Складчатые формы залегания пород

Размещено на http://www.allbest.ru/

4

Складчатые формы залегания пород

Оглавление

1. Складчатые формы залегания пород

2. Складки и их элементы и параметры

3. Классификация складок

4. Генетическая классификация складок

5. Складки, обусловленные геологическими условиями

6. Складки нетектонического (экзогенного) происхождения

7. Конседиментационные складки

8. Эндогенные складки тектонического происхождения, сформированные в верхней коре (поверхностная складчатость)

9. Эндогенные складки тектонического происхождения, сформированные в средней коре (глубинная складчатость)

1. Складчатые формы залегания пород

Складками принято называть волнообразные изгибы плоскостных текстур горных пород, а также изгибы уплощённых или удлинённых геологических тел, образующиеся при пластических деформациях. Складки могут быть образованы телами с первичной стратификацией, псевдостратифицированными телами интрузивных метаморфических и метасоматических пород, пластообразными нерасслоенными телами различного генезиса, тектоническими чешуями и пластинами. В зависимости от размера в профильном сечении выделяются: мегаскладки - размер складки (длина полуволны) 1000 м и более; макроскладки - 50-1000 м; мезоскладки - 0.1-50 м; микроскладки (малые и мелкие) - < 0.1 м. Складка, очерченная одной поверхностью, называется частной. А когда речь идёт о складке, образованной геологическими телами, её принято называть общей складкой.

Совокупность складок составляет складчатость. Она является результатом пластических деформаций горных пород и развивается только в слоистых породах или породах обладающих структурными плоскостными элементами. При отсутствии тех и других, т.е. в однородной породе, пластические деформации реализуются в других формах, а не в складках.

Знания о складках и о причинах складкообразования базируются:

? на очень большом эмпирическом материале о формах складчатых пластов, полученном многими поколениями геологов (на изучении геометрии складчатых пластов и т.д.);

? на экспериментах, воспроизводящих складкообразование;

? на изучении взаимосвязи складок с другими структурами, особенно с разрывами;

? на изучении взаимосвязи складчатых поясов с другими главными тектоническими единицами земной коры;

? на изучении микроструктур, развитых в складчатых породах.

Складки могут образоваться как в результате проявления гипогенных, так и гипергенных процессов. В любом случае процесс образования складок сопровождается перемещением пород и смещением слоёв при изгибе вдоль поверхностей наслоения.

2. Складки и их элементы и параметры

Среди складок выделяются элементарные типы складок - антиклинальные и синклинальные (рис. 1), нейтральные, а так же антиформы и синформы (рис.2).

Антиклинальными складками или антиклиналями называются изгибы, в центральных частях которых располагаются наиболее древние породы относительно их краевых частей. Синклинальными складками или синклиналями называются изгибы, в которых центральные части сложены более молодыми породами, чем их краевые части. Складки, в которых элементы залегания осевой поверхности (ОП) и шарнира совпадают, называются нейтральными. Это возможно: а) при вертикальном залегании пород, шарнира и ОП складки; б) при наклонном залегании пород в крыльях складки и горизонтальном - ОП и шарнира; в) при наклонном залегании пород и одинаково наклонном - ОП и шарнира. В сильно деформированных толщах, где невозможно определить кровлю и подошву слоёв, складки, обращенные выпуклостью вверх, называются антиформами, а обращённые выпуклостью вниз, - синформами (рис. 3.2).

Рис. 1. Антиклинальная (а) и синклинальная (б) складки



Рис. 2. Антиформы (а) и синформы (s) в пересечении с эрозионной поверхностью РР.

Элементы складки

В складке выделяются следующие элементы - замок или свод, крылья, осевая поверхность, осевая линия или ось складки, шарнир складки, гребень и киль, гребневая и килевая поверхность, линия перегиба или медианная линия, поверхность перегиба, ядро, замыкание (рис. 3 - 6).

Рис. 3. Элементы складок: 1-2 - замок антиклинали (седло); 3-4 - замок синклинали (мульда); 5 - крылья; 1-6-2 - угол складки; 6-7 - биссектриса угла складки или осевая линия; 8 - ось или шарнир складки; 9 - гребень; 10 - киль.

Рис. 4. Осевые элементы складок: 1 - ось или шарнир складки; 2 - осевая поверхность; 3 - осевая линия.



Рис. 5. Элементы складок: а - очерченных одной поверхностью; б - очерченных серией субпараллельных поверхностей; в - «сложных», очерченных зеркальными поверхностами.

Рис. 6. Положение осевой (АБ) и гребневой (ВГ) поверхности в вертикальном поперечном разрезе складки.

Замок или свод складки - место перегиба слоёв, в котором их поверхности, примыкающие к перегибу, образуют между собой угол или более сложные фигуры. Замок может иметь плавную (параболическую, гиперболическую) или угловатую (шевронную) форму. Замок антиклинали иногда называют седлом, а замок синклинали - мульдой.

Крылья складки - боковые части складки, примыкающие к своду и представленные поверхностью слоёв, единообразно (вверх или вниз) наклонённых от перегиба. У смежных складок - антиклинали и синклинали одно крыло является общим. Положение крыльев, как плоскостных элементов, определяется азимутом и углом падения.

Осевой (шарнирной) поверхностью складки называется поверхность, проходящая через точки перегиба слоёв, составляющих складку. Она также определяется азимутом и углом падения. Линия пересечения осевой поверхности с поверхностью рельефа называется следом осевой поверхности (СОП). Она характеризует ориентировку складки в плане и на карте проводится путём соединения точек, расположенных в местах перегиба слоёв (в замке складки). Линия пересечения осевой поверхности с поверхностью одного из слоёв (кровлей или подошвой), составляющих складку, называется осью складки или шарниром складки. Положение шарнира, как линейного элемента, определяется азимутом и углом погружения (или воздымания). Простирание шарнира совпадет с осью складки только в том случае, когда осевая поверхность складки вертикальна. Погружается шарнир в сторону расположения более молодых пород. В том случае, когда азимут погружения шарнира меняется на обратный несколько раз, либо величина угла погружения периодически меняется по простиранию, шарнир называют ундулирующим. Угол погружения или воздымания шарнира иногда называют углом погружения или воздымания складки (рис. 7, 8).

