Лекция 9.
Складкообразующие движения земной коры
Генетическая классификация складок
Обычное горизонтальное залегание слоев под действием движений земной коры (тектонических движений) может быть нарушена. Возникают тектонические нарушения. Они в основном делятся на две большие группы: складчатые нарушения, или пликативные дислокации (лат.
Plico - складывать), и разрывные нарушения, или дизъюнктивные дислокации (лат. Disjungo - разобщать).Деформации бывают однородные (сжатие, растяжение, простой сдвиг) и неоднородные (изгиб и кручение). При деформациях первого типа все участки тела деформируются одинаково. При деформациях второго типа характер деформации от места к месту меняется.
Кручение в геологическое практике почти не встречается, остальные часты.
Упругие деформации возникают при горных ударах, землетрясениях. Результатом их является также волнистое угасание в кварце.
Пластические деформации приводят к трансляции (скольжению) атомов. Между ионами сохраняются все связи. Пластические деформации осуществляются под влиянием нагревания, длительной нагрузки (если превышен предел ползучести) и, главное, всестороннего давления. Телу как бы "некуда разрушаться".
Хрупкие деформации являются необратимыми. Сплошность породы нарушается, возникают тонкие трещины (линии Моора). Величина напряжения максимальна под углом 45╟ (закон скалывающих напряжений).
Осадочные породы залегают, как правило, в виде слоев. Слой - подразделение осадочных отложений, ограниченное снизу и сверху ясной поверхностью (поверхностью напластования). Поверхность напластования, или плоскость наслоения, - это уплотненная поверхность слоя, отделяющая его от вышележащего слоя. Верхняя часть слоя - кровля, нижняя - подошва.
Для того, чтобы зафиксировать положение слоя в пространстве, измеряют его элементы залегания. Элементами залегания являются линия простирания, линия падения и угол падения.
Линия простирания это линия пересечения плоскости напластования слоя (например, кровли) с горизонтальной плоскостью.
Линия падения перпендикулярна линии простирания, лежит в плоскости слоя и направлена по его падению (вниз). На практике измеряют проекцию этой линии на горизонтальную плоскость.
Угол падения слоя это угол между горизонтальной линией и линией падения. Он варьирует в пределах от 0 до 90╟
.В полевых условиях для измерения элементов залегания используют специальный прибор - горный компас. Он позволяет измерить азимут линии простирания (или просто азимут простирания), азимут падения и угол падения. Магнитная стрелка компаса измеряет магнитные азимуты, которые отличаются от истинных на величину магнитного склонения, определенного в каждой местности. Магнитное склонение необходимо учитывать при нанесении результатов измерения на геологическую карту или схему
.Если слои горных пород подвергнутся пластической деформации, они сминаются в складки. Складки, то есть волнообразные изгибы слоев самых различных масштабов и разнообразных форм, представляют собой важнейший вид тектонических нарушений. В складках выделяют следующие элементы:
Ядро - внутренняя часть складки.
Крылья - бока складки (слои, имеющие односторонний наклон).
Осевая плоскость (осевая поверхность) - поверхность, разделяющая складку на две равные части (разделяющая угол складки пополам).
Осевая линия (ось) - линия пересечения осевой плоскости складки с поверхностью Земли.
Шарнир - линия, проходящая по кровле или подошве слоя на его перегибе или, другими словами, линия пересечения верхней или нижней поверхности слоя с осевой плоскостью. Шарнир можно провести по кровле любого слоя.
Замок - участок складки в ближайших окрестностях к шарниру (зона встречи крыльев).
Высота складки - расстояние по вертикали между шарнирами смежных антиклинали и синклинали (по подошве или кровле какого-либо одного слоя).
Ширина складки - расстояние между осевыми линиями двух соседних антиклиналей или синклиналей.
Угол складки - угол, образуемый плоскостями, продолжающими крылья складки, или плоскостями, касательными к крыльям.
Складка называется антиклинальной (антиклиналь), если изгиб слоев обращен выпуклостью вверх (в ядре залегают более древние слои, на крыльях - более молодые). Складка называется синклинальной (синклиналь), если изгиб слоев обращен выпуклостью вниз (в ядре залегают более молодые слои, на крыльях - более древние). Выделяют также моноклиналь - участок более-менее крутого, но однородного падения слоев. Моноклиналь может занимать вертикальное положение (слои стоят "на головах").
По наклону осевой поверхности и положению крыльев выделяются:
Прямая (симметричная) складка - осевая плоскость вертикальна.
Косая (наклонная) складка - осевая плоскость наклонна, крылья падают в противоположных направлениях под разными углами.
Флексура - складка в виде коленчатого изгиба слоев (поднятое, опущенное и соединительное крылья)
Опрокинутая складка - осевая плоскость наклонена, крылья падают в одну сторону.
Лежачая складка - осевая плоскость горизонтальна; крылья также близки к горизонтальному положению; одно из них перевернуто.
Перевернутая складка - осевая плоскость погружается; крылья как бы меняются местами, слои в них могут быть перевернуты (подошва вверху, кровля внизу).
По форме складок различают: остроугольные, гребневидные, коробчатые (сундучные), веерообразные, изоклинальные.
Механизм формирования складок.
Складки образуются одним из следующих двух способов: либо слой сохраняет свою целость, не разрушается, а изгибается (порода реагирует на внешние усилия как пластичное тело); либо он разбивается на множество отдельных небольших блоков, каждый из которых не деформируется, но поворачивается относительно соседнего на небольшой угол (порода реагирует как хрупкое тело). Это связано как с литологическими особенностями пород, так и с условиями складкообразования (глубина, температура, давление, длительность воздействия и т.п.).
Процесс изгибания слоев может идти двумя путями: 1) изгибающиеся слои скользят один вдоль другого по разделяющим их поверхностям напластования. Круг, мысленно вписанный в слой до деформации, сохраняет свою форму. Слои раскалываются, расчленяясь на отдельные блоки, благодаря перемещению которых создается складка. На нижней и верхней границах каждого блока появляются штрихи, царапины, следы движения.
2) Изгибающиеся слои удерживают связь между собой по поверхностям напластования, но внутренняя структура слоев изменяется: возникает деформация (простой сдвиг). Круг, вписанный в слой, превращается в эллипс с длинной осью, проходящей по большой диагонали ромба. Внутри слоя происходит перераспределение материала, приводящее к возникновению различных нарушений, в том числе мелких складок волочения (асимметричных). Часто возникает рассланцевание, кливаж (система мелких трещин под углом к плоскости напластования).
Мощность слоев в дальнейшем может падать на крыльях и возрастать в ядрах (до 1:10). В изоклинальных складках внутренние слои выжаты, складка сорвана со своего основания.
Генетическая классификация складок связана с их происхождением. Складки возникают в течение длительного времени.
Подобная складка образуется и связывается с раздавливанием и растяжением пород на крыльях и перемещением вещества с крыльев в замок, в связи с чем в замке наблюдается утолщение.
Параллельная складка - мощность пластов не меняется, поверхности всех пластов параллельны друг другу.
Конседиментационная складка (совпадающая по времени образования с накоплением осадков) - антиклинальная складка с сильно утонченными породами в замке; на крыльях они утолщены. У синклинальной складки пласты утолщены в замке. Такие складки растут параллельно с осадконакоплением. Напоминают псевдодиапировые складки.
Диапировая складка - складка, у которой в сводовую часть внедрилось снизу какое-либо пластичное вещество, например, соль (соляной диапир) или глина (глиняный диапир) и протыкает пласты горных пород. Пласты оказываются приподнятыми внедрившимся телом. Свод такой складки утончен.
По соотношению ширины и длины складки делятся на две группы: линейные (вытянутые) м брахискладки (укороченные). У первых длина значительно превышает ширину; у вторых - не более чем в 2-3 раза. Среди брахискладок выделяют брахиантиклинали и брхисинклинали.
В случае, когда длина и ширина почти равны, образуются купола, чаши и мульды. Они характерны для окраинных частей геосинклинальных областей. На платформах развиты крупные пологие сводообразные и впадинообразные складки с очень маленькими углами наклона крыльев (менее 1╟). Такие складки называются синеклизами и антеклизами.
Складки обычно располагаются группами, образуя системы, вытянутые в определенном направлении. Особенно отчетливо это проявляется в геосинклиналях. И на платформах иногда сводообразные складки образуют вытянутую систему, называемую валом. С валами часто связаны скопления нефти и газа.
Если крупная антиклиналь осложнена складками мелкого порядка, она называется антиклинорием (синклинали соответствует синклинорий
).Точки зрения на механизм образования складок различны. Линейная (полная) складчатость обычно считается результатом горизонтальных движений земной коры. Прерывистые складки (изолированные, брахискладки, купола) развиваются на фоне различных по знаку вертикальных движений при одновременном течении процессов осадконакопления и денудации.
Складки в большинстве случаев (за исключением сейсмических) формируются в течение очень длительного времени. Например, конседиментационные складки формируются одновременно с накоплением осадков, скорость которого определяется по ископаемой фауне. Крупные складки на платформах могут расти в течение нескольких геологических периодов.
Рост складок в геосинклинальных областях, по-видимому, очень неравномерен. На фоне медленно растущих прогибов и поднятий могут относительно быстро формироваться линейные складки. Период возникновения, роста и окончательного формирования группы складок во всей геосинклинали или ее части носит название фазы складчатости. Период фазы складчатости - это период максимального проявления внутренних сил в геосинклинали. В это же время активизируются и другие эндогенные процессы. В связи с неодновременным началом и окончанием фаза складчатости затягивается на длительное время (десятки миллионов лет). Хотя, по Г.Штилле, фаза складчатости совершается за более короткий срок и одновременно по всей геосинклинали. В результате проявления фаз складчатости структура данного участка земной коры резко меняется. Такие участки обычно испытывают поднятие, сопровождающееся денудацией.
Несогласия. Угловые несогласия возникают тогда, когда между отложением одной и другой серий осадков был перерыв, соответствующий континентальным условиям. Несогласия бывают различные: угловое, параллельное, скрытое, стратиграфическое. Различают также параллельное прилегание и несогласное прилегание.
Можно представить два способа формирования собственно углового несогласия. В первом случае складкообразовательные движения проявляются лишь на последнем этапе (орогеническая фаза) (по Г.Штилле их всего около 18, проявлявшихся одновременно на земном шаре). По Н.С.Шатскому (второй случай), складкообразовательные движения происходят одновременно с колебательными. В таком случае надобность во всеобщих орогенических фазах отпадает.