Деформации геологических тел

Рассматривая выше статистические геологические объекты: кристаллы, минералы, горные породы и содержащиеся в них окаменелости, мы обращали особое внимание на первичные формы залегания горных пород, приобретенные в процессе образования тела, например, накопления осадков в виде горизонтально залегающего пласта, внедрения магматических расплавов и т.п. Довольно часто на практике геологи и строители сталкиваются с вторичными формами залегания, которые возникают при последующих деформациях горных пород. К вторичным, т.е. тектоническим нарушенным, формам залегания относятся наклонное, складчатое и разрывное залегание, которое четко проявляется в слоистых толщах – переслаивающихся осадочных, вулканических (эффузивных) и иногда метаморфических пород. Тектонические нарушения происходят под воздействием, прежде всего, эндогенных сил и тектонических процессов.

Складчатыедеформации

Складчатыми (пликативными) деформациями называются изменения формы геологических тел, приводящие к возникновению изгибов горных пород без на- рушения их сплошности, т.е. безразрыва сплошности слоев. В результате таких деформаций образуются волнообразные изгибы слоев – складки (рис. 30), и флексуры.

Среди складок выделяют: антиклинальные (антиклиналь) и синклинальные (синклиналь). Антиклиналь – складка, обращенная своей вершиной вверх, внутренняя часть которой сложена более древними породами. Синклиналь имеет вер- шину, обращенную вниз, ядро из более молодых пород. Синклиналь и антиклиналь, сопряженные между собой, образуют полную складку. В любой складке могут быть выделены геометрические элементы, с помощью которых описывается ее морфология. Основными геометрическими элементами складок являются: крылья, ядро, замок, шарнир, угол, осевая поверхность и ось (рис. 31).

Крылья – боковые части складки, в пределах которых слои наклонены в одну сторону с примерно одинаковым углом наклона. Каждая складка, не нарушенная разломами, имеет два крыла, являющихся одновременно крыльями смежных с ней складок. Замок – место перегиба слоев, где одно крыло переходит в другое. В антиклиналях замок называют сводом. Примыкающая к замку внутренняя часть складки называется ядро. Уголскладки – угол, образованный мысленно продолженными до их пресечения крыльями складки.Осеваяповерхность (плоскость) делит угол складки пополам.

Шарнир– линия, соединяющая точки максимальных перегибов любого из слоев, образующих складку или линия пересечения осевой поверхности с подошвой или кровлей слоев. Количество шарниров в складке равно количеству ее слоев. Они характеризуют форму складки в продольном (вдоль осевой поверхности) сечении.

Осьскладки – линия пересечения осевой поверхности с поверхностью Земли, а также проекция этой линии на плоскость карты. Длинаскладкиизмеряется вдоль ее оси от одного замыкания до другого, ограниченное контуром конкретного слоя. Расстояние между осями двух соседних складок называется ее шириной. Ширина измеряется по границе того же слоя, что и длина. Высотаскладки – расстояние по вертикали между замками смежных складок, замеренное по одному слою.

Формы складок очень многообразны, их классификация основана на различных признаках (рис. 32).

Классификацияпоформезамкаисоотношениюмеждукрыльями(позиция I): соответственно нормальные круглые и острые, сундучные (в), веерообразные и изоклинальные (д) складки. Классификацияпоположениюосевойплоскости(позиция II): прямые (а), наклонные (б), опрокинутые (в), лежачие (г) и перевернутые (д) складки.

Классификацияпосоотношениюосновныхразмеров(позиция III): линейные (сильно вытянутые), брахискладки (укороченные) и купола. У брахискладок длина больше ширины в 2…5 раз. Купола– антиклинальные складки, имеющие изомерные очертания. Синклинальные аналоги куполов называются мульдами. Своеобразным видом куполов являются диапировые складки (купола с ядром протыкания). Они образуются, когда высокопластичные породы (соли, глины, гипсы) выдавливаются вверх, формируя ядро. Брахискладки, купола, мульды больше характерны для платформ. Они обычно изолированы друг от друга, и

образуют складчатость прерывистого типа.

Совокупность складок, проявляющуюся в определенных участках земной коры, называют складчатостью. Складчатость линейного типа проявляется обычно в пределах горно-складчатых сооружений, и охватывают их целиком. Отдельные антиклинальные и синклинальные складки группируются в более сложные структуры – антиклинорииисинклинории (рис. 33).

В земной коре за многих геологических процессов может сохраниться или обнажаться лишь одно ее крыло, в виде моноклинали – самая простая форма нарушения залегания пород, выражается в наклоне всех слоев в одну сторону.

Флексура – уступообразные и коленоподобные изгибы слоев в пологонаклоненных толщах или на крыльях крупных складок. Они широко распространены в осадочном чехле платформ, где их длина может достигать десятков километров. В складчатых областях они имеют меньшую протяженность и более крутые крылья. Рассматривая складчатые деформации, напрашивается вывод о том, что они могли формироваться только в условиях действия сил сжатия или вдавливания чего- либо.

