Складчатое залегание пород

 

Складки – это волнообразные изгибы слоев, которые образуются при деформации осадочных, вулканогенно-осадочных и метаморических горных пород (рис.121). Деформированные таким образом породы характеризуют нарушенное первично - горизонтальное или слабонаклонное залегание.

Складки бывают двух основных видов — антиклинальные и синклинальные (рис. 122).

Антиклинальными называются выпук­лые складки, в которых пласты падают в противоположные от центра стороны, а в центральных частях залегают более древние породы, чем на периферии (рис. 122 а).

Синклинальными называются вогнутые складки, в которых пласты падают навстречу друг другу, а в центральных частях располагаются более молодые породы, чем на периферии (рис. 122 б).

Антиклинальные и синклинальные складки имеют следующие элементы: крылья, шарнир, замок, угол складки, осевую поверхность, ось (рис. 123).

3.1.3.1. Морфологическая классификация складок достаточно простая и делается по разным признакам (рис.124). Так, например, по форме замка различают: а -выпуклые (округлые); б - острые (гребневидные, килевидные); в -сундучные (коробчатые),

· По положению осевой поверхности: а - прямые; б и в -наклонные (косые и опрокинутые); г- лежачие; д- перевернутые (ныряющие);

В плане складки делятся по соотношению длины и ширины на: линейные; брахиформные и изометричные;

· По положению оси (шарнира) складки бывают: а- с горизонтально осью (рис. 125).; б- с наклонной (погружающей) осью (рис. 126). в – с ундулирующей осью, которая то погружается на глубину, то воздымается к поверхности.

На плане хорошо видно различие в изображении склодок с горизонтальной осью и наклонной осью.

У складок с горизонтальной осью (шарниром) линии выхода крыльев на плане параллельны, а у складки с наклонной осью линии выхода крыльев на плане замыкаются.

Участки замыкания крыльев для антиклинальных складок называются периклинальным (рис. 126), а для синклинальных – центриклинальным. Около замыкания крыльев на плане ставится знак наклонного погружения оси (шарнира).

Правила распознования складок (рис. 127):

На геологических картах складки показываются выходами слоев, которые закономерно повторяются с обеих сторон относительно ценральной осевой линии (зеркальное отражение);

2. В антиклиналях в центре складки располагаются более древние породы, чем на крыльях, а в синклиналях наоборот – в центре более молодые, а на крыльях – древние породы;

Антиклинальную и синклинальную складки легко распознать по элементам залегания крыльев;

У складки с горизонтальной осью линии крыльев на плане параллельны (рис.125), а у складки с наклонной (погружающей или воздымающей) осью они замыкаются (рис. 126).

Изображение складок в плане и построению разрезов

 

При анализе и изображении складок в начале необходимо:

1. Определить генеральное простирание складок;

2. Наметить на плане положение осевых линий;

3. Определить тип складок (антиклиналь, синклиналь);

4. Определить форму замка;

5. Определить положение осевой плоскости;

6. Положение оси (шарнира).

Решение задач, связанных с построением складок, нужно начинать с указания стран света на плане. Для этого на плане слева прочерчиваем линию истинного меридиана в виде стрелки, направленной на север, относительно которой будут выполняться все построения азимутов.Во всех случаях построения складок примем углы падения для более пологих нормальных крыльев − 30º, для более крутых и опрокинутых − 60º.

Задача 1. Изобразить в плане антиклинальную складку плоскости; ось складки горизонтальна и простирается на СВ, юго-восточное крыло складки более крутое; построить вертикальный разрез через складку по линии АБ (рис. 128).

Построение плана складки. Справа от стрелки истинного меридиана проведите на плане в северо-восточном направлении на расстоянии 2−3 см друг от друга две параллельные линии − следы крыльев складки. С внешней стороны от следов рядом с ними проставьте элементы залегания крыльев, причём для юго-восточного крыла покажите угол падения больше, чем у северо-западного.

Построение вертикального разреза складки. Для построения разреза через складку проведите на плане линию А−Б, перпендикулярно пересекающую следы обоих крыльев (т.е. разрез выполняется вкрест простирания складки). Эта линия будет следом вертикальной плоскости геологического разреза на горизонтальной плоскости плана. Далее приступают к построению собственно разреза, который можно разместить или правее плана, или ниже его. На вертикальной плоскости разреза проводят горизонтальную линию А−Б, которая является линеей пересечения горизонтальной плоскости (плоскость рельефа) и вертикальной плоскости разреза. Западный конец линии А−Б и на плане, и на разрезе должен быть слева, и сам разрез строится с запада на восток. Ширина разреза соответствует длине линии разреза АБ. Разрез строится по точкам пересечения линии разреза на плане с линиями крыльев складки.

Если план совпадает с земной поверхностью, то на разрезе все, что находится ниже линии А−Б, реально существует в недрах Земли, а все, что находится выше линии А−Б, представляет собой реконструкцию в воздухе элементов геологического строения, уничтоженных денудацией, и показывается пунктирными линиями.

Далее с плана переносят (не проектируют!) на линию А−Б разреза точки пересечения крыльев складки с линией А−Б на плане (т. 1 и т. 2 на рис. 128; в соответствии с элементами залегания, указанными на плане, отстраивают в пересеченных точках углы падения** крыльев и проводят следы этих крыльев на разрезе, соединяя их плавным закруглением в области замка складки (воздушную часть складки показываем пунктирной линией).

Внимание! Частой ошибкой бывает неправильное, в противоположную сторону падение следов крыльев на разрезе по сравнению с заданным на плане. Например, на плане крыло складки падает на восток, а на разрезе − на запад.

Помня, что осевая плоскость складки делит угол складки пополам, проводим осевую линию складки на плоскости разреза и намечают точку пересечения осевой линии с линией А−Б (т. 3 на рис.128), а затем переносят эту точку на линию А−Б плана и проводят через нее след осевой плоскости складки на плане. Он должен быть параллелен следам крыльев на плане в случае складки с горизонтальной осью или пересекать след крыльев складки в точке перегиба (т. 5 на рис.129) у складок с погружающимися осями.

Задача 2. Изобразить в плане синклинальную складку пласта; ось складки наклонная и погружается к юго-востоку, северо-восточное крыло складки опрокинуто; построить разрез по линии АБ (рис.129).

Принципиально это задание аналогично предыдущему. Особенности выполнения сводятся к следующему.

1. Наметить на плане точку перегиба подошвы (для антиклиналей удобней кровли) пласта – точку выхода оси будущей складки на поверхность плана и проставить возле неё знак элементов залегания пласта и оси с падением к юго-востоку..

2. Провести через эту точку след подошвы разведя его в сторону погружения оси, т. е. к юго-востоку в данном случае (у антиклиналей − в сторону восстания).

3. Обратить внимание (как и во всех случаях опрокинутого залегания) на правильную постановку знака опрокинутого залегания возле северо-восточного крыла, означающего, что нормально пласт падал бы на юго-запад, но опрокинут и падает на северо-восток.

4. Внутри следа подошвы на некотором (около 1 см) расстоянии от него параллельно проведите след кровли (у антиклиналей – подошвы) пласта. При этом расстояние между подошвой и кровлей пласта на плане в опрокинутом крыле сделайте в 1,5 – 2 раза меньше, чем в нормальном***.

5. При построении разреза нужно следить за правильным соединением соответствующих точек подошвы (т.1-4) и кровли (т.2-3) на крыльях.

6. Проводя линии подошвы и кровли крыльев на разрезе, нужно следить, чтобы истинная мощность пласта (на разрезе рис. 129, 130) была в обоих крыльях одинаковой!

Задача 3. Изобразить в плане антиклинальную и расположенную восточнее синклинальную складку с горизонтальными осями, простирающимися на северо-запад и более крутым общим крылом; в построении участвуют 4 пласта (толщи) с возрастом от кембрия до девона; построить разрез через складки (рис. 131).

