Лекция 10.

Разрывные нарушения.

Разрывные тектонические нарушения - такие деформации пластов, при которых нарушается сплошность (целостность) горных пород. Разрывные нарушения разделяются на две группы: разрывы со смещением разделенных ими горных пород друг относительно друга (палаклазы) и без смещения пород (тектонические трещины или диаклазы).

Рассмотрим сначала параклазы, то есть разрывы со смещением.

Различают следующие геометрические элементы тектонических разрывов:

Положение сместителя разрыва однозначно определяется с помощью линии падения, для которой измеряются азимут и угол падения.

Главнейшие виды разрывных нарушений.

Это сброс, надвиг и сдвиг.

Сброс - лежачее крыло поднято, висячее опущено. Сместитель падает в сторону опущенного крыла. Угол падения чаще всего составляет 40-60╟, но может быть любым. Сброс - деформация растяжения. Крупные сбросы оконтуривают впадины Байкала, Телецкого озера, Красного моря и др.

Есть правило: в условиях сжатия выдвигающийся блок должен быть отделен от опускающегося разрывами, падающими в сторону поднятого блока.

Тектонические разрывы хорошо заметны на аэрофотоснимках. Надвиги встречаются чаще всего, отсюда вывод, что в земной коре господствуют напряжения сжатия.

Некоторые ученые-тектонисты слишком увлеклись шарьяжами, находя их в чрезмерно большом количестве, например, в Прибайкалье (Тетяев), на Урале (Фредерикс), в Каратау (Галицкий) и считая, что шарьяжи могут продвигаться до 200-300 км.

С понятием шарьяжа связан эрозионный надвиг, при котором висячее крыло в процессе движения вверх и вперед наползает на лежачее по дневной поверхности с участием в этом процессе силы тяжести (по Б.Уиллису).

Сдвиг - тектонический разрыв с перемещением крыльев в основном в горизонтальном направлении вдоль простирания сместителя. Ориентирован, как правило, под углом к направлению тектонических сил и обладает крутым или вертикальным сместителем.

В природе возможны комбинации различных типов указанных разрывных нарушений (сбросо-сдвиговые, сдвиго-надвиговые и др.). По характеру взаимоотношения сместителя с простиранием пластов в складчатой структуре выделяют продольные, поперечные, косые, согласные и несогласные нарушения.

Полевые признаки разрывных нарушений.

1. Соприкосновение толщ различного возраста (нужно при этом отличать тектонический разрыв от трансгрессивного залегания).
2. Различия в элементах залегания в крыльях, контактирующих по разрыву.
3. Наличие сместителя, который обнаруживается по зеркалам скольжения (трения), брекчии трения (дробленая порода, заполняющая полость разрыва). Обычно сцементирован вторичными минералами (кальцит, окись железа, кремнистые выделения и др.).
4. Отражение разрыва в рельефе (наличие уступа).
5. Наличие эскарпа (открытой трещины или уступа), возникшего на глазах человека в результате землетрясения. Это свидетельство молодости разрыва. В 1906 г. при землетрясении в Калифорнии разрыв достигал нескольких десятков метров. В 1891 г. в Японии смещения по разрыву в вертикальном направлении составили несколько метров поперек долины.
6. Выходы ключей, источников, горячих вод, вытягивающихся вдоль какой-либо одной линии - линии разрыва.
7. Наличие резко выраженных гравитационных или магнитных аномалий линейной конфигурации или резких перепадов (высоких градиентов) геофизических полей.

Диаклазы (трещиноватость горных пород).

Трещины очень распространены в любых горных породах. Часто трещины образуют целые системы. Весь набор трещин на участке называется трещиноватостью. Она расчленяет массу породы на множество небольших блоков. Перемещения отдельных блоков по трещинам незаметны, но это можно считать начальной формой разрывных нарушений.

Системы трещин бывают: параллельные, взаимопересекающиеся, радиальные, концентрические, кулисообразные, ветвящиеся, трещины оперения.

Любая трещина характеризуется длиной (протяженностью), шириной (расстоянием между стенками) и углом наклона. Длина колеблется от сантиметров до десятков километров. Ширина также различна. По ширине трещины бывают скрытые, микро- и макротрещины (шириной соответственно несколько миллиметров - несколько метров). Макротрещины могут заполняться каким-либо веществом. Реже встречаются открытые (зияющие) трещины, которые сохраняются недолго. По углу наклона трещины бывают горизонтальные и близкие к ним (0-10╟), пологопадающие (10-30╟), средней крутизны (30-50╟), крутопадающие (50-80╟), вертикальные и близкие к ним (80-90╟).

По М.А.Усову, кливаж - это трещиноватость, связанная со сжатием, возникшим в процессе формирования складок.

Собственно кливаж (экзокливаж) как по происхождению, так и по внешним проявлениям подразделяется на кливаж разлома и кливаж течения.

