Лекция 6 Складчатое залегание слоев Определения n

Лекция 6. Складчатое залегание слоев

Определения n n n сводообразные изгибы слоев и вообще пород, слагающих земную кору [Ф. Ю. Левинсон-Лессинг в Энциклопедическом Словаре Ф. А. Брокгауза и И. А. Эфрона, 1890– 1907]; изгиб в слоях, пластах земной коры [Толковый Словарь Д. Н. Ушакова, 1935 ]; изгиб существовавшей ранее поверхности, чаще всего – стратиграфической ["Введение в структурную геологию", Э. У. Спенсер, 1981] изгиб слоя без разрыва его сплошности ["Общая геология", Н. В. Короновский, А. Ф. Якушова, 1991]; волнообразный изгиб слоев горных пород [Геовикипедия];

Складки это трехмерные структуры земной коры, поэтому их описание и классификация требуют учета: – во-первых, собственной объемной геометрии складок, которую удобнее рассматривать в различных сечениях, обычно, в вертикальных (поперечном и продольном) и горизонтальном, – во-вторых, их ориентировки в пространстве

Элементы собственной геометрии складок Основные понятия Замок (свод, ядро) – место перегиба слоев, т. е. часть складки с минимальным радиусом изгиба (с максимальной кривизной). Крыло – часть складки с максимальным радиусом изгиба или плоская (с минимальной кривизной), обычно соединяющая смежные замки

Характерные точки в поперечном сечении складок Базовая классификация складок по геометрии замка и крыльев: 1 – синусоидальные, 2 – с замком постоянной кривизны; 3 – с прямолинейными крыльями; 4 – с изломом в замке. • • • r – радиус дуги в складке с постоянной кривизной; а–b – прямолинейный отрезок крыла; р – точка перегиба: s – шарнирная точка: i – точка излома.

Шарнир (S) – линия на поверхности пласта, проходящая через все шарнирные точки одной складки. Шарнир задает геометрию складки в продольном сечении, как правило, он тоже изогнут, но с большим радиусом изгиба. Осевая поверхность (AP) – поверхность, проходящая через все шарниры одной складки. Линия перегиба (Р) – линия на поверхности пласта, проходящая через все точки перегиба в одном крыле складки. Поверхность перегиба (РР) – условная поверхность, проходящая через все линии перегиба одного крыла складки. Угол складки ( ) – условный плоский угол между крыльями складки. Осевая поверхность делит угол складки пополам! Ширина (полуволна) (B) – кратчайшее расстояние между соседними поверхностями перегиба. Длина волны (W) – двойная ширина складки.

Срединная линия (М) – линия в поперечном сечении складки, проходящая через все точки перегиба одного пласта смежных складок. Срединная поверхность (МР) – условная поверхность, проходящая через все соседние линии перегиба одного пласта смежных складок. Огибающая поверхность (ОР), или "зеркало складчатости" – условная поверхность, проходящая через все шарниры одного слоя в складках с одинаковым направлением изгиба. Высота (Н) – кратчайшее расстояние между огибающими поверхностями смежных складок одного слоя. Амплитуда (A) – кратчайшее расстояние между огибающей поверхностью и срединной поверхностью одного слоя.

Морфологические классификации складок Разнообразные классификации складок имеют своей целью не только и даже столько их систематизацию и удобство описания морфологии, сколько определение условий их формирования. Все известные классификации складок делятся на две большие группы: 1 – классификации, использующие в качестве критериев исключительно элементы собственной геометрии складок; 2 – классификации, основанные на ориентировке складок в пространстве. Антиклиналь в ядре более древние породы Синклиналь в ядре более молодые

Основные критерии морфологических классификаций на основе элементов собственной геометрии складок: а соотношение ширины и длины складки б 1 3 2 1 – линейные (а/б > 5) 2 – брахискладки (2 < а/б < 5), 3 – изометричные (2 < а/б < 1), атиклинали – купола, синклинали – мульды

Примеры линейных складок Сильно вытянутые (совершенные линейные) складки. Ю. Африка. Google. Earth Линейная складка. Сев. Прибалхашье. Казахстан. Google. Earth Линейная складка. Сулеймановы горы. Пакистан. Google. Earth

Примеры брахиморфных складок Брахискладка. Атлас. Африка. Google. Earth Брахиантиклинал ь. Аделаида. Австралия. Google. Earth Брахискладка. Атлас. Африка. Google. Earth

Примеры изометричных складок Изометричная складка. Западное Прибалхашье. Казахстан. Google. Earth Изометричная складка. Монголия. Google. Earth Структура Ришат. Пологий купол диаметром 50 км. Сахара. Google. Earth

Основные критерии морфологических классификаций на основе элементов собственной геометрии складок: соотношение высоты и ширины складки 1 2 1 – высокие (А/В>1), 2 – низкие (А/В<1) угол между крыльями складки 1 2 1 – пологие, ( > 120 ); 2 – открытые, или тупые (120 > > 70 ); 3 – закрытые, или острые (70 > > 30 ); 4 – сжатые, до изоклинальных ( < 30 ); 3 4