Особенность этого построения, в общем аналогичного предыдущим, заключается в том, что картина в плане представляет собой уже простейшую геологическую карту небольшой территории. Новым в этом построении будет изображение на плане антиклинали и синклинали не по элементам залегания, а путем сравнения геологического возраста слоев, исходя из простого правила: в ядрах антиклинальных складок на поверхность выходят более древние породы, чем на крыльях, а у синклиналей наоборот (см. рис. 127).

Построение плана нужно начинать с проведения на плане в нужном (в данном случае северо-западном направлении) двух параллельных пунктирных линий – осевых линий антиклинали и синклинали кровли самого древнего пласта. Поставьте между ними индекс кембрийских отложений − Є. Таким образом, вы наметили ядро, замковую часть будущей антиклинальной складки.

С юго-запада (слева) и северо-востока (справа) параллельно проведите следы кровли ордовикских отложений, а еще левее и правее – следы кровли силурийских отложений, причем ширину выхода на поверхность плана ордовика и силура в юго-западном крыле антиклинали сделайте в 1,5−2 раза больше, чем в северо-восточном, поскольку по условию общее крыло антиклинали и синклинали (для антиклинали это северо-восточное крыло) – более крутопадающее. Проставьте индексы ордовикских – О и силурийских – S отложений на обоих крыльях антиклинали.

Обратите внимание, что кровли более древних пластов и подошвы более молодых вышележащих, изображаются одной линией, т. е. кровля кембрийских отложений одновременно является подошва ордовика, кровля ордовика – подошва силура и т. д. Cледовательно, cлед кровли силурийских отложений в северо-восточном крыле антиклинали (проходящий через будущую точку 6 на плане,), является подошвой молодых (D) отложений (рис. 131). Поскольку по условию задачи девонские отложения – самые молодые, следовательно, должны обнажаться в ядре (центральной, замковой части) синклинали..

Чтобы изобразить синклиналь, к северо-востоку от упомянутой подошвы девона на некотором расстоянии проведите другой след этой же подошвы девона (кровли силура), но уже в северо-восточном крыле синклинали.

 

 

Проставьте между двумя следами подошвы девонских отложений, фиксирующих замок синклинали, их индекс – D. Еще северо-восточнее проведите следы кровель ордовика и кембрия (проходящие через, соответственно, будущие точки 8 и 9 на план) через такие же расстояния, как и в юго-западном крыле антиклинали и проставьте соответствующие индексы (рис.131). Построение плана закончено.

Построение разреза принципиально ничем не отличается от такового в задаче I. На плане отмечают точки 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 пересечения линии разреза со всеми геологическими границами – следами кровель и подошв слоёв и переносят (не проектируют!) их на линию А−Б разреза.

Двигаясь по линии разреза на плане от А к Б в точках 1, 2, 3, мы встречаем, соответственно, подошвы девона, силура и ордовика (кровля кембрия), принадлежащие юго-западному крылу антиклинали и, следовательно, падающие на юго-запад. Следы этих подошв на плоскости разреза будут выходить из точек 1, 2, 3 и понижаться под некоторым предварительно намеченным небольшим углом в сторону конца разреза А. Точки 4, 5 и 6 принадлежат уже другому более крутому северо-западному крылу антиклинали (или юго-западному крылу синклинали), падающему на северо-восток, и, следовательно, следы тех же геологических границ, что наблюдались в точках 1, 2, 3 будут направлены на плоскости разреза в точках 4, 5 и 6 в противоположную сторону (падают на северо-восток) и наклонены к горизонту под бóльшими углами. Рассуждая аналогично, отстраиваем следы геологических границ в точках 7, 8 и 9. Далее нужно соединить (не перепутав!) точки 1, 2 и 3 с точками 4, 5 и 6 и далее с точками 7, 8 и 9 пунктирными линиями выше линии АБ и сплошными – ниже, отрисовав, таким образом, на разрезе требуемые антиклинальную и синклинальную складки. При окончательной отрисовке геологических границ на разрезе нужно следить за сохранением мощности каждого из пластов на всем протяжении разреза. При этом окончательно уточняются и закрепляются на разрезе углы падения крыльев складок. Не забудьте вынести на разрез и перенести на план осевые линии складок.

