Форма и положение геологических тел в пространстве свидетельствуют о том, что они являются результатом, во первых, процессов, связанных с их первоначальным образованием и, во вторых, всех затронувших их позднейших процессов. В связи с этим выделяются первичные структуры, возникшие при образовании породы, и вторичные структуры. Обусловленные последующей деформацией.
Первичные структуры
Структуры осадочных пород. Слоем называется более или менее однородный, первично обособленный осадок (или горная порода), ограниченный приблизительно параллельными поверхностями.
Помимо термина «слой», в практике часто употребляется термин «пласт», который применяется чаще для обозначения слоев полезных ископаемых, например угля, известняка, гематита и т. д.
. Поверхности, ограничивающие слой называются поверхностями наслоения, верхняя это кровля, а нижняя — подошва.
Расстояние между кровлей и подошвой слоя составляет его мощность. Различают два вида мощностей: истинную и видимую. Истинной мощностью называется кратчайшее расстояние между кровлей и подошвой. Любое другое расстояние между кровлей и подошвой называется видимой мощностью.
Чередование слоев называется слоистостью. Слоистость — наиболее характерный признак осадочных горных пород.
Форма слоистости отражает особенности накопления осадков, различают четыре основных формы слоистости: параллельную, волнистую, косую и линзовидную.
Параллельная слоистость (поверхность наслоения – почти горизонтальная плоскость) возникает в озерных и морских бассейнах, где отсутствуют заметные движения воды и главное значение имеют количество и размеры поступающего в осадок материала.
Волнистая слоистость имеет волнисто изогнутые поверхности наслоения. Она формируется при отливных и приливных течениях, волнениях в прибрежных мелководных зонах моря.
Косой слоистостью (или слойчатостью) называется слоистость с прямолинейными и криволинейными поверхностями наслоения, где под различными углами внутри слоя располагается более мелкая слоистость. Этот вид слоистости образуется при движении среды в одном направлении, например реки, потока, морского течения, или при движении воздуха.
Линзовидная слоистость характеризуется разнообразием форм и изменчивостью мощности отдельных слоев. При этом нередко происходит полное выклинивание слоя. Линзовидная слоистость образуется при быстром и изменчивом движении водной или воздушной среды.
Мощность слоя отражает интенсивность движения среды, в которой накапливается осадок, и количество материала, поступающего в область отложения. В зависимости от мощности выделяется четыре вида слоистости: крупная — с мощностью отдельных слоев от десятков сантиметров до метров; мелкая — с мощностью слоев, измеряемой сантиметрами; тонкая — при которой мощность слоев измеряется миллиметрами; микрослоистость, видимая только под микроскопом.
Строение поверхностей наслоения помогает выяснить происхождение и условия залегания осадочных толщ. К числу этих особенностей относятся: ископаемые знаки ряби, первичные трещины, следы жизнедеятельности различных организмов, отпечатки дождевых капель, кристаллов льда и др., которые, как правило, фиксируют кровлю пласта. Характер залегания слоев. Основная часть осадков на поверхности земли накапливается в морских или континентальных водоемах или на прибрежных равнинах. Поверхность, на которой идет накопление пород в этих условиях, обычно имеет очень незначительный наклон, менее 1О (чаще 15'), лишь на отдельных участках угол наклона поверхности накопления составляет несколько градусов, а у подводных обрывов и скал — несколько десятков градусов. Поэтому основная часть осадочных пород залегает почти горизонтально.
Первичное залегание осадочных пород сохраняется сравнительно редко. Оно нарушается последующими тектоническими движениями, которые могут вызвать появление в осадочных толщах общего наклона, т. е. Привести их к наклонному залеганию и образованию складчатых и разрывных нарушений.
Природа слоистых толщ различна. Рассмотрим береговую слоистость: вблизи берега отлагаются грубозернистые осадки (галечники), а с увеличением глубины - более мелкозернистые: галечники будут сменяться песками, пески — глинами, глины — карбонатными илами.
При трансгрессии береговая линия надвигается на сушу и тонкие осадки накладываются на грубые. При регрессии, наоборот, галечники накапливаются на песках, пески на глинах и т. д.
Если направление перемещения береговой линии периодически меняется, возникают более сложные разрезы, в которых в вертикальном направлении мелководные фации чередуются с глубоководными. Такая слоистая толща получила название миграционной.
Важное значение в образовании слоистых толщ имеет сезонно-климатический фактор. Например сезонные колебания уровня воды в реках. В период паводка реки откладывают более крупные частицы, тогда как обычно - только мелко- и тонко- обломочный материал.
Немаловажное значение в образовании слоистых толщ имеют химические изменения в составе вод озерных и морских бассейнов, вызывающие выпадение или, наоборот, прекращение образования тех или иных хемогенных минералов, изменения в окраске осадков и т. д. Такая слоистость, называется мутационной.
Таким образом, формирование слоистых толщ происходит под воздействием многих факторов. Эти факторы могут иметь разнообразное сочетание, вызывая чередование например миграционной и мутационной слоистости.
Условия формирования мощностей отложений. Основное значение в формировании мощностей осадочных пород имеют вертикальные движения. Если общая амплитуда вертикальных движений отрицательная, на поверхности земной коры создаются впадины, благоприятные для накопления толщ осадочных пород. Если скорость погружения велика, а количество осадков относительно невелико, создаются открытые глубокие водоемы (некомпенсированные прогибы). Если амплитуда прогибания компенсируется мощностью накапливающихся осадков, их формирование будет происходить в условиях мелководья или прибрежных зон (компенсированные прогибы). При положительных вертикальных движениях образуются поднятия, являющиеся областями сноса обломочного материала.
Вторичные структуры
Стратиграфические несогласия обусловлены выпадением тех или иных слоев из разрезов, которое вызывается перерывом в осадконакоплении. по ряду признаков, таких как величина угла несогласия, характер поверхности несогласия и условия их возникновения, стратиграфические несогласия разделяются на ряд видов
По величине угла несогласия различают параллельное, угловое и географическое несогласия.
Параллельное несогласие выражается возрастным несогласием слоев, залегающих параллельно. Обычно оно представляет собой поверхность древней эрозии или денудации, сформировавшейся в момент прекращения осадкообразования.
Угловое несогласие выражается перерывом между двумя комплексами слоев, имеющими различный угол наклона. Поверхность несогласия срезает под углом горизонты древней свиты и проходит субпараллельно горизонтам молодой свиты.
Полная характеристика углового несогласия слагается из двух величин: значения угла несогласия и угловой величины азимутального несогласия (азимутальным угловым несогласием называется такое, при котором азимут простирания контактирующих свит не совпадают).
Географическим несогласием называется угловое несогласие с углом менее 1О. Вследствие малого угла такое несогласие может быть установлено только при изучении обширных территорий. В каждом отдельном обнажении несогласно залегающие верхние свиты характеризуются налеганием на различные подстилающие стратиграфические горизонты без видимого нарушения параллельности в ориентировке поверхностей наслоения. Таково залегание юрских пород на Русской платформе, ряда горизонтов верхнего мела в южной части Русской платформы и т. д.
Географические несогласия служат связующим звеном между угловыми и параллельными несогласиями
По отчетливости поверхности несогласия выделяют явное и скрытое несогласия.
Скрытое несогласие. Встречаются случаи несогласий, в которых точное положение поверхности несогласия установить невозможно, например, на размытую, выветрелую поверхность докембрийских гранитов непосредственно ложится грубый аркозовый песчаник среднего девона, аркозовый песчаник в свою очередь сменяется более тонким, лучше отсортированным песчаником, который внизу лишен слоистости, а вверху ее имеет.
выделяются региональные и местные несогласия.
Региональные несогласия проявляются на огромных территориях и вызываются общими для больших площадей вертикальными положительными движениями.
Примерами региональных несогласий могут служить юрские и предверхнемеловые несогласия, развитые в пределах всей Русской платформы.
В складчатых сооружениях Урало-Монгольского пояса большим распространением пользуется несогласие между палеозоем и мезозоем
Местные несогласия не имеют широкого распространения и отражают движения и рост отдельных структур. В этом отношении весьма характерно появление большого числа местных несогласий в присводовых частях соляных куполов Урало-Эмбенской области.
По условиям возникновения несогласия делятся на истинные, ложные и внутриформационные.
Истинные несогласия фиксируют перерывы в отложении осадков, вызванные вертикальными движениями земной коры. Такие несогласия формируются в более или менее длительный отрезок времени, улавливаемый наблюдениями, при изучении разрезов.
К ложным несогласиям относятсяы различные сложные местные размывы в сериях косослоистых пород, сопровождающиеся иногда резко выраженными угловыми несогласиями.
Внутриформационное несогласие. К этому виду относятся несогласия, возникающие в результате размыва, происходящего одновременно (синтетически) с накоплением осадка. Основная роль в формировании внутриформационных несогласий принадлежит донным течениям.
Поверхность стратиграфического несогласия может иметь различные формы. Она бывает сильно сглаженной, но может иметь и резко выраженные неровности древнего погребенного рельефа.