Гребневой поверхностью называется поверхность, соединяющая самые высокие точки расположения слоёв, образующих складку. Гребень складки - линия пересечения гребневой поверхности с кровлей или подошвой любого из слоёв складки. Килевой поверхностью называется поверхность, соединяющая самые низкие точки расположения слоёв, образующих складку. Киль складки - линия пересечения килевой поверхности с кровлей или подошвой любого из слоёв складки. Эти элементы складок определяют обычно только при изучении наклонных и опрокинутых складок.

Линия перегиба или медианная линия - линия, расположенная на крыле складки, которая делит крыло частной складки пополам и ориентирована по направлению шарнира. По обе стороны медианной линии кривизна крыла очерчивается в противоположных направлениях. Поэтому угол падения крыла складки рекомендуется измерять в зоне медианной линии. Поверхность перегиба - поверхность, проходящая через линии перегиба частных складок.

Ядро складки - внутренняя часть складки в месте её наибольшего перегиба с внутренней стороны изогнутого пласта. Это понятие условное и зависит от морфологии складки и глубины эрозионного среза. За окончание складки принимается участок, где изогнутая поверхность сменяется плоскостью. Замыкание складки определяется по смене азимута погружения шарнира на обратный азимут.

Рис. 7. Элементы складок в блок-дааграмме: АБ - положение осевой линии (или СОП); ВГ и В'Г' - положение шарнира; ? и ? - углы погружения шарнира.

Рис. 8. Структурные элементы складки: Положение шарнира в синклинальной складке в плане (а) и в разрезе (б). Условные знаки для изображения на картах: шарниров синклинальных (в) и антиклинальных (г, д) складок. Стрелками указано направление погружения, а цифрами - углы погружения шарниров.

Зеркало складок - условная поверхность, проведённая в пространстве через точки наибольшего перегиба слоя в одновременно возникших одноимённых структурах одного порядка. Такими поверхностями могут быть касательная к замкам симметричных антиклиналей о-о или же касательная к замкам синклиналей s-s (рис. 9 а) Параллельна им будет и медианная линия m-m. Аналогичным образом проводится зеркало складок и для асимметричных складок (рис. 9 б). При деформации слоистых пород обычно образуются складки нескольких порядков, и для каждого из них можно провести своё зеркало складок, например l₁, l₂, l₃ на рис. 3.9 в, где видно, что, чем крупнее складки, тем зеркало складок всё более приближается к прямолинейному. И из этого можно сделать вывод: залегание (простирание и падение) пачки в целом отражается зеркалом наиболее крупных складок. По углу между зеркалом складок и их осевыми поверхностями можно определить, на каком крыле асимметричной запрокинутой складки находится исследуемое обнажение: 1 - на нормальном крыле осевые плоскости дополнительных складок падают круче, чем их зеркало, а на подвёрнутом крыле - положе; 2 - угол между зеркалом складок и их осевыми поверхностями в точке перегиба близок к 90?, уменьшается в сторону медианной зоны складки и имеет минимальное значение в медианной зоне подвёрнутого крыла (рис. 9 г).

Рис. 3.9. Зеркала складок: симметричных (а), асимметричных (б, г) и разнопорядковых (в).

Параметры складки

К параметрам складки относятся - длина, ширина (полуволна, горизонтальный размах), высота (амплитуда, вертикальный размах) и угол складки (рис. 3.10). Длина складки - это расстояние вдоль осевой линии между смежными перегибами шарнира, либо между участками, где изогнутая поверхность сменяется плоскостью. Ширина складки (или полуволна) - это кратчайшее расстояние между точками перегиба (рис. 3.10). Высотой или амплитудой складки называется кратчайшее расстояние между точкой максимальной кривизны и линией, соединяющей точки перегиба (или медианные линии) (рис. 10).

Рис. 10. Параметры симметричной (а, б) и асимметричной (в) складок: h и b - высота и ширина симметричной складки; h₁ и h₂ - высота короткого и длинного крыльев асимметричной складки; b₁ - ширина асимметричной складки; А, W/2 - амплитуда и длина полуволны симметричной складки; l - крыло складки (l₁ - короткое, l₂ - длинное); ? - угол между крыльями.

По А.Е. Михайлову понятие о высоте и ширине складки отличается от выше приведённого. Высотой или вертикальным размахом складки он называет расстояние по нормали между замком антиклинали и замком смежной с ней синклинали, измеренное по кровле или подошве одного и того же слоя. А шириной или горизонтальным размахом складки - расстояние между осевыми линиями двух соседних антиклиналей или синклиналей (рис. 11).

Угол, образованный линиями или плоскостями, являющимися продолжением крыльев складки, называется углом складки или углом между крыльями складок. Он отражает степень сжатости пластов и обычно принимается как условный показатель интенсивности складчатой деформации.



Рис. 11. Размеры складок в плане и на разрезе: а - длина, б - ширина, в -высота складки;

Размеры и форма складки определяются длиной её крыльев в профильном (перпендикулярном к шарниру) сечении, коэффициентом асимметрии складки (отношением размера длинного крыла к короткому), углом между крыльями, шириной складки, высотой или амплитудой, или же длиной полуволны складки.

