Анализ разрывных дислокаций

На геологических картах, выдаваемых для курсового проектирования, из разрывных дислокаций показываются разломы и трещины остывания интрузивных пород. Трещины остывания рассматриваются в прототектонике интрузивных тел, так что в главе "Тектоника" описываются только разломы.

На картах разломы изображаются одной линией, а если представить в объеме - поверхностью. Но в реальности - это объемные тела, выполненные породами разной степени разрушенности (трещиноватыми или рассланцованными), глинкой трения, тектоническими брекчиями, милонитами, динамосланцами. Эта нарушенность пород постепенно и дискретно убывает от середины разлома (называемой шовной зоной) в стороны прилегающих пород. В некоторых случаях на картах около линии разлома показаны породы шовной зоны.

Кинематическая классификация разломов

По кинематике (направлению взаимного перемещения блоков по сместителю) различают пять основных видов разломов, характеризующихся строго определенными направлениями перемещения блоков и большое количество разломов, характеризующихся промежуточными (комплексными) направлениями перемещения блоков. К основным разновидностям разломов относятся: раздвиги, сбросы, взбросы, надвиги и сдвиги.

У раздвиговблоки расходятся в противоположные стороны по нормали к сместителю. Это вызывает образование в зоне разлома дробленных пород (тектонических брекчий) или внедрение в нее даек или других дайкоподобных интрузий. Часто к раздвигам приурочены жерла вулканов трещинного типа. Таким образом, на карте раздвиги опознаются по приуроченности к разлому катаклазитов, интрузивных тел дайкообразного вида или жерл трещинного типа.

Сбросы и взбросы - это разломы, у которых смещение блоков осуществляется в направлении, параллельном линии падения сместителя. У сбросов висячее крыло (блок, расположенный над сместителем) перемещается по падению, а у взбросов - по восстанию (направление, противоположному падению) сместителя. Значит, по определению, сбросы и взбросы являются разломами с наклонными сместителями. Разломы с вертикальными сместителями, но не сдвиги, называются также сбросами(а вертикальных взбросов не бывает).

Таким образом, для опознания на карте сбросов и взбросов необходимо знать признаки перемещения блоков по вертикали. Такими признаками являются:

1) изменение ширины ядра складки по разные стороны от пересекающего ее разлома;

2) различный возраст пород по разные стороны разлома (но находящихся строго напротив друг друга);

3) наличие какого-то слоя (или верхнего из двух несогласно залегающих комплексов) только в одном из блоков, примыкающих к разлому;

4) изменение ширины интрузии по разные стороны пересекающего ее разлома;

5) отсутствие смещения по разлому вертикальных границ (контактов интрузий, других разломов) и геологических тел (слоев, даек).

Признаками подъема одного из блоков являются:

1) увеличение ширины антиклинали и уменьшение ширины синклинали (по одному и тому же слою) относительно ширины складок в противоположном блоке;

2) более древний возраст примыкающих к сместителю разлома пород относительно возраста пород, расположенных напротив за сместителем;

3) увеличенные размеры расширяющейся на глубину и уменьшенные размеры сужающейся на глубину интрузии по разные стороны от разлома.

Соответственно, признаком опускания какого-либо блока является соблюдение зависимостей, обратных указанным.

Ориентировка сместителя в пространстве (направление и угол падения) определяются по характеру поведения линии выхода сместителя на земной поверхности - по пластовым треугольникам (правила пользования пластовыми треугольниками при определении ориентировки наклонных поверхностей рассмотрены на с. 16). Форма пластовых треугольников позволяет только качественно оценить угол падения сместителя разлома.

При необходимости количественной оценки угла падения, его величина определяется графически с помощью стратоизогипс.

Для этого выбирается участок изогнутой линии выхода сместителя в месте пересечения ее с речной долиной или водоразделом. Линия выхода сместителя должна пересекать минимум по два раза две соседние горизонтали. Через точки пересечения линии выхода сместителя с горизонталями проводятся две прямые. Эти прямые являются линиями простирания плоскости сместителя с отметками, равными отметкам горизонталей, на которых они построены. Построенные линии простирания называются стратоизогипсами. Перпендикулярно стратоизогипсам проводится линия падения. Из точки пересечения линии падения с одной из стратоизогипс, вдоль этой стратоизогипсы (то есть перпендикулярно линии падения) откладывается отрезок, равный превышению стратоизогипс (расстояние по вертикали между данными стратоизогипсами) в масштабе карты, конец отложенного отрезка (перпендикуляра к линии падения) соединяется прямой с точкой пересечения линии падения со второй стратоизогипсой. В полученном прямоугольном треугольнике угол, лежащий против перпендикуляра к линии падения, равен углу падения плоскости сместителя.

