Складчатые формы залегания слоев

Складками называют волнообразные изгибы слоев. Совокупность складок – это складчатость. Часть складки в месте перегиба слоев называется замком. При характеристике пород, слагающих центральные части складки, употребляется термин «ядро». Части складок, примыкающие к замку, называются крыльями (рис.7).

Рис.7. Элементы наклонной складки.

Выделяются антиклинальные и синклинальные складки. Антиклинальными складками (антиклиналями) называются сладки, у которых крылья наклонены в противоположные стороны. В синклинальных складках (синклиналях) крылья наклонены навстречу друг другу. При пересечении с поверхностью Земли синклиналей в их ядрах выходят породы, более молодые, чем на крыльях. В антиклиналях – наоборот.

В сильно деформированных в основном метаморфизованных толщах, где невозможно установить порядок напластования, складки, обращенные выпуклостью вверх, называют антиформами, а обращенные выпуклостью вниз – синформами.

Угол, образованный линиями, являющимися продолжением крыльев складки (a), называется углом складки (рис.8). Линии, проходящие через точки перегиба кровли или подошвы пластов, называются шарнирами складки (S). Поверхность, соединяющая шарниры складки, называется осевой поверхностью (AP). При пересечении осевой поверхности с земной поверхностью образуется осевая линия (ось) складки. Гребневой поверхностью называется поверхность, соединяющая самые высокие точки расположения слоев, образующих складку. Гребень складки представляет собой линию пересечения гребневой поверхности с кровлей или подошвой любого из слоев складки. Длина складки - это расстояние вдоль осевой линии между смежными перегибами шарнира. Ширина складки (или горизонтальный размах) (B) – это расстояние между осевыми линиями двух соседних складок. Длина волны (W) – двойная ширина складки. Высотой складки (или вертикальным размахом) называется расстояние по вертикали между замком антиклинали и замком смежной с ней синклинали, измеренное по одному и тому же слою. 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.

Рис.8. Элементы собственной геометрии складок (пояснения в тексте).

В морфологической классификации, отражающей форму складок, складки делятся по ряду признаков. По положению осевой поверхности (рис.9) выделяют прямые (симметричные) складки с вертикальной осевой поверхностью и одинаковыми углами наклона крыльев, падающими в противоположные стороны (1). Асимметричные (наклонные) складки (2,3) крылья падают в противоположные стороны под разными углами, а осевая поверхность – в сторону пологого крыла. Опрокинутые: крылья и осевые поверхности падают в одну сторону (4,5,6). В опрокинутых складках различаются нормальные и опрокинутые (или подвернутые) крылья. В нормальном крыле породы залегают нормально, т. е. молодые отложения располагаются выше древних; в подвернутом крыле древние породы залегают выше молодых. Лежачиескладки (7) с горизонтальным положением осевых поверхностей. Ныряющие, или перевернутые, складки (8) с осевой поверхностью, изогнутой до обратного падения.

Рис.9. Классификация складок по положению осевой поверхности.

По соотношению между крыльями складок (рис.10) выделяются:

нормальные складки с падением крыльев в различные стороны (а); изоклинальные складки с параллельным расположением крыльев (б).

Рис.10. Классификация складок по соотношению между крыльями.

При характеристике пород, слагающих центральные части складки, употребляется термин «ядро». Части складок, примыкающие к замку, называются крыльями (см. рис.7).

По форме замка различаются тупые складки, с углом складки больше 90°; острые складки, с углом складки меньше 90°.

По форме замка в разрезе выделяются складки (рис.11): 1 – округлые, или синусоидальные (замки криволинейны, крылья расходятся); 2 – коробчатые, или сундучные (замки и крылья относительно плоские, примерно параллельные, 3 – веерообразные (замки и крылья криволинейны, крылья подворачиваются внутрь замков); 4 – шевронные, или аккордеонные (замки угловатые с точками излома, крылья прямолинейные).

Рис.11. Классификация складок по форме замка в разрезе (пояснения в тексте).

По соотношению мощностей слоев на крыльях и в сводах складок (рис.12) выделяются складки (А) концентрические с одинаковой мощностью слоев в своде и на крыльях и (Б) подобные, у которых мощность слоев на крыльях меньше мощности в сводах, а форма замка не меняется с глубиной.

А

Б

Рис.12. Классификация складок по соотношению мощностей слоев на крыльях и в сводах.

В антиклинальных складках с утоненными замками мощности пород в сводах меньше, чем на крыльях, вследствие чего для них характерно увеличение угла падения на крыльях с глубиной. В синклинальных складках с повышенными мощностями пород в замках углы наклона крыльев увеличиваются с глубиной.

В плане по соотношению длины и ширины выделяются линейные, брахиформные, куполовидные складки. Линейными называются складки, у которых отношение длины к ширине больше трех. Складки овальных очертаний, у которых это отношение меньше трех, называются брахиморфными. В случае приблизительно одинаковых поперечных размеров антиклинальные складки называются куполовидными, а синклинальные - чашевидными или мульдовидными (мульдами).