В прямоугольной (декартовой) системе координат с осями а, b, с, определяющей согласно Б.Зандеру, как формальную симметрию складки, так и её кинематические особенности, ось координат b параллельно шарниру, ось координат а лежит в осевой плоскости и перпендикулярна оси b, осевая плоскость - аb, а ось координат с перпендикулярна к ней (рис. 12). В кинематическом отношении ось b - это ось вращения или постоянная ось деформации, ось а - ось движения, а ось с - ось укорочения или сжатия.

Структурные элементы складки

Наблюдение и измерение структурных элементов складок при геологическом картировании имеет большое значение. Под структурными элементами складки следует понимать линейные, плоскостные и объёмные формы однотипного строения. Одни из них (полосчатость, сланцеватость, линейность) имеют вещественное выражение, а другие (шарнир складки, осевая поверхность и др.) - геометрическое. И те, и другие являются индикаторами складчатых и других деформационных процессов.

Рис. 12. Морфологические и геометрические элементы складки: А - антиклиналь; С - синклиналь; ?, b, c - оси координат.

К главным структурным элементам, которые необходимо замерять в поле, относятся первичная слоистость (S₀), метаморфическая полосчатость (S_1+n), сланцеватость различных направлений (Сц_1+n), крылья складки (Кр), шарнир складки (Ш), линии пересечения слоистости и сланцеватости, которые в большинстве случаев статистически ориентированы также как и шарниры складок.

К дополнительным структурным элементам, которые также необходимо замерять в поле, относятся - осевая плоскость (ОП), след осевой поверхности (СОП), линейности (l) разного рода (минеральная, агрегатная, бороздчатость, ребристость, линейность фрагментов, будин и т.д.).

3. Классификация складок

В основу классификации складок может быть положена либо форма складок, либо их происхождение. В первом случае это будет морфологическая классификация, а во втором - генетическая. Обе эти классификации учитывают различные характеристики и свойства складок и дополняют друг друга.



Рис. 13. Деление складок по положению осевой поверхности:

1 - симметричные; 2 - ассиметричные; 3 - наклонные; 4-6 - опрокинутые (4 - в вертикальном разрезе, 5 - на блок диаграмме, 6 - в плане); 7 - лежачие; 8 - ныряющие. аа , а'а' - осевые линии складок в плане; аб, а'б', а''б'' - осевые поверхности складок в разрезах.

Морфологическая классификация

В морфологической классификации складки делятся по ряду признаков: по положению осевой поверхности; по соотношению между крыльями; по форме замка; по углу между крыльями; по соотношению мощностей слоёв на крыльях и в сводах складок; по отношению осей; по положению относительно горизонта; по характеру отображения на геологических картах и планах и т.д.

По положению осевой поверхности выделяют симметричные и асимметричные складки.

Симметричные складки - складки с одинаковыми углами наклона крыльев и вертикальной осевой поверхностью (рис. 3.13).

Асимметричные складки обычно с наклонной или горизонтальной осевой поверхностью и различными углами наклона крыльев. Они могут быть разделены на четыре вида (рис. 3.13):

? наклонные складки с наклонной осевой поверхностью и падением крыльев в противоположные стороны под разными углами;

? опрокинутые складки с падением крыльев в одну сторону и с наклонной осевой поверхностью;

? лежачие складки с горизонтальным положением осевых поверхностей;

? ныряющие (или перевёрнутые) складки, осевая поверхность которых изогнута до обратного падения.

По соотношению между крыльями складок выделяют (рис. 14):

? обычные складки с падением крыльев в различные стороны;

Рис. 14. Деление складок по соотношению между крыльями в разрезах: а - простые; б - изоклинальные прямые и опрокинутые (в); г - веерообразные с не пережатым и пережатым (д) ядром.

? изоклинальные складки с параллельным расположением крыльев и с вертикальной, наклонной или горизонтальной осевой поверхностью;

? веерообразные складки с веерообразным расположением слоёв, с не пережатым или пережатым ядром;

Разновидности складок по углу между крыльями:

? отлогие складки с углами между крыльями от 120? до 180?;

? открытые складки с углами между крыльями от 70? до 120?;

? закрытые складки с углами между крыльями от 30? до 70?;

? сжатые складки с углами между крыльями от >0? до 30?;

? изоклинальные складки с параллельными крыльями.

Рис. 15. Деление складок по форме замка в разрезе: а - острые или шевронные; б - пологие или округлые; в - коробчатые или сундучные.

Рис. 16. Деление складок в разрезах по соотношению мощностей на сводах и на крыльях: 1 - подобные; 2 - концентрические; 3 - с утоняющимися слоями в своде; 4 - с повышенными мощностями пород в замках.

По форме замка различаются (рис. 15):

? острые (или шевронные) складки, угол между крыльями у которой меньше 90?;

? тупые складки, с углом складки больше 90?;

? сундучные (или коробчатые) складки с плоскими замками и крутыми крыльями.

По соотношению мощностей слоёв на крыльях и в сводах складок выделяются (рис. 16):

? подобные складки, у которых мощность слоёв на крыльях меньше мощности в сводах, а форма замка не меняется с глубиной;

? концентрические складки с одинаковой мощностью слоёв на крыльях и в своде, причём с глубиной кривизна свода таких складок изменяется, и антиклинали становятся более резкими, чем синклинали;

? антиклинальные складки с утонёнными замками, в которых мощность пород в сводах меньше, чем на крыльях;

? синклинальные складки с повышенными мощностями пород в замках.

Наиболее широко распространены в природе подобные складки.

Рис. 3.17. Деление складок в плане по соотношению длины (а) и ширины (б): 1 - линейные; 2 - брахиформные; 3 -куполовидные или изометричные.

По соотношению длины (длинной оси) и ширины (короткой оси) складки различают (рис. 17):

? линейные складки, у которых отношение длины к ширине больше трёх;

? брахиформные (брахисинклинали и брахиантиклинали) складки, у которых отношение длины к ширине меньше трёх;

? изометричные складки с приблизительно одинаковыми поперечными размерами - куполовидные (антиклинальные складки) и чашевидные или мульды (синклинальные складки).