Угол падения определяется для отделения взбросов от надвигов, а также для указания элементов залегания описываемых разломов.

Таким образом, наклонный сброс опознается на геологической карте по падению сместителя в сторону опущенного блока, при отсутствии признаков сдвигового перемещения. Соответственно, взброс опознается на карте по падению сместителя в сторону поднятого блока.

Надвиг, являющийся пологим взбросом, опознается на карте по малому углу (менее 45⁰) падения сместителя, извилистой форме выхода сместителя на неровной земной поверхности, а при субгоризонтальном положении сместителя - наличием тектонических окон и эрозионных останцов.

Тектоническое окно -это фрагмент автохтона (нижнего неподвижного блока) среди аллохтона, ограниченный замкнутой линией выхода сместителя надвига на земную поверхность. Тектонические окна обычно приурочены к пониженным участкам земной поверхности в тылу фронта надвига (линии выхода сместителя на земную поверхность на участках наибольшего выдвигания аллохтона).

Эрозионный останец - это фрагмент аллохтона (верхнего, надвинутого блока надвига) среди автохтона, ограниченный замкнутой линией выхода сместителя на земную поверхность. Эрозионные останцы обычно приурочены к поднятым участкам земной поверхности и располагаются перед фронтом надвига. Эрозионные останцы остаются на земной поверхности в результате размыва (на данном участке) большей части аллохтона.

Сдвиг -это разлом, у которого перемещение блоков осуществляется по простиранию сместителя. Сдвиг легко опознается на карте по смещению складок, вертикальных геологических тел (пластов, интрузий) и границ (разломов и контактов интрузий), а также по возможности совместить сдвинутые части изображения в одно целое. Если же сдвиг смещает наклонные тела или границы, он не опознается на карте, поскольку такая же картина в плане может быть получена и при сбросовом (взбросовом) перемещении блоков.

В зависимости от направления относительно перемещения блоков, сдвиги делятся на левыеи правые. Вид сдвига определяется следующим образом: если мысленно стать на геологическое тело (или границу) лицом к разлому, то при левом сдвиге продолжение этого тела за разломом будет располагаться слева, а при правом сдвиге - справа от того фрагмента тела, на котором находится наблюдатель.

Все выше сказанное относиться к чистым разломам, то есть к таким, у которых блоки перемещаются строго по падению, восстанию или по простиранию сместителя. В природных условиях блоки чаще перемещаются по косым направлениям. Тогда получаются разломы смешанных видов левые и правые сбросо- и взбросо-сдвиги.

Разломы смешанного вида опознаются на карте по наличию признаков горизонтального и вертикального перемещения блоков у одного и того же разлома. Например, разлом пересекает складку. Изменение ширины складки по разные стороны от разлома указывает на наличие вертикального перемещения блоков, а смещение оси складки по горизонтали вдоль разлома - на проявление сдвигового смещения блоков. Характерным признаком разломов смешанного вида является разная амплитуда сдвигового смещения в разных крыльях пересекаемой разломом складки.

В соответствии с требованиями к составлению курсовой работы, на структурно-тектонической схеме около сместителей разломов требуется указать особыми значками направление относительного перемещения и амплитуду перемещения блоков. Для указания перемещения блоков используются значки Å - для обозначения поднятого блока и Ө для обозначения опущенного блока. Для обозначения сдвигового смещения используется односторонняя стрелка, острием показывающая направление относительного смещения рассматриваемого блока. Обычно около сместителя сдвига наносятся 2 таких стрелки - по одной в каждом блоке и развернутые в противоположные стороны (См. условные обозначения к Структурно-тектонической схеме). Для обозначения направления перемещения блоков у надвига на аллохтоне перпендикулярно линии сместителя и впритык к ней наносится двусторонняя стрелка ®, ориентированная по направлению перемещения аллохтона.

У сместителей разломов смешанного вида ставятся значки сбросового (или взбросового) и сдвигового перемещения блоков. То есть направление косого смещения блоков раскладывается на направления перемещения вдоль линии падения сместителя (сбросовая или взбросовая составляющие) и направление перемещения по простиранию сместителя (сдвиговая составляющая).

Значки перемещения блоков на структурно-тектонической схеме наносятся красным цветом.

