Учебное пособие по геологии / 104_214

Величина (В) всегда меньше видимой мощности слоя по склону, соотношения между величинами Мè, Ìâ, В зависят от угла наклона склона (рис. 7.3).

Рис. 7.3. Соотношение истинной мощности горизонтально залегающего слоя (Мè), видимой мощности на склоне (Мâ) и ширины выхода слоя изображаемой на геологической карте (В); разрез

7.2.2.2 Наклонное залегание

Наклонное залегание осадочных толщ характерно для областей еще не испытавших многократных и значительных тектонических движений. Часто встречаются моноклинальные структуры, которые нередко хорошо выражены в рельефе грядами, склоны возвышенностей часто формируются по наклону пластов. Геологи вместо слова «наклон» слоя употребляют термин

падение слоя.

На геологической карте наклонно залегающие слои изображаются в виде полос, ширина которых зависит от истинной мощности слоев, углов их наклона и от рельефа местности. На абсолютно ровном рельефе (или горизонтальном срезе) ширина выхода слоя (ширина полосы) - В - всегда больше истинной мощности слоя (Мè), прич¸м тем больше, чем положе слой залегает (рис. 7.4-а). На неровном рельефе ширина выходов слоев на геологической карте зависит от соотношения наклонов склона и слоев. Если

104

наклон склона направлен в ту же сторону, что и падение слоя, ширина выхода слоя увеличивается и, наоборот, если слой наклонен в глубь склона - уменьшается (рис. 7.4-б). Рассмотрите рис.7.4, на котором в обоих случаях (а и б) ниже отметки 45 м изображено одно и то же геологическое строение, обратите внимание как сильно изменяется изображение наклонных слоев на геологической карте в зависимости от рельефа. Например, ширина полосы выхода слоя 6 на поверхность на геологической карте с расчлененным рельефом (падение слоя направлено в сторону склона) увеличи- лась в несколько раз по сравнению с изображением ее на участке с горизонтальным рельефом. Ширина выхода слоя 7, наклоненного в глубь склона, на этой же карте уменьшилась не только по сравнению с картой с горизонтальным рельефом, но стала даже меньше истинной мощности этого слоя. При анализе геологической карты полезно помнить, что наклон слоев направлен в сторону расположения более молодых пород.

Рис. 7.4. Изображение наклонного залегания пород на геологи- ческой карте и разрезе: а) без уч¸та рельефа, б) с уч¸том рельефа (возраст пород уменьшается от слоя 1 к слою 9)

105

Рис. 7.6. Условные знаки для изображения элементов залегания пород на геологических картах:

à– горизонтальное; б – наклонное;

â– перев¸рнутое (опрокинутое); г – вертикальное залегание

7.2.2.3. Складчатое залегание

Тектонические движения земной коры обусловливают напряжения, которые, действуя в течение длительного времени, вызывают пластические деформации горных пород. Слоистые осадочные толщи, накопившиеся в прогибах земной коры, изгибаются при этом без разрывов сплошности, образуя серии складок. Не существует пород, которые могли бы противостоять этому процессу, даже такие жесткие породы как песчаники, конгломераты, известняки и др., слои которых принимают иногда самые причудливые очертания, сохраняя при этом мощности слоев.

Складкой называют волнообразный изгиб слоев горных пород, который может быть самой разной формы и размеров. Как пространственное тело простейшая складка напоминает лодку, сделанную из многослойной фанеры. Складка не бесконечна;

108

она либо переходит в другую складку, либо в толщу недислоцированных пород. Крупные складки нередко бывают осложнены более мелкими.

Вкаждойскладкеразличаютследующиеэлементы(рис.7.7): замок - часть складки в месте перегиба слоев; шарнир - линия, соединяющая точки перегиба любого

слоя, лежащего в складке; осевая поверхность (в частном случае плоскость) – вооб-

ражаемая поверхность, проходящая через шарниры слоев, последовательно лежащих в складке, и делящая складку на две части - крылья, под которыми, следовательно, понимают боковые части складки;

Ядро - внутренняя часть складки.

Рис. 7.7. Основные элементы складок

Все складки по внешнему виду в их поперечном сечении подразделяются на синклинальные и антиклинальные.

109

Синклинальной называют складку, обращ¸нную вогнутостью вниз, слои на противоположных крыльях ее наклонены навстречу друг другу - от краевых частей к замковой. В ядре синклинальной складки находятся более молодые породы по сравнению с краевыми ее частями.

