Парагенезы структурных форм обстановок сжатия Надвиги Тектонические покровы

Парагенезы структурных форм обстановок сжатия. Надвиги. Тектонические покровы Федор Жимулев

Надвиги. Простейшие элементы. Twiss, Moores 1992 Аллохтон, автохтон, неоавтохтон, параавтохтон, Тектоническое окно, клипп (тектонический останец)

Альпы – родина покровной тектоники

The Glarus overthrust as depicted in a watercolour by the geologist H. C. Escher in 1812 (figure from PFIFFNER 2009). The thrust forms the contact between older (Helvetic) Permo-Triassic rock layers of the dark Verrucano (Permian - Triassic sandstones and conglomerates) group and younger (external) Jurassic and Cretaceous white limestones and Paleogene flysch and molasse.

Складчато-покровная модель формирования Альпийского орогена The geologist Argand adopted between 1909 and 1934 the idea of nappes in the geology of the Alps, here a generalized view of the Europe-vergent Alpine belt. Note that the Eastern Alps (4) override the western Alpine nappe stack (2 -3), and its root zone is indented and back-folded by the Southalpine hinterland, in turn deformed by south-vergent thrust. The Western Alps consist of ophiolite-bearing cover sequences (3) and Penninic nappes (2), squeezed out from the contraction of Alpine geosyncline (I -III: Simplon-Ticino nappes; IV-V-VI: Gran St. Bernard-Monte Rosa-Dent Blanche nappes), and overthrown onto the sliced (a-b: Helvetic basement) and undeformed (c) European foreland (1).

Период отрицания надвигов «Козырьковые надвиги» и представления о широком распространении штамповой складчатости

Геометрические ограничения при построении поперечных разрезов. При восстановлении просевшего блока образуется брешь, а при пододвигании правого блока для заполнения этой бреши образуется перекрытие.

Козырьковые надвиги в природе существуют но это структуры значительно меньшего масштаба При этом структуры сжатия всегда «уравновешиваются» структурами растяжения Twiss, Moores 1992

Модель складчато-надвигового пояса Paor, 1988

Надвиги, как правило, это не отдельные разрывы, а части сложно построенных надвиговых систем, образованных парагенезом складок и разрывов различной морфологии, которые формируются в результате однонаправленного перемещения частей земной коры в горизонтальном направлении. Поверхность сместителя надвига в слоистых толща имеет ступенчатый профиль-фундаментальная особенность надвиговых систем. Протяженные горизонтальные части ступеней приуроченные к пластам маловязких пород (эвапориты, аргиллиты, известняки) (флэт) чередуются с короткими рампами (взбросами, смыкающими надвигами). Снизу надвиговую систему ограничивает деколемент (детачмент, базальный надвиг, подошвенный надвиг, разделительный срыв)

Типы надвиговых систем Выделяется 2 крупных категории – чешуйчатые веера и дуплексы. Хотя в одной надвигововой системе на разных уровнях глубинности проявляется и то и другое.

• Надвиговая система состоит из серии чешуй (пластин). Каждая чешуя – объем горных пород ограниченный ведущим (подстилающим) и тыловым (ведомым).

Чешуйчатый веер представляет собой надвиговую систему, где каждый надвиг повторяет по размерам и форме соседний и все они наклонены в одном направлении. При этом надвиговые пластины перекрывают друга подобно черепице. В основании подобной системы располагается базальный надвиг (детачмент). В чешуйчатом веере группа изогнутых треугольных надвиговых пластин имеет асимптотическую форму около базального надвига и расщепляется вверх как открытый веер. Часто по мере приближения к эрозионной поверхности углы паденья надвигов в веере увеличиваются и могут достигать 60 и более. Чешуйчатые веера формируются в приповерхностных горизонтах.

Дуплекс представляет собой структуру, объединяющую группу чешуйчато-расположенных «конских хвостов» . Строение таких образований определяют базальный и кровельный надвиги, а также чешуйчатое семейство второстепенных разрывов, изгибающихся вниз до базального и вверх до кровельного надвигов. Главное различие между чешуйчатыми веерами и дуплексами, состоит в том, что чешуйчатые веера не имеют кровельного надвига.

