Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

ПОСОБИЕ-ЧАСТЬ 1,2 2014 июнь

.pdf
Скачиваний:
69
Добавлен:
25.03.2016
Размер:
7.47 Mб
Скачать

Рис. 1. График «напряжение–деформация»: σ – напряжение; - деформация; А - предел упругости; В – предел текучести; С – предел

прочности (из работы Г.П. Горшкова, А.Ф. Якушовой, 1962)

Зависимость между σ и носит название закона Гука (1676 г.). Деформации, соответствующие участку ОА графика, отвечающие закону

Гука, носят название упругих деформаций. После снятия внешней нагрузки деформации исчезают, и тело принимает прежнюю форму. Напряжение σа отвечает конечной стадии упругих деформаций и именуется пределом упругости. При увеличении нагрузки от σа до σс в теле возникают остаточные деформации. На участке σа до σв – обратимые (пластические). На участке от σв до σс – необратимые (хрупкие). Напряжение σв, которому отвечает начало возникновения хрупких деформаций, называется пределом текучести.

Напряжение σс, которому отвечает момент разрушения тела, называется пределом прочности, или временным сопротивлением одноосному сжатию.

Предел прочности часто обозначают символом Кd.

Значение Кd для некоторых минералов и горных пород

 

 

 

Таблица 1

 

 

 

 

Минерал

Кd, кг/см2

Порода

Кd, кг/см2

Кварц

20000

Базальт

1000-3200

Гранит

800-2000

 

 

Галит

275

Песчаник

500-1800

Известняк

400-2000

 

 

На процесс деформации кристаллических тел влияют следующие факторы: 1) температура; 2) длительность нагрузки; 3) всестороннее давление.

111

1.Порода размягчается за пределами температуры 1000°С.

2.Длительность нагрузки играет определенную роль, поэтому напряжения превышают предел ползучести и деформация с течением времени увеличивается (пластическая деформация и диффузионное течение).

3.Всестороннее давление (гидростатическое давление).

Примерно на глубине 20 км порода становится пластичной.

Различают:

1)однородные;

2)неоднородные деформации (рис. 2, 3).

Коднородным относят: 1. Сжатие. 2. Растяжение. 3. Простой сдвиг.

К неоднородным деформациям относят: 1. Изгиб. 2. Кручение.

Рис. 2. Однородные деформации: 1 – сжатие; 2 – растяжение; 3 – простой сдвиг

Рис. 3. Неоднородные деформации: 1 – изгиб; 2 – кручение

112

Рис. 4. Элементы слоистых толщ

Складчатые нарушения

Если слой с полезным ископаемым, то это пласт (рис. 4).

Осадочные породы – слоистые залегают в виде горизонтальных слоев. Изменения в первоначальном залегании слоистых толщ называется тектоническими нарушениями (тектоническими дислокациями).

Среди тектонических нарушений, как мы отмечали, различают: 1) складчатые нарушения (пликативные дислокации); 2) разрывные нарушения (дизъюнктивные дислокации).

Элементы залегания слоя

1.Линия простирания – это пересечение поверхности слоя с горизонтальной плоскостью.

2.Линия падения – линия, лежащая на поверхности слоя и перпендикулярная к линии простирания.

3.Угол падения – угол между поверхностью слоя и горизонтальной

плоскостью, или угол между линией падения и ее проекцией на горизонтальную плоскость.

4.Внешние формы складок

Складчатые структурные формы представляют изгибы слоистых, осадочных или эффузивных пород, произошедшие главным образом в результате пластической деформации пород, под воздействием тектонических сил (фото 1.).

Складчатые структуры образуются преимущественно в результате тангенциальных, сжимающих тектонических движений.

113

Фото 1. Обнажение басандайской свиты (С1-2bs) в районе «Синего Утёса» д. Коларово. Студенты гр.2Б881 Института природных ресурсов

Томского Политехнического университета на учебной геологической практике. На переднем плане – профессор Сальников В.Н. знакомит студентов с методикой измерения элементов залегания складок горным компасом.

Фото Семена Вторушкина, 2009г.

Антиклинальной складкой (антиклиналью) называется изгиб слоёв горных пород, обращенный выпуклостью вверх (рис. 6).

Рис. 6. Элементы складок (из работы Г.Д. Ажгирея, 1966)

114

Фото 2. Антиклинальная складка углисто-глинистых сланцев нижнего карбона (С1), осложненная дизъюнктивными нарушениями. Правый берег р. Томи, в двух км вверх от устья р. Басандайки. Томская обл., Томский район. На переднем плане студенты-нефтяники гр.2550 ИГНД ТПУ.

Фото В.Н. Сальникова

Во внутренней части, т.е. в ядре, антиклинальной складки залегают наиболее древние породы (Фото 2; Рис 6).

Синклинальной складкой (синклиналью, мульдой) называется изгиб слоёв, обращенный выпуклостью вниз. В ядре складки залегают наиболее молодые породы.

Выделяют также моноклиналь – участок более или менее крутого, но однородного падения слоёв.

Среди складок выделяют следующие разновидности (рис. 7):

1.Прямая складка – её осевая плоскость вертикальна (рис. 7, а).

2.Остроугольные складки (рис. 7, б).

3.Коробчатые, сундучные складки (рис. 7, в).

4.Веерообразная складка (рис. 7, г).

5.Косая складка – её осевая плоскость наклонена, крылья падают в противоположных направлениях и под разными углами (рис. 7, д).