Примеры открытых, или тупых складок Антиклиналь. Верхний девон. Южный Урал Синклиналь. Верхний девон. Южный Урал Антиклиналь. Верхний девон. Южный Урал

Примеры закрытых, или острых складок Синклиналь. Нижний силур. Южный Урал Складки. Нижний карбон. Южный Урал Синклиналь. Верхний девон. Южный Урал

Примеры сжатых, изоклинальных складок Верхний девон. Южный Урал Ордовик. Южный Урал

Основные критерии морфологических классификаций на основе элементов собственной геометрии складок: форма замков складок 1 – округлые, синусоидальные (замки криволинейны с шарнирной точкой, крылья расходятся); 2 – коробчатые, сундучные (замки и крылья относительно плоские, примерно параллельные, в складке две шарнирные точки); 3 – веерообразные (замки и крылья криволинейны, крылья подворачиваются внутрь замков) 4 – шевронные, аккордеонные (замки угловатые с точками излома, крылья прямолинейные)

Примеры складок Сундучная складка. Северный Памир. Фото В. И. Дронова А Сундучная складка. Верхний девон. Южный Урал Б Веерообразные складки: А – простые, Б – с пережатыми замками

Примеры шевронных складок Остров Крит. Интернетресу рс Орегон. США. Интернетресу рс Карбон. Южный Урал.

Основные критерии морфологических классификаций на основе элементов собственной геометрии складок: соотношение мощностей пластов в ядре и на крыльях складки 1 – концентрические (мощности в замках и на крыльях одинаковы, морфология складок меняется вниз и вверх по разрезу) 2 – подобные (мощности в замках больше, морфология складок сохраняется вниз и вверх по разрезу) 1 2 Схема Ван Хайза (1894) Для сохранения формы подобных складок по всему объему сминаемой толщи необходимо перераспределение вещества слоя (частичное выдавливание) из крыльев складки в ядро. Бытовой аналог подобных складок – стопка одинаковых тарелок. В концентрических складках вещество слоя не перераспределяется, поэтому слои "вынуждены" изменять радиус кривизны. Бытовой аналог концентрических складок – изогнутая пачка бумаги, в которой внутренние слои имеют малый радиус изгиба, а внешние – большой.

Примеры концентрических складок Турция Концентрические складки в известняках и песчаниках. Стенка. Ичмелер. Турция

Концентрическая складка в алевролитах карбона. Южный Урал

Тибет Складка концентрического типа.

Основные критерии морфологических классификаций на основе элементов собственной геометрии складок: угол между осевой и срединной поверхностями 1 2 1 – симметричные (угол между срединной и осевой поверхностями 90 ) 2 – асимметричные (угол между срединной и осевой поверхностями меньше 90 )

Ориентировка складок в пространстве Определения Ось складки (О) – линия пересечения осевой поверхности с горизонтальной плоскостью (вариант – с рельефом). рельефом Угол наклона осевой поверхности ( ) – плоский угол между осевой поверхностью и горизонтальной плоскостью Угол наклона шарнира ( ) – угол О О между шарниром и горизонтальной плоскостью. Шарнир задает геометрию складки в продольном сечении, обычно он изогнут, но с большим радиусом изгиба, чем изогнута складка в поперечном сечении. Ундуляция шарнира - изменение угла наклона шарнира.

Гребневая точка – точка на Килевая точка – точка на поверхности пласта с минимальной высотой в поперечном сечении складки Киль – линия, соединяющая все килевые точки одной складки Килевая поверхность – поверхность, проходящая через все кили одной складки Депрессия (седловина) гребня – самое низкое положение гребневой линии поверхности пласта с максимальной высотой в поперечном сечении складки Гребень – линия, проходящая через все гребневые точки одной складки Гребневая поверхность – поверхность, проходящая через все гребни одной складки Кульминация гребня – самое высокое положение гребневой линии

Основные критерии морфологических классификаций по ориентировке в пространстве основных элементов складок: наклон осевой поверхности а в б г © Encyclopedia Britannica, inc. , 1994 а – прямые (осевые поверхности вертикальны, оба крыла в вертикальны нормальном залегании), залегании б – наклонные (осевые поверхности наклонны, но оба крыла в наклонны нормальном залегании); залегании в – опрокинутые (осевые поверхности наклонны, но одно наклонны крыло перевернуто!); перевернуто г – лежачие (осевые поверхности горизонтальны, и одно горизонтальны крыло перевернуто) перевернуто

Свойства складок а) прямые: крылья падают в противоположные стороны; б) наклонные: крылья падают в противоположные стороны под разными углами, а осевая поверхность – в сторону пологого крыла; в) опрокинутые: крылья и осевые поверхности падают в одну сторону, но перевернутое крыло круче осевой поверхности, а нормальное – положе; г) лежачие: на геологической карте выглядят как моноклинали и уверенно реконструируются только в случае перевернутого залегания; д) ныряющие: (осевая поверхность изогнута в виде антиформы) на геологической карте могут выглядеть поразному в зависимости от эрозионного среза а б б в в в г д 1 2