Механизм образования дуплексов предполагает последовательное нагромождение тектонических пластин ( «конских хвостов» ) в тыловой области надвига.

Вдвиговые клинья Нередко фронтальная верегентность надвиговых структур сменяется обратной, при этом обратный надвиг, в виде вдвигового клина может отделяться от детачмента или кровельной поверхности. Вдвиговые клинья характерны для фронтальных ограничений многих шарьяжнонадвиговых систем.

Три типа складчатых структур, характерных для складчатопокровных поясов. 1. Складка срыва 2. Взбросо-складка 3. Рамповая складка. Видно, что все складки антиклинальные. Видно, что складка срыва может преобразоваться во взбросо-складку и далее в рамповую.

Складки срыва

Коробчатая форма замка – далеко не всегда является признаком штамповой складчатости! Памир, Фото С. Хромых

Взбросо-складки (Suppe, 1984) предложили термин (fault-propagationfold) – «складка, распространяемая разломом» В русской литературе применяется термин взбрососкладка или принадвиговая антиклиналь.

Геометрия взбросо-складок

Взбросо-складка в обнажении Взбросо-складка на сейсмопрофиле

Блок-диаграмма взбросо-складки (Тянь-Шань) Хорошо видна изменчивость этой структурной формы в латеральном направлении: затухание разлома на крутом фронтальном крыле в направлении к зрителю. (Юдахин Ф. Н. , Чедия О. К. , Сабитова Т. М. и др. 1991)

Рамповые складки. Дж. Зуппе в 1983 г. ввел термин (fault-bend-fold) – «сгибаемая разломом складка» В русской литературе - рамповая антиклиналь или наднадвиговая антиклиналь.

Деформация рамповой антиклинали более молодыми надвигами. Закономерное усложнение структуры Взбросо-складка Рамповая складка 1 Рамповая складка 2

Различие взбросо-складок и рамповых по морфологии Взбросо-складка Рамповая антиклиналь Складка с острой формой замка Плосковершинная, коробчатая складка Резко асимметричная складка (фронталтьное крыло существеено круче) Субсимметричная складка Общее сжатие реализуется за счет увеличения высоты счет увеличения ширины складки и увеличения углов складки паденья крыльев

Комбинация структурных форм в надвиговой системе. Структурные формы разных порядков.

Взаимосвязь складчатости и разломообразования: Есть варианты! Складчатость и разломообразование – реакция геологической среды на приложенные силы. Откуда среда знает, как именно, ей реагировать? У слоистой толщи испытывающей горизонтальное сжатие есть два альтернативных пути развития: 1. образование полной складчатости и 2. формирование шарьяжей уже на ранней стадии деформаций. Выбор зависит от деформационных свойств толщи.

Экспериментальные данные показали что Для образования складок продольного изгиба необходимо соблюдение как минимум одного из двух условий: 1. наличие достаточно хорошего скольжения между слоями Ажгирей, 1956 2. большой контраст вязкости чередующихся в разрезе слоев (физический смысл слоистости). При иных условиях деформация горизонтального сжатия может начинаться с образования надвигов.

Роль жесткого основания (фундамента) Экспериментальные данные Гончаров и др. 2005

Различная реализация сжимающих деформаций на разных уровнях глубинности (ближе к фундаменту надвиговая система, выше – «нормальная» складчатость)

Глубинные уровни надвиговой системы представлены дуплексами, приповерхностные – чешуйчатыми веерами, взбросо-складками и рамповыми антиклиналями Paor, 1988

Различная реализация сжимающих деформаций по простиранию надвиговой системы. Роль поперечных разломов. Надвиговые системы имеют очень большую протяженность, но нельзя ожидать на всех участках идентичную последовательность тектонических чешуй и одинаковый набор деформаций, напротив в каждом пересечении надвиговая система неповторима, даже если суммарная амплитуда перемещения одинакова.

Вергентность

N

Продвижение (пропагация) надвигов.

Транспрессия – тектоническая обстановка сочетающая сдвиг и сжатие Транстенсия - тектоническая обстановка сочетающая сдвиг и растяжение Структура цветка в зоне транспрессии

Континентальные орогены – cкладчато-надвиговые пояса

Наиболее крупные надвиговые ансамбли образуются в областях столкновения (коллизии) континентальных плит.

Схематический разрез через область Индо-Евразиатской коллизии

Geologic - Tectonic map of the Himalaya, modified after Le Fort (1988). Simplified cross-section of the north-western Himalaya showing the main tectonic

Большинство горных систем для геолога – покровные ансамбли, нагромождения тектонических пластин, находящиеся в непрерывном движении друг относительно друга.

Тонкокожая и толстокожая покровная тектоника. (Thin-skinned and Thick-skinned tectonics) Тонкокожая тектоника - в деформации вовлечен только осадочный чехол. Толстокожая тектоника - в строении складчатопокровного пояса участвуют пластины фундамента.

Надвигообразование и нефтегазоносность Пассивная континентальная окраина коллизия Складчато-надвиговый пояс

Типы структурных ловушек в надвиговых системах

Тектонические покровы в ландшафте PZ K-CZ

PZ K-CZ

PZ палеоген

Тектонические покровы на космическом снимке 1 км PZ MZ - CZ

Верхний аллохтон (останцы тектонического покрова) Конгломераты и песчаники сагансаирской свиты АВТОХТОН Гранатовые амфиболиты в гнейсах АЛЛОХТОН

Талтинский останец

Гранито-гнейсы PR? (аллохтон II) Надвиг Конгломераты и песчаники сагансаирской свиты (карбон) Залегают моноклинально. Падение 5 -10 градусов на юг. Стратиграфический контакт Известняки толтинской свиты (ордовик) Тектоническая пластина в составе ордовикского аллохтона

Нагорная терраса, (Проявление структур в рельефе) PR? Подошва надвига С

Реликты той же поверхности

Гравитационное покровообразование. Надвиги, как гигантские оползни.

Структурно-вещественные комплексы надвиговых систем (меланжи, офиолитовые меланжи, олистостромы) Формирование и меланжирование олистостром

Олистостромы. Текстурно-структурная характеристика. Диагностика в полевых условиях Полевые зарисовки из работ М. Г. Леонова и С. Д. Соколова Вот, примерно так надо в поле рисовать.

Офиолиты и покровообразование Офиолиты – фрагменты океанической коры в складчатых областях континентов. Процесс появления офиолитов тесно связан с надвиганием. Сам процесс называется обдукцией. Обдукция – отрыв и надвигание фрагментов океанической литосферы на континентальную окраину. Массивные тектонические пластины офиолитов (габброидов, базальтов, серпентинизированных гипербазитов, кремнистых отложений) подстилаются офиолитовыми меланжами, в которых матриксом служат рассланцеванные серпентиниты, включающие различные блоки пород океанической коры. Серпентиниты служат хорошей смазкой в зонах сместителей. Офиолитовые меланжи- признаки древних надвиговых перемещений.

Меланжевый рельеф Массивные серпентиниты (средняя пластина) Серпентинитовый меланж (нижняя пластина) Южная Тува, Агардакская офиолитовая зона

Массивные серпентиниты (средняя пластина) Южная Тува, Агардакская офиолитовая зона Серпентинитовый меланж (нижняя пластина)

Список рекомендуемой литературы Twiss R. J. , Moores E. M. Structural geology. NY: W. H. Freeman and Company, 1992. 532 p. Прокопьев А. В. , Фридовский В. Ю. , Гайдук В. В. Разломы. Якутск: изд-во ЯГУ 2004. 148 с. Гайдук В. В. Прокопьев А. В. Методы изучения складчатонадвиговых поясов. Новосибирск: Наука, 1999. 160 с. Сизых В. И. Шарьяжно-надвиговая тектоника окраин древних платформ. Новосибирск: Гео, 2001. 153 с. Леонов М. Г. Олистостромы в структуре складчатых областей. М. : Наука, 1981. -173 с.