дислокации вызывают резкие изменения в первоначальном положении слоев, в связи с чем слои, образовавшиеся до и после проявления тектонических дислокаций, залегают между собой с резкимугловым несогласием.

Для того чтобы определить взаимоотношение слоев между собой, необходимо уметь установить положение слоя в пространстве, т. е. определить элементы залегания слоя: простирание, падение и угол падения.

Под простиранием слоя понимают азимут линии простирания. Линия простирания — любая горизонтальная линия на поверхности слоя (след пересечения плоскости напластования с любой горизонтальной плоскостью).

Под падением слоя понимают азимут проекции линии падения на горизонтальную плоскость. Линия падения — линия, лежащая в плоскости пласта и направленная в сторону наибольшего его наклона. Линия падения перпендикулярна линии простирания (рис. 2).

Угол падения — угол между поверхностью напластования и любой горизонтальной плоскостью; угол падения, равный 0°, характеризует слой горизонтальный, а угол 90°— слой, поставленный на “голову”.

Простейшим и довольно точным инструментом для определения элементов залегания слоя является горный компас, отличающийся от обыкновенного тем, что деления на лимбе идут в направлении, обратном ходу часовой стрелки: от 0 до 360°. В обратном порядке располагаются восток и запад: первый стоит слева от севера на 90°, второй — справа на 270°. Это сделав но для удобства, так как при работе с горным компасом азимут искомых линий практически измеряется от определяемого направления до направления на север, поэтому он должен измеряться против часовой стрелки. Геологический компас отличается от обыкновенного и тем, что он снабжен отвесом, с помощью которого отсчитывается угол падения слоя по специальной шкале внутреннего лимба или полулимба.

Выделяют два вида тектонических нарушений — складчатые и разрывные, тесно связанные в своем возникновении и взаимообусловленные. Для удобства рассмотрим эти два вида дислокаций раздельно.

Складчатые нарушения. Складчатые(пликативные), илисвязные, нарушения первоначального залегания горных пород выражаются в волнообразном изгибании слоев горных пород, без разрыва их сплошности. Складчатость общего смятия толщ горных пород, образующаяся в геосинклинальных областях, является результатом горизонтального сжатия локальных зон этих областей, развивающегося как следствие вертикальных колебательных движений в геосинклинали. Складчатость общего смятия наблюдается в зонах наибольшего прогибания геосинклинали и в зонах максимальных перегибов — переходные участки от более поднятых зон к наиболее опущенным. Образование складок общего смятия обусловлено пластическими деформациями пород, возникающими вследствие сминающих напряжений, иногда небольших, действующих медленно, но в течение многих миллионов лет. Вследствие этого даже хрупкие в обычных условиях горные породы (известняки, песчаники, конгломераты) собираются в складки. При давлении возникают перемещения частичек породы относительно друг друга. Это вызывает повышение температуры, способствующее размягчению породы и в конечном счете приводящее к их дислокации. Высокие температуры обусловлены и тем, что нижние слои мощных толщ пород (в геосинклиналях дислокацией охватывается толща до 20км) находятся на больших глубинах. Наличие влаги в поводах также ускоряет процесс дислокации.

Морфология складок. Слои осадочных горных пород у складок геосинклинальных областей изогнуты более резко, чем у платформенных. Складки в первых областях переходят одна в другую, а не являются изолированными, как это наблюдается на платформах.

В геосинклинальных областях складки антиклинальные и синклинальные. Антиклинальной складкой (антиклиналью) называется выпуклая складка, слои в которой падают в противоположные стороны (рис. 3, а). Синклинальной складкой(синклиналью) называется вогнутая складка (рис. 3, б), слои в которой падают друг другу навстречу.

Как антиклинальные, так и синклинальные складки имеют следующие элементы (рис. 5): шарнир, крылья, замок, ядро, осевая поверхность, ось, ширина, высота, длина складки.

Шарнир— линия(Г — Г1), проходящая через точки максимального перегиба любого из слоев, собранных в складку. В связи с тем, что в продольном направлении складка опускается или поднимается, то и шарнир может быть волнистым (шарнирундулирует) Там, где антиклинальная складка переходит в места несмятыми слоями горных пород, шарнир погружается. В отличие от этого в места замыкания синклинальной складки шарнир воздымается.

Крыльми называютсябоковые части складки (аа1, а2а3).

Замком складки(аа1, бб1) называется та ее часть, которая лежит в области перегиба слоев складок (перегиб от одного крыла к другому).

Ядро складки—толща горных пород, лежащая в перегибе антиклинальных и в прогибе синклинальных складок. В случае абразии антиклинальных складок в ядре обнажаются более древние породы — непарный слой, от которого как в одну, так и в другую сторону следуют слои все более и более молодых пород, располагающихся в общем случае параллельно-непарному слою. В синклинальной складке в ядре обнажаются более молодые породы, а в обе стороны от непарного слоя, составляющего ядро, располагаются все более и более древние.Осевая поверхность— воображаемая плоскость, проходящая через шарниры всех слоев, слагающих складку.ОсьВ1)—воображаемая линия пересечения осевой плоскостис поверхностью Земли. Ось складки может быть горизонтальной, волнистой или наклонной. В направлении этого наклона погружается под уровень земной поверхности и складка. Ось складки, может переходить из одного слоя в другой.

Ширина складки— расстояние между ее крыльями на уровне среза ее поверхностью Земли. При наличии нескольких параллельных складок, переходящих одна в другую, ширина складки может быть определена как расстояние между осевыми поверхностями двух соседних антиклиналей или синклиналей.

Высота складки— вертикальное расстояние от перегиба антиклинали до уровня среза складки поверхностью Земли.

По взаимоотношению между крыльями и замком складок (рис. 5) встречающиеся в природе складки условно делятся на килевидные, или закрытые, складки и пологие (округлые), илиоткрытые. У первых, образующихся главным образом в породах пластических и тонкослоистых, ширина замковой части сводится к нулю, у вторых, формирующихся в породах твердых и толстослоистых, замковая часть полога -и ширина ее тем больше, чем положе складка. Крылья у открытой складки расходятся от замка полого в стороны. Однако в природе встречаются и такие открытые складки, у которых крылья в направлении от замка сходятся, как бы пережимаясь в поперечном направлении. Это так называемыевеерообразные складки.

Встречаются в природе также складки, у которых крылья почти параллельны между собой, причем одни из них, называемые изоклинальными складками, с узкими замками, другие,коробчатые (сундучные),— широкие антиклинали с крутыми переходами замковой части складки к крыльям. Их разделяют узкие синклинали. Узкие антиклинальные складки, разделенные широкими синклиналями, называютсягребневидными. Механизм их образования представляется как нагнетание пластических пород по разломам, поэтому гребневидные складки можно и не выделять, так как по форме они остроугольные, но развитые в зоне гребневидной складчатости. В плане гребневидные и коробчатые складки имеют вид овалов.

В особый вид складок выделяется флексура,представляющая собой коленообразный изгиб слоев; в крыльях флексуры слои пород залегают почти горизонтально, а между ними наблюдается крутой наклон слоев вплоть до вертикального. Следовательно, одна часть слоя оказывается приподнятой или опущенной по отношению к другой без разрыва сплошности слоя. При значительном смещении слой в коленообразном изгибе может разорваться и тогда связное нарушение переходит в разрывное.

По положению осевой плоскости и крыльев в пространстве встречающиеся в природе складки условно разделяются на несколько видов:прямая — осевая поверхность вертикальная, а крылья располагаются симметрично;наклонная (косая) —осевая поверхность наклонена, а крылья асимметричны, т. е. одно крыло падает круче другого;опрокинутая — осевая поверхность наклонена, крылья падают в одну сторону, и в одном крыле слои оказываются в перевернутом залегании; лежачая — осевая поверхность горизонтальна, крылья направлены в одну сторону, и в одном крыле слои находятся в перевернутом залегании;перевернутая, илиныряющая, — осевая поверхность имеет обратный наклон, а сама складка как бы ныряет. В таких складках антиклинали после их частичного разрушения экзогенными процессами, приобретают видимость синклиналей. Поэтому особенно надо помнить, что в нормальной, не опрокинутой складке в ядре синклинали располагаются более молодые породы. Если этого не наблюдается, следовательно, встречена ныряющая антиклинальная складка. Синклинали приобретают при опрокидывании вид антиклиналей и определить ее можно также, помня взаимоотношение пород, располагающихся в крыльях и ядре.

Перечисленными формами далеко не ограничивается разнообразие поперечных разрезов складок.

Размеры складок, так же как и их формы, весьма разнообразны; они обусловливаются составом горных пород, мощностью толщ, температурой, при которой складки формировались, степенью увлажненности пород, длительностью процесса, направлением и величиной давления, возникающего при горообразовании, и т. п. Так, кристаллические сланцы собираются в мелкие миллиметровые складки (плойчатые); пластические породы (каменная соль, гипс, глины) дают более крупные, но тоже шириной в пределах нескольких десятков сантиметров, реже в несколько метров, складки, усложненные дополнительными более мелкими складками самых разнообразных форм. Известняки, конгломераты, доломиты образуют крупные складки шириной в сотни и даже во много сотен метров.

При образовании складок общего смятия происходит перераспределение сминающегося материала, выражающееся в сокращении мощности слоя на крыльях и в увеличении в 2 и больше раза в замковой части складки. Последнее имеет место не только в пластических породах, но и в жестких.

Если район сложен слоистыми толщами горных пород, близкими по своим свойствам, то при горообразовательных процессах они собираются в одинаковые по форме складки, т. е. антиклинали и синклинали в верхних слоях будут соответствовать антиклиналям и синклиналям в более глубоких слоях собранной в складки толщи. Такие складки называются гармоничными. В районах, сложенных толщей, горных пород примерно одинаковой мощности, по-разному реагирующих на складкообразовательные процессы, образуется сложная система складок: одни слои могут быть смяты в один вид складок, другие — в другой. Такого типа складки называютсядисгармоничными. Если слои мягких осадочных пород залегают на жестких породах, то при складкообразовательных процессах они собираются в складки и срываются со своего основания. Такие складки называютсясорванными.

Длина складки — расстояние от одного до другого окончания складки, выраженного переходом ее в участки с недислоцированным залеганием слоев или причленением к другой складке. Замыкание антиклинальной складки называется переклиналью, а замыкание синклинальной складки —центриклиналью.

В зависимости от соотношений длины и ширины различают линейные и прерывистые складки. Линейные складки развиваются в геосинклинальных областях в результате общего смятия слагающих их толщ. У линейных складок ширина во много раз меньше длины. Отношение длины к ширине у таких складок 10 : 1, 100 : 1 и более. Слои в крыльях линейной складки на значительном протяжении падают перпендикулярно ее простиранию и только в местах погружения антиклиналей и воздымания синклиналей они дугообразно меняют направление своего падения. В периклиналях и центриклиналях слои залегают, как правило, более полого, чем в крыльях. Линейные складки в плане бываютпрямолинейные (а), дугообразно изогнутые (б), ветвистые (г), виргирующие (в), миндалевидные (ж), кулисо-образные (д), сигмоиды (е) и т. п. Часто по простиранию один вид линейных складок переходит в другой. Например, пучок прямых сменяется пучком дугообразнoизогнутых или прямые по простиранию ветвятся и т. п. Линейные складки тесно скучены в пределах узких, но длинных, тянущихся на несколько сотен километров полос (Кавказ, Урал, Копет-Даг и др.). Антиклинали и синклинали по своим размерам, сложности и ориентации в пределах одной и той же складчатой зоны близки между собой.

Нередко серия линейных складок образует общее сводовое поднятие или опускание, распространяющееся на громадные пространства. Крупное сводовое поднятие, образовавшееся в геосинклинальной области, усложненное синклинальными и антиклинальными складками второго и последующих порядков, называется антиклинорием; огромное опускание, возникшее в геосинклинальной зоне, усложненное складками последующих порядков, называетсясинклинорием. Примером антиклинория является Главный Кавказский хребет, синклинория — Ферганская впадина. В последние годы крупные сводовые поднятия типа Главного Кавказского хребта, усложненные более мелкими, часто называютмегаантиклинориями, а опускания — соответственномегасинклинориями, а уж складки второго порядка называют антиклинориями и синклинориями. Мегаантиклинориями, кроме Большого Кавказа, являются также Урал, Аппалачи, Малый Кавказ, Альпы. Все они состоят из группы антикли-нориев и синклинориев. Линейные складки развиты в горных странах, возникших на месте геосинклинальных областей, поэтому их называют такжегеосинклинальными, илиполными.

Платформенные складки между собой не связаны и находятся среди горизонтально лежащих слоев горных пород платформы, поэтому их также называютпрерывистыми, илилокальными. Складки платформ — это волнообразные изгибы слоев чехла, захватывающие толщу чехла на всю мощность. Они образуются при медленном перемещении глыб фундамента под действием волнообразных колебательных движений земной коры. Вследствие этого платформенные складки также называютглыбовыми, складками.

У прерывистых складок длина незначительно превышает ширину или даже равна ширине. Среди прерывистых складок В. В. Белоусов выделяет: 1) крупные, 2) мелкие и 3) диапиры.

1. У крупных складок платформ амплитуда перегиба слоев не превышает нескольких единиц километров, а углы падения слоев на крыльях в месте премыкания их к горным сооружениям или щитам платформ достигают 5° и более. К группе крупных складок относятсяантеклизы исинеклизы (термин “синеклиза” предложен в 1898 г. А. П. Павловым), имеющие в плане круглую или неправильную форму, поперечник их достигает 300—500км, в поперечном разрезе антеклиза представляет собой коробчатую складку, развивающуюся в породах чехла над подымающейся глыбой фундамента. Примером антеклиз является Анабарская и Воронежская (поперечник 250км), а синеклиз — Украинская, Московская (докембрий в ней местами погружен на 2км и более); диаметр Московской — около 300км. Образование антеклиз и синеклиз длится несколько геологических периодов. Колебательные тектонические движения в них получают отражение в перерывах в накоплениях осадочных толщ, в изменении мощности и состава толщ от областей поднятия к областям опускания.