Например, данные глубокого бурения показывают, что поверхность кристаллического фундамента Русской платформы перед накоплением девонских отложений также имела резко выраженный неровный рельеф.
Накопление осадков на неровной поверхности будет отличаться рядом особенностей; наиболее характерны при этом случаи облекания и прилегания.
Облекание представляет собой плащеобразное перекрытие отлогой поверхности размыва более древних пород вышележащими. Главной особенностью этой формы несогласного залегания является прямое отражение выступов и понижений поверхности несогласия в строении несогласно залегающей серий слоев. Мощности слоев в нижней части несогласно залегающей серии уменьшаются над повышениями древнего рельефа и увеличиваются над понижениями. Это различие мощностей постепенно выравнивается при движении вверх по разрезу; одновременно может изменяться и состав формирующихся слоев.
Прилегание. При резких очертаниях рельефа поверхности несогласия формирование осадочных пород происходит путем постепенного заполнения пониженных участков. Различают два случая прилегания: параллельное и несогласное. При параллельном прилегании древнии и молодые слои залегают параллельно. При несогласном прилегании верхние слои залегают на нижних с угловым несогласием.
Граница поверхности несогласия всегда обладает рядом признаков, позволяющих отличать ее от обычных границ между слоями, вот некоторые из них:
а) характерное строение поверхности несогласия с многочисленными неровностями в виде карманов и выступов;
б) угловое несогласие между свитами различного возраста;
в) резкий возрастной разрыв между фауной в вьппе- и нижележащих слоях
г) резкое различие в степени метаморфизма двух соприкасающихся свит, а также в их насыщенности жильными образованиями;
д) базальный конгломерат (лежащий в основании несогласно залегающей серии), как правило, указывает на стратиграфический перерыв и несогласие. Такой конгломерат распознается по обилию в нем гальки нижележащих отложений; он обычно сравнительно маломощен и имеет значительное горизонтальное распространение, сменяется вверх по разрезу более мелкозернистыми отложениями. Базальный конгломерат отличается от внутриформационного тем, что часто он значительно хуже отсортирован.
е) резкий переход от морских отложений к континентальным (и наоборот), свидетельствует, как правило, о наличии перерыва в осадконакоплении;
ж) различные следы выветривания (как физического, так и химического), сохраняющиеся на поверхности несогласия так же являются признаками перерыва
Т.о. стратиграфические несогласия фиксируют критические, переломные моменты в направлении вертикальных движений земной коры
Стратиграфические несогласия обусловлены выпадением тех или иных слоев из разрезов, которое вызывается перерывом в осадконакоплении. по ряду признаков, таких как величина угла несогласия, характер поверхности несогласия и условия их возникновения, стратиграфические несогласия разделяются на ряд видов
По величине угла несогласия различают параллельное, угловое и географическое несогласия.
Параллельное несогласие выражается возрастным несогласием слоев, залегающих параллельно. Обычно оно представляет собой поверхность древней эрозии или денудации, сформировавшейся в момент прекращения осадкообразования.
Угловое несогласие выражается перерывом между двумя комплексами слоев, имеющими различный угол наклона. Поверхность несогласия срезает под углом горизонты древней свиты и проходит субпараллельно горизонтам молодой свиты.
Полная характеристика углового несогласия слагается из двух величин: значения угла несогласия и угловой величины азимутального несогласия (азимутальным угловым несогласием называется такое, при котором азимут простирания контактирующих свит не совпадают).
Географическим несогласием называется угловое несогласие с углом менее 1О. Вследствие малого угла такое несогласие может быть установлено только при изучении обширных территорий. В каждом отдельном обнажении несогласно залегающие верхние свиты характеризуются налеганием на различные подстилающие стратиграфические горизонты без видимого нарушения параллельности в ориентировке поверхностей наслоения. Таково залегание юрских пород на Русской платформе, ряда горизонтов верхнего мела в южной части Русской платформы и т. д.
Географические несогласия служат связующим звеном между угловыми и параллельными несогласиями
По отчетливости поверхности несогласия выделяют явное и скрытое несогласия.
Скрытое несогласие. Встречаются случаи несогласий, в которых точное положение поверхности несогласия установить невозможно, например, на размытую, выветрелую поверхность докембрийских гранитов непосредственно ложится грубый аркозовый песчаник среднего девона, аркозовый песчаник в свою очередь сменяется более тонким, лучше отсортированным песчаником, который внизу лишен слоистости, а вверху ее имеет.
выделяются региональные и местные несогласия.
Региональные несогласия проявляются на огромных территориях и вызываются общими для больших площадей вертикальными положительными движениями.
Примерами региональных несогласий могут служить юрские и предверхнемеловые несогласия, развитые в пределах всей Русской платформы.
В складчатых сооружениях Урало-Монгольского пояса большим распространением пользуется несогласие между палеозоем и мезозоем
Местные несогласия не имеют широкого распространения и отражают движения и рост отдельных структур. В этом отношении весьма характерно появление большого числа местных несогласий в присводовых частях соляных куполов Урало-Эмбенской области.
По условиям возникновения несогласия делятся на истинные, ложные и внутриформационные.
Истинные несогласия фиксируют перерывы в отложении осадков, вызванные вертикальными движениями земной коры. Такие несогласия формируются в более или менее длительный отрезок времени, улавливаемый наблюдениями, при изучении разрезов.
К ложным несогласиям относятсяы различные сложные местные размывы в сериях косослоистых пород, сопровождающиеся иногда резко выраженными угловыми несогласиями.
Внутриформационное несогласие. К этому виду относятся несогласия, возникающие в результате размыва, происходящего одновременно (синтетически) с накоплением осадка. Основная роль в формировании внутриформационных несогласий принадлежит донным течениям.
Поверхность стратиграфического несогласия может иметь различные формы. Она бывает сильно сглаженной, но может иметь и резко выраженные неровности древнего погребенного рельефа.
Например, данные глубокого бурения показывают, что поверхность кристаллического фундамента Русской платформы перед накоплением девонских отложений также имела резко выраженный неровный рельеф.
Накопление осадков на неровной поверхности будет отличаться рядом особенностей; наиболее характерны при этом случаи облекания и прилегания.
Облекание представляет собой плащеобразное перекрытие отлогой поверхности размыва более древних пород вышележащими. Главной особенностью этой формы несогласного залегания является прямое отражение выступов и понижений поверхности несогласия в строении несогласно залегающей серий слоев. Мощности слоев в нижней части несогласно залегающей серии уменьшаются над повышениями древнего рельефа и увеличиваются над понижениями. Это различие мощностей постепенно выравнивается при движении вверх по разрезу; одновременно может изменяться и состав формирующихся слоев.
Прилегание. При резких очертаниях рельефа поверхности несогласия формирование осадочных пород происходит путем постепенного заполнения пониженных участков. Различают два случая прилегания: параллельное и несогласное. При параллельном прилегании древнии и молодые слои залегают параллельно. При несогласном прилегании верхние слои залегают на нижних с угловым несогласием.
Граница поверхности несогласия всегда обладает рядом признаков, позволяющих отличать ее от обычных границ между слоями, вот некоторые из них:
а) характерное строение поверхности несогласия с многочисленными неровностями в виде карманов и выступов;
б) угловое несогласие между свитами различного возраста;
в) резкий возрастной разрыв между фауной в вьппе- и нижележащих слоях
г) резкое различие в степени метаморфизма двух соприкасающихся свит, а также в их насыщенности жильными образованиями;
д) базальный конгломерат (лежащий в основании несогласно залегающей серии), как правило, указывает на стратиграфический перерыв и несогласие. Такой конгломерат распознается по обилию в нем гальки нижележащих отложений; он обычно сравнительно маломощен и имеет значительное горизонтальное распространение, сменяется вверх по разрезу более мелкозернистыми отложениями. Базальный конгломерат отличается от внутриформационного тем, что часто он значительно хуже отсортирован.
е) резкий переход от морских отложений к континентальным (и наоборот), свидетельствует, как правило, о наличии перерыва в осадконакоплении;
ж) различные следы выветривания (как физического, так и химического), сохраняющиеся на поверхности несогласия так же являются признаками перерыва
Т.о. стратиграфические несогласия фиксируют критические, переломные моменты в направлении вертикальных движений земной коры
Тектонические процессы в структурах (складчатость, разрывы, разломы)
Складчатые (пликативные) нарушения, или связные дислокации, представляют собой сложные нарушения первичного залегания слоев горных пород.
Небходимо различать порядок складчатых форм:
· мегаструктуры, имеющие размеры от десятков до сотен километров в поперечнике;
· макроструктуры — от первых километров до метров;
· микроструктуры — более мелких размеров.
Основными формами и основными элементарными единицами связных дислокаций являются флексура и складка.