Участки антиклинальных складок, на которых шарнир наклонен, носят название периклинального замыкания. В синклинальных складках части складок, обладающих наклонным шарниром, называются центриклинальным замыканием.

Флексурами (рис.13)называются коленообразные изгибы в слоистых толщах, выраженные наклонным положением слоев при общем горизонтальном залегании или более крутым падением на фоне общего наклонного залегания.

Рис.13. Элементы флексуры.

У флексур в вертикальных разрезах выделяются: верхнее, или поднятое крыло; нижнее, или опущенное крыло; смыкающее крыло; угол наклона смыкающего крыла (угол флексуры); вертикальная амплитуда смыкающего крыла (высота флексуры).

В согласных флексурах верхнее, нижнее и смыкающее крылья направлены в одну и ту же сторону, в несогласных - верхнее и нижнее наклонены в одну сторону, а смыкающее - в противоположную. Если коленообразный изгиб пород наблюдается в горизонтальной плоскости, такая флексура носит название горизонтальной.

Флексуры, образовавшиеся позже осадконакопления (постседиментационные флексуры) не имеют различий в мощностях и фациях на крыльях. Конседиментационные флексуры формируются одновременно с осадконакоплением. Они характеризуются резким изменением мощностей и фаций на их крыльях (рис. 14, табл.1).

Помимо флексур в условиях моноклинального залегания встречаются участки с менее крутым, даже горизонтальным залеганием слоев, называемые структурными террасами. Если такой участок вытянут по направлению падения моноклинали, он называется структурным носом.

Рис.14. Конседиментационная флексура. Кинематика блоков связана с развитием разлома в фундаменте. Прогибание на западе больше, чем на востоке, соответственно и мощности больше, а зернистость пород – меньше.

Таблица 1. Отличительные признаки конседиментационных и постседиментационных флексур.

Дисгармоничной складчатостью называется сочетание одновременных по образованию, но различных по форме складок, развитых в разнородных по составу горных породах (рис.15). Слои малой мощности и меньшей вязкости ("некомпетентные") могут быть смяты в существенно более мелкие складки (на порядок и больше), чем "компетентные" слои с высокой вязкостью.

Рис.15. Дисгармоничная складка (пояснения в тексте).

Генетическая классификация складок предусматривает их разделение по способу образования. Различия в механической обстановке позволяют разделить складки на три крупные группы): складки изгиба (концентрические, подобные и прочие), шевронные формирующиеся в условиях хрупкого излома (простого сдвига) и складки течения (реидные).

Складки изгиба развиваются при продольном и поперечном изгибе (рис.16). При поперечном равномерном изгибе силовое воздействие ориентировано перпендикулярно к слоистости. Складки поперечного изгиба, как правило, имеют относительно крутые крылья и пологие замки

Продольный изгиб вызывается силами, действующими вдоль слоистости и направленными навстречу друг другу. Если образование складок поперечного изгиба вызвано вертикальным перемещением жестких блоков горных пород, то такие складки называются штамповыми.

А Б

Рис.16. Складки: А – поперечного изгиба, или штамповые (формируются в результате вертикальных движений отдельных блоков), Б – продольного изгиба, или общего смятия (формируются преимущественно в результате горизонтального сжатия).

В условиях простого сдвига, при котором деформация вызвана парой противоположно направленных сил, но приложенных к различным частям слоя, возникают кулисно расположенные складки, оси которых расположены под углом около 40—50° к направлению сдвига. В условиях простого сдвига могут возникать складки волочения. При расположении пары сил в вертикальной плоскости, образуются наклонные или опрокинутые складки.

Складки течения возникают при вязкопластическом состоянии вещества и длительной его деформации. В верхних слоях земной коры, в условиях относительно невысоких температур и давлений, течение свойственно только горным породам, обладающим малой вязкостью: солям, гипсам, углям, известнякам, насыщенным водой глинам. При высоких температурах и давлениях пластичность приобретают даже самые крепкие породы, такие как кварциты, аплиты, гнейсы и др. Складки течения обладают неправильными формами с многочисленными раздувами, утонениями и пережимами и разрывами слоев. Складки течения, развитые в метаморфических толщах, отличаются небольшими размерами и сложной формой. В более резкой форме складки течения появляются в породах с малой вязкостью и пониженной плотностью (соли, гипсы). Будучи перекрыты отложениями с большей плотностью, они начинают перемещаться вверх, протыкая последние и образуя диапировые складки(рис.17).

Рис.17. Модель формирования глиняного диапира и грязевых вулканов (пояснения в тексте).

Геологическая обстановка, в которой происходит образование складок, различна. Наиболее широко распространена эндогенная (тектоