Происхождение грабенов и горстов.

⇐ ПредыдущаяСтр 25 из 36Следующая ⇒

При образовании грабенов и горстов, ограниченных сбросами, на горные породы действует двойное усилие: общее растяжение и силы гравитации. Последнее вызывает погружение центральных частей грабенов и крыльев горстов, в то время как поднятые части структур могут сохранять, стабильное положение. Особенно часто грабены, ограниченные сбросами, встречаются в сводовых частях куполовидных складок (соляных диапирах и др.).

Рис. 212. Схема горстов в разрезах:

а — простого, образованного двумя сбросами; б — простого, образованного двумя взбросами; в — сложного, образованного сбросами; г — сложного, образованного взбросами

Грабены и горсты, образованные взбросами, обычно являются следствием активного сжатия земной коры в горизонтальном направлении. В осадочных чехлах такие же структуры могут возникнуть при блоковых вертикальных перемещениях фундамента. Грабены, ограниченные взбросами могут образовываться вследствие сдавливания их центральных частей при боковом сжатии, но встречаются редко и получили специальное название «рамп».

Помимо описанных выше грабенов и горстов сбросы и взбросы могут образовывать и иные сочетания. На смыкающих крыльях флексур и в других подобных структурах, связанных с растяжениями, нередко возникают ступенчатые сбросы. При воздействии в горизонтальном направлении пары сил и действии векторов параллельно сместителю развиваются кулисообразные сбросы.

Магматические штоки и соляные диапиры часто вызывают появление концентрических разрывов как сбросового, так и взбросового строения. В таких же условиях развиваются сбросы на периклинальных погружениях складок.

Часто встречающиеся прямоугольная или параллелепипедная системы сбросов могут быть результатом переориентировки напряжений по горизонтальным осям. Например, при разгрузке напряжения σ 3 и замене его σ 2 при сохранении значения и вертикального положения σ 1. Причем образование одного из направлений сбросов отделено от появления другого направления интервалом времени, в течение которого происходит изменение ориентировки осей главных нормальных напряжений.

Сдвиги

Сдвигами называются разрывы, смещения по которым происходят в горизонтальном направлении — по простиранию сместителя (рис. 213).

В сдвигах различаются крылья, сместитель, угол наклона сместителя и амплитуда смещения.

По углу наклона сместителя сдвиги делятся на горизонтальные (угол наклона от 0 до 10°), пологие (угол наклона от 10 до 45°), крутые (угол наклона от 45 до 80°), вертикальные (угол наклона сместителя от 80 до 90°).

Рис. 213. Крутой (а), пологий (б) и горизонтальный (в) сдвиги

По отношению к простиранию нарушенных пород сдвига так же, как и сбросы и взбросы, могут быть продольными, косыми, или диагональными, и поперечными. Различают правые и левые сдвиги. Для того чтобы установить характер смещения, наблюдатель должен стать лицом к сместителю в пункте обрыва слоя. Если на противоположном крыле сдвига слой относительно наблюдателя будет смещен вправо, сдвиг будет называться правым, если влево — левым.

Сложную задачу представляет отделение сдвигов от сбросов и взбросов. Направление перемещения крыльев в сдвигах может быть установлено по бороздам скольжения, которые на поверхностях сместителя имеют горизонтальное положение. На вертикальное смещение границ указывает видимое горизонтальное смещение вертикальных границ (дайки, штоки, разломы). Смещение оси складок(осевая поверхность вертикальна). Смещение в одном направлении слоев с противоположным падением. Подворот слоев.

Происхождение сдвигов.

Образование сдвигов вызывается воздействием на горные породы противоположно направленных сил (пары сил). Для вертикальных сдвигов «наиболее типична такая система напряжений, при которой ось промежуточного главного нормального напряжения (σ 2) ориентирована вертикально (гравитационное давление), а две другие оси главных нормальных напряжений (σ 1, σ 2) располагаются в горизонтальной плоскости и связаны с горизонтальным тектоническим сжатием

Сдвиги могут относиться как к хрупким, так и к вязким разрывам. Первые широко развиты в чехлах платформ, вторые — в складчатых областях как поперек, так и под углом к простиранию осей складок.

Раздвиги

По предложению В. В. Белоусова разрывы, в которых перемещение крыльев происходит под прямым углом к поверхности отрыва, называют раздвигами (рис. 220). При раздвиге увеличивается зияние между крыльями разрыва. Амплитуда раздвига измеряется перпендикулярно к поверхности разрыва и может быть различной. В некоторых случаях она достигает десятков метров, но обычно не выходит за пределы нескольких метров.

Рис. 220. Различные виды сочетания раздвигов и слоистости. Раздвиг выполнен жилой гранита (крестики)

Раздвиги чаще, чем другие виды разрывов, заполнены горными породами и минералами. С ними связаны как одиночные крупные вертикальные дайки, заполняющие сместители раздвигов, так и линейные дайковые пояса.

Растяжения, вызывающие образование раздвигов, охватывают всю массу пород. При этом оси главных нормальных напряжений σ 1, и σ 3 располагаются в горизонтальной плоскости, а промежуточная ось σ 2 ориентирована вертикально.

Растяжениями в сводах над очагами интрудирующей магмы следует объяснять образование многочисленных кольцевых и радиальных даек интрузивных пород, часто обрамляющих округлые и овальные гранитоидные массивы с небольшой глубиной эрозионного среза.

Надвиги

Рассмотренные выше виды разрывов характеризуются хрупким отрывом или вязким разрушением горных пород без заметных предварительных пластических деформаций либо сопровождаются очень незначительными пластическими деформациями. Существуют, однако, широкие распространенные разрывы, возникающие и развивающиеся параллельно с образованием складок. Разрывы взбросового строения, возникающие одновременно со складчатостью или накладывающиеся на складчатые структуры, называются надвигами.

Надвиги развиты преимущественно в сильно сжатых наклонных или опрокинутых складках. Реже они осложняют строение плавных пологих складок. В складках, образованных относительно однородными породами, надвиги возникают в замках и ориентированы параллельно осевой поверхности. В неоднородных толщах пород они могут развиваться в крыльях складок по границам пластичных пород. Такие надвиги широко распространены, например, среди меловых и палеогеновых отложений Восточных Карпат, где они сосредоточены в нормальных крыльях опрокинутых складок, в кровле или подошве мягких олигоценовых аргиллитов. В плане надвиги обнаруживают пространственную связь с отдельными складками. Они развиваются вдоль осевых линий складок или на их крыльях параллельно осевым линиям и выклиниваются при выполаживании складок. Надвиги возникают там, где складки сильно сжаты или опрокинуты. Нередко отдельные надвиги объединяются, охватывая две или больше складок. В складчатых комплексах, опрокинутых в одну сторону, часто развиваются параллельные надвиги, придавая общей структуре чешуйчатое строение. Амплитуды смещения по надвигам обычно не велики и редко превышают сотни метров.

Трещины:

Классификация трещин.

Рис. 153. Геометрическая классификация трещин.

Черный слой – слоистость. абв – и а’б’в’ – поперечные трещины, где – и г’д’е’ – продольные, жзи – и ж’з’и’ - косые, клм – согласные.

В геометрической классификации трещин в осадочных и метаморфических породах, обладающих ясно выраженной слоистостью или имеющих неясную слоистость, но четкую ориентированную текстуру, выделяются

1)поперечные трещины, секущие в плане слоистость или сланцеватость по направлению падения. В разрезах поперечные трещины могут быть либо вертикальными, либо наклонными;

1)продольные трещины, параллельные линии простирания, но
секущие слоистость и сланцеватость в вертикальных разрезах;

2)косые трещины, секущие слоистость или сланцеватость под углом относительно простирания и направления падения;

3)согласные трещины. ориентированные параллельно слоистости или сланцеватости как в плане, так и в разрезах

В массивных, а также в слоистых и сланцеватых породах нередко трещины удобнее классифицировать по углу наклона. В таких случаях обычно выделяются следующие виды трещин: вертикальные (с углами падения от 80 до 90°), крутые (с углами падения" 45—80°), пологие (с углами падения Ю—45°), слабонаклонные и горизонтальные (с углами падения от 0 до 10°).