Флексурами (лат. flexsura — изгиб) называются коленчатые изгибы пластов, образующиеся на фоне горизонтального или моноклинального залегания. Во флексуре различаются поднятое (верхнее) и опущенное (нижнее) крылья, в которых слои лежат горизонтально или полого, и соединительное (или смыкающее) крыло с более крутым наклоном слоев, часто утоненных вследствие растяжения при образовании флексурного изгиба или при переходе его по простиранию флексуры в сброс. Расстояние по вертикали между крыльями флексуры называется ее высотой или амплитудой. Многие флексуры облекают перемещенные по сбросам или взбросам (иногда сдвигам) блоки более древних пород. Нередко вдоль линии разрывного нарушения одни горизонты разорваны, а другие образуют флексурные перегибы. Амплитуда некоторых крупных флексур (например, в Австралийской Виктории) может достигать нескольких сотен и даже тысяч метров, а длина по простиранию их измеряться сотнями километров. Флексуры распространены во многих тектонических зонах Земли. Флексуры представляют практический интерес как структуры, благоприятные для скопления нефти и газа.
Ступенчатый коленообразный изгиб, в котором поднятое и опущенное крылья имеют моноклинальное залегание слоев, а соединительное (смыкающее) крыло характеризуется пологим или горизонтальным залеганием, называется структурной террасой.
Складкой называется волнообразный односторонний изгиб слоев, образовавшийся вследствие пластической деформации. Как пространственное тело складка напоминает собой половину разрезанной по длине сигары. Складка всегда имеет место перегиба слоев и две поверхности, примыкающие к перегибу и имеющие, как правило, единообразный наклон. В каждой складке различают следующие элементы:
Рис. 27.Элементы антиклинальной складки
Замок — место перегиба слоев, в котором их поверхности, примыкающие к перегибу, образуют между собой угол или более сложные фигуры.
Крылья — боковые части складки, представленные поверхностью слоев, единообразно (вверх или вниз) наклоненных от перегиба.
Угол наклона крыльев по величине может быть различным. Простейшими формами складок являются антиклинали и синклинали. У первых крылья отклонены от первоначально горизонтальной плоскости слоев вниз, у вторых — вверх, т. е. антиклиналь — это выпуклая, а синклиналь — вогнутая форма.
Угол складки (или угол перегиба складки) — угол, образованный крыльями складки. В общем случае его измеряют в точке мысленного пересечения крыльев. Осевая поверхность (или осевая плоскость) — воображаемая поверхность, делящая пополам угол, образованный крыльями складки.
Шарнир — воображаемая линия пересечения осевой поверхности с поверхностью изогнутого пласта.
У некоторых складок шарниры представляют собой волнистую линию, в связи с дополнительными пологими опуска- ниями и воздыманиями слоев, поперечными к простиранию складки. Такие шарниры (как и складки в целом) называют ундулирующими (лат. undulatio — волнистость). Угол, составленный наклонной частью шарнира с его проекцией на горизонтальной плоскости, называется углом погружения или углом воздымания складки.
Ядро — внутренняя часть складки; это понятие условное и зависит от глубины эрозионного среза.
При площадном изучении складок в поле и при изображении их на геологической карте и в разрезе различают еще следующие элементы
Ось складки — это линия пересечения осевой поверхности с горизонтальной поверхностью.
Замыкание — окончание складки в местах ундуляции шарнира горизонтальной плоскости (поверхности земли); в антиклиналях замыкания называются периклиналями, в синклиналях — центриклиналями.
Длина складки (относительная) — расстояние вдоль оси складки между контурами определенного слоя на его горизонтальном срезе.
Абсолютную длина может быть измерена лишь у одиночных платформенных складок –это расстояние по оси между точками затухания складки.
Ширина складки — наибольшее расстояние поперек оси складки между выходами слоя, принятого при измерении длины складки.
В практической работе геолога большее значение имеют относительные линейные размеры складок - отношение между длиной и шириной – эта величина остается постоянной даже при колебаниях ширины и длины
Высота, или амплитуда (учитывается только у двойных, сопряженных складок) — расстояние по вертикали между наиболее высокой точкой (в антиклинал ) и наиболее низкой точкой (в синклинали), измеренное по кровле или подошве одного и того же слоя.
Морфологическая классификация складок
Складки в первую очередь делятся на два типа:
синклинальные, в ядрах которых расположены более молодые породы,
антиклинальные, в ядрах которых находятся наиболее древние породы. Синклинали обычно вогнуты, антиклинали обращены выпуклостью вверх.
Антиклинали и синклинали в геосинклинальных складчатых комплексах всегда сопряжены друг с другом, образуя двойные (иногда говорят, полные) складки. Наиболее поднятая часть антиклинали называется сводом, а наиболее опущенная часть синклинали — мульдой. Свод и мульда представляют замковые части указанных складок. Эти же термины применяются и по отношению к платформенным складкам и к тем из геосинклинальных, которые не являются перевернутыми или лежачими.
Дальнейшая типизация складок производится чаще всего по различным морфологическим признакам.
Морфологические типы складок (при рассмотрении поперечных вертикальных сечений) выделяются по следующим признакам:
1.По наклону осевой поверхности к горизонту складки делят на
-симметричные (или прямые) — с вертикальным положением осевой поверхности и одинаковыми углами наклона крылье;
-асимметричные — с наклонной или горизонтальной осевой поверхностью и различными углами наклона крыльев;
Примером симметричных складок являются прямые, или стоячие, складки, примерами асимметричных — косые, или наклонные, опрокинутые, лежачие и перевернутые, или ныряющие складки. В прямых и наклонных складках слои залегают нормально, так как в любой точке пересечения таких складок вертикальным разрезом (например, буровой скважиной) стратиграфическая последовательность напластования сохраняется. В опрокинутых, лежачих и перевернутых складках в одном или обоих крыльях или в части крыла слои лежат в обратной стратиграфической последовательности.
2. по принципу положения осевой плоскости к горизонту принято разделение складок на симметричные и несимметричные (асимметричные). В сложно дислоцированных толщах (например, в метаморфических породах), состоящих из нескольких разновозрастных складчатых комплексов, симметричность складок приходится устанавливать по отношению к зеркалу складчатости. Зеркалом, или уровнем, складчатости называется поверхность, касательная к шарнирам антиклиналей или синклиналей в одном и том же слое. Симметричной (прямой) следует называть складку, осевая поверхность которой перпендикулярна к зеркалу складок (складчатости), независимо от наклона складки к горизонту. У асимметричных складок (наклонных, опрокину- тых, перевернутых) осевая поверхность будет наклонена по отношению к зеркалу складчатости.
3. По расположению крыльев относительно осевой поверхности складки подразделяются на:
- открытые (крылья антиклиналей падают в разные стороны от осевой поверхности, а крылья синклиналей — к осевой поверхности);
- сжатые (крылья сближены), среди них выделяют складки изоклинальные с параллельным полженим крыльев и веерообразные с обратным наклоном крыльев
4. По форме замка выделяют обычные складки (с относительно плавным перегибом слоев и углом складки меньше 90'), остроугольные или острые складки (с резким перегибом слоев в замках), тупые складки (с очень широким плавным перегибом слоев и углом больше 90'), сундучные, или коробчатые.
5. При рассмотрении складок в плане учитывают отношение их длины к ширине, зависящее от степени изогнутости формы шарнира различают:
- линейные складки (длина значительно превосходит ширину, а шарнир представляет почти прямую, горизонтальную или наклонную, линию);
- брахиморфные складки (короткие складки, у которых отношение длины к ширине меньше 5: 1, а шарнир изогнут дугообразно)
- купола и чаши, имеющие в плане примерно одинаковые длину и ширину и обладающие округло-эллиптической или неправильной формой; шарниры их имеют параболическую форму).
Складки ЗК могут быть простыми и сложными. Простые складки состоят из согласно ориентированных слоев не осложнены дополнительными изгибами. Породы, слагающие простую складку, имеют примерно одинаковую степень пластичности. Сложная складка представляет собой сочетание основной большой складки простого строения и дополнительных более мелких складок, усложняющих форму основной складки. Сложные складки возникают большей частью в слоистых толщах с неодинаковой плотностью чередующихся пород.
1. При этом если дополнительные складки образуются только в отдельных, более пластичных слоях большой складки (складки первого порядка), такое сочетание складок (точнее говоря, складчатый комплекс) называют дисгармоничным, а складки второго порядка — дисгармоничными (дисгармония— здесь несоразмерность, несоответствие).
Образование дисгармоничных складок вызвано тем, что твердые слои испытывают преимущественно деформацию изгиба, а мягкие слои — как деформацию изгиба, так и деформацию сдвига, что вызывает их расплющивание и выжимание материала слоя из одних участков крыльев в другие. Причиной дисгармонии иногда считают межпластовое проскальзывание, когда образуются складки волачения. Оно, по их мнению, вызвано перемещением одного жесткого пласта относительно другого вдоль разделяющей их поверхности напластования при изгибании этих пластов в складку. Заключенный между двумя плотными слоями слой пластичной породы приходит в движение, в результате образуются допол- нительные складки — складки волочения.
2. Если же в дополнительную складчатость вовлекаются все или хотя бы внешние слои, находящиеся вне ядра основной складки, в результате чего ее крылья осложняются более мелкими. складками второго порядка, то можно говорить о зигзагообразной, или фестонной складке. Она тоже может рассматриваться как складчатый комплекс.
