Анализ складчатых дислокаций

Складкой называется волнообразный изгиб слоев. У складок различают: замок - место перегиба слоев (гребень волны или киль впадины); крылья - участки более-менее прямолинейного положения слоев между замками; осевую плоскость - плоскость симметрии, рассекающую складку вдоль замка; шарнир - линию пересечения осевой плоскости с границами слоев.

По направлению погружения крыльев относительно замка все складки делят на синклинали (при погружении на глубину крылья сходятся к замку) и антиклинали (при погружении на глубину крылья расходятся от замка).

В плане (при виде сверху, на карте) у складок различают: замыкания - участки резкого перегиба слоев с разворотом в противоположную сторону, которые у антиклиналей называют периклиналями, а у синклиналей - центриклиналями; ось складки - линию пересечения осевой плоскости с земной поверхностью, ядро - центральную часть складки, примыкающую к осевой линии (оси складки).

На геологической карте складки опознаются по симметричному расположению наклонно залегающих слоев около какого-то среднего слоя, выполняющего ядро или замыкание складки. Антиклиналь опознается по расположению в ядре складки древних «слоев» (стратонов), а синклиналь - по расположению в ядре складки молодых «слоев».

Очень похожим на складки выглядит расположение горизонтально залегающих слоев на пересеченной (неровной) местности. На водоразделах и некрупных положительных формах рельефа оно напоминает синклинали, а в речных долинах - антиклинали. Критерием отличия таких «структур» от складчатых дислокаций является характер взаимоотношений геологических границ с горизонталями и строгая возрастная зависимость расположения слоев (стратонов) от рельефа. При горизонтальном залегании пород геологические границы параллельны горизонталям, на вершинах положительных форм рельефа располагаются самые молодые слои, а в глубоко врезанных долинах - наиболее древние. При складчатом залегании пород геологические границы везде, или хотя бы в отдельных местах, пересекают горизонтали и нет зависимости между возрастом пород и их гипсометрическим (высотным) положением.

Анализ морфологии складок

Морфологическая классификация складок обширна, довольно сложна (складки классифицируются по многим признакам) и запутана. Для удобства анализа складок рекомендуемая классификация и признаки разновидностей складок для их опознания на картах приводятся совместно.

1. По ориентировке осевых плоскостей различают складки: прямые (осевая плоскость вертикальна, крылья погружаются в противоположные стороны под одинаковыми углами), наклонные (осевая плоскость наклонена, крылья погружаются в противоположные стороны под разными углами), опрокинутые (осевая плоскость наклонена, крылья погружаются в одну сторону под разными, или одинаковыми, углами), лежачие(осевая плоскость горизонтальна), ныряющие (осевая плоскость смята в наложенные складки более поздней генерации).

Прямые складки на карте узнаются по равенству углов наклона крыльев при их противоположном падении; наклонные - по различию углов наклона крыльев при падении в противоположные стороны; опрокинутые - по различию углов наклона при падении в одну сторону. В опрокинутых складках всегда есть нормальные и опрокинутые крылья. Опрокинутые крылья, обычно, круче нормальных и, кроме того, в опрокинутых крыльях наблюдается погружение молодых пород под древние.

Лежачие складки очень трудны для интерпретации на карте. Достаточные для их характеристики данные можно получить только с разреза. Еще в большей степени это относится к ныряющим складкам.

2. По ориентировке шарниров различают складки: горизонтальные (шарнир горизонтален), наклонные (шарнир наклонен), вертикальные (шарнир вертикален).

На карте горизонтальные складки опознаются по их большой протяженности (независимо от ширины), параллельности крыльев и, особенно, линий простирания значков элементов залегания между собой и относительно осевой линии складки, а также по отсутствию или редкости (только при сильно расчлененном рельефе) замыканий складок.

Наклонные складки на карте опознаются по резкой извилистости слоев (стратонов), близком расположении друг около друга замыканий смежных (соседних) антиклиналей и синклиналей и расположением под углом к осевой линии складки линий простирания значков элементов залегания.

Направления погружения шарниров складок определяются исходя из положения, что у антиклиналей шарниры погружаются от ядра в сторону периклиналей (замыканий складки), а у синклиналей - от центриклиналей (замыканий складки) к ядру. У линейных складок направления погружения шарниров и антиклиналей и синклиналей совпадают.

Угол погружения шарнира с невысокой точностью можно определить следующим образом. Согнув лист бумаги наподобие анализируемой складки, поместить модель над складкой на карте и, поворачивая ее (модель) вокруг ее поперечной оси (наклоняя шарнир) добиться такой же ориентировки крыльев как у складки на карте, после чего измерить угол погружения шарнира модели.