Рис. 18. Деление складок относительно горизонта: а - прямые симметричные; б - косые или наклонные асимметричные; в -опрокинутые или запрокинутые; г - лежачие.

Рис. 19. Категории складок, выделяемые на геологических планах и картах: 1 - изометричные; 2 - линейно замкнутые; 3 - линейно незамкнутые гармоничные; 4 - линейно незамкнутые дисгармоничные. а - структурно-кинематическая ось; стрелки - шарниры.

Рис. 20. Периклинальные погружения антиклинальной складки (а); центриклинальное погружение синклинальной складки (б).

Категории складок относительно горизонта (рис. 18):

? прямые или симметричные складки;

? косые или наклонные асимметричные складки;

? опрокинутые или запрокинутые складки;

? лежачие складки.

Категории складок, выделяемые на геологических картах и планах (рис. 19):

? изометричные складки с приблизительно одинаковыми поперечными размерами;

? линейно замкнутые структуры;

? линейно незамкнутые гармоничные структуры;

? линейно незамкнутые дисгармоничные структуры;

По наклону шарнира в замыкающей части складки (или по характеру замыкания) выделяют (рис. 20):

? структуры с центриклинальным замыканием;

? структуры с периклинальным замыканием.

По характеру коленообразного изгиба в горизонтально залегающих толщах и в моноклиналях выделяют флексуры (рис. 21 - 23), моноклинальные изгибы, структурные террасы и структурные носы.

Моноклиналь (устаревший синоним - гомоклиналь) - структура, которая сложена породами, имеющими одинаковый наклон слоёв. В целом она может иногда рассматриваться как крыло крупной складки, остальные элементы которой в связи с их незначительными размерами не обнаружены или ими можно пренебречь.

Рис. 21. Схема строения флексуры.

Рис. 22. Флексуры: согласная (а) и несогласная (б).



Рис. 23. Флексура (а), переходящая по простиранию перегиба в сброс (б), и структурная терраса (в).

Флексуры - коленообразные изгибы в слоистых толщах, выраженные наклонным положением слоёв при общем горизонтальном или наклонном залегании. У них есть верхнее (или поднятое) (АБ), нижнее (или опущенное) (ВГ) и смыкающее крыло (БВ), вертикальная амплитуда смещающего крыла (а) и угол падения (?) (рис. 21). Флексуры у наклонно залегающих пород могут быть согласными, когда все крылья наклонены в одну сторону, и несогласными, когда смыкающее крыло наклонено в противоположную сторону (рис. 22). Флексуры распространены широко, но главным образом в образованиях осадочного чехла платформ. Могут быть как конседиментационными, так и постседиментационными. Флексура в наклонно залегающих толщах пород иногда называется моноклинальным изгибом.

Структурная терраса - коленообразный и вытянутый по простиранию изгиб (или местное выполаживание слоёв) в наклонно залегающих толщах, в пределах которого слои залегают горизонтально (рис. 23 в). Если такой участок вытянут по направлению падения моноклинали, то он называется структурным носом.

Главные и дополнительные складки.

Деление складок на главные и дополнительные указывает только на их соподчинённость, а не на размер. Тем не менее, главными складками считаются самые крупные структуры изучаемой площади. Их масштаб может быть различен, но преимущественно это структуры, выявленные при картировании значительной площади и осложнённые более мелкими (дополнительными) складками. К наиболее распространённым разновидностям дополнительных складок относятся асимметричные складки на крыльях главной складки и симметричные в области её перегиба (рис. 3.9г). Рисунок асимметричных складок на крыльях крупных структур в их поперечном сечении - зеркально отраженный. Если длинное крыло асимметричной складки перегибается на короткое крыло по ходу часовой стрелки, то узор «правый» или z-образный, а если же перегибается в направлении против хода часовой стрелки, то узор «левый» или s-образный. Это характерный признак складок течения. В складках волочения всё наоборот. По смене рисунка можно выявить положение осевой поверхности крупной складки, а по погружению шарниров - тип складки (синформу или антиформу). В случае с горизонтальным положением или ундулирующим погружением шарнира понятие о правом или левом рисунке складок теряет смысл. Симметричные дополнительные складки отмечены только в зонах перегиба крупных складок и находятся в ассоциации с асимметричными складками на крыльях.

В интенсивно смятых породах, где могут присутствовать дополнительные складки нескольких рангов, залегание слоистости в отдельном обнажении не отражает залегание пачки слоёв в целом. Оно может отражаться зеркалом наиболее крупных складок (рис. 3.9в). По углу между зеркалом складок и их осевыми поверхностями, можно определить на каком крыле структуры находится исследуемое обнажение. Если осевые плоскости складок падают круче, чем их зеркало, то обнажение находится на нормальном крыле структуры, а если наоборот, то обнажение расположено на подвёрнутом крыле.

Дополнительные складки могут образовываться одновременно с главными складками и позднее.

При одновременном образовании возможны два варианта ориентировки шарниров: 1 - шарниры дополнительных и главных складок совпадают и лежат в направлении осевой плоскости главной структуры; 2 - шарниры дополнительных складок располагаются симметричным веером относительно осевой плоскости главной структуры.

При разновременном образовании различаются два варианта: 1 - если мелкие складки возникли до образования крупной складки, то их шарниры не параллельны, при закономерном изменении азимутов падения и сохранении углов относительно деформируемой слоистости; 2 - при более позднем возникновении мелких складок относительно крупной структуры их шарниры взаимно параллельны, но ориентированы косо относительно осевой плоскости крупной структуры.