3. Дополнительные по отношению к очертаниям соляных штоков складки формируются при соляной тектонике, а так же при переходе ангидрида в гипс. Реакция с присоединением воды происходит на глубинах свыше 150 м и приводит к увеличению объема породы до 60 %. В связи с этим происходит коробление массы и образуются мелкие неправильной формы складки и разрывы. Дополнительные складки нередко наблюдаются также на сводах сундучных и на крыльях обычных складок. Они могут быть вызваны различными причинами.
Основные группы разрывных нарушений и характеристика трещин
Разрывным деформациям физических тел в земной коре соответствуют разрывные дислокации (нарушения) горных пород, характеризующиеся повсеместным распространением и многообразием типов.
Разрывными нарушениями, или разрывными дислокациями называют структуры, характеризующиеся нарушением сплошности пород разделяющей их поверхностью разрыва. Разрывные нарушения подразделяются на две основные группы: 1) разрывы без смещения и 2) разрывы со смещением.
В первую группу включаются трещины и кливаж.
Трещины среди разрывных нарушений пользуются наиболее широким распространением. Обычно они рассеяны в толщах горных пород, обусловливая их трещиноватость, но нередко образуют зоны дробления и трещиноватости (или трещинные зоны). Трещины характеризуются элементами залегания — простиранием, падением и углом падения. Образованию трещин способствует способность порд легко раскалываться по определенным направлениям ( т.н. делимость ).
Группируясь в системы, часто строго ориентированные в пространстве, трещины рассекают породы на блоки, т. е. создают отдельность горных пород. Форма и величина отдельности могут сильно варьировать и зависят от числа систем трещин, от направления трещин в системе (или системах) и залегания слоев, от частоты трещин и мощности слоев. Наиболее обычный тип отдельности в группах горных породах — параллелепипедальная отдельность. В расположении систем трещин (независимо от трещин отдельности) различают параллельные, радиальные, концентрические, кулисообразные, разветвляющиеся (структура «конского хвоста») и др.
Трещины различаются по следующим признакам.
По степени раскрытия — скрытые (микротрещины, невидимые невооруженным глазом), закрытые (хорошо заметные, но с плотно прижатыми стенками) и открытые (обладающие некоторой по- лостью).
По размерам (согласно В. В. Белоусову) — малые, или внутрислойные, трещины, когда они не выходят за пределы одного слоя (составляют основную массу трещин), и большие — секущие несколько слоев; длина и глубина трещин колеблются в широких пределах — от нескольких сантиметров до сотен и (как исключение) тысяч метров; длина большинства трещин — метры и десятки метров; ширина же их теперь выражается единицами сантиметров (более широкие — зияющие трещины относят к раздвигам).
По форме — прямые, изогнутые или изломанные, с гладкими или неровными краями.
По отношению к залеганию слоев — нормальные к наклонному слою и послойные — параллельные (согласные) плоскостям слоистости или сланцеватости; по отношению к осям складок— продольные, поперечные и диагональные (косыми).
По характеру действия сил, приведших к возникновению трещин, они делятся на трещины отрыва (раскалывания) и скалывания.
Преобладают трещины отрыва Зоны трещиноватости, представленны в основном трещинами отрыва, могут иметь региональное и локальное (местное) распространение. Наиболее часто трещины отрыва приурочены к флексурам, к сводам и поперечным перегибам складок, т. е. к тем участкам складчатых структур, где возникают деформации растяжения. В куполовидных структурах складки отрыва имеют радиальный и концентрический рисунок.
Трещины скалывания отличаются сжатостью (закрытостью), гладкой поверхностью, большой протяженностью, прямолинейностью; связаны как с разрывами, так и со складчатостью и располагаются под некоторым углом к общему направлению сжатия.
Трещины и трещиноватость горных пород имеют исключительно большое практическое значение. Во-первых, они служат проводниками и коллекторами как нефти, так и различных рудоносных растворов. С ними связаны многочисленные жильные и контактово-метасоматические месторождения рудных и нерудных полезных ископаемых. Во-вторых, трещинные зоны нередко бывают водоносными.
Генетическая классификация трещин и кливаж
По отношению к трещинам может быть применена генетическая классификация. Согласно систематике трещин А. Е. Михайлова, трещины делятся на две группы: нетектонические и тектонические.
Нетектонические трещины разделяются на первичные и вторичные. Первичные трещины образуются: а) при застывании магматических тел, при диагенезе осадочных пород; в том и другом случаях составляют отдельность горных пород. Вторичные трещины представлены: а) трещинами вывет- ривания (физического), которые развиваются в самых верхних горизонтах земной коры — в коре выветривания и проникают в глубь породы. на первые сантиметры, иногда до первых метров; б) трещины оползней, обвалов и провалов: ориентируются обычно параллельно контурам целиков; размеры небольшие; наблюдаются в современном рельефе и редко сохраняются в разрезах коренных пород; в) трещины расширения пород при разгрузке, проявляющиеся при нарушении равновесия гравитационной нагрузки в выемках рельефа. Трещины оползней, обвалов, провалов и расширения пород при разгрузке часто объединяются под общим названием гравитационных трещин.
Тектонические трещины делятся на: 1) трещины с разрывом сплошности пород и 2) кливаж. Первые являются описанными выше трещинами отрыва и скалывания, второй заслуживает особого рассмотрения.
Кливажс (франц. clivage — раскалывание, расщепление) — густая сеть параллельных поверхностей с ослабленными в результате пластической деформации связями между частицами горной породы (без нарушения сплошности материала), по которым в дальнейшем порода может раскалываться на очень тонкие (доли миллиметра, миллиметры, сантиметры) пластинки.
Одним из обязательных условий развития поверхностей кливажа является неоднородность слоистой толщи и наличие в ней слоев тонкозернистых по- род, в которых толщина пластин, ограниченных поверхностями кливажа, тем меньше, чем меньше зернистость материала слоев.
Общая характеристика разрывных смещений Разрывные нарушения со смещением блоков пород вдоль разделяющей их трещины — разрывные смещения, или разрывы не обладают столь широким распространением в земной коре, как трещины. Но и они встречаются очень часто и представляют собой непременные, даже главные элементы строения геосинклинальных областей, рифтовых зон континентов, фундамента платформ и т.д. Среди основных типов разрывов много разновидностей и промежуточных форм, причем нередко по простиранию или падению сместителя разрывной структуры некоторые типы и разновидности сменяют друг друга. Как и складки, разрывные смещения могут быть конседиментационными, и постседиментационными.
Классифицировать разрывы можно на основе происхождения,кинематики (т. е. в зависимости от характера действия сил) и морфологии. Чаще предпочитают группировать разрывы по морфологическому признаку, на основе которого можно построить их наиболее простую, хотя в значительной степени условную систему.
Морфологическая номенклатура и систематика разрывных смещений уже разработана в горном деле и с небольшими изменениями используется до сих пор. В ее основу положено два критерия:
1) направление взаимного относительного перемещения расчлененных разрывом блоков пород;
2) 
угол наклона поверхности перемещения (сместителя). По этим признакам обычно выделяют пять равных групп разрывных структур: сбросы, взбросы, надвиги, сдвиги и раздвиги. Четыре группы характеризуются относительым перемещением блоков вдоль поверхности разрыва, а пятая перпендикулярно к ней. Первые три группы объединяют общий признак — относительное перемещение блоков по падению поверх плоскостисти сместителя (или в направлении обратном падению, т. е. восстанию), напротив, при сдвигах перемещение блоков происходит по простиранию поверхности разрыва. Элементами разрывных смещений являются: сместитель, т. е. поверхность, по, которой произошел разрыв сплошности горных пород, блоки пород (они же крылья и бока), сместившиеся друг относительно друга по сместителю, и злементы залегания сместителя, определяемые так же, как и элементы залегания слоев.
Важное значение имеет величина смещения блоков относительно друг друга, называемая амплитудой. Различают амплитуду: истинную, определяемую по расстоянию между двумя сопряженными до разрыва точками по сместителю; вертикальную и горизонтальную, равные, соответственно, вертикальной и горизонтальной составляющим истинного смещения.
Элементом разрывных нарушений является также линия разрывного нарушения, образующаяся от пересечения сместителя с поверхностью рельефа местности.
В каждой группе разрывов за исключением раздвигов выделяются:
а) продольные разрывы (простирание сместителя согласно с простиранием рассеченных слоев); б) поперечные разрывы (линия простирания сместителя ориентирована вкрест простирания рассеченных слоев); в) косые (диагональные) разрывы (линия простирания сместителя ориентирована под острым углом к простиранию рассеченных слоев).
Продольные и косые разрывы разделяются на: а) согласные (сместитель разрыва и рассеченные разрывом слои падают при- близительно в одном направлении); б) вертикальные;в) несогласные (сместитель разрыва падает в сторону, противоположную направлению падения рассеченных разрывом слоев).
Поперечные разрывы подразделяются на правопадающие (сместитель падает направо; если смотреть в направлении падения рассеченных слоев), левопадающие и вертикальные
Разрывные смещения имеют большое практическое значение, так как влияют на коллекторские свойства породы.