Вертикальные складки опознаются на карте по вертикальной ориентировке их крыльев при постоянно меняющемся простирании.

3. По углу сочленения крыльевразличают складки: открытые (угол сочленения больше 90⁰), закрытые (угол сочленения меньше 90⁰), изоклинальные(угол сочленения равен 0⁰ , т. е. крылья параллельны друг другу).

При анализе складок на карте угол сочленения крыльев определяется расчетом. У прямыхи наклонных складокон определяется как сумма углов, дополнительных до 90⁰ к углам падения обоих крыльев. Например: углы падения крыльев 30⁰ и 40⁰, тогда угол сочленения равен 110⁰ - [(90 - 30) + (90 - 40)]. Если в пределах каждого крыла имеется несколько значков элементов залегания, то вычисляется среднее значение угла падения для каждого крыла, а затем определяется значение угла сочленения крыльев.

У опрокинутых складок угол сочленения крыльев определяется как разность углов падения в опрокинутом и нормальном крыльях.

4. По форме замка различают складки: угловатые(слои в замках как бы переламываются), плавные(слои в замках изгибаются плавно), сундучные(складки имеют два замка, в которых слои сочленяются под углами, примерно равными 90⁰), веерообразные(радиус изгиба слоев по всему поперечному сечению складки одинаков, четкого замка нет).

Четких границ между угловатыми и плавными складками нет. Поэтому при характеристике складок по этому признаку можно пользоваться следующими понятиями: угловатая, почти угловатая, промежуточная между плавной и угловатой, плавная.

Сундучные складки узнаются на карте по рядом расположенным флексурообразным изгибам слоев и по независимости морфологии соседствующих складок при сплошном их развитии на анализируемой территории. Но лучше всего морфология любых складок видна на имеющемся при карте геологическом разрезе.

5. По соотношению мощностей слоев в замке и на крыльяхразличают складки: подобные(мощность слоев в замках больше чем на крыльях), концентрические (мощность слоев в замках и на крыльях одинакова), обособленные антиклинали с уменьшенной мощностью слоев в замке (некоторые разновидности диапировых складок), складки с уменьшенной мощностью слоев в замках антиклиналей и с увеличенной мощностью слоев в замках синклиналей.

Для опознания на карте концентрических и подобных складок следует пользоваться следующей закономерностью: открытые и веерообразные складки обычно являются концентрическими, а закрытые - подобными. Другие виды складок, выделяемые по рассматриваемому признаку, на выдаваемых для курсового проектирования картах не встречаются. Но если бы встречались, то их можно было бы определить по разрезу, или путем анализа изменения мощности слоев на рассматриваемой площади.

6. По соотношению длин осей (продольной и поперечной) различают складки: линейные(отношение длин продольной и поперечной осей больше 3) и брахиформные(отношение длин осей меньше 3).

Здесь необходимо отметить, что термин «линейные складки» имеет два смысловых значения. Первое - применяется к единичным обособленным складкам и указывает на их сильно вытянутую форму. В этом значении оно здесь и применено. Второе - применяется к группе складок и указывает на их сопряженность (сплошное чередование однотипных антиклиналей и синклиналей) и их сильную вытянутость по простиранию. Об этом речь будет идти в разделе «Анализ типов складчатости».

7. По наличию или отсутствию на крыльях основных складок осложняющих их более мелких складокразличают складки: однопорядковые, двухпорядковые, трехпорядковые и т.д. Однопорядковыминазываются складки простого строения с ровными (без дополнительных волнообразных изгибов) крыльями. Двухпорядковыминазываются складки, крылья которых осложнены более мелкими одинакового размера изгибами (складками 2-го порядка). Трехпорядковыми называются сложно построенные двухпорядковые складки, у которых крылья складок 2-го порядка осложнены еще более мелкими складками 3-го порядка.

Наиболее крупные складки, развитые в пределах описываемой территории являются складками 1-го порядка. Их количество обычно не велико, иногда не более одной. Более мелкие складки примерно одинакового размера, осложняющие крылья складок 1-го порядка, являются складками 2-го порядка и т. д.

На карте многопорядковые складки узнаются по сложным разного размера изгибам слоев. Наиболее крупные (как бы обобщенные) изгибы являются складками 1-го порядка. Более мелкие, но равные по размерам, изгибы являются складками 2-го порядка, и т. д. При горизонтальном положении шарниров складок и слабо расчлененном рельефе замки складок на карте могут вовсе отсутствовать. Тогда многопорядковые складки узнаются по многократному чередованию близковозрастных пород с постепенным их удревнением в направлении к ядру антиклинали 1-го порядка и омоложением в направлении к ядру синклинали 1-го порядка. Ширина складок (это требуется указывать при характеристике складок) закономерно убывает с увеличением их порядка и различается у складок соседних порядков примерно в 2 - 4 раза.