4. Генетическая классификация складок

Процесс образования складок в земной коре весьма сложен и разнообразен и обусловлен многими причинами, среди которых далеко не всегда удаётся выделить главные и второстепенные. Исходя из огромного количества эмпирических и экспериментальных данных, обычно предлагается две генетические классификации складок. Ода из них основана на различиях в динамических условиях пластических деформаций, а другая - отражает геологическую обстановку, в которой формируются складки.

Группы складок, обусловленные динамическими условиями.

Различия в динамической обстановке позволяют выделить складки продольного и поперечного изгиба, складки скалывания, течения и волочения (рис. 3.24 - 3.25).

? Складки продольного изгиба развиваются при продольном сжатии, вызванном парой направленных друг к другу сил, либо при одностороннем действии сил, ориентированных обычно горизонтально и действующих вдоль слоистости (рис. 3.24). Межслоевое скольжение происходит на фоне общего перемещения вещества в направлении, перпендикулярном к действию сжимающих усилий, в участки с относительно меньшим давлением. Ширина и высота складок продольного изгиба возрастает с увеличением мощности слоёв и вязкости пород, а оси складок обычно ориентированы в поперечном направлении по отношению к сжимающим усилиям. При однородном составе слоистых толщ и двухстороннем сжатии образуются обычно симметричные складки. При одностороннем действии сжимающих сил возникают наклонные или опрокинутые складки, наклон которых указывает на направление действующих сил (рис. 3.24).

Рис. 24. Различные типы складок: а, б - продольного изгиба; в, г - поперечного изгиба; д - течения; 1 - направления действующих сил; 2 - направление перемещения пород; 3 - участки растяжения; 4 - участки сжатия.

? Складки поперечного изгиба образуются при воздействии сил, ориентированных перпендикулярно к плоскости наслоения (рис. 3.24). При образовании складок поперечного изгиба вещество перемещается в стороны от участков с максимальным радиусом кривизны более интенсивно, чем на участках с меньшей кривизной. Под воздействием активно поднимающегося вверх ядра (гранито-гнейсового диапира, соляного, гипсового или глиняного ядра) одновременно с формированием складки поперечного изгиба могут возникать на периферии складки характерные сколы типа сбросов. Складки такого происхождения называются диапировыми.

? Складки скалывания или скольжения, в отличие от складок изгиба, образуются без значительного перемещения вещества внутри слоёв в результате перемещения вдоль многочисленных поверхностей, ориентированных субпараллельно осевым поверхностям (рис. 25).

Рис. 25. Образование складок скалывания в условиях горизонтального сжатия: а - стоячая складка; б - асимметричная с разной мощностью слоёв на крыльях.

Предполагается, что складки скалывания (подобные или асимметричные) образуются при горизонтальном сжатии, способствующем возникновению большого количества трещин скалывания. Располагаются эти трещины на расстоянии от долей миллиметров до нескольких сантиметров друг от друга и перемещения по каждой трещине незначительны. Геометрия результирующих складок зависит от угла между плоскостями скалывания и напластованием (рис. 25). В результате перемещений мощность разных по компетентности пород в замках больше, чем на крыльях. Но если измерять толщину слоя не по перпендикуляру к плоскостям напластования, а в плоскостях дифференциального скольжения, она будет одинаковой на крыльях и в замке.

? Складки волочения (или послойного течения) представляют собой разновидность небольших по размеру дисгармоничных складок. Образуются они в условиях поперечного или продольного изгиба в слоях пластичных пород, заключенных между жесткими породами. Причиной образования этих складок является межслоевое проскальзывание, которое приводит к волочению материала более пластичной породы вслед за перемещающимся слоем жесткой породы (рис. 26). Складки волочения всегда асимметричны и осевые поверхности их опрокидываются в сторону замков антиклиналей больших складок. Острый угол, между осевой поверхностью складки волочения и поверхностью напластования, всегда открыт навстречу вектору, показывающему относительное движение неподатливых слоёв (27). Эти свойства используются при геологическом картировании для определения положения антиклинальных и синклинальных частей складок и для установления нормального и опрокинутого залегания слоёв.

Рис. 26. Образование складок волочения: а - выжимание пластичного материала в крыле складки; б - формирование мелких складок в пластичном слое. Стрелками показано направление смещения.

Рис. 27. Схематическое изображение складок волочения в плане и разрезе (на блок-диаграмме). Стрелки показывают движение (относительное смещение) непластичных слоёв.

В ряде случаев в высокометаморфизованных породах наблюдаются обращённые складки волочения (рис. 28, 29б), указывающие на обратное направление перемещений между слоями, сминаемыми в складки. Такое явление объясняется либо гравитационным механизмом (сползанием пластических масс вниз по склону) (рис. 32з), либо диапировым механизмом формирования крупных складок, при котором более подвижные или сильнее сжимаемые слои, сминаясь в складки, действуют как поршень на вышележащие слои, заставляя вещество в них перетекать вниз. Эти складки иногда описываются как складки послойного течения, нагнетания или выжимания.

Рис. 28. Обращённые складки волочения.

Рис. 29. Обычные (а) и обращённые (б) складки волочения.

Рис. 30. Пластичные слои (черное и белое), смятые в дисгармоничные складки.



Рис. 31. Дисгармоничное смятие пластичных пород в ядре антиклинали, крылья которой сложены более жесткими породами (Карпаты).

? Складки течения возникают при вязкопластическом состоянии вещества и очень большом значении фактора времени, а также при достаточной разности давлений в окружающей среде, способной вызвать перемещение вещества в слое из участков с высоким давлением к участкам с меньшим давлением (рис. 30). Значение этого механизма образования складок возрастает при увеличении температуры и давления. Складки течения, как правило, имеют сложную форму, раздувы и пережимы мощности, разные ориентировки некоторых структурных элементов, т.е. являются дисгармоничными (рис. 30, 31). Небольшие по размеру складки течения развиты обычно в метаморфических толщах, а более крупные и дисгармоничные - в породах с малой вязкостью и пониженной плотностью.