Сбросы и взбросы и их пространственные группировки
Сбросом называют разрывное нарушение с перемещением масс горных пород в направлении, близком к вертикальному, когда поверхность разрыва наклонена в сторону опущенного блока (крыла). При сбросе массы горных пород перемещаются вниз по поверхности разрыва, отчего и произошло название этой структуры.
Сброс сопровождается растяжением данного участка земной коры, сокращенние разреза с выпадением некоторых слоев.
Среди сбросов встречаются так называемые шарнирные сбросы точнее — сбросо-взбросы.
В морфологическом отношении для сбросов характерны следующие преобладающие признаки:
· обычно крутое, часто вертикальное падение поверхности перемещения с небольшым горизонтальным смещением смежных блоков;
· поверхность смесителя чаще плоская, разрывы в плане - прямолинейны;
· к смесителю примыкают зоны параллельных трещин, часто открытых - зияющих.
Большинство сбросов образуется под действием вертикальных подвижек в условиях растяжения сводов крупных платформенных поднятий - соляных куполов и антиклиналей складчатых зон
Взбросом называется разрывное смещение с перемещением масс горных пород в направлении, близком к вертикальному, когда поверхность разрыва наклонена в сторону поднятого блока. Считается, что при взбросе массы горных пород перемещаются вверх по разрыву. Взброс сопровождается сокращением (сжатием) данного участка земной коры с увеличением мощности разреза и повторением некоторых слоев
Взбросы, как и сбросы, могут быть шарнирными (сбросо-взбросами).
Сбросы и взбросы очень часто в земной коре бывают сопряжены между собой. Они группируются в системы, среди которых особенно широко распространены ступенчатые сбросы и взбросы, и являются элементами более крупных самостоятельных структур, таких, как грабены, горсты, ступенчатые горсты и грабены и комбинации горстов и грабенов. Отдельные элементы этих систем, а нередко и сами системы располагаются параллельно друг другу и иметь различные линейные размеры, но чаще это крупные структуры, например, Тянь-Шань. Многие типы этих систем характеризуют собой крупные зоны разломов земной коры — рифтовые зоны.
Ступенчатые сбросы и взбросы (или лестница сбросов и взбросов) — системы параллельных или почти параллельных сбросов и взбросов, по которым произошли перемещения в одних и тех же направлениях.
Грабен — участок земной коры, ограниченный с двух или нескольких сторон сбросами (или, реже, взбросами) и опущенный по ним относительно смежных участков, в центральных частях грабена расположены более молодые ороды,чем по краям. Нередко грабены бывают ограничены с каждой стороны не одним разрывом, а несколькими ступенчатыми разрывами. Такие гpaбены называют ступенчатыми. Наиболее известные примеры крупных грабенов (рифтов) — впадина озера Байкал, грабены Красного и Мертвого морей и др.
Горст — участок земной коры, поднятый относительно смежных, опущенных по сбросам участков. При денудации горста в центральных его частях вскрываются более древние породы. Наиболее типичными представителями крупных горстов являются горы Средней Европы (Шварцвальд, Вогезы, Баварский лес, Богемский лес и др.). Широко распространены горсты и относительно небольших размеров. Подобно грабенам, горсты могут быть простыми и ступенчатыми. Очень многие из них формируются одновременно с гpaбенами при рифтогенезе.
Надвиги, сдвиги и раздвиги
Надвиги составляют целую группу структур, в которую кроме собственно надвигов входят поддвиги и тектонические покровы. Надвигом следует называть смещение взбросового характера с более пологим (обычно до 60') сместителем, которые образуются одновременно со складчатостью. Часть надвигов типа тектонических покровов образуется при действии силы тяжести (гравитационные надвиги, которые непосредственно могут быть не связаны со складчатостью). В зависимости от характера складчатых деформаций надвиги крутыми (более 600), вплоть до обратного падения сместителя, - ныряющие надвиги. Еще менее ограничен нижний предел наклона — они могут быть и горизонтальными.
Надвиг имеет те же элементы, что и взброс, только к названиям крыльев (боков) добавляется еще: «надвинутый» или «надвиговый» (висячий) и «поднадвиговый» (лежачий) бока (крылья). В отличие от взбросов, при углах наклона сместителя менее 450 горизонтальная амплитуда здесь больше вертикальной.
Надвиги связаны со сколом и, как правило, образуются при непосредственном действии горизонтальных тектонических движений (боковом сжатии) в относительно пластичных породах. Поэтому большинство из них формируется параллельно с разви- тием молодой складчатости, по поверхностям скалывания при пластической деформации пород. Активным элементом надвига может быть как надвиговый, так и поднадвиговый бок при отно- сительной неподвижности противоположного бока. В первом слу- чае надвиговое смещение так и называют надвигом (собственно надвигом), во втором — поддвигом. Так как надвиги связаны со складками, то в большинстве случаев являются структурами, па- раллельными осям складок. Очень часто они образуют целые си. стемы структур, пересекающих складчатые комплексы напо- добие чешуй (в Карпатах их называют скибами), отсюда и назва- ние — чешуйчатые надвиги (см. рис. 100, а); кроме Восточных Карпат, они известны на южном склоне Большого Кавказа и в других местах. Надвиги — широко распространенная форма строения складчатых областей. В ряде мест они образуют ловушки для нефти и газа (например, в Бориславском районе Предкарпат- ского предгорного прогиба).
Тектонический покров, или шарьяж (франц. charriage— перевозка) — надвиг с большим перекрытием, измеряемым иногда многими километрами, и с очень пологой обычно волнистой по- верхностью перемещения (рис. 99, б, 100, б). У шарьяжей дви- жется только висячий бок, который на большой площади покры- вает более молодые породы неподвижного лежачего. Отсюда произошло русское название надвинутого бока и всей структуры— тектонический покров (иногда говорят «покров>). Употребляются и другие названия элементов шарьяжа: автохтон — лежачий и аллохтон — висячий бока (греч. «авто» — собственный, «алло»— другой, «хтон» — место); передняя часть структуры называется лбом или фронтом. i ~ри уничтожении денудацией отдельных частей покрова внутри аллохтона образуются тектонические окна автохтона; оставшиеся от размыва участки покрова (аллохтона), лежащие на автохтоне, называются вкзотическими утесами (клиппенами), или тектоническими останцами.
Шарьяжи имеют амплитуду длиной в 10 — 20 км, а нередко свыше 50 км.
Классической областью развития покровов являются Альпы, где впервые были изучены эти структуры. Они довольно широко распространены и в других складчатых областях, в том числе в Карпатах, на Кавказе, на Урале и в других местах.
Сдвиговые дислокации вызваны действием горизонтальных сил и развиваются преимущественно в жестких породах
Сдвигом называется разрывное нарушение с перемещением блоков горных пород в направлении, близком к горизонтальному (вертикальная амплитуда нулевая). Сместитель сдвига может быть наклонен под любым углом, но чаще встречаются крутопадающие сдвиги.
По относительному положению блоков в плане различают сдвиги: правый и левый (если стать лицом к переднему блоку, то при перемещении заднего блока вправо будет правый сдвиг, влево — левый
Если при формировании сдвигов одновременное происходит вертикальное перемещение смежных блоков, то структуры, которые называют сбросо-сдвигом, сдвиго-сбросом, взбросо-сдвигом или надвиго-сдвигом (на последнем месте стоит название разрыва, отражающего преобладающее смещение).
Раздвиги это дислокации, промежуточными между разрывами с перемещением и трещинами. В раздвигах перемещение происходит перпендикулярно к поверхности разрыва, выраженно в раздвигании краев и увеличением полости трещины. Нижний предел для отнесения структуры к раздвигам условно может быть принят равным 10 см. Есть и гигантские раздвиги шириной до 10 км и протяженностью в 500 км (Великая дайка в Южной Африке). Полости раздвигов часто заполнены минеральным веществом (обычно магмой, а иногда сцементированной обломочной горной породой), т. е. превращаются в жилы и дайки. Если раздвиги происходят в переслаивающихся породах с неодинаковой жесткостью, то хрупкие породы разрываются на отдельные блоки и раздвигаются, а материал пластичных пород заполняет промежутки между ними. Такие формы называются будинами. Будинаж характерен главным образом для метаморфических комплексов.
Практические занятия № 2
Геологические карты. Определение по картам: геологическое строение участка. Составление геологического разреза
Общие сведения. Геологическая карта представляет собой «графическое изображение на топографической карте в определенном масштабе геологического строения какого-либо участка земной коры» (Геологический словарь. М.: Недра, 1973).
Это изображение дается условными обозначениями – окраской, штриховкой, буквенными индексами и др. Объяснения этих условных обозначений есть легенда карты.
На топографической основе обозначены моря, реки, озера, населенные пункты, пути сообщения, данные о рельефе местности, переданные, как правило, в горизонталях (изогипсах) и т.д. (рис. 21).
Рис. 28. Топографическая карта.