В случае складок с наклонными осями (рис.132), выходы пластов на плане будут выглядеть как серии субпараллельных изгибающихся полос, причем их перегиб обязательно должен приходиться на осевую линию складки. Замыкание крыльев на плане у антиклинальной складки наблюдается в направлении погружения оси, у синклинальной – в направлении восстания оси (см. рис.132).

Задача 4: Построить геологический разрез через складчатую структуру (рис. 133).

 

Обычно на геологических картах проставлено достаточно много элементов залегания с обозначенными углами падения, что облегчает построение разреза, но в нашем случае угол падения отсутствует. Поэтому, построение разреза нужно начинать с определения угла падения слоя известняков, около которых стои знак элементов залегания.

Определение угла падения слоя через горизонтальную и истинную мощность (рис 134): Провести на карте линию разреза А₁-А₂ вкрест простирания осевых линий складок. На разрезе рельеф можно показать в виде ровной горизонтальной линии. Измерьте и отложите горизонтальную мощность известняков, которая на плане соответствует ширине выхода слоя (т.4-5, рис. 133). Далее из т. 5 выхода на рельеф кровли известняков нужно провести дугу радиусом, равным истинной мощности известняков, и пристроить к ней из т.4 касательную – их подошву (см. как на рис. 134). Для повышения точности увеличьте рисунок в 2-3 раза.

Само построение разреза демонстрируется на рис. 133 и сводится к следующему:

1. Наметьте на исходной карте осевые линии складок: антиклиналей – сплошными линиями, синклиналей – штриховыми.

Далее по линии разреза на плане отмечают все точки ее пересечения с подошвами, кровлями всех слоев и осевыми линиями складок.

Внимание! Для первого опыта построения разреза разрешается отметить все точки непосредственно на карте, как это сделано на рис. 133а. На практике для сохранения карт на них ничего не рисуют, а просто прикладывают к линии разреза полоску бумаги и все точки отмечают на ней.

Все отмеченные точки с плана переносят на линию рельефа на разрезе (рис 133б).

Если на карте достаточно элементов залегания, то из точек пересечения линии разреза с подошвами и кровлями слоев (т.т. 1,2,4,5,9,11 на рис. 133 б) вниз (вглубь Земли) под углами падения проводят короткие отрезки – приповерхностные части этих подошв и кровель на рисунке 133б показаны жирно. При этом нужно следить, что бы направление наклона отрезка соответствовало исходной геологической карте. Например, в т. 4 кровля песчаников (она же подошва известняков) падает на северо-восток и на разрезе след этой поверхности должен падать к востоку (в направлении окончания линии разреза А₂). Если допустить ошибку и придать этому отрезку западное падение, то на разрезе все антиклинали превратятся в синклинали и наоборот

Если же на исходной карте недостаточно замеров элементов залегания, или, как в нашем случае, он всего один, или они вообще отсутствуют, то недостающие углы в процессе построения разреза следует, оттолкнувшись от известного, подбирать самому с таким расчетом, чтобы мощность любого стратиграфического подразделения на всем протяжении разреза оставалась постоянной ( если, конечно, нет точных данных, что она меняется). Грубой ошибкой, часто допускаемой студентами, является рисовка разреза в принципе правильная, но без соблюдения указанного правила (рис. 133 г). Подбирая углы падения, нужно помнить, что чем больше ширина выхода слоя на горизонтальную поверхность рельефа, тем меньше угол ее падения (сравните расстояния 1-2 и 4-5 на рис. 133 г).

4. Далее выбираем один из слоев, на котором больше всего знаков элементов залегания, в качестве опорного (на рис. 133 а – слой (пласт) известняков). Разобравшись где антиклинали, где синклинали, продолжаем намеченные уже отрезки её подошвы и кровли до их пересечения и получаем точки выхода на разрез шарниров складок (на рис. 133 б это например, т.т. 12-16). Намечаем осевые линии складок (на рис. 133б это, например, осевые линии антиклинали, соединяющие т.т. 3 и 12, 10 и 13).

В результате мы получили остроугольную модель разреза по одному пласту (рис. 133 б).