Примеры наклонных складок Городская стена г. Джиардини на тупой наклонной антиклинали, сложенной базальтами. Сицилия Наклонные шевронные складки. Южный Урал. Фото из архива ОАО "Челябинскгеосъемк а"

Примеры опрокинутых складок Опрокинутая (почти лежачая) острая складка. Швейцарские Альпы. Фото А. Г. Кошелева Опрокинутые острые складки. Нижний карбон. Южный Урал

Примеры лежачих складок Лежачая закрытая складка. Ордовик. Южный Урал Лежачая изоклинальная складка. Швейцарские Альпы. Фото А. Г. Кошелева

Основные критерии морфологических классификаций по ориентировке в пространстве основных элементов складок: наклон шарнира 1 – горизонтальные (шарнир горизонтален); 2 – погружающиеся (шарнир наклонен, появляются замыкания): замыкания а – периклиналь (замыкание антиклинали, шарнир наклонен от складки, пласты погружаются к ее периферии) периферии б – центриклиналь (замыкание синклинали, шарнир наклонен внутрь складки, пласты погружаются к ее центру); центру Горизонтальные и погружающиеся складки W. H. Freeman and Company, 1994 1 2 а б Периклинал ь. Израиль Центриклиналь. Горы Макран. Иран. Google. Earth

осевая гребень поверхность ядро шарнир перегиб крыло длина волны амплитуда высота ширина сжатая закрытая открытая пологая киль >120 70 -120 30 -70 <30 http: //homepages. uni-tuebingen. de/paul. bons/paul/lectures/structure/index. html

Флексура – (от латинского flexura – изгиб) тектоническая структура в виде ступенеобразного перегиба слоев горных пород (2 -я БСЭ) – пологий коленообразный изгиб, наблюдаемый как в разрезе, так и в плане (Д. С. Павлов, С-Пб. ГУ) – изгиб слоев чехла без разрыва их сплошности и с сохранением параллельности крыльев (Н. В. Короновский, А. Ф. Якушова) – (от латинского flecto – сгибаю) изгиб или смещение участков земной коры в вертикальном направлении, без разрыва, но с растяжением слоев (Толковый Словарь Ушакова) – коленообразный изгиб в слоистых толщах, выраженный наклонным положением слоев при общем горизонтальном залегании или более крутым падением на фоне общего наклонного залегания (А. Е. Михайлов) – коленообразный изгиб слоев, сходный с изгибом ковра на ступеньке лестницы (1 -я БСЭ, 1936)

Элементы флексуры два параллельных крыла, смыкающее крыло, шарниры, углы наклона крыльев и амплитуда

Типы флексур По углу наклона шарнира: – горизонтальная; – наклонная; – вертикальная По относительному углу наклона крыльев: – простая; – попутная; – встречная

Структурная терраса – флексура с горизонтальным смыкающим крылом, она занимает промежуточное положение между попутной и встречной флексурами Косая флексура является аналогом наклонной (шарниры наклонны!), только рисуется она в сечении, перпендикулярном простиранию параллельных крыльев.

Диапировые складки n n n К особому виду складок относят диапировые складки. Их особенностью является то, что в их строении обязательно присутствует такой элемент как ядро протыкания. В зависимости от состава ядра протыкания выделяют: 1) соляные диапиры; 2) глиняные диапиры (в ядре водонасыщенные глины); 3) гипсовые и ангидритовые диапиры, часто объединяемые вместе с солями в эвапоритовую формацию.

1 - гипс; 2 - глины; 3 - пески; 4 - гравелиты; 5 - конгломераты; 6 - разрывные нарушения; 7 - ложная складчатость ядра протыкания;

Условие образования диапировых складок Для пород, слагающих ядра протыкания, характерна низкая плотность, меньшая, чем у окружающих пород. nнадсолевой комплекс - разнообразные терригенные осадочные породы, карбонаты, плотность пород 2, 3 -2, 6 г/см 3; nсолевой комплекс (эвапориты) с плотностью 2, 0 -2, 2 г/см 3; nподсолевой комплекс с плотностью пород свыше 2, 62, 7 г/см 3. Cреди диапировых складок выделяют два типа: n открытые n закрытые

У открытых ядро протыкания выходит на дневную поверхность ( мест-я Эльтон и Баскунчак). Вышедшие на поверхность ядра протыкания растворились и на их месте образовались озера. Каменная соль растворяется подземными водами, остается только нерастворенная часть, которая получила название соляной шляпы, или кепрока. Породы ядра высокопластичны, протыкая, они приобретают сложную складчатую структуру соляного ядра. У закрытых складок ядро протыкания находится на глубине и не выходит на поверхность, а на ней образуется обычная куполовидная антиклинальная складка. В этом случае купольная складка разбивается системой разрывных нарушений, по узору напоминающей рисунок трещин разбитой тарелки.