В генетической классификации выделяются следующие типы и виды трещин.
Нетектонические трещины: трещины выветривания; трещины оползней, обвалов и провалов; трещины расширения пород при разгрузке.

Тектонические трещины: трещины отрыва; трещины скалывания; кливаж.

К основным признакам, на основе которых выделены отдельные виды трещин, относятся: геологическая обстановка, характер механического разрушения пород, источник возникновения нагрузок и морфологические особенности трещин.

Тектонические трещины

Тектонические трещины появляются в горных породах под влиянием тектонических сил, вызываемых в земной коре эндогенными процессами. Возникающие при этом деформации почти всегда сопровождаются развитием в горных породах трещин, образующихся как на сравнительно небольших площадях, ограниченных отдельными структурами, так и на огромных пространствах.

Тектонические трещины во многом отличаются от трещин нетектонических. Эти трещины более выдержаны как по простиранию, так и по падению и ориентированы по единому плану в разных по составу породах.

Трещины отрыва возникают при появлении в породах нормальных напряжений, превышающих пределы их прочности, и ориентированы перпендикулярно к растягивающим усилиям. Они обычно приоткрыты, обладают неровной зернистой поверхностью и лишены каких-либо следов перемещений. Гальки и крупные зерна при пересечении их поверхностью отрыва нередко выпадают из породы, оставляя на поверхности трещины гнезда в виде ямок и вдавленностей. Трещины отрыва быстро выклиниваются по простиранию и падению, но часто рядом или в стороне от выклинивающейся трещины можно найти новую, продолжающуюся в том же направлении.

При разрастании трещин отрыва выделяется несколько последовательных стадий их роста. Вначале появляются редкие, удаленные друг от друга трещины, затем при увеличении их числа и размеров они как бы заходят друг за друга и на последней стадии соединяются между собой с образованием коротких косых смыкающихся разрывов. Образование трещин отрыва происходит в разнообразных условиях. Они могут быть развиты на огромных пространствах, в таких региональных структурах, как смыкающие крылья флексур или борта прогибов, либо имеют узкое местное распространение.

Региональные трещины отрыва особенно хорошо развиты в чехлах платформ и в орогенных комплексах, испытавших общее растяжение или неравномерные вертикальные перемещения под влиянием движений фундамента.

Трещины отрыва интенсивно развиваются на пологих смыкающих крыльях региональных флексур, совпадая с их общим простиранием. Однако если флексура формируется над сбросом в фундаменте при дальнейшем перемещении крыльев разрыва, то на смыкающем крыле скорее возникнут трещины скалывания, наклоненные в сторону опущенного крыла флексуры. Сброс из фундамента может проникнуть в перекрывающий чехол, но появится в нем позже трещин отрыва. Региональные трещины отрыва развиваются также на бортах многих платформенных прогибов, подвергающихся растяжению в связи с погружением.

Морфологически региональные трещины отрыва имеют ряд характерных черт. Это обычно крутые или вертикальные ровные трещины, выдержанные по простиранию и по падению на десятки и сотни метров. Они бывают открытыми, и очень часто речная и овражная сеть вырабатывается согласно с планом расположения таких трещин. Именно такие трещины на обширных пространствах развиты в палеозойских карбонатных толщах в чехле Восточно-Европейской платформы.

Местные трещины отрыва образуются на участках, испытавших растяжение при формировании складок и разрывов. Они возникают на сводах пологих куполовидных поднятий, на участках крутого погружения шарниров и в ядрах складок, на смыкающих крыльях флексур.

Расположение трещин на сводах куполовидных поднятий зависит от их формы. В изометричных куполах трещины отрыва развиваются по радиусам и концентрически. В овальных поднятиях появляются два направления трещин отрыва: более раннее — параллельное длинной оси поднятия и позднее — параллельное короткой оси. Последовательность в образовании трещин объясняется большими нормальными напряжениями в сечениях, перпендикулярных к длинной оси поднятия по отношению к напряжениям, возникающим на сечениях, параллельных этой оси, критические значения напряжений на которых появятся позже, чем на первом сечении.