В зависимости от масштаба геологические карты делятся на обзорные (масштаб 1:1 000 000 и мельче), мелкомасштабные (1:1 000 000 – 1:500 000), среднемасштабные (1:200 000 – 1:100 000), крупномасштабные (1:50 000 – 1:25 000) и детальные (1:10 000 и крупнее).
Геологические карты бывают различных типов. Так на общей геологической карте показано распространение выходящих на поверхность Земли горных пород разного происхождения, состава и возраста (рис. 22). К специальным геологическим картам относятся:
1) литологические карты, на которых показывается распространение на поверхности пород различного вещественного состава (песок, глина, известняк и т.д.);
2) карты полезных ископаемых;
3) тектонические карты, где показаны основные структурные элементы участка, деформации горных пород и время их образования:
4) геоморфологические карты, на которых изображены различные элементы рельефа, возраст последнего и его генезис;
5) карты четвертичных отложений и др.
Рис. 29. Геологические карты:
1- песчаники; 2- галечники; 3- конгломераты; 4- глины; 5- сланцы: 6 - туфы;
7- кремнистые породы; 8- элементы залегания; 9-разломы; 10- оси складок.
В основе общих геологических карт лежит возрастной признак, который и обуславливает их содержание. Для обозначения относительного возраста горных пород (преимущественно осадочных) существует цветная шкала, принятая II Международным геологическим конгрессом (Италия, г. Болонья, 1881г.): по предложению русского геолога академика А.П. Карпинского. Согласно этой шкале (с некоторыми изменениями и дополнениями) на территории СНГ принято обозначать геологические (стратиграфические) системы следующими цветами:
четвертичную – желтовато-серым;
неогеновую – лимонно-желтым;
палеогеновую – оранжевым;
меловую – зеленым;
юрскую – синим;
триасовую – фиолетовым (сиреневым);
пермскую – светло-коричневым (кирпично-оранжевым);
каменноугольную – серым;
девонскую – коричневым;
силурийскую – грязно-зеленым;
ордовикскую – оливково-зеленым;
кембрийскую – сине-зеленым;
цветовое обозначение протерозоя – светло-розовое, а архея – темно-розовое.
При этом придерживаются правила, по которому «молодые» слои того или иного подразделения закрашиваются в более светлые оттенки того же цвета по сравнению с древними. Так, например, нижний отдел меловой системы закрашивается темно-зеленым цветом, а верхний – светло-зеленым.
Горные породы докембрийского возраста (преимущественно метаморфические) закрашиваются различными оттенками розового цвета.
Магматические породы независимо от возраста обозначаются на геологических картах всех масштабов насыщенными тонами различных цветов (по генетическому и петрографическому признакам)
Интрузивные породы: кислого состава (граниты – γ) – красный цвет; щелочного состава (сиениты - ) – красновато-оранжевый цвет; среднего состава (диориты – δ) – синевато-зеленый цвет; основного состава (габбро - ) – темно-зеленый цвет; ультраосновного состава (пироксениты, дуниты, перидотиты - σ) – фиолетовый (сиреневый) цвет.
Жильные породы: кислого состава (гранит-порфиты – γ) – красный цвет; щелочного состава (сиенит-порфиры - ) – оранжевый цвет; среднего состава (диоритовые порфириты – δ) – синевато-зеленый цвет; основного состава (диабазы, диабазовые порфириты - μ β ) – зеленый цвет.
Эффузивные породы: кислого состава (кварцевые порфиры – πλ, риолиты (липариты) – λ) – оранжевый цвет; щелочного состава (трахиты ) – оранжевый цвет; среднего состава (андезиты – α, андезитовые порфириты - πα) – зеленый цвет; основного состава (базальты – β, базальтовые порфириты – πβ) – зеленый цвет.
Для облегчения чтения карт, особенно при большом количестве красок, которыми закрашены разновозрастные породы, применяют цифровые и буквенные индексы (выше были указаны индексы различных пород).
Для индекса берется начальная буква латинского названия системы. Например, девонская система обозначается буквой Д, каменноугольная – буквой С, пермская - буквой Р и т.д.
Если на карте имеются более дробные подразделения, чем системы, к примеру, отделы, то для их обозначения рядом с индексом системы (справа, внизу) ставится арабская цифра, указывающая на их относительный возраст. Единицей обозначается древний (нижний) отдел, двойкой более молодой (средний или верхний), тройкой – самый молодой отдел (верхний). К примеру, девонская система делится на три отдела: нижний, средний, верхний (Д1, Д2, Д3). Для обозначения более мелких, чем отделы, подразделений, к примеру, ярусов и свит, применяются буквы и цифры.
Пример: С1v1dl, каменноугольная система, нижний отдел, визейский ярус, даланкаринская свита.
В случае показа на геологической карте литологического состава горных пород последний изображается при помощи штриховых условных обозначений (к примеру, граниты обозначаются + +, диориты – х х, песчаники … и т.д.).
Часто штриховыми обозначениями показываются различные генетические типы четвертичных отложений: морские, речные, ледниковые, эоловые и др.
Особым условным знаком – обычно красными (или черными) линиями различной толщины (в зависимости от ранга) показываются разрывные нарушения (разломы или дизьюнктивы) – линии сбросов, взбросов, надвигов, сдвигов и т.п. Около линии нарушений ставят углы наклона плоскости нарушения и направление ее наклона (если известны данные параметры).
Чтобы изобразить на геологической карте выходы (обнажения) горных пород до четвертичного возраста (это коренные породы), рыхлые маломощные четвертичные образования, как правило, снимаются с карты. Отложения четвертичного возраста оставляются в основном по долинам рек, ручьев т.е., в местах, где мощность этих отложений довольно значительна, а также на участках, где возраст коренных пород не известен.
На карте выходы слоев (пластов) осадочных горных пород изображают в виде полос; прямолинейных, линзовидных, различно изогнутых, пятнообразных и др. Для точной ориентировки пласта в пространстве существует понятие об элементах залегания пласта, которыми определяется его положение как по отношению к странам света, так и по отношению наклона. К элементам залегания пласта относят: простирание, падение, угол падения (рис. 30).
Рис.30 Элементы залегания слоя.
Пласты (слои) могут залегать горизонтально (субгоризонтально), иметь наклонное (моноклинальное) залегание (падение в какую-то сторону под каким-то углом), а также могут быть смятыми в различные складки и разорванными различными разломами.
Простирание – это протяженность слоя на горизонтальной поверхности Земли. Определяется ориентировкой линии, лежащей в плоскости наслоения, т.е. линии пересечения подошвы или кровли слоя (пласта) с горизонтальной плоскостью. Таких линий в плоскости слоя можно провести много, они отличаются абсолютными высотными отметками. Если слой изгибается по простиранию, то соответственно будет изгибаться и линия простирания. В этом случае простирание в каждой точке может быть измерено по касательной к этой точке.
Простирание слоя определяется азимутом линии простирания, т.е. горизонтальным углом, отсчитываемым от северного направления географического меридиана по ходу часовой стрелки до линии простирания. Азимут простирания может меняться от 0 до 3600. Так как любая линия простирания имеет два взаимно противоположных направления, то и азимут простирания может быть выражен двумя значениями, отличающимися на 1800.
Падение слоя определяется двумя показателями: направлением 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. Можно провести произвольное число линий падения и простирания, но все линии падения будут параллельны между собой, также как и линии простирания параллельны между собой.
Другая линия, лежащая в плоскости наслоения и перпендикулярная к линии простирания, но направленная вверх, в сторону, обратную падению, называется линией восстания слоя.
Азимут линии падения (азимут падения) – это правый векторный горизонтальный угол, отсчитываемый от северного направления географического меридиана до проекции линии падения на горизонтальную плоскость.
Азимут падения может меняться в зависимости от положения слоя от 0 до 3600. Но, в отличие от азимута простирания, он имеет только одно значение.
Азимуты простирания и падения отличаются на 900. Но, зная азимут простирания нельзя определить азимут падения, а обратная задача возможна.
Для полной характеристики залегания слоя необходимо установить также угол его наклона по отношению к горизонтальной плоскости, т.е. угол падения – двугранный угол между плоскостью наслоения (напластования) и горизонтальной плоскостью или вертикальный линейный угол между линией падения и ее проекцией на горизонтальную плоскость. Угол падения может меняться от 0 до 900 (измеряется наклон только плоскости пласта, разрыва, склона и др.).
Элементы залегания пласта определяются горным компасом (рис. 24,25), состоящим из магнитной стрелки и большого лимба (круга), разделенного на 3600, необходимых для замеров азимутов, а также из клинометра (отвеса) и полулимба (на дне коробки компаса) для замеров угла падения пласта. Большой лимб устанавливается таким образом, чтобы линия, соединяющая север и юг, была параллельна длинной стороне коробки компаса. Градуировка большого лимба произведена против часовой стрелки и соответственно получена перестановка стран света (востока и запада). Это сделано для ускорения и упрощения производства замеров азимутов. К примеру, при замере азимута по какому-либо направлению компас северной стороной (нулем лимба) направляют на визируемый предмет, совмещая длинную сторону компаса (Север-Юг) с направлением измеряемой линии и непосредственно берут на лимбе отсчет по северному концу магнитной стрелки компаса (перед измерениями, до выезда на полевые наблюдения необходимо вначале убедиться в исправности компаса и выяснить положение Север-Юг магнитной стрелки).