? Реоморфические (реидные) складки представляют собой комбинацию складок скалывания, выпучивания или течения с укорочением, перпендикулярным к направлению скалывания, и удлинением, параллельным скалыванию. Направление скалывания соответствует плоскости сплющивания, и перемещения массы пород напоминают течение жидкости. В складках обычно значительное утонение на крыльях и раздувы в гребнях и килях складок, что свидетельствует о значительной текучести пород. Образуются они в высоко некомпетентных пластах и толщах, претерпевших очень значительные пластические деформации и перемещения - в соленосных толщах, в породах, претерпевших интенсивную складчатость, синхронную с метаморфизмом и т.д.

? Седловидные складки, как полагают некоторые исследователи, образуются в условиях продольного сжатия при наличии серии чередующихся разнородных по компетентности слоёв, где каждый жесткий слой приподнимается в замковой части над более пластичным слоем в виде арки. Образованная полость позднее может быть заполнена рудным или нерудным магматическим материалом, образуя таким образом «седловидные жилы» или факолиты (рис. 32в).

? Блокированные складки также связаны с различным поведением слоёв горных пород при смятии в складки (рис. 32д). Они могут образоваться в условиях продольного сжатия в результате дифференциации движения разных слоёв, их отслаивания и последующей деформации. Возникшие полости могут быть позднее заполнены инородным материалом (породным, рудным и др.).

Рис. 3.32. Механизм образования складок и их главнейшие кинематические типы (по Г.Д. Ажгирею): а - положение слоёв до складчатости; б - складка изгиба со скольжением, не расслоенная; в - седловидная складка или складка изгиба с первично полым отслоением в замке; г - складка изгиба с послойным течением; д - блокированная складка; е - купольная (криптодиапировая) складка; ж - складка скалывания; з - гравитационная складка (складка течения).

Сплошные линии - направления максимальных напряжений; пунктир - дополнительные напряжения.

? Птигматитовые складки. Птигматитовыми называются сложнодеформированные тонкие жилы, секущие сланцеватость, а также различные (в основном мелкие) с извилистым рисунком в поперечном сечении складки, в которые эти жилы сминаются (рис. 33). Они встречаются в метаморфических или «гранитизированных» комплексах, где происходила хотя бы частичная мобилизация вещества, и сложены в основном кварцем или кварц-полевошпатовым материалом без признаков хрупких трещин или катаклаза. В птигматитовые складки могут сминаться изначально секущие жилы, ориентированные под большим углом к плоскости сплющивания, либо внедряющиеся в породы синхронно с метаморфизмом и пластическими деформациями. Осевые поверхности этих складок соответственно будут либо согласны со сланцеватостью, либо будут отклоняться от доминирующей ориентировки сланцеватости.

Рис. 33. Птигматиовые складки (2) в гнейсе (1).

Рис. 34. Кинк-складки (кинкбенды).

? Кинк-складки - образуются в сдвиговых зонах (кинк-зоны, кинк-банды, полосы излома), резко ограниченных сближенными поверхностями, между которыми плоскостные элементы развёрнуты на некоторый угол относительно их положения в окружающей среде (рис. 34). Они развиваются при наличии хорошо развитой системы поверхностей проскальзывания, тонкой слоистости, полосчатости, а чаще всего сланцеватости, после складчатости как самостоятельные структурные формы, предшествующие разрывным нарушениям. Мощность кинк-зон от миллиметров до десятков сантиметров. Выделяются кинк-зоны сжатия (широко распространённые) и кинк-зоны растяжения (редко встречающиеся). Они могут формировать либо одну систему параллельных зон, либо две сопряженные системы, направленные под углом друг к другу. По кинк-зонам можно определить направление сдвига, что позволяет использовать их для кинематического анализа.

? Складки пластических сдвигов. Наиболее характерными складками в зонах проявления пластических сдвигов являются мелкие асимметричные z-образные (левого рисунка), s-образные (правого рисунка) и колчановидные (sheath folds) складки (рис. 35). Мелкие асимметричные z-образные и s-образные складки являются складками волочения. Образуются они в милонитизированных гнейсах, милонитах и ультрамилонитах. Размеры их от миллиметров до десятков сантиметров и более. По ним можно определить направление сдвига, что позволяет использовать их для кинематического анализа. Колчановидные (sheath folds) складки формируются из простых асимметричных покровных складок в результате интенсивного течения пород в направлении транспорта.

?Очковые складки (рис. 36) ранее выделялись в областях с интенсивными пластическими деформациями. По морфологии это складки аналогичны колчановидным складкам и нет смысла выделять их как группу самостоятельных складок.



Рис. 35. Колчановидные (sheath folds) складки («сосульковидные» складки , по Б.И.Кузнецову). Линейность и шарниры складок параллельны.

Рис. 36. Очковые складки в плане (а), в разрезе (б) и в пространственном изображении (в).

5. Складки, обусловленные геологическими условиями

Складки образуются в разнообразных геологических обстановках. В приповерхностных участках земной коры могут образовываться складки, обусловленные нетектоническими, экзогенными процессами (экзогенная складчатость), и конседиментационные складки (конседиментационная складчатость). В верхних частях земной коры в результате постседиментационных эндогенных процессов формируются складки, обусловленные проявлением процессов, рассматриваемых в рамках поверхностной складчатости, а в средней коре - в рамках глубинной складчатости.

Развитие складок в большинстве случаев обычно начинается с конседиментационных форм и структур экзогенного происхождения. В дальнейшем при погружении толщ и участии тектонических процессов образуются структуры, характерные для поверхностной складчатости, а затем - для глубинной.