Определение амплитуды перемещения

блоков у разломов

Амплитуда перемещения блоков у сбросов и взбросов определяется путем построения разреза всегда вкрест простирания пород (то есть перпендикулярно сместителям продольных разломов и вдоль сместителей поперечных разломов).

Делается это так. В том месте, где требуется определить амплитуду перемещения блоков у продольного сброса или взброса, вкрест простирания пород строится разрез в масштабе карты. Затем, по величине смещения по сместителю разлома одной и той же геологической границы, через масштаб карты определяется величина перемещения блоков у данного разлома.

Для определения амплитуды перемещения блоков у поперечных сбросов и взбросов разрез строится прямо в плоскости разлома. На этом разрезе дважды изображается одна и та же граница, расположенная по обе стороны сместителя разлома (и плоскости разреза): один раз - как бы видимая (та, что располагается в том блоке, со стороны которого мы смотрим на разрез), а второй раз – как бы невидимая (та, которая располагается в блоке, расположенном за разломом). На разрезе получаются две линии, расположенные одна над другой (на самом деле одна и та же, но по разные стороны сместителя). Расстояние между ними по вертикали является искомой амплитудой смещения блоков у разломов с вертикальным сместителем и проекцией амплитуды смещения по сместителю на вертикальную плоскость у разломов с наклонным сместителем.

Если сместитель разлома залегает наклонно, полученную вертикальную составляющую смещения необходимо перевести в амплитуду перемещения блоков по сместителю по формуле: Н_п = Н_в^. sin α, где Н_п – амплитуда перемещения блоков по сместителю; Н_в – вертикальная составляющая этой амплитуды, определяемая выше рассмотренным способом; α – угол падения сместителя.

При определении амплитуды надвигового смещения разрез всегда строится вкрест простирания надвига.

Амплитуду перемещения блоков у сбросов и взбросов можно также определять по "мощности размытых пород". Этот прием применим в том случае, когда разлом пересекает несогласно залегающие комплексы, и верхний из них залегает субгоризонтально Если по одну сторону разлома присутствуют оба комплекса, а по другую – только нижний; то это значит, что тот блок, в котором присутствует только нижний комплекс, после отложения пород верхнего комплекса, был поднят и породы, ранее залегающие на нижнем комплексе, были размыты. Амплитуда перемещения поднятого блока не меньше, чем мощность всех пород (стратиграфических подразделений) верхнего комплекса. Если в поднятом блоке сохранилась часть пород верхнего комплекса, то амплитуда перемещения блоков равна разнице мощностей пород верхнего комплекса в поднятом и опущенном блоках.

Амплитуда перемещения блоков у сдвигов определяется непосредственно по карте.

Амплитуда перемещения блоков у разломов смешанного вида разделяется на вертикальную (сбросо-взбросовую) и горизонтальную (сдвиговую) составляющие, которые определяются раздельно. При этом вначале определяется амплитуда сдвига (по смещению в плане вертикальных тел, границ или осей складок), затем блоки на плане перемещаются в противоположную сдвигу сторону до совмещения использованных вертикальных тел, границ или осей складок, после чего путем построения разреза определяется амплитуда вертикального смещения.

Амплитуда перемещения блоков (в метрах или километрах) указывается цифрами, помещенными рядом со значками направления перемещения блоков.

Определение времени подвижек по разломам

Кроме указаний направления и амплитуды перемещения блоков у разломов требуется также указать их относительный возраст. Около сместителя разлома буквенными индексами указывается возрастная вилка – время, в течение которого могло проявиться разрывообразование и смещение блоков. Например, надпись рS₁ - aD₂ у сместителя разлома обозначает, что разрывообразование и смещение блоков произошло в течение отрезка времени между ранним силуром и средним девоном.

У глубинных разломов, подвижки (перемещения) по которым часто проявляются неоднократно, необходимо указывать время проявления, направление и амплитуду перемещения блоков для каждой подвижки.

Определение вида разломов по ориентировке относительно сторон света и слоистости

По ориентировке относительно сторон света (север, юг, запад, восток) выделяют разломы: меридиональные - их простирание совпадает с направлением юг-север (или север-юг, что одно и то же); широтные- простирание разломов совпадает с направлением восток-запад (запад-восток); северо-восточные, северо-западные, север-северо-восточные (между меридиональным направлением и северо-восточным),восток-северо-восточные(между широтным направлением и северо-восточным) и другие по аналогии с вышерассмотренным.