Следует помнить, что измеренные компасом азимуты являются магнитными и отличаются от истинных (географических) в силу несовпадения магнитных и географических меридианов. Для получения истинного азимута вводится поправка на магнитное склонение, т.е. на угол между направлением магнитного и географического меридиана. Для каждой части земной поверхности величина магнитного склонения периодически (со временем) изменяется, в зависимости от места наблюдения.
Рис. 31. Горный компас
1- пластинка; 2- лимб; 3 - клинометр; 4 - винт клинометра; 5 - стрелка; 6 - стекло; 7 - арретир; 8-полулимб.
Рис. 32. Замеры элементов залегания горных пород горным компасом (по В.Н. Павлинову, 1988г.)
Данные о магнитном склонении публикуются в специальных таблицах и указываются на топографических картах.
Склонение магнитной стрелки может быть восточным и западным, а величина его колеблется от долей градуса до 10-13 и более. При этом величина восточного склонения прибавляется к измененной величине азимута, а западного вычитается из нее, например, склонение γ – 7 (восточное); замер магнитного азимута β – 100 Ю.В.; истинный азимут α = β+ γ = 100+7=107 Ю.В.
На современных горных компасах поправку на магнитное склонение можно ввести сразу перед измерениями, повернув лимб специальным устройством на число делений склонения нулем (3600) по отношению к метке «север» при восточном склонении – по ходу, при западном – против хода часовой стрелки. После этого (нужно делать все очень точно) показания азимутов, измеренных компасом, будут соответствовать истинным (на данной местности) по отношению к географическому меридиану.
В полевых условиях для определения элементов залегания на поверхности пласта (слоя) необходимо, прежде всего, выбрать наиболее ровную площадку (если это возможно), совпадающую со слоистостью.
При замерах элементов залегания крутопадающего слоя вначале выделяют положение линии падения и значение угла падения. Для этого на выбранной и расчищенной плоскости слоя устанавливают горный компас длинной стороной на ребро, отвесом вниз. Магнитная стрелка должна быть при этом закреплена. Удерживая компас в таком положении, вращают его по поверхности слоя. Наблюдая при вращении за показаниями отвеса, замечают на полулимбе по клинометру (отвесу) наибольший отсчет. Это будет истинный угол падения слоя. А линия по длинному ребру компаса будет линией падения слоя (ее прочерчивают карандашом или любым острым предметом или замечают визуально).
Затем определяют азимут падения. Для этого открепляют магнитную стрелку и компас прикладывается, короткой стороной (строго горизонтально) к поверхности пласта так, чтобы его длинное ребро совпало с линией падения, при этом север лимба (или 00 на лимбе) был направлен в сторону падения слоя. Затем по северному концу магнитной стрелки берут отсчет (магнитный азимут падения). Так как азимут простирания отличается от азимута падения на 900, то его можно не измерять.
Запись отсчетов: например, падение С З 290, угол45 (данные без поправки на магнитное склонение; если внесена поправка, то пишут: азимут истинный).
При пологом залегании слоя (наклон до 15-200) сначала определяют линию простирания (это предпочтительнее). Горный компас в вертикальном положении длинной стороной ставят на поверхность слоя и, поворачивая, находят такое его положение, при котором отвес показывает ноль на полулимбе, при этом длинная сторона компаса будет совпадать с направлением линии простирания. Прикладывая короткой стороной, компас к линии простирания в горизонтальном положении и нулем по падению находят линию падения и замеряют азимут падения по северному концу магнитной стрелки.
При определении вертикально падающих слоев, даек, жил, трещин кливажа, плоскостей разрывов и др. измеряют только их азимут простирания.
При опрокинутом залегании слоев замеры и запись элементов залегания производится также, как и нормально залегающих, только в записи добавляют, что залегание опрокинутое.
Иногда приходится измерять простирание слоя (жилы, дайки) при неясности падения (сложнодислоцированные толщи, недостаточная обнаженность участка) Здесь необходимо установить наличие отдельных выходов, гривок, гребней пласта (жилы, дайки), проектирующих выход пласта (жилы, дайки) на дневную поверхность и встать на один выход, направив компас (нулем от себя) по выходам приблизительно параллельно границам пластов (дайки, жилы) и берут отсчет на лимбе азимута простирания (магнитного).
Изображение элементов залегания слоя (и других геологических тел) производится с помощью транспортира (введя предварительно в замеры поправку на магнитное склонение) или с помощью горного компаса, у которого лимб должен быть, повернут на соответствующую величину магнитного склонения и карта при этом должна быть ориентирована по странам света.
Изображение элементов залегания ведется следующими условными знаками:
- горизонтальное залегание; ┴30 – нормальное наклонное (длинная черта – линия простирания, короткая черта – линия падения, цифры – угол падения); 80 – опрокинутое залегание; • - вертикальное.
Чтение геологических карт. Для того чтобы представить геологическое строение и историю развития того или иного участка земной коры, необходимо определить условия залегания слоев (горизонтально залегающие, наклонно залегающие или смятые в складки), обязательно нужно учитывать рельеф, так как геологическая карта является двухмерным плоскостным изображением трехмерных (объемных) геологических структур земной коры.
При горизонтальном залегании в плоском нерасчлененном рельефе местности геологическая карта будет представлять сплошное пространство, закрашенное одним цветом, соответственно возрасту слоя, занимающего самые верхние положение в толще горизонтально лежащих слоев. Такая же ситуация будет наблюдаться, если промоины, овраги и русла водотоков будут располагаться в одном слое. Если овраги и реки имеют глубокие долины, а мощность слоев не велика, то по склонам долин выйдут на поверхность несколько слоев (а между долинами – один слой). При этом по мере углубления долины (от истоков к устью) будут обнажаться все более древние горные породы.
Кроме того, косвенными признаками горизонтального залегания слоев на той или иной территории служат равнинный рельеф и древовидный характер речной сети. На карте с горизонталями границы слоев совпадут с последними или пойдут параллельно горизонталям.
При наклонном залегании слоев в условиях нерасчлененного рельефа на геологической карте будет наблюдаться серия слоев в виде полос, сменяющих друг друга в сторону падения от более древних к более молодым.
Если рельеф сильно расчлененный, то конфигурация выходящих на поверхность слоев горных пород будет самая различная, зависящая от направления и угла падения слоев, а также от направления и наклона долин или общих уклонов местности. К примеру, в случае падения слоев в сторону уклона местности, но с меньшим углом или в случае наклона слоев и местности в разные стороны, изгибы горизонталей и границ слоев («пластовые треугольники») на геологической карте хотя и не совпадут, но будут направлены в одну сторону. При более крутом падении слоев по сравнению с уклонами долин горизонтали и границы слоев на карте будут изогнуты в разные стороны.
Реки, текущие в сторону наклона слоев (при нормальном залегании), берут свое начало в более древних слоях и последовательно спускаются на все более молодые слои.
Слои, залегающие вертикально («стоящие на головах»), на геологической карте изображаются в виде сменяющихся друг друга параллельных полос, тянущихся по простиранию слоев.
Участок, сложенный складчатой толщей, изображается на геологической карте в виде длинных полос, симметрично повторяющихся относительно центральной, непарной полосы, соответствующей слою, лежащему по оси складки. Если вдоль оси складки выходит полоса, соответствующая самому древнему слою, а на крыльях он сменяется последовательно слоями все более молодыми, то складка антиклинального типа. В синклинальной складке будет обратная картина: вдоль оси наблюдается непарная полоса, соответствующая более молодому слою и т.д.
Общие признаки складчатого залегания слоев на картах:
- своеобразный характер рисунка: выходы пород различного возраста располагаются полосами по направлению осей складок.
- нет согласованности между выходами слоев различного возраста и направлением речных долин: реки часто переходят с одного слоя на другой, не считаясь с их возрастной последовательностью.
Косвенный признак складчатого залегания слоев – горный рельеф и коленчатое строение речных долин.
Еще более усложняется геологическая карта при наличии разрывных (дизъюнктивных) нарушений, которые обнаруживаются:
- смещением выхода одновозрастных слоев вдоль определенных (часто прямых) линий;
- удвоением (или вообще повторением) выхода серий слоев, или выпадением слоев, нормально существующих в данном районе;
- соприкосновением по определенным линиям разновозрастных толщ, выведенных на один гипсометрический уровень.
При анализе карт с разрывными нарушениями (разломами) в каждом случае необходимо учитывать падение и простирание слоев, падение и простирание сбрасывателя (сместителя), а также рельеф участка.
Возможны два случая соотношения слоистых толщ, что может быть показано на геологической карте. В первом случае каждая вышележащая толща без каких-либо следов перерыва в осадконакоплении налегает на подстилающие породы, образуя согласное залегание слоев. Во втором случае между вышележащей и подстилающей ее толщами стратиграфическая последовательность прерывается, в результате чего появляется стратиграфическое несогласие (перерыв во времени образования осадков, в основном в этом случае происходит размыв прежде образованных толщ горных пород).