6. Складки нетектонического (экзогенного) происхождения

Спектр складок нетектонического (экзогенного) происхождения довольно разнообразен. Они легко выявляются в слабо дислоцированных породах и с большим трудом - в метаморфизованных.

? Достаточно широко распространены подводно-оползневые складки, образующиеся при оползании осадков на дне бассейна, а также наземно-оползневые складки, образующиеся при оползневых процессах на суше. Основное значение в образовании этих складок экзогенного генезиса имеет сила тяжести, эффективность которой зависит от строения современного и захоронённого (древнего) рельефа.

? Складки, обусловленные деформациями при эпигенезе и диагенезе осадков при уплотнении, дегидратации или разбухания, представляют собой многочисленную группу нарушений - мелкое коробление, пластическое перемещение с оттоком или нагнетанием вещества в разных участках слоя, мелкие складки течения.

? Складки, вызываемые разгрузкой от вышележащих толщ, образуются обычно в днищах долин или на открытых склонах и представляют собой плавные выгибы слоёв в сторону открытого пространства. На крутых склонах в пластичных породах возникают мелкие структуры вспучивания и структуры течения.

? Складки, образующиеся при деформации, обусловленной карстовыми процессами, провалами или обвалами, имеют локальный характер и представлены зонами пластичного хаотичного смятия пород и большим количеством разрывов и зон дробления.

? Складки, вызываемые напором ледников (гляциодислокации), распространены на территориях проявления четвертичного и древнего материкового оледенения. Они образуются в относительно пластичных и слоистых породах (глинах, мергелях, известняках и др. породах) под напором перемещающихся по ним ледников. Это - вертикальные, опрокинутые или разорванные складки, в основном мелкие, но иногда амплитуда складок может достигать 30 м, осевые поверхности которых ориентированы почти всегда перпендикулярно направлению движения ледника. Нередко такие деформации сопровождаются образованием глыб-отторженцев (скиб), оторванных от коренных пород и передвинутых ледником на значительные расстояния.

? Структуры облекания - первичные наклоны и изгибы, обусловленные неровностями поверхности накопления осадков, внешне похожи на складки и рассматриваются как псевдоскладки или ложные складки, образующиеся при заполнении терригенными осадками эрозионного рельефа в мелководных условиях. Аналогичные структуры облекания образуются и при покровах эффузивных и эксплозивных пород.

? Структуры облекания - первичные наклоны и изгибы, связанные с различной скоростью отложения осадков и неравной мощностью слоёв пород, также рассматриваются как псевдоскладки или ложные складки. Но только они образуются в глубоководных условиях, где хемогенный и органогенный карбонатный материал, оседая на неровную поверхность дна, повторяет эрозионный рельеф.

Таким образом, структуры облекания не являются настоящими складками, и представляют собой первичные наклоны, обусловленные неровностями эрозионного рельефа, а не процесса пластических деформаций.

7. Конседиментационные складки

К конседиментационным складкам относятся складки погружений и складки поперечного изгиба, возникающие при неравномерных вертикальных движениях поверхности осадконакопления. И те и другие складки образуются одновременно с накоплением осадков. Их образование вызвано теми же тектоническими процессами, которые обусловили и осадконакопление - в основном это вертикальные движения. В конседиментационных складках часто наблюдается изменения мощностей и фаций при переходе от их крыльев к замкам, имеющие первичный характер и образующиеся при отложении осадков. В наложенных же складках подобного типа изменений фаций в крыльях и в замках не наблюдается, а изменение мощностей, если и есть, то оно вызвано пластическими деформациями.

? Складки погружений образуются при относительно равномерных опусканиях поверхности (фундамента), на которой происходит накопление осадков, и их контуры обычно повторяют границы бассейна осадконакопления.

? Складки поперечного изгиба, связанные с неравномерными вертикальными перемещениями отдельных участков дна бассейна (фундамента), обычно более мелкие, чем складки погружений.

В конседиментационных складках угол наклона на крыльях увеличивается с глубиной и в первом приближении совпадает с углом наклона фрагментов поверхности осадконакопления. По мере развития конседиментационных складок их строение в нижних стратиграфических горизонтах усложняется в результате постоянных неоднородных вертикальных перемещениях блоков фундамента - могут возникать сжатые и опрокинутые складки с последующим образованием наложенных глыбовых складок, характерных для постседиментационной эндогенной складчатости.

8. Эндогенные складки тектонического происхождения, сформированные в верхней коре (поверхностная складчатость)

В зависимости от условий образования этой категории складчатости выделяются шесть типов складок: складки регионального смятия, облекания, гравитационного скольжения, приразрывные, складки, связанные с перемещением магмы в земной коре, и диапировые.

? Складки регионального смятия (общего смятия по В.В. Белоусову) (рис. 37, 38) образуются при продольном изгибе деформирующихся толщ под влиянием сил, действующих на огромных территориях: вдоль протяженных на сотни и тысячи км наклонных разломных линеаментов (зоны субдукции и др.); в зонах столкновения кристаллической коры с более молодыми «геосинклинальными» образованиями; в зонах столкновения (коллизии) крупных фрагментов континентальной коры: и др. Для них характерны линейные симметричные и ассиметричные формы с общей ориентировкой осей. Примером могут служить складчатые пояса Урала, Тянь-Шаня, Альп, Гималаев и др.

