Формы залегания горных пород- горизонтальная, моноклинальная, складчатая. Элементы залегания. Горный компас

Тектонические движения и их отражение в структуре земной коры. Представления о дефформации горных пород. Реологические свойства горных пород, их упругость, прочность, пластичность, вязкость, ползучесть. Колебательные (эпейрогенические) и орогенические (дизъюнктивные и пликативные) вертикальные и горизонтальные тектонические движения. Природа тектонических движений разного масштаба. Движение литосферных плит.

ТЕКТОНИЧЕСКИЕ ДВИЖЕНИЯ И ИХ ВЫРАЖЕНИЕ В ПЛИКАТИВНЫХ И ДИЗЪЮНКТИВНЫХ ДИСЛОКАЦИЯХ

Складчатые нарушения горных пород. Элементы складки (крылья, шарнир, ось, осевая плоскость, замок). Причины возникновения складок. Классификация складчатых нарушений; полная, прерывистая и промежуточная типы складчатости.

Разрывные нарушения горных пород. Причины возникновения разрывных нарушений в условиях сжатия, растяжения или сдвига горных масс. Трещины, трещиноватость, дайки, разрывные нарушения со смещением. Классификация разрывных нарушений (разломов): сбросы, взбросы, сдвиги, надвиги, подвиги, шарьяжи, горизонтальные срывы. Масштабы проявления разрывных нарушений. Глубинные лениаменты и трансформные разломы, сутурные зоны. Процессы сопровождающие образования разломов- брекчирование, катаклаз, милонитизация, возникновение даек и гидротермальных жил. Тектонический меланж.

Под тектоническими движениями понимается перемещение веще­ства, отражающее развитие структуры земной коры и планеты в целом.Выделяют эпейрогенические и орогеническиедвижения. Первые выражаются в медлен­ных поднятиях и опусканиях участков земной коры. Это колебатель­ные движения.Вторые кратковременные, сопровождающиеся интенсивным смятием слоев пород и смещением их по разрывам.Получило признание деление тектонических движений на горизонтальные (тангенциальные) и вер­тикальные(радиальные).Тектонические движения проявляются в самой различной форме и масштабах.Настоящий раздел включает краткую характеристику складчатых и разрывных дислокаций и некоторых вопросов общего порядка.

Земная кора находится в напряженном состоянии.Во многих районах при проходке шахт,тоннелей и других подземных выработок наблюдаются избыточные горизонтальные сжимающие напряжения,значения которых в несколько раз выше геостатического (литостатическог), вызываемого весом вышележащей колонны горных пород.Эти избыточные напряжения обнаружены не только в складчатых областях,но и в фундаменте щитов древних платформ

Рис.11.5.1.Изменение величины напряжений в породах складчатого и кристаллического фундамента с глубиной: 1-фундамент древних платформ,2-складчатые пояса палеозойской консолидации,3-области мезозойской и кайнозойской складчатости,ОС-линия геостатического давления,АВ-избыточные напряжения по Н.Харсту

В количественной характеристике избыточных напряжений нет связи с возрастом фундамента и рельефом. Не наблюдается разницы между равнинными районами древних и молодых платформ и областями, охваченными интенсивными неотектоническими поднятиями. Делается вывод, что литосфера и кора находятся в напряженном состоянии. Более того, измеренные ориентировки напряжений сжатия ориентированные строго перпендикулярно к простиранию коллизионных складчатых поясов и планетарной системы зон спрединга. Дополнительные сведения об ориентировке напряжений зон сжатия или растяжения устанавливаются также путем расшифровки сейсмофокального механизма землетрясений по знаку первых вступлений продольных волн. Восстановление зон растяжения-сжатия осуществляется также геологическими методами-по ориентировке сколовых трещин,штрихов и борозд скольжения, кливажа, статистическому распределению жил и даек.

Обобщение огромного фактического материала, полученного указанными методами в 4400 пунктах наблюдений, позволило в рамках Международной программы Литосфера составить Мировую карту распределения стрессовых напряжений(Woorld Stress map).

Рис. 11.5.2.Генерализованная карта напряжений в литосфере

(Woorld Stress map): 1-сжатие с образованием взбросов и надвигов,2-растяжение с образованием сбросов,3- сжатие с образованием дигональных сдвигов; границы литсферных плит:4-дивергентные,5-конвергентные,6-неуверенная граница,7-траектории абсолютного движения плит согласно модели NUVEL

Результаты этих исследований позволили выделить поля региональных и локальных напряжений. Региональные являются стрессовыми и характеризуются обстановками сжатия. Их ориентация согласуется с направлением расхождения литосферных плит от осей спрединга срединноокеанических хребтов, либо направлением перпендикулярном к простиранию коллизионных орогенов или превосходить ее в 2,5 раза. Важно отметить, что возникновение стрессовых напряжений, связанных с растяжением, не нарушает региональные закономерности полей напряжений главных литосферных плит. Они обладают свойствами упругих тел, способных транслировать напряжения от порождающих их центров возмущений- срединноокеанических хребтов и коллизионных складчатых поясов вглубь литсферных плит на большие расстояния. Результатом этогоявляется проявление в земной коре пликативных и дизъюнктивных дислокаций, образование различных по морфологии и размерам складок и разрывов.

Геология изучает различные по морфологии и размерам геологические тела.Элементарным телом является пласт (слой).Из пластов складываютсясвиты, серии, комплексы, структурные ярусы и этажи. Даже такие крупнейшие категории планетарных структур как океаны и континенты являются геологическими телами высшего порядка.

Слоем (пластом) называется более или менее однородный, первично обособ­ленный осадок (или горная порода), ограниченный поверхностями на­слоения.Пласт может заключать в себе несколько слоев. Однородность слоев может быть выражена в составе, окраске, тек­стурных признаках, присутствии одинаковых включений или окаменелостей. Смена одного слоя другим может быть резкой или постепенной. Поверхности, разграничивающие слои или пласты,называются поверхностями наслое­ния. Верхняя из них-кровля слоя,а нижняя-подошва. Расстояние между кровлей и подошвой слоя (или пласта) характеризует его мощ­ность. Различают истинную, видимую и неполную мощ­ность. Истинной мощностьюназывается кратчайшее рас­стояние между кровлей и подошвой.

Взаимоотношения между пластами могут быть согласными или несогласными. Возможны два случая соотношения слоистых толщ. В первом каждая вышележащая толща без каких-либо сле­дов перерыва в накоплении осадков налегает на подстилающие поро­ды, образуя согласное залегание слоев.Во втором случае между вышележащей и подстилающей ее толща­ми стратиграфическая последовательность прерывается, в результате появляется стра­тиграфическое несогласие. Стратиграфические несогласия по ряду признаков могут быть раз­делены на несколько различных видов. В случае одинакового залегания толщ несогласиеявляется параллель­ным.Если верхняя и нижняя по возрасту толщи залегают под разными углами, несогласиеназывают угловым.

Горизонтальное залегание слоев характеризуется общим горизон­тальным или близким к нему расположением поверхности наслоения на большом пространстве. При горизонтальном залегании абсолютные высоты какой-либо оп­ределенной поверхности наслоения приблизительно одинаковы. При выровненном рельефе и горизонтальном залегании один и тот же слой может слагать большие пространства поверхности Земли.

Рис. 11.5.3.Угловое – слева (изменение величины угла несогласия в разных частях складки) и эрозионное - справа несогласие

Рис. 11.5.4.Горизонтальное залегание базальтов

Кроме первичного горизонтального залегания по­род наблю­даются тектонически нарушенные формы залегания слоев, которые делятся на три типа: наклонное, складчатое и разрывное или дизъюнктивное. Нередко горизонтально залегающие, наклонные или складчатые формы залегания слоев осложняются разрывными нарушениями. В результате тектонических движений может возникнуть обратная стратиграфическая последовательность наслоения, когда более древние слои залегают на более молодых. Такое залегание называется опроки­нутым. Наклонное залегание слоев называется моноклиналь­ным, когда они наклоненны строго в одну сторону и имеют постоянный угол наклона.

Рис. 11.5.5.Горный компас,элементы залегания слоя и их соотношение в плане

Рис. 11.5.6.Элементы залегания пласта

Для точной характеристики геологической структуры необходимо иметь представление о положении слоев в про­странстве относительно стран света и поверхности Земли. Для реше­ния этой задачи существует понятие об элементах залегания слоя, которыми являются простира­ние, падение и угол падения. Простирание — это протяженность слоя на горизонтальной поверх­ности Земли. Оно определяется ориентировкой линии простирания. Линия простирания слоя — любая горизонтальная линия, лежащая в плоскости наслоения, то есть линия пересечения подошвы или кров­ли слоя с горизонтальной плоскостью. Таких линий в плоскости слоя можно провести множество; отличаются они абсолютными высотными отметками.Азимут линии простирания(или просто азимут простирания) — это горизонтальный угол, отсчитываемый от северного направления гео­графического меридиана по ходу часовой стрелки до линии простира­ния. Падение слоя определяется двумя показателями: направлением па­дения и углом падения. Направление падения слоя (или любой плос­кости) характеризуется ориентировкой его линии падения по отноше­нию к странам света и определяется азимутом линии падения. Линия падения слоя — это линия наиболь­шего наклона подошвы или кровли слоя. Она перпендикулярна к ли­нии простирания, лежит на плоскости наслоения и направлена в сторо­ну ее наклона.