Кливаж разлома выражается в появлении в породе многочисленных, порой едва заметных или совсем незаметных трещин, которые немедленно проявляются, как только ударить по куску породы молотком. Образец раскалывается по вполне определенным плоским поверхностям. Трещины раскола расположены в строго ориентированных направлениях. Следовательно, трещины возникают под влиянием каких-то общих условий. Условия могут быть различными. Это большое одностороннее давление, связанное с тектоническими движениями вообще (трещины ориентированы одинаково); реакция породы на изгибающие усилия при формировании складок (трещины располагаются в зависимости от формы складок. Порода реагирует на тектонические силы как хрупкое тело. При изгибании слоя возникают две системы трещин: одна совпадает со слоистостью породы, другая ориентирована под острым углом к первой. В обеих системах происходит скольжение вещества. При выветривании порода может распадаться по трещинам кливажа на тонкие пластинки.

Кливаж течения внешне выражается в том, что порода также раскалывается по определенным плоскостям. но природа образования этих плоскостей иная. Это связано с перестройкой породы, изменением ее текстуры под влиянием высоких температуры и давления в глубинах Земли, причем порода реагирует на эти воздействия как пластичное тело. Минералы, независимо от внешней формы, перестроились, приобрели некоторые общие свойства, прежде всего ориентировку элементов кристаллической решетки, что проявилось в раскалывании по определенным направлениям.

Кливаж течения по физической природе относится скорее к складчатым нарушениям. Он развивается, как правило, на фоне интенсивной складчатости.

Собственно же трещиноватость проявляется, например, при высыхании влажного осадка (такыры), при остывании изверженных пород (трещины отдельности) и при любом процессе внутри породы, ведущем к изменению ее плотности, объема или положения.

В осадочных породах горизонтальные, совпадающие со слоистостью, и вертикальные трещины создают пластовую отдельность.

Различают следующие типы отдельности: матрацевидная, подушечная (граниты), параллелепипедальная, полигональная, грифельная (глинистые сланцы, туффиты), столбчатая (базальты). В морских лавах встречается шаровая отдельность.

При изучении трещин важно замерить как можно больше элементов залегания, используя статистический метод. Элементы залегания трещин наносятся на векторные розы-диаграммы: круг разбивается на интервалы 5-10╟, на каждый наносится в определенном масштабе число замеров, соответствующих данному азимуту. Затем концы соединяют, получается "звезда", по которой видны преобладающие направления трещин. Такие диаграммы строят для простирания, падения и угла падения трещин.

Глубинные разломы названы в 1945 г. А.В.Пейве. Они отличаются прежде всего масштабами: это разрывы длиной в десятки и сотни километров, иногда тысячи километров, глубиной многие десятки и сотни километров. Для них характерна отчетливая выдержанность по простиранию; часто они, несмотря на протяженность, почти прямолинейны. Это очень долгоживущие структуры: в ряде случаев они возникли еще в начале палеозоя и не теряют активности до настоящего времени. Еще одно их свойство - они, как правило, разделяют совершенно различные участки коры - по истории развития, составу пород, современной структуре.

В качестве примера можно привести глубинный разлом, проходящий с северо-запада на юго-восток через складчатые сооружения Северного Тянь-Шаня (на северо-западе он называется Терскей-Карарауским, на юго-востоке - Таласско-Ферганским). Этот разлом существует с силура до настоящего времени, с ним связано сильное землетрясение 2 ноября 1946 г. - Чаткальское. Движения по разлому в разное время меняли свой знак. Глубина его не менее 100 км; в настоящий момент движения по нему происходят в горизонтальном направлении. Другой пример - разлом Сан-Андреас в Калифорнии.

Глубинный разлом может быть выражен целой системой обычных разрывных нарушений; флексурой, находящей отражение и в рельефе подошвы коры; цепочкой магматических пород, проникавших по нему на поверхность Земли; расположением аномалий силы тяжести, по конфигурации магнитных аномалий. В общем виде под глубинным разломом следует понимать протяженную, но узкую зону интенсивных деформаций, причем собственно разрывное нарушение сопровождается и другими проявлениями дифференцированных движений соседних блоков коры, разделенных глубинным разломом.

Практическое значение изучения тектонических нарушений.

Необходимо уметь определять амплитуды смещения, свойства разломов, например, при эксплуатации угольных месторождений.

Многие руды лежат вдоль трещин; скопления нефти и газа приурочены к сводам антиклинальных складок, взбросам. В крупных синклинориях и авлакогенах - типа Донбасса, Кузбасса - сосредоточены залежи угля.

Складчатые нарушения своим присутствием меняют условия формирования месторождения в ту или иную сторону.

Тектонические разломы служат путями циркуляции рудоносных гидротермальных растворов, а также проникновения магмы. Вода при 200-400╟ и давлении до 1000 атм является активным растворителем; при понижении температуры из раствора выпадают различные минералы.

Колебательные, складкообразующие и разрывообразующие движения играют определяющую роль в развитии земной коры. Однако не следует рассматривать эти виды тектонических движений изолированно, обычно они проявляются совместно, определяя характер рельефа и дислокаций.

Характерной особенностью движений земной коры является разномасштабность их проявления. Так, эпейрогенические движения могут охватывать участки различной площади, а в каждой точке земной поверхности одновременно могут проявляться разные по масштабам и знаку тектонические движения. Таким образом, проявление определенных движений земной коры обычно является результатом наложения ряда элементарных тектонических движений различного порядка. знака и амплитуды.

Вопросы для самопроверки.