В ядрах линейных складок трещины отрыва могут возникнуть по одному или двум направлениям. Одно из них совпадает с простиранием осей складок, другое — поперечное. Появление продольных трещин объясняется общим растяжением пород в замках складок изгиба; поперечные трещины возникают там, где шарниры складок образуют антиклинальные перегибы (рис. 160). Растяжения, которые испытывают при этом породы, направлены вдоль оси складки и приводят к образованию поперечных трещин отрыва. На периклинальных погружениях складок растяжение пород в па-правлении осевой линии также может привести к образованию трещин отрыва, поперечных к простиранию складки.

Трещины отрыва образуются не только при растяжении, но и при сжатии пород и действии пары сил. При сжатии они возникают параллельно оси сжатия и нормально к оси поперечного растяжения. Образование трещин отрыва таким путем возможно в зонах тектонического дробления или в тектонических брекчиях.

Рис. 160. Схема расположения трещин в ядре антиклинальной складки

При действии пары сил трещины отрыва располагаются кулисо-образно перпендикулярно к диагонали растяжения и под тем или иным углом к направлению действия сил, зависящим от свойств пород. Они обычно короткие, нередко четковидные с ветвлениями на концах.

Трещины скалывания образуются в направлении максимальных касательных напряжений при нагрузках, превышающих прочность пород. Стенки трещин скалывания обычно плотно сжаты и имеют гладкую поверхность, нередко покрытую штрихами скольжения. Гальки и крупные зерна, попадающие на линию разрыва, срезаются, а не выдергиваются из своих гнезд, как это отмечалось для трещин отрыва. Трещины скалывания сохраняют свою ориентировку по простиранию и падению и обладают большой протяженностью.

Широко распространены трещины скалывания на участках, нарушенных сбросами и сдвигами. Образование этих структур происходит в условиях сжатия земной коры или под воздействием пары сил. Однако, прежде чем напряжения сконцентрируются на одной поверхности и вызовут появление разрыва, в породах разовьются трещины скалывания, ориентированные по двум направлениям под углом к оси сжатия или одному направлению, соответствующему действию пары сил.

Нередко в крыльях разрывов, вблизи поверхности сместителей, образуются многочисленные трещины скалывания и отрыва, получившие название «оперяющих трещин». У сбросов с перемещением крыльев в различные стороны трещины отрыва направлены впротивоположную сторону по отношению к наклону сместителя и перпендикулярно к оси наибольших растягивающих напряжений. Один из рядов трещин скалывания параллелен поверхности сместителя, второй соответствует второму направлению максимальных касательных напряжений (рис. 163, 6). При взбросах ориентировка трещин скалывания и отрыва будет такой, как это показано на рис. 163, а.

Рис. 163. Боковые оперяющие трещины, образующиеся при взбросе (а) и сбросе (б).

Тонкие линии — трещины скалывания; трещины отрыва.

Стрелками указано направление смещения крыльев разрывов и направление максимальных касательных (T max) и нормальных (σ max) напряжений (разрезы)

При наложении трещин скалывания на трещины отрыва может произойти объединение последних и образование единой крупной трещины.

Трещины скалывания не только связаны с формированием отдельных структур, но и широко распространены во многих районах. Они возникают в складчатых областях в тех случаях, когда уплотненные и преобразованные в процессе складчатости породы, неспособные в поверхностных зонах земной коры к дальнейшим пластическим деформациям, вновь испытывают сжатие в периоды, следующие за временем формирования складчатости. Трещины в таких случаях располагаются под острым углом по отношению к общему направлению сжатия.

Трещины скалывания очень часто возникают в интрузивных породах, подвергшихся сдавливанию после окончания кристаллизации и полного остывания.

Кливаж. Кливажем называются частые параллельные поверхности скольжения, развивающиеся при пластической деформации горных пород. В механическом отношении кливаж выражается в образовании многочисленных поверхностей скольжения и срезывания, по которым в процессе пластической деформации частицы смещаются относительно друг друга. Образование кливажа соответствует последней стадии развития пластической деформации, характеризующейся потерей прочности перед разрывом.

На земной поверхности и вблизи нее в зоне выветривания кливаж имеет вид открытых или закрытых частых параллельных трещин с ровными поверхностями, нередко со следами скольжения

Билет 19.

⇐ Предыдущая 20 21 22 23 242526 27 28 29 Следующая ⇒