2. Малые прерывистые складки представлены брахискладками, валами, рвами, куполами, чашами. Амплитуда поднятий исчисляется десятками, реже одной-двумя сотнями метров, углы в крыльях менее 3—5° у брахискладок чаще не превышают 1°, т. е. не могут быть замерены горным компасом и обнаруживаются только в результате тщательного геологического картирования местности.

Брахискладками называют такие складки, у которых отношение длины к ширине выражается как 2,5:1—5:1. В случае срезания брахискладки денудационными процессами в плане будут наблюдаться овально сходящиеся слои, образующие эллипсы. Среди брахискладок различают брахиантиклинали и брахисинклинали. Изолированную удлиненную брахиантиклиналь называют такжевалом. Крылья брахиантиклиналей на коротком расстоянии погружаются в обе стороны по своему простиранию, а крылья брахисинклинали воздымаются, переходя в горизонтально лежащие слои. Валы протягиваются на несколько сотен километров, ширина их несколько десятков километров, амплитуда поднятия слоев 200— 300м (Окско-Цнинский вал на Русской платформе, разделяющий Московскую и Восточно-Русскую синеклизы и др.). Вал в поперечном разрезе представляется как флексура (коленооб-разная складка пород чехла). Изолированную удлиненную складку называютрвом.

Куполами называют выпуклые складки, у которых отношение длинной оси к короткой 1:1 — 2:1. При срезаний складки горизонтальными поверхностями линии простирания ее крыльев образуют окружности. Между отдельными куполами слои лежат горизонтально.

Чаша по размерам и форме в плане соответствует куполам, но слои в ней прогнуты.

Прерывистые складки могут возникать в геосинклинальных областях, но лишь в последнюю стадию их развития (в стадию перехода в платформу).

3. Диапиры — особый вид куполовидных прерывистых складок (купола протыкания). Образуются, как правило, за счет выдавливания высокопластических горных пород (соль, гипс, глина, тонкослоистые мергели, уголь) в покрывающие их породы. Выжимание пластического материала происходит постепенно в течение многих миллионов лет, и это получило отражение в изменении мощности слоев осадочных пород, покрывающих пластические толщи. При выжимании мощность пластических пород в одних участках уменьшается, в других увеличивается. Среди слоистых покровов образуются ядра нагнетания, или диапировые ядра (диапиро с греч. — протыкаю). Они имеют форму линз, куполов, колонн, грибов и т. п. Колоннообразные и грибообразные формы имеют иногда высоту до нескольких тысяч метров при незначительной площади. Покрывающие породы приобретают форму купола, осложненного разрывами. Нередко более пластическая порода протыкает покрывающие менее пластические слои полностью и выходит на поверхность. Вокруг соляных куполов наблюдаются понижения — компенсационные мульды.

Куполовидные складки описанного генезиса широко развиты в Северном Прикаспии, где к ним приурочена нефть. Купола здесь являются результатом соляной тектоники, форма и размеры их самые различные. Расстояние между ними от сотен метров до 15—30 км, диаметр куполов — от нескольких десятков метров до десятков километров.

Образование соляных куполов объясняется следующим образом. Соль легче перекрывающих ее песчаников и глин (удельный вес соли 2,15, пород — 2,3). Соль под тяжестью вышележащих толщ устремляется вверх. Как показали наблюдения Ю. А. Косыгина, купола на юго-западе растут со скоростью 0,5— 1,0 см/год, а на северо-востоке, где мощность покрывающих толщ в 2 раза больше, купола формируются быстрее. Для уточнения скорости роста соляных куполов в районе озера Баскунчак в 1951 г. была заложена сеть специальных реперов; в 1958 и 1961 гг. геодезические измерения повторили. Подземный соляный купол, выраженный на поверхности горой Большое Богдо, поднимается со скоростью 1мм/год, а впадина озера Баскунчак почти с такой же скоростью опускается.

Развиты диапировые складки также в Западном Приуралье, в Донецком бассейне, в предгорьях Карпат.

В пределах Керченского, Таманского и Апшеронского полуостровов развиты глиняные диапиры. Благодаря выжиманию глин по разрывам могут образовываться гребневидные складки; они широко развиты, как и типичные диапировые, в предгорных прогибах (Предкавказском, Предкарпатском и др.).

Для установления условий возникновения соляных и глиняных диапиров, влияния мощности и удельного веса толщ, покрывающих пластические породы, а также влияния разрывных нарушений, по которым могут перемещаться пластические породы, в лаборатории тектонофизики геологического факультета МГУ под руководством В. В. Белоусова производится моделирование процессов образования диапировых куполов, а также образования других видов складок и разрывных нарушений.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]