6.Флексура – складка, у которой одно из крыльев находится в вертикальном

положении (рис. 7, е).

115

7.Опрокинутая складка – осевая плоскость наклонена, оба крыла падают в одну и ту же сторону, поэтому одно из них, именно нижнее находится в опрокинутом залегании (рис. 7, ж).

8.Лежачая складка – осевая плоскость горизонтальна, крылья также близки к горизонтальному положению и одно из них перевернуто (рис. 7, з).

Различают также складки: открытые и закрытые. В открытых складках

пласты сходятся в шарнире под тупым углом, в закрытых – под острым.

Складка – трехмерное тело, поэтому складки разделяют на:

1.Линейные складки – длина их во много раз больше ширины.

2.Прерывистые складки – (изолированные складки, брахискладки и купола).

Линейные складки

Линейные складки, как правило, тесно скучиваются в пределах сравнительно узких, далеко протягивающих полос. Это линейная или полная складчатость. В ней антиклинали и синклинали по своим размерам одинаковы и число антиклиналей равно числу синклиналей.

Если ось линейной складки наклонена по отношению к горизонту, слои, образующие противоположные крылья складки, будут замыкаться. У антиклинальных складок такое замыкание будет называться периклинальным, а у синклинальных складок центриклинальным (рис. 8).

Прерывистые складки

Длина у прерывистых складок близка к ширине, а в куполах они изометричны.

Отношение длинной оси брахискладки к короткой оси колеблется в пределах от 2:1 до 5:1. В куполах это отношение изменится в пределах от 1:1 до 2:1. Линии простирания в брахискладках представляют собой замкнутые фигуры – овалы, окружности и другие (рис. 9).

Осевая линия у брахискладки изогнута дугообразно и направление погружения у оси изменяется по простиранию на противоположное. Выделяют брахиантиклинали и брахисинклинали.

Шарнир складки может испытывать погружения и подъемы. В соответствии с погружениями и подъемами самой складки это явление называется ундуляцией.

Прерывистые складки развиваются в условиях платформы, далеко отстоят одна от другой и мало связаны между собой.

116

Рис. 7. Формы складок (в поперечном сечении): а – открытая пологая;

б– остроугольная; в – сундучная (коробчатая); г – веерообразная; д – косая;

е– флексура; ж – опрокинутая; з – лежачая

(из работы Г.П. Горшкова, А.Ф. Якушовой, 1962)

Рис. 8. Линейные (цилиндрические) складки. А – линейная складка с осью, расположенной горизонтально. Б – линейная складка с осью, наклоненной к горизонту: 1 - периклинальное окончание (в плане) погружающейся антиклинали; 2 – центриклинальное окончание (в плане) погружающейся синклинали (из работы Г.Д. Ажгирея, 1966)

117

Рис. 9. Изометричная складка (купол). Из работы Г.Д. Ажгирея, 1966

Среди линейных складок или пучков таких складок различают (рис. 10):

а. Прямые.

б. Кулисообразные.

в. Дугообразно изогнутые. г. Сигмоиды.

д. Виргации складок.

е. Дихотомирующие складки.

По своей величине складки расчленены на несколько групп

Рис. 10. Взаимоотношение осей линейных складок (в плане): а – прямые; б – кулисообразные; в – дугообразно изогнутые; г – сигмоида; д – виргация; е – дихотомирующие складки

(из работы Г.П. Горшкова, А.Ф. Якушовой, 1962)

118

Плойчатость

Плойчатостью называют мелкую складчатость, при которой размеры складок измеряются всего лишь миллиметрами. Она обычно возникает при сжатии слоёв соли, гипса и в метаморфизованных породах (кристаллических сланцах). Обычный размер складок – сотни и первые тысячи метров.

Существуют складки большого протяжения – пологие, но распространяющиеся на огромные площади – сводовые поднятия и соответствующие им депрессии. Ряд антиклиналей и синклиналей, которые формируют крупное поднятие или столь же крупное опускание, называются антиклинориями и синклинориям (рис. 11).

Рис. 11. Схема антиклинория (А) и синклинория (Б) в вертикальном поперечном разрезе (по А. Гейму). Из работы Г.Д. Ажгирея, 1966

Сложные складки огромного размера называют иногда складками первого порядка, а развивающиеся у них на крыльях складки меньшего размера - складками второго порядка, затем третьего порядка и т.д. В условиях платформ равиваются складчатые нарушения пологого и широкого типа, захватывающие огромные полосы, прогибы поднятия с углами падения в крыльях меньше 1°, шириной в десятки километров и длиной сотни километров. Их именуют синеклизами и антиклизами.

Изучение складчатых нарушений показывают, что они образуются двумя способами:

1.слой сохраняет свою целость, не испытывает разрушения, дробления, не растрескивается, а изгибается;

119

2.слой разбивается на множество отдельных небольших блоков, каждый из которых никакой деформации не испытывает, но поворачивается относительно соседнего на небольшой угол и только в целом создаётся впечатление складки (рис. 12).

Рис. 12. Два типа складок (из работы Г.П. Горшкова, А.Ф. Якушовой, 1962).

Рис.13. Механизм изгибания пачки слоев.

Рис. 14. Складчатые микронарушения в магнетитовых кварцитах КМА протерозойского возраста (зарисовка Г.П. Горшкова; уменьшено в два раза): а

– прослои, состоящие из зерен кварца; б – рудные прослои, состоящие из магнетита и мартита (из работы Г.П. Горшкова, А.Ф. Якушовой, 1962)

120