Из определения следует, что в плоскости однообразно падающего слоя можно провести произвольное число линий простира­ния и падения, но все линии простирания будут параллельны между собой; параллельны между собой и все линии падения. Азимут линии падения(или просто азимут падения) — это правый векториальный горизонтальный угол, отсчитываемый от северного на­правления географического меридиана до проекции линии падения на горизонтальную плоскость. Азимут паде­ния может меняться в зависимости от положения слоя в пределах от О до 360°. Угол падения— это двугранный угол между плоскостью наслоения и горизонтальной плоскостью или вертикальный линейный угол меж­ду линией паденияи ее проекцией на горизонтальную плос­кость.Угол падения может изменяться от 0 до 90°.

Антиклинальные и синклинальные складки. В результате эндогенных (тектонические движения, метаморфизм), а иногда и экзогенных (подводно-оползневые явления, гляциодислокации и др.) процессов горные породы сминаются в складки — волнооб­разные изгибы слоев. Деформированные породы относят к складчатому залеганию, когда нарушается первоначальное горизон­тальное или слабонаклонное положение слоев. В склад­ки сминаются толщи, в разрезе которых чередуются слоистые осадочные, вулканогенно-осадочные и метаморфические породы с разными физико-механическими свойствами. Все многообразие складок по возрастному соотношению слоев в ядре и замковой части делится на антиклинальные и синклинальные.

У антиклинальныхскладок в ядре находятся более древние породы, чем в замковой части. Поскольку па геологических картах мы не видим замковую часть (она уничтожена эрозией), то при определении типа складки сравнивают возраст пород в ядре (центральная часть складки на карте) и на ее крыльях (так как породы крыльев слагали ее эродиро­ванный замок). Для антиклинальных складок возраст пород в ядре (цен­тральной части) будет древнее, чем па их крыльях.

Рис. 11.5.7.Антиклинальные и синклинальные складки

Рис. 11.5.8.Антиклинальные и синклинальные складки

В синклинальныхскладках в ядре находятся более молодые породы, чем в замке. На геологических картах соответственно в центральной части (ядре) будут обнажаться более молодые породы, чем па крыльях.

Морфологически антиклинальные складки часто обращены выпук­лостью вверх — к дневной поверхности, синклинальные — выпуклос­тью вниз. Морфология складки характеризуется рядом параметров. Замок складки — это участок перегиба слоев с внешней стороны. Ядро— участок перегиба слоев с внутренней стороны. Крылья— фрагменты слоев, заключенные между их изгибами в зам­ках соседних складок. Крылья могут представлять собой как прямоли­нейные, так и изгибающиеся отрезки слоев. Угол падения крыла— это угол между линией падения слоя в крыле складки и ее проекцией на горизонтальную плоскость. Крылья складки пересекаются под определенным углом, который называют углом складки. Одним из основных элементов складок является осевая поверхность(или осевая плоскость), которая делит угол складки пополам и прохо­дит через точки перегиба слоев. Линия пересечения осе­вой поверхности с поверхностью какого-либо слоя, называется шарниромскладки. Шарнир проходит через точки перегиба слоя. В зависимости от характера деформа­ций пород шарниры могут представлять собой прямую или волнистую линию. Периодическое воздымание и погружение шарнира называют ундуляцией. Ось складки— это линия, образующаяся при пересечении осевой поверхности с поверхностью рельефа.

Рис. 11.5.9.Основные элементы строения складок: замок, ядро, крылья, угол складки, шарнир, осевая поверхность (или плоскость), ось складки

Рис. 11.5.10.Складки в плане и разрезе с различным положением осевой поверхности: прямые, наклонные,лежачие, опрокинутые

По морфологии складки классифицируются по положению осевой поверхности, углу складки, форме замка, взаимному расположению крыльев, углу наклона крыльев, по соотношению мощности пород на крыльях и в замке складок.У прямых складок осевая поверхность имеет вертикальное положение.Наклонные складкихарактеризуются наклонной осевой поверхностью, но при этом крылья падают в разные стороны. У опрокинутых складокосевая поверхность имеет наклонное положение, а крылья падают в одну сторону. Лежачиминазываются складки, у которых осевая поверхность го­ризонтальна. По взаимному расположению крыльев выделяют нормальные, изок­линальные, веерообразные складки. У нормальных складок крылья падают в разные стороны относительно осевой поверхности. У изоклинальныхскладок крылья параллельны друг другу. Чаще других изоклинальными бывают опрокинутые и лежачие складки. Для веерообразныхскладок характерно пережатие крыльев, что де­лает их похожими на веер.К складкам относятся и коленообразные изгибы слоев, которые по­лучили название флексур.

Рис. 11.5.11.При равной длине и ширине складки называют изометричными.

В этом случае синклинальные складки принято называть мульдами (брахисинклиналь), а антиклинальные — куполами (брахиантиклиналь)

Рис. 11.5.12.Вид линейной антиклинальной складки и

Дата добавления: 2015-07-02