5.Такие острые перегибы пластов в природе невозможны, поэтому плавно округляем их. Степень округления зависит от углов падения крыльев. При крутых углах отрисовываются острые замки складок, при пологих – более плавные выпуклые. Но в любом случае точки перегиба подошв и кровель должны лежать на осевых линиях складок.

6. Аналогичным образом отстраиваем подошвы и кровли остальных пластов (толщ), которые должны быть параллельно исходному пласту и между собой. Обратите также внимание на построение разреза в интервале между т.т.5 и 9 на рис. 133, стоящими на кровле известняков (подошве аргиллитов). На карте все поле между ними сложено аргиллитами и представляет собой крупную синклинальную складку I-го порядка, которую и отрисует на геологической карте студент, не заметивший, что к юго-востоку от линии разреза на геологической карте видны две синклинали и разделяющая их антиклиналь II-го порядка, осложняющие указанную синклиналь I-го порядка. Осевые линии складок II-го порядка выходят на линию разреза в т.т. 6,7 и 8. Эти складки также должны быть отрисованы на разрезе.

Закончив построение, раскрасьте и проиндексируйте разрез (рис. 133, в). Осевые линии складок с разреза убирают, но в данном случае их следует оставить, что бы ответить на 2-ой вопрос самоконтроля.

Вопросы для самоконтроля:

1. Как отличить на плане складку с горизонтальной осью от складки с наклонной?

2. Какие складки изображены на рисунке 133в по положению осевой плоскости?

 

3. Как отличить антиклинальную и синклинальную складки на плане по возрасту пород?

4.Определите сколько и какие складки изображены на учебной карте 18 (рис. 135)?

5. Определите генеральное простирание складок на учебной карте 18 (рис 135).

6. Какой главный признак складчатого залегания горных пород?

3.1.3.3. Лабораторная работа «Складки»

Для получения зачета по теме «Складки» необходимо выполнить вариант контрольного задания трех задач (табл. 2). Задание выполняются на листе формата А4. Выполнение задания нужно начинать с указания стран света на плане. Для этого на листе слева прочерчиваем линию истинного меридиана в виде стрелки, направленной на север, относительно которой будут выполняться все построения азимутов. При выполнении заданий внимательно см. раздел 5.4.2. «Решение задач».

Задача 1. Изобразить в плане синклинальную (вар. 1-7) или антиклинальную (вар. 7-14) складку плоскасти; ось складки горизонтальна и простирается по Аз. (вар.): (вар.) крыло складки более крутое. Построить разрез через склаку (табл. 9).

Таблица 9

№ варианта(вар.)	Аз.прост. оси	Более крутое крыло	№ варианта(вар.)	Аз.прост.оси	Более крутое крыло
	ЮВ 220	ЮВ		ЮВ 150	СВ
	СЗ 350	СВ		ЮЗ 195	СЗ
	СВ 45	СЗ		СЗ 330	ЮЗ
	ЮВ 130	ЮЗ		СВ 65	СЗ
	ЮЗ 255	СЗ		ЮВ (%	ЮЗ
	СЗ 300	ЮЗ		СЗ «?%	СВ
	СВ 10	ЮВ		ЮЗ 235	ЮВ

 

Задача 2. Изобразить в плане антиклинальную (вар. 1-7) или синклинальную (вар. 7-14) складку пласта; ось складки наклонная,(погружающая или восстающая на_ (вар.): крыло складки более крутое и опрокинутое (вар.). Построить разрез через складку (табл. 10).

Таблица 10

№ варианта (вар.)	Ось складки	Опрокинутое крыло	№ варианта (вар.)	Ось складки	Опрокинутое крыло
	Погружающая на В	С		Восстающая на ЮЗ	СЗ
	Восстающая на С	З		Погружающая на СЗ	ЮЗ
	Погружающая на СЗ	ЮЗ		Восстающая на СВ	ЮВ
	Восстающая на	СЗ		Погружающая на Ю	В
	Погружающая на СЗ	СВ		Восстающая на З	Ю
	Восстающая на	ЮВ		Погружающая на СВ	ЮВ
	Погружающая на ЮВ	ЮЗ		Восстающая на СЗ	ЮЗ

Задача 3. Изобразить в плане синклинальную (вар. 1-7) или антиклинальную (вар. 7-14) и расположенную восточнее антиклинальную (вар. 1-7) или синклинальную (вар. 8-14 складки с горизонтальными осями, простирающими на юго-запад и более крутым общим крылом. В построении участвуют несколько пластов (вар.) с возрастом (вар.). Построить разрез через складку (таблица 11).