Для указания пространственной ориентировки разломов часто применяются термины субмеридиональныйисубширотныйсо значениями близкий к меридиональному и близкий к широтному.

Направление падения и угол падения сместителя разлома, если они не указаны специальными значками и цифрами, определяются по пластовым треугольникам.

По ориентировке относительно слоистости пересекаемых пород выделяют разломы продольные, поперечные, диагональные и согласные. Продольные имеют простирание совпадающее с простиранием пересекаемых разломом пород; поперечные - ориентированы вкрест (поперек) простирания пересекаемых пород; а диагональные должны иметь ориентировку, промежуточную между продольными и поперечными. В разрезе все три разновидности разломов должны пересекать слоистость. Согласные разломы должны быть параллельны слоистости пересекаемых пород и в плане и в разрезе.

Вообще, эта классификация разломов, как следует из определений их разновидностей, применима только в случае наклонного (моноклинального и складчатого) залегания пород. При горизонтальном залегании пород смысл понятий продольный, поперечный и диагональный теряется и применимы только понятия секущий (пересекающий слоистость) и согласный разломы.

Поскольку в толщах, смятых в линейные складки, в общем случае, простирание пород совпадает с простиранием складок, то ориентировку разломов сравнивают с ориентировкой складок. В таком случае продольными, поперечными и диагональными разломами называют те из них, которые ориентированы соответственно вдоль, поперек или косо относительно осей складок. Согласные разломы в таком случае должны быть смяты в складки, как и пересекаемые ими породы.

При наличии на описываемой территории крупных брахискладок (куполообразных или блюдцеобразных) в их пределах могут быть развиты "привязанные" к ним концентрические и радиальные разломы.

Особое место среди дислокаций занимают кольцевые разломы, не укладывающиеся ни в кинематическую классификацию, ни в классификацию по пространственной ориентировке. Они участвуют в образовании соляных и глиняных диапиров и обуславливают формирование кальдер и других "провальных" структур. При наличии их на карте, они должны быть выделены в особую группу и описаны в соответствии с выполняемой ими ролью в формировании структуры описываемой территории.

Анализ строения разломов

Как объемные тела разломы обладают рядом специфических особенностей внутреннего строения. Не всегда это отражено на геологических картах, но в некоторых случаях такую информацию можно снять. Особенно это касается крупных разломов.

На некоторых картах, выдаваемых для курсового проектирования, вдоль сместителей разломов особыми значками (объясненными в условных обозначениях) показывают тектониты разных видов: тектонические брекчии, рассланцованные породы, серпентинитовый меланж. Эти образования можно считать породами шовной зоны разлома и при характеристике разломов это следует указывать, отмечая мощность приразломных тектонитов и место их локализации.

В некоторых случаях крупные разломы (особенно глубинные) могут быть представлены несколькими близко друг от друга расположенными более мелкими разломами. Тогда требуется указывать особенности характера взаимоотношений частных разломов таких как: ветвление, параллельность друг другу, кулисность расположения (небольшое смещение в бок каждого последующего из группы вытянутых в одну линию разломов, и расположенных с заходом друг за друга), наличие узких горсто-грабеновых (с чередующимися горстами и грабенами) структур и др.

Анализ тектонических структур, образуемых разломами

Иногда, объединяясь в группы, разломы образуют тектонические структуры типа горстов, грабенов, ступенчатых сбросов и взбросов, чешуйчатых надвигов.

Горстопознается на геологической карте по близкому друг к другу расположению однотипных и одновозрастных двух или большего количества разломов, между которыми располагается поднятый блок или блоки (признаком поднятого блока является более древний возраст слагающих его пород).

Грабенопознается на карте по наличию двух или большего количества однотипных и одновозрастных параллельных друг другу разломов, между которыми располагается опущенный блок или блоки (признак опущенного блока - более молодой возраст слагающих его пород).

Ступенчатые сбросыивзбросы,а такжечешуйчатые надвигиявляются тектоническими структурами, состоящими из некоторого количества однотипных и одновозрастных разломов, расстояния между которыми должны быть на порядок (или порядки) меньше, чем их протяженность. В отличие от горстов и грабенов они должны в разрезе формировать не ступенчатые «вал» (горст) или «корыто» (грабен), а «ступеньки» с относительными повышениями или понижениями блоков только в одну сторону.

Описывая все эти тектонические структуры необходимо указывать их ориентировку, размер, расстояния между разломами, направления перемещения блоков и время формирования разломов.