Лекция 6. Складчатое залегание слоев сводообразные изгибы слоев

Лекция 6. Складчатое залегание слоев

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]; Определения

Складки 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

r – радиус дуги в складке с постоянной кривизной; а–b – прямолинейный отрезок крыла; р – точка перегиба: s – шарнирная точка: i – точка излома. 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.

Шарнир- линия на повнирерхности 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– поверхность, проходящая через все шарниры одной складки. линия перегиба– линия на поверхности пласта, проходящая через все точки перегиба в одном крыле складки. поверхность перегиба– условная поверхность, проходящая через все линии перегиба одного крыла складки. угол складки– условный плоский угол между крыльями складки. Ширина складки складывается из расстояния между осевыми линиями двух соседних антиклиналей или синклиналей. Осевая поверхность делит угол складки пополам!

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(А)– 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.  Синклиналь в ядре более молодые породы Антиклиналь  в ядре более древние породы

Основные критерии морфологических классификаций на основе элементов собственной геометрии складок: соотношение ширины и длины складки 1 2 3 1 – Линейные (а/б > 3) 2 – Брахискладки(1 < а/б < 3), 3 – Изометрические (а/б =1), антиклинали – _______________, синклинали – _______________

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

Брахискладка. Атлас. Африка. GoogleEarth Брахиантиклиналь. Аделаида. Австралия. GoogleEarth Брахискладка. Атлас. Африка. GoogleEarth Примеры брахиформных складок

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

Основные критерии морфологических классификаций на основе элементов собственной геометрии складок: соотношение высоты и ширины складки 1 – Высокие (А/В>1), 2 – Низкие(А/В<1) 1 2 угол между крыльями складки 1 2 3 1 – Пологие, ( > 120); 2 – Открытые, или тупые (120 >  > 70); 3 – Закрытые, или острые (70 >  > 30); 4 – Сжатые, до изоклинальных ( < 30); 4

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

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

Верхний девон. Южный Урал Примеры сжатых, изоклинальных складок Ордовик. Южный Урал Верхний девон. 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, аккрадеонные(замки угловатые с точками излома, крылья прямолинейные)

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

Остров Крит. Интернетресурс Примеры шевронных складок Орегон. США. Интернетресурс 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.

Концентрические складки в известняках и песчаниках. Стенка. Ичмелер. Турция Т у р ц и я Примеры концентрических складок

Концентрическая складка в алевролитах карбона. Южный Урал

Складка концентрического типа. Зайдам. Тибет Т и б е т

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 – ассиметричные (угол между срединной и осевой поверхностями меньше 90)

____Ось складки___________ _______________– линия пересечения осевой поверхности с горизонтальной плоскостью (вариант – с рельефом). ___Угол наклона осевой поверхности(____________ _______________– плоский угол между осевой поверхностью и горизонтальной плоскостью ________Угол наклона шарнира(______ _______________ _– угол 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 Шаргра_________ _______________ - изменение угла наклона шарнира. Ориентировка складок в пространстве  Определения

_Гребневая точка______________ _____________– точка на 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 Депрессия(седловина)киля– самое низкое положение гребневой линии _______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

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

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 по-разному в зависимости от эрозионного среза а б в б в г д в 2

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

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

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

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

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

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-ПбГУ) – 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,смыкаюшее 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 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. надсолевой комплекс - разнообразные терригенные осадочные породы, карбонаты, плотность пород __2.3-2.6_____________ г/см3; солевой комплекс (эвапориты) с плотностью 2-2.2г/см3; подсолевой комплекс с плотностью пород свыше _2.7______________ г/см3. Cреди диапировых складок выделяют два типа: ____открытые___________ ______закрытые_________

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. 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 открытых ядро протыкания выходит на дневную поверхность ( мест-я Эльтон и Баскунчак).

Зависимость типов соляных структур от первоначальной мощности слоя пермских солей. Северная Германия (по Трусгейму, из учебника Э.У. Спенсера)

Складчатые комплексы Это совокупность складок, обладающих общими морфологическими и генетическими характеристиками, и сформированных на одном этапе тектогегнеза, в единых динамических условиях. Морфология складчатых комплексов описывается с помощью соответствующих характеристик слагающих складок.

Складчатые комплексы А – _______анклинорий________ (зеркало складчатости расположено практически горизонтально); Б – ___моноклинорий____________ (зеркало складчатости наклонено в одну сторону) В – _______синклинорий________ (зеркало складчатости прогнуто вниз, в ядре выходят более молодые породы, чем в бортах); Г – _____антиклинорий__________(зеркало складчатости выгнуто вверх, в ядре выходят более древние породы, чем в бортах); А Б В Г

Синиклиниза антиклиза