Антиклинальной называют складку выпуклую вверх, в которой слои падают от замка в противоположные стороны, а в ядре залегают более древние породы, чем на крыльях. В складчатых толщах синклинальные и антиклинальные складки чередуются, у смежных синклинали и антиклинали одно крыло является общим.

По положению осевой поверхности в пространстве и по наклону крыльев выделяют складки (рис. 7.8-а):

прямые - осевая поверхность вертикальна, крылья наклонены под одинаковыми углами;

косые - осевая поверхность наклонна, крылья падают под различными углами;

лежачие - осевая поверхность горизонтальна, крылья направлены в одну сторону и в нижнем крыле слои находятся в перевернутом залегании;

опрокинутые - осевая поверхность наклонна, крылья падают в одну сторону и в одном крыле слои оказываются в опрокинутом залегании;

перевернутые - осевая поверхность вместе со складкой претерпела такой поворот, что получила обратный наклон, после чего антиклинали приобрели конфигурацию синклиналей и наоборот (надписи типа складок на поле рис. 7.8-а относятся к антиклинальным складкам).

По соотношению между крыльями и по форме замка различают складки (рис. 7.8-б):

простые - с падением крыльев в разные стороны; изоклинальные - с параллельным расположением крыльев; веерообразные - с опрокинутостью и пережатостью сло-

ев в замковой части; крутые- с острым углом между крыльями;

пологие - с тупым углом между крыльями;

110

Рис. 7.8. Типы складок (в разрезе):

а) по положению осевой поверхности в пространстве и по наклону крыльев, б) по соотношению между крыльями и по форме замка

111

В последнем случае нижняя песчаниково-сланцевая толща образовалась из осадков, которые отложились в море в каменноугольном периоде, подверглась затем, вероятно в перми, складчатости и подъему. В условиях суши она подверглась выветриванию, денудации, эрозии - верхняя часть ее была уничтожена. В нижнем мелу произошло опускание, вновь образовался водоем, где стала происходить аккумуляция осадков, из которых затем сформировалась толща, состоящая из алевролитов, опок и глин мелового возраста. Разграничивающая каменноугольную и меловую толщи поверхность несогласия неровная - представляет собой рельеф, непосредственно предшествующий новому циклу осадконакопления. На ней можно найти окатанные обломки прочных пород из нижележащей толщи, так называемый базальный конгломерат. Поскольку слои в верхней толще залегают не горизонтально, можно заключить, что рассматриваемый участок земной коры после мелового периода снова подвергся тектони- ческим воздействиям.

7.3 Ориентировка пластов в пространстве земных недр

Для привязки наклонного пласта (общий случай) к пространству земных недр необходимо определить его положение относительно сторон света и горизонтальной плоскости. Для этого в кровле пласта выделяют характерные линии - простирания и падения (рис. 7.12). Линия простирания пласта образуется в пересечении пласта горизонтальной плоскостью. Она показывает как пласт протягивается в пространстве. Линией падения пласта называют линию, проведенную на кровле пласта и направленную в сторону его наибольшего наклона. Линии простирания и падения взаимно перпендикулярны. Можно сказать, что линия падения получается в пересе- чении пласта вертикальной плоскостью, проходящей перпендикулярно линии простирания. Положение линий простирания и падения пласта в пространстве относительно истинного меридиана определяется углами, называемыми азимутами.

116

Рис. 7.12. Ориентировка характерных линий – простирания и падения, выделяемых на поверхности пласта

Азимутом простирания называют угол между северным направлением истинного меридиана и направлением линии простирания пласта, измеренный в горизонтальной плоскости по ча- совой стрелке от направления на север. Линия простирания имеет два диаметрально противоположных направления, следовательно, существует и два азимута простирания, различающиеся между собой на 180°.

Линия падения пласта располагается на наклонной кровле пласта, а измерение азимутов компасом производится в горизонтальной плоскости, поэтому для определения азимута падения пласта надо найти проекцию линии падения на горизонтальную плоскость. Азимутом падения называют угол между северным направлением истинного меридиана и проекцией линии падения на горизонтальную плоскость, отложенный по часовой стрелке от направления на север в горизонтальной плоскости. Линия падения имеет только одно направление в пространстве

117

поверхности, т.к. определяют положение горных хребтов, реч- ных долин и др. В платформенных областях разрывные нарушения развиты менее интенсивно.

8.2 Классификации разрывных нарушений

Классифицируют разрывные нарушения по нескольким признакам: по размерам, по возрасту и времени действия, по морфологической характеристике.