Разрывныедеформации

Разрывными (дизъюнктивными) деформацияминазываюттектонические нарушения тел горных пород, приводящиек разрывам их сплошности. Синонимами термина «разрывные деформации» являются «разрывы», «разрывные нарушения», «дизъюнктивные дислокации». Разрывные нарушения могут быть без смещения соседних блоков или с незначительным смещением (трещины) и разрывы со значительным заметным смещением (разломы). У разрывного нарушения выделяются элементы: сместитель(поверхностьсмещения), по которому происходит разрыв сплошности; и блоки (крылья) – разобщенные части геологических тел, находящиеся по разные стороны от поверхности смещения. При наклонном положении сместителя крыло, расположенное над ним, называется висячим, а расположенное под ним – лежачим. В зависимости от взаиморасположения сместителей и крыльев выделяются различные виды разломов (рис. 34), которые формировались в определенных геотектонических обстановках.

Сбросы – разломы, у которых над сместителем располагается опущенное крыло или висячее крыло опущено. Сместитель сбросов часто имеет неровную, с меняющимися углами наклона поверхность. Трещины обычно заполнены раздробленными породами (брекчиями, милонитами и др.), на притертых участках наблюдаются зеркалаибороздкискольжения. Величина перемещения характеризуется амплитудой сброса h, изменяющаяся от нескольких см до многих сотен метров. Иногда на одном участке образуется несколько разрывов, и возникают ступенчатые сбросы. Они образуются в условиях растяжения земной коры и литосферы. При этих же условиях могут формироваться развиги, грабены и горсты.

Взбросы – разломы, у которых висячее крыло поднято (сместитель наклонен в сторону поднятого крыла). Поверхность смещения часто притертая и с зеркалами и бороздками скольжения. Они образуются в условиях сжатия земной коры.

Сдвиг – разрывные нарушения, в которых перемещение блоков относительно друг друга происходит в горизонтальном направлении. Они образуются при воздействии на их крылья противоположно направленных сил. Сдвиги бывают локальными, с небольшой амплитудой смещения, и региональные с амплитудой смещения до сотен километров.

Надвиг отличается от предыдущих разломов пологим наклоном сместителя (обычно менее 45 градусов), тем, что висячий блок поднят и надвинут на лежачий. Они часто образуются совместно с наклоненными или опрокинутыми складками, которые формируются в обстановках интенсивного сжатия. В результате надвига молодые отложения могут быть сверху перекрыты породами более древнего возраста.

Раздвигиобразуются при раздвигании крыльев трещины в направлениях, перпендикулярных к ее простиранию, из-за чего между расходящимися блоками увеличивается зияние (пустота). Редко раздвиги остаются открытыми, чаще они заполняются магматическими породами с образованием даек.

Перечисленные выше разломы не встречаются в природе в «чистом виде».Из- заразнонаправленных движений возникают «смешанные» разломы типа сбросо-сдвигов, сдвиго-взбросы и т.п., а также более крупные геологические структуры.

Грабен представляет собой сложную линейно вытянутую структуру, состоящую из системы параллельных сбросов или реже взбросов, центральная часть которой является ступенчато опущенной. Они бывают разных размеров: от элементарных – сотни – тысячи метров, до глобальных, выделяемых под названием рифты, авлакогены, тафрогены. Опущенные участки, выраженные в рельефе в виде впадин, обычно заполняются водой. Таким путем образовались озеро Байкал, Красное море. Грабен, расположенный сужением вниз носит название рифт, а грабен, расположенный сужением вверх носит название рамп.

Горст имеет центральную часть, ограниченную сбросом или взбросом и при- поднятую по отношению к смежным крыльям – блокам земной коры. Размеры горстов чаще небольшие: протяженность не превышает десятков километров.

К особому типу разрывных нарушений относятся глубинныеразломы, пересекающие земную кору и литосферу, углубляющиеся в мантию (до 700 м) и являющиеся зонами подвижного сочленения крупных блоков литосферы. Они представляют собой зоны повышенного теплового потока и повышенной проницаемости, состоящие из совокупности мелких разломов. Разломы характеризуются протяженностью в сотни и тысячи км и активно влияют на особенности осадконакопления, магматизма и металлогении. Поэтому некоторые исследователи предлагают относить их к структурным элементам подвижных областей и называть глубиннымишвамиилисутурами. Например, Таласско-Ферганский разлом протягивается через весь Тянь-Шань, Главный Уральский разлом – через Урал и др. Наибольший интерес представляют активные разломы, активность которых выражается, прежде всего, в таких явлениях как землетрясения. При изучении инженерно-геологическихусловий строительных площадок необходимо устанавливать пространственное расположение геологических тел, их залегание и дислокации. К элементам залегания пластов относятся азимуты про- стирания и падения, угол падения. Определение положения геологических тел в пространстве позволяет решать вопросы глубины, мощности и характера залегания горных пород, дает возможность выбирать тела горных пород в качестве оснований сооружений, оценивать запасы подземных вод и т.д.

Наиболее благоприятными инженерно-геологическими условиями обладают площадки, в пределах которых имеется горизонтальное залегание слоев, их большая мощность и однородность состава (рис. 35). Сооружение (здание) получает при этом устойчивость.

Наличие дислокаций усложняет инженерно-геологические условия строительных площадок, нарушается однородность грунтов оснований сооружений, образуются зоны дробления, снижается прочность грунтов, по трещинам разрывов периодически происходят смещения, циркулируют подземные воды. При крутом падении пластов сооружение может располагаться одновременно на различных грунтах. Это может привести к неравномерной сжимаемости слоев и деформации сооружений. Для зданий неблагоприятными условиями являются сложный характер складок, их малые размеры. Нежелательно располагать сооружения на линиях разломов.

Дата добавления: 2017-01-28; просмотров: 5063;