Перерыв в осадконакоплении может быть кратковременным и длительным (из разреза выпадают целые стратиграфические единицы). Отсутствие тех или иных толщ горных пород в основном связывается с положительными вертикальными тектоническими движениями или с сильными подводными течениями.
Стратиграфическое перерывы наиболее выражены угловым несогласием, заключающимся в том, что поверхность несогласия срезает под углом различные горизонты относительно древней толщи и располагается более или менее параллельно слоям верхней толщи. При этом последняя может иметь и наклон, только обычно меньший, чем нижележащая толща.
Несогласное залегание толщ горных пород может быть выражено так называемым притыканием, когда, к примеру, песчанистая или глинистая толща притыкается по разрезу (по простиранию) к рифовым известнякам.
Средне, крупномасштабные и детальные карты обычно сопровождаются стратиграфической колонкой и разрезами (рис. 26,27).
Рис 32. Стратиграфическая колонка
На стратиграфической колонке в возрастной последовательности (рис 26) снизу вверх от древних к молодым условными знаками отображаются дочетвертичные осадочные, вулканические и метаморфические породы, развитые на территории, изображенной на карте. Интрузивные образования на стратиграфической колонке не показываются.
|
|
Рис.33. Геологическая карта
\
Рис. 34.Геологический разрез.
Горные породы на колонке расчленяются в соответствии с выделенными на карте стратиграфическими подразделениями. Слева от литологической колонки указывается стратиграфическое положение пород (система, отдел, ярус) и индекс. Справа мощность (в метрах) и состав пород. При крупномасштабных исследованиях используют также местные стратиграфические подразделения – свита, толща, горизонт и др. При описании горных пород обязательно указываются находки ископаемых организмов и их латинское название.
Масштабы для построения колонок зависят от общий мощности пород в разрезе. Принято, что высота колонок не должна превышать 40-50 см, ширина граф, 1-4см. При колебаниях мощности в колонке отображается максимальное ее значение. Согласные границы на колонке указываются прямыми линиями, параллельные несогласия – волнистыми, а угловые – зубчатыми.
Геологические разрезы представляют собой изображение залегания пород на плоскости вертикального сечения земной коры от ее поверхности на ту или иную глубину. Это делается для более ясного понимания характера залегания слоев горных пород на глубине. Геологические разрезы (профили) могут отстраиваться по геологической карте, по данным буровых скважин и горных выработок, по геофизическим и другим материалам.
На геологической карте разрезы составляются по прямым (а при необходимости и по ломаным) линиям в направлениях, которые дают наиболее полное представление о залегании пород, слагающих тот или иной участок. При наличии опорных скважин разрезы проводят через них. На концах линий разрезов и в местах их излома (перегиба) ставятся литерные буквы в алфавитном порядке (в основном русские буквы).
Линии разрезов, как правило, стремятся проводить в крест (перпендикулярно) простирания пластов, т.е. угол встречи должен быть максимальным (около 80-900), иначе необходимо вносить поправки в углы наклона слоев при построении разрезов Пример. Истинный угол падения пласта 150, угол между направлением падения пласта и линией разреза 300. необходимо определить угол наклона пласта на разрезе. Слева в вертикальной шкале находим угол 150 и идем далее в горизонтальном направлении до пересечения с вертикальной шкалой 300. В месте пересечения получаем угол наклона пласта 13,50.
Горизонтальный и вертикальный масштабы разрезов должны соответствовать масштабу карты. Увеличение вертикального масштаба допустимо только для районов с пологим или горизонтальным залеганием пород. Измерять вертикальный масштаб следует до значений, при которых мощность слоя, имеющего максимальное значение на разрезе, будет иметь ширину не менее 1 мм.
Порядок построения геологического разреза:
1. Вдоль выбранного направления на геологической карте проводится линия разреза.
2. Выбирается масштаб построения разреза.
3. Вдоль выбранной линии строится топографический профиль (профиль поверхности, рельеф) по горизонталям.
Для этого на листе бумаги (лучше всего с миллиметровым графлением) проводится прямая горизонтальная линия, называемая нулевой (В.Ф. Барская и др., 1971г.). От нее ведется отсчет вертикальных превышений рельефа. Эта линия будет считаться абсолютно нулевой, когда ее уровень будет совпадать с уровнем океана. Но, как правило, отметки профиля располагаются выше уровня океана. Поэтому, за уровень необходимо брать наиболее низкую высотную отметку исследуемого участка. К примеру, на топографической карте (или географической карте с горизонталями) наиболее низкой отметкой представлена 400 – метровая горизонталь. Эта высота будет нулевой линией профиля. Наибольшая высота участка 1000м. Это будет верхний уровень профиля.
Далее, с обеих сторон выбранной линии профиля (геологического разреза), точно соответствующей по длине на карте, строятся в вертикальные (перпендикулярные к окончаниям линии) отрезки, где в масштабе через 1 см откладываются высоты от 400 (нулевая линия) до 1000 м. Всего 7 отметок.
4. Следующий этап построения профиля – нанесение на нулевую линию точек пересечения линии профиля с горизонтальными на карте. Для ускорения это работы к линии профиля на карте прикладывается полоска бумаги, на которую сносятся точки пересечения профиля с горизонталями (В.Ф. Барская и др., 1971г.) и ставится их абсолютная высота, сюда же необходимо снести точки пересечения горизонталей с руслами рек и тальвегами других эрозионных форм рельефа, характерные отметки. При необходимости увеличения горизонтального масштаба профиля, нужно также во столько же раз увеличивать расстояние между соседними точками на полоске бумаги.
5. Пользуясь вертикальным масштабом и зная высотное положение каждой из полученных точек, приподнимают каждую точку над нулевой линией на соответствующую высоту и ставят новые точки над нулевой линией на перекрестке перпендикуляров от вертикальных отрезков (шкалы высот) и от точек на нулевой линии. Затем соединяют плавной кривой вновь полученные точки (все строится вначале только карандашом) и получается в итоге профиль местности (топографическая основа геологического разреза).
6. На полученную основу наносится геологические данные. Для этого на геологической карте измеряется по линии разреза (геологические разрезы, также как и топографические профили, всегда строятся слева направо и с юга на север) ширина выхода каждого пласта по линии профиля, т.е. геологические границы, а также отмечаются все разрывные нарушения и элементы залегания. Это лучше делать на полоске бумаги вдоль профиля. Полученные отрезки переносим на нулевую линию, а далее также как и в первом случае на топографический профиль. На каждом выходе пласта выставляется индекс возраста горных пород.
7. Определяют характер залегания слоев горных пород по элементам залегания и на основе анализа карты – горизонтальное, моноклинальное или складчатое залегание. Углы наклона слоев откладывают по транспортиру от точек, фиксирующих те или иные границы слоев, разрывных нарушений и т.п. и отмеченных на профиле рельефа. Если угол встречи с границами слоев не равен 900, необходимо в значение углов падения слоев ввести поправки из соответствующей таблицы (угол наклона уменьшается). После проведения подобных построений, выявив характер залегания горных пород, их истинную мощность, необходимо оформить разрез: раскрасить по возрасту толщи горных пород, поставить все индексы, дать ориентировку профилю, к примеру, на левом конце разреза будет «З» (запад), на правом – «В» (восток).
Геологический разрез также как и карта должен быть подписан: вверху (над разрезом) Геологический разрез по линии А-Б масштабы горизонтальный…вертикальный…
внизу под разрезом – условные обозначения…
Составил…
Дата…
Терминология. Геологическая карта. Стратиграфическая колонка. Геологический разрез. Элементы залегания слоя. Горный компас. Азимуты падения, простирания.
ЗАДАНИЕ. Составить геологические разрезы и стратиграфические колонки по геологическим картам, изображенным на рисунках
|
|
Рис.35. Геологическая карта участка Надежда.
Масштаб 1:50000
1 - лавы среднего состава, 2 - лавы кислого состава; 3- конгломераты; 4-галечники; 5-песчаники с галькой среднего девона; 6-песчаники; 7 - элементы залегания.
Оборудование. Чертежные принадлежности, литература.
Задание
1 Построить стратиграфическую колонку и геологический разрез по карте с горизонтальным залеганием слоев.
2 Для района р. Даут установлено горизонтальное залегание слоев . Необходимо составить геологическую карту района р. Даут по данным буровой скважины 1, разрез которой приведен на рисунке 6 и построить геологический разрез по карте по линии А-Б.
1 нижний отдел меловой системы, валанжинский ярус, кварцевые пески; 2 — нижний отдел меловой системы беррияский ярус, конгломераты; 3 — верхний отдел юрской системы, оксфордский ярус, глины песчанистые; 4 — верхний отдел юрской системы, келловейский ярус, глины слюдистые; 5 — средний отдел каменноугольной системы, известняки
Рис. 36.Геологическая карта. Масштаб 1:10000
Дата: 2019-02-25, просмотров: 632.