Определяемый по карте порядок складок - понятие относительное. На анализируемой карте складками первого порядка называют наиболее крупные из имеющихся здесь складок. От них ведется счет складкам более высоких порядков. Но при анализе более обширной территории выделенные складки 1-го порядка могут оказаться складками, осложняющими крылья еще более крупных складок, и, таким образом, стать складками 2-го или более высоких порядков.

К морфологическим особенностям складок также относят ундуляцию шарниров и виргацию осей.

Ундуляция шарниров - это изгибы шарниров складок в вертикальной плоскости. На геологической карте это отражается периодическим изменением ширины ядер складок. Однако необходимо учитывать, что такое же изменение ширины ядер складок может быть вызвано пересечением складок поперек речными долинами и водоразделами. Поэтому, при каждом подозрении на наличие ундуляции шарниров складок, необходимо проверить не связано ли это с особенностями изменения характера рельефа. В ундулирующих складках линии простирания значков элементов залегания всегда параллельны изгибам слоев, а в неундулирующих складках с раздувами и сужениями ядер, связанными с пересечением этими складками поперечных долин и водоразделов, линии простирания значков элементов залегания параллельны осям складок и на склонах поперечных форм рельефа не параллельны границам слоев.

Виргация складок (или виргация осей складок) - это разделение крупной складки на мелкие в районе ее замыкания. Ось крупной складки при этом ветвится, часто образуя структуру «конского хвоста». Виргирующая складка внешне похожа на многопорядковую складку. Отличием является то, что виргирующая складка «осложняется» более мелкими только на участке ее замыкания; на удалении от замка крупной складки оси мелких складок сближаются и причленяются к оси крупной складки. Многопорядковая складка осложняется мелкими складками по всей ее длине.

Близкими по форме к складкам являются дислокации, называемые флексурами. Флексура - это ступенеобразный изгиб слоев на фоне выдержанного горизонтального или моноклинального залегания. У флексуры различают крайние (верхнее и нижнее) и смыкающее крылья.

Если все крылья погружаются в одном направлении, то флексуру называют попутной, а если смыкающее крыло погружается в противоположную сторону относительно погружения крайних крыльев, то флексуру называют встречной.

По ориентировке шарниров флексуры делят на горизонтальные (шарниры вертикальны), наклонные и вертикальные (шарниры горизонтальны).

Горизонтальную флексуру на геологической карте легко опознать по резкому ступенеобразному изгибу слоев, имеющих выдержанное простирание при вертикальном «падении».

Вертикальную флексуру на карте можно опознать по изменению угла падения (а у встречной - и по азимуту падения) слоистости на фоне выдержанного простирания.

Наклонная флексура похожа на горизонтальную (то есть легко узнается по ступенеобразному изгибу слоев), но падение слоев не должно быть вертикальным.

Анализ типов складчатости

Обычно в природе складки встречаются группами, занимая некоторую площадь. Такая совокупность складок называется складчатостью. В зависимости от морфологии складок и их пространственных взаимоотношений выделяют складчатости следующих морфологических типов: голоморфную (полную), идиоморфную (прерывистую) и промежуточную.

Голоморфная складчатость характеризуется следующими свойствами: 1 - непрерывностью чередования складок на площади; 2 – равным развитием антиклиналей и синклиналей одинаковой формы; 3 - линейностью складок; 4 - наличием одинакового наклона осевых плоскостей складок.

Идиоморфная складчатость характеризуется свойствами, противоположными свойствам голоморфной: 1- прерывистостью распространения складок на площади; 2 - независимым развитием антиклиналей и синклиналей друг от друга; 3 - брахиформностью складок.

Промежуточная складчатость характеризуется не ярко выраженными признаками голоморфной и идиоморфной. К ней относят гребневидную и сундучную складчатости.

В гребневидной складчатости только сильно вытянутые (признак голоморфной складчатости) антиклинали являются активными дислокационными формами, а промежутки между ними заполняют участки не дислоцированных (горизонтально залегающих) пород. При близком друг к другу расположении антиклиналей эти участки могут выглядеть как синклинали. Признаком идиоморфной складчатости здесь является независимость антиклиналей друг от друга ни по форме, ни по размеру.

Гребневидная складчатость обычно связана с системами разрывных дислокаций надвигового и взбросового типов, проявляющимися в чехле платформ и опознается на карте именно по приуроченности узких наклонных или опрокинутых складок к таким дислокациям.

Сундучная складчатость также связана с разрывными дислокациями, но сбросового и взбросового типов. Размер, форма и ориентировка таких складок целиком зависит от ориентировки разломов фундамента платформ и расстояний между этими разломами. Разломы фундамента могут проникать и в породы чехла, достигая земной поверхности, и разграничивая соседствующие антиклинали и синклинали.