По размерам - длине (l), мощности зоны дробления (b) и амплитуде перемещения (A) разрывные нарушения подразделяют на несколько порядков: от глубинных разломов, уходящих в мантию (l - сотни и тысячи км, b - сотни и тысячи м, A - несколько км) и разбивающих земную кору на литосферные плиты и структурно-тектонические блоки, до локальных (l - сотни м, b - десятки см, A - сантиметры и дециметры). Незначительные разрывы сплошности - трещины - также подразделяют по крупности на несколько порядков. Трещиной называют разрыв сплошности породы без смещения или с очень маленьким смещением.

Возраст разрывных нарушений датируют в соответствии с принятой в геологии геохронологической шкалой и устанавливают по смещениям пересекаемых пород, возраст которых определен. Известно значительное число разрывов, заложившихся еще в начале палеозоя или даже в протерозое, по которым тектонические движения протекают и в настоящее время. Но это не значит, что в течение всего времени существования разрыва по нему шло движение - перемещения по разломам идут преимущественно во время тектонической активности, периодически охватывающей тот или иной район. Знание времени прохождения складчатости также помогает в датировке разрывов, как и возраст интрузий, которые они пересекают.

Важным, в инженерно-геологическом отношении, является подразделение разрывных нарушений на активные (действующие), по которым движения происходят в настоящее время или они шли в недавнем прошлом (и, следовательно, могут

120

возобновиться в ближайшем будущем и представлять опасность для людей и сооружений) и разломы, по которым тектоническая деятельностьпрекратилась — продуктыдроблениясцементировались, что омонолитело разорванные блоки. Активные разломы нередко хорошо выражены в современном рельефе в виде уступов, зияющих или частично заполненных обломочным материалом трещин.

При разделении разрывных нарушений по морфологической характеристике взято два критерия: I) направление взаимного относительного перемещения расчлененных разрывом блоков пород (рис. 8.1) и 2) угол наклона поверхности перемещения. По этим признакам выделяют пять основных типов разрывных структур: сбросы, взбросы, надвиги, сдвиги и раздвиги.

Рис. 8.1. Типы разрывных нарушений в зависимости от направления перемещения блоков (в центральной части рисунка на плоскости сместителя стрелками показано относительное перемещение висячего блока).

121

Первые четыре типа характеризуются относительным перемещением блоков вдоль поверхности разрыва, пятый - перпендикулярно к ней. Первые три типа объединяет общий признак - относительное перемещение блоков по падению поверхности сместителя (или в направлении, обратном падению - по восстанию). При сдвигах перемещение блоков происходит по простиранию поверхности разрыва. При отклонении движения блоков от направления падение - восстание при сбросах и взбросах и от простирания разрыва при сдвигах более чем на 10° в каждую сторону нарушения получают двойное название - сбро- со-сдвиги или взбросо-сдвиги.

8.3 Основные типы разрывных нарушений

Сброс - представляет собой разрывное нарушение, у которого поверхность разрыва наклонена в сторону расположения опущенных пород (рис. 8.2-б). Раньше считалось, что при сбросе массы горных пород непременно перемещаются вниз по поверхности разрыва, отчего и произошло название этой структуры. Действительно, такому движению легче осуществиться, так как помогает сила тяжести, но тем не менее такой характер перемещения не обязателен. Возможно взаимное перемещение обеих разорванных частей друг относительно друга или даже движение только поднятой части вверх. При осуществлении сбросового разрывного нарушения, обычно крутонаклонного, происходит растяжение земной коры. Скважины, пересекающие сброс, показывают выпадение некоторыхслоевизобщейпоследовательностинапластованияпород.Предпосылкой для образования сброса обычно является трещина, возможна и флексура - при дальнейшем растяжении изгиба последней происходит нарушение сплошности и развивается сброс.

Взбросом называют разрывную структуру, у которой поверхность разрыва наклонена в сторону расположения приподнятых пород (рис. 8.2-в). Считают, что при взбросе массы горных пород чаще перемещаются вверх по разрыву, но это не обязательно. Угол падения сместителя у взбросов более 30°.

122

Рис. 8.2. Геологическое строение участка земной коры (разрез):

до разрывных нарушений (а), после разрывных нарушений - сброса (б) и взброса (в). Строение зоны дробления (г)

Взброс осуществляется при сжатии участка земной коры. В результате возникновения этой структуры образуется перекрытие опущенного блока поднятым, а скважины, пересекающие взброс, обнаруживают повторение некоторых слоев.

Надвигом называют разрывную структуру, по характеру движения подобную взбросу, но поверхность разрыва, по

123