Рис. 37. Зона формирования складок регионального смятия

Рис. 38. Складки регионального смятия в зоне столкновения двух крупных блоков коры

? Складки облекания (отражённые складки по В.Е. Хаину, глыбовые - по В.В. Белоусову) (рис. 39, 40) представляют собой складки поперечного изгиба в верхнем структурном этаже (или в осадочном чехле), образующиеся при глыбовых перемещениях нижнего структурного этажа (фундамента), после осадконакопления. Иногда формирование их начинается на этапе осадконакопления. Складки облекания имеют изометричные, брахиформные или коробчатые формы, чаще с плавными очертаниями и реже - линейные асимметричные иногда с подвёрнутыми крыльями. Характер складок с глубиной меняется - от плавных и пологих к складкам с более крутыми крыльями. Неоднородные перемещения блоков фундамента могут приводить к образованию горст-антиклиналей и грабен-синклиналей. Наиболее крупные положительные и отрицательные структуры достигают в длину 100 км и более. В результате вертикальных восходящих движений относительно изометричных блоков образуются штамповые складки и для них характерна сундучно-коробчатая форма. Иногда они встречаются группами, образуя сложную мозаику куполовидных поднятий, сочетающихся с другими складками такого же типа, в том числе и с флексурами.

Рис. 39. Схема образования складок облекания при неоднородном опускании блоков фундамента (в разрезе).

Рис. 40. Схема образования складок облекания при разнонаправленных перемещениях блоков фундамента (в разрезе).

?Складки гравитационного скольжения (рис. 41, 42)образуются на склонах поднятий под действием гравитационных сил и наиболее интенсивно, если поднятия окаймляются прогибающимися впадинами. Осадочные толщи перемещаются вниз по склону, подвергаясь продольному изгибу. Гравитационному скольжению способствует наличие пластичных пород (глин, соли, ангидрита). Амплитуды перемещений могут составлять 20-30 км. Складки широко распространены в складчатых областях и представлены там наклонными, опрокинутыми и лежачими формами, осложнёнными надвигами. В краевых прогибах складки гравитационного скольжения представлены наклонными и опрокинутыми линейными структурами, нарушенными надвигами, иногда гребневидными антиклиналями, разделёнными широкими синклиналями.

Рис. 41. Схема образования складок гравитационного скольжения на склоне поднятия.

Рис. 42. Схема образования складок гравитационного скольжения на склонах впадины.

?Складки связанные с разрывами (приразрывные складки) (рис. 43, 44) образуются при перемещении пород вверх по наклонным разрывам (по взбросам и надвигам) в нижнем (лежачем) крыле за счёт горизонтально или наклонно ориентированных сил, вызванных давлением висячего крыла, в условиях продольного изгиба. Интенсивность и форма складок зависят от амплитуды перемещения и угла наклона сместителя, и наиболее благоприятная величина - 40-60?. Вблизи таких разрывов образуются наклонные или опрокинутые складки, ориентированные параллельно простиранию разрыва. Количество и амплитуда этих складок уменьшается по мере удаления от разрыва. Ширина полосы, захваченной приразрывной складчатостью, обычно невелика. Приразрывные складки могут образовываться и на опущенных крыльях сброса.

Рис. 43. Схема образования приразрывных складок в лежачем крыле надвига.

Рис. 44. Схема образования приразрывных складок в опущенном крыле сброса.

?Складки, связанные с внедрением магмы возникают во вмещающих породах вблизи контактов многих и особенно крупных (батолитов) массивов интрузивных пород, сформированных как на значительной глубине, так и вблизи поверхности (рис. 45, 46). Обычно это складки продольного, реже поперечного изгиба, оси которых ориентированы согласно контурам интрузивных массивов. Ширина зон развития складок различна и зависит, как правило, от размеров массива - у небольших гипабиссальных тел - от первых метров до десятков и иногда сотен метров. Вокруг вулканов нередко возникают округлые мульды и кальдеры обрушения в результате проваливания пород в полость (камеру), ранее заполненную магмой.

Рис. 45. Схема образования складок во вмещающих породах при внедрении магмы

Рис. 46. Схема образования складок в приконтактовой зоне небольших штоков.

Рис. 47. Схема образования структуры протыкания.

Рис. 48. Схема образования структуры протыкания.



Рис.49. Схема строения диапировой складки: 1 - вмещающие породы; 2 - пластичные породы; 3 - соляная шляпа (кепрок); 4 - разрывы.

Рис. 50. Схема разреза диапировой складки (соляного купола). 1 - каменная брекчия; 2 - гипс и ангидрит (каменно-гипсовая шляпа) 3 - соль; 4 - нефть и газ; 5 - границы слоёв; 6 - сбросы и взбросы.

?Диапировые складки или складки протыкания это антиклинальные структуры, образующиеся в результате внедрения пластичных пород в окружающие их менее пластичные и более хрупкие толщи пород (рис. 47-50). К высокопластичным породам, способным течь под влиянием внешнего давления или под действием собственного веса, относятся соли, гипс, ангидрит и насыщенные водой глины. Наиболее широко развитыми разновидностями диапировых складок являются глиняные и соляные купола и диапиры (рис. 49, 50). Глиняные диапиры распространены на Керченском, Таманском, Апшеронском п-овах и др. районах, а соляные купола - в Прикарпатье, Прикаспийской и Днепрово-Донецкой впадинах и т.д.

9. Эндогенные складки тектонического происхождения, сформированные в средней коре (глубинная складчатость)

Глубинные складки имеют широкое региональное распространение и развиты преимущественно в докембрийских и в меньшей степени в палеозойских и мезозойских толщах. Формировались они на достаточно больших глубинах в условиях проявления значительного всестороннего и стрессового давления и высоких температур - вплоть до амфиболитовой и гранулитовой фации метаморфизма. В глубинных условиях происходит перекристаллизация пород, они приобретают более высокую пластичность и способность к вязко-пластическому течению огромных масс на большой территории. При разнородном составе пород слои при деформации будут вести себя по-разному.

Силы, вызывающие образование глубинной складчатости, могут действовать в горизонтальном или вертикальном направлении. Горизонтальные силы обуславливают формирование складчатости вертикального течения, горизонтальные - складчатости горизонтального течения.

...