Признаком голоморфной складчатости здесь является сплошное заполнение территории складками, а признаком идиоморфной - независимая друг от друга форма соседствующих складок. Именно по этому признаку, а также по тесной связи контуров складок с ограничивающими их разломами, сундучная складчатость опознается на геологических картах. Особенно хорошо связь складок с разломами наблюдается на геологических разрезах, где наглядно проявляется зависимость вида и размера складок платформенного чехла от расстояний между разломами и направления перемещения по ним блоков фундамента.

И вообще, следует заметить, что форма складок, ориентировка их осевых плоскостей, углы сочленения крыльев, а также другие морфологические особенности лучше видны на геологических разрезах, чем на самих картах, и этим следует обязательно пользоваться при геолого-структурном анализе карт.

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ К СОСТАВЛЕНИЮ СТРУКТУРНО-ТЕКТОНИЧСЕКОЙ СХЕМЫ

Как уже отмечалось ранее к главе «Тектоника» курсовой работы должна быть составлена Структурно-тектоническая схема.Эта схема составляется на восковке (любом прозрачном материале), в масштабе карты и с учетом следующих требований:

1. Все стратифицированные образования описываемой территории разбиваются на структурные этажи. Структурные этажи раскрашиваются цветом преобладающего в структурном этаже стратиграфического подразделения. Граница структурного этажа проводится по подошве самого древнего в данном этаже стратона сплошной линией с точками со стороны пород этажа. Там где граница структурного этажа совпадает с разломом или с контактом интрузии она так и рисуется соответствующим знаком (разломом или контактом интрузии).

2. На структурно-тектоническую схему переносятся интрузии и разломы. Интрузии выносятся со всеми элементами внутреннего строения, которые показаны на геологической карте и раскрашиваются теми же цветами, что и на карте.

Около линий разломов на структурно-тектонической схеме должны быть проставлены: 1 – возраст разломов (подвижек); 2 - направление перемещения блоков; 3 - амплитуда перемещения блоков.

Если по разлому подвижки осуществлялись несколько раз, то для каждой подвижки указываются сведения о ее возрасте, направлении и амплитуде перемещения блоков (путем компактного расположения всех значков и цифр в отдельных местах вдоль линии разлома). Способ отображения этой информации приведен на страницах 28 - 30..

3. Кроме информации об интрузиях и разломах, на структурно-тектоническую схему выносятся оси складок. Оси антиклиналей и синклиналей обозначаются разными значками: оси антиклиналей штрих-пунктирной линией (— ∙ — ∙ —), а оси синклиналей - штриховой (^{____ ____ ____}). Длина штрихов зависит от порядка складок. Длина штрихов осей складок 1-го порядка должна быть около 2 см, 2-го порядка - около 1,5 см, а 3-го порядка - около 0,5 – 0,7 см.

4. К структурно-тектонической схеме составляются условные обозначения. Они включают площадные знаки (клетки) структурных этажей (а при необходимости и структурных ярусов); площадные (клетки) и штриховые знаки интрузий и элементов их внутреннего строения; штриховые, буквенные и цифровые знаки возраста, направления и амплитуды перемещения блоков у разломов; штриховые знаки осей складок.

Все эти знаки располагаются в соответствии со следующими правилами.

Верхнюю часть условных обозначений составляют клетки структурных этажей с указанием в них буквами латинского алфавита возраста включенных в структурный этаж стратиграфических подразделений (если их больше двух - указанием через тире крайних членов). Клетки структурных этажей располагаются в соответствии с возрастом этажей: сверху вниз, от молодых к древним. Справа от клеток этажей перечисляются входящие в них стратиграфические подразделения. Если описываемая территория может быть разделена на структурно-формационные зоны, то клетки структурных этажей располагаются столбцами, каждый из которых помещается под названием соответствующей зоны.

Среди клеток структурных этажей располагаются клетки и штриховые знаки интрузивных образований в соответствии с их возрастом и приуроченностью к определенным структурно-формационным зонам.

Ниже условных знаков структурных этажей и интрузий размещаются условные знаки разломов с объяснением всех буквенных, цифровых и штриховых знаков, использованных на структурно-тектонической схеме для их характеристики.

Ниже условных знаков разломов располагаются условные знаки осей складок, отражающие ориентировку их элементов и порядковость.

Последними в условных обозначениях к структурно-тектонической схеме размещаются прочие общие знаки: границы структурных этажей (ярусов), элементы прототектоники интрузий, штриховые знаки состава экзо- и эндоконтактовых зон интрузий, значки элементов залегания пород.