Таблица 11

№ варианта (вар.)	Количество пластов	Возраст пластов	№ варианта(вар.)	Количество пластов	Возраст пластов
		D - P			T – J
		J - |K			S – C
		E – S			P – K
		S - P			C – P
		E – O			P – J
		T – K			D – T
		O - C			S - D

Разрывные нарушения

 

Разрывные нарушения возникают тогда, когда горные породы под воздействием тектонических движений разрушаются. При этом в горных породах образуются трещины (разрывы без существенного перемещения блоков) или дизъюнктивы (разрывы с заметным перемещения блоков; рис. 136).

У дизъюнктивов плоскость разрыва, по которой происходит относительное перемещение пластов горных пород, называется сместителем (рис. 136). Примыкающие к этой плоскости участки горных пород называются крыльями (или блоками). При наклонном сместителе различают висячее крыло( висит над сместителем) и лежачее крыло ( лежит под сместителем). Величина относительного перемещения пластов по сместителю называется амплитудой разрыва (АА ¹, рис. 136 ). На плане линия падения плоскости сместителя указывает на висячий (активный) блок, который опущен относительно лежачего неподвижного блока, в результате чего по линии дизъюнктива контактируют древние и молодые породы.

При геологической съёмке, составлении и чтении геологических карт и разрезов важно уметь распознать дизьюнктивные нарушения горных пород.

 

 

3.1.5.1. Классификация дизъюнктивов

 

Морфологическая (или геометрическая) классификация разрывов различает дизъюнктивы по расположению плоскости сместителя относительно простирания и падения нарушенных пород. По отношению к простиранию пород различаются: продолъные дизъюнктивы, у которых простирание сместителя совпадает с простиранием нарушенных пород; косые ( диагональные) и поперечные дизъюнктивы, сместитель которых ориентирован вкрест простирания пород (рис.137).

По соотношению наклонов сместителя и нарушенных пород (пластов, контактов) выделяют согласные и несогласные дизъюнктивы. У согласных дизъюнктивов плоскость сместителя и наклон пород направлены в одну сторону, а у несогласных дизъюнктивов – в противоположные стороны (рис.137).

Кинематическая классификация различает дизъюнктивы по направлению движения активного (висячего) крыла (рис.138, 139). По этому признаку дизъюнктивы делятся на несколько основных групп: сбросы, взбросы, сдвиги, надвиги. В данном разделе не рассматриваюся другие виды разрывных нарушений: раздвиги, тектонические покровы, глубинные разломы, горсты и грабены.

Сбросам и называются нарушения, в которых висячее крыло опущено относительно лежачего (рис.139 а).

Взбросами называются нарушения, у которых висячее крыло поднято относи

тельно лежачего (рис139 б). Угол падения сместителя у взбросов более 45°.

Сдвигами называются разрывы, по которым происходят смещения в горизонтальном направлении (рис. 139 г).

Надвиги - разрывное нарушение с пологим наклоном сместителя, по которому висячий блок поднят относительно лежачего и надвинутна него (рис.139 в). Угол падения сместителя у надвигов меньше 45°.

 

3.1.4.2.Изображение дизъюнктивов на картах и разрезах

На учебных геологиеских карта дизъюнктивы изображаются красными (черными) линиями, на которых падение сместителя в виде черных штриков указывает направление его наклона, а цифрой - угол падения. В случае отсутствия угла падения дизъюнктив рассматривается как вертикальный (рис.140).

На разрезах в начале на профиль земной поверхности наносится точка выхода сместителя, а затем показывают линию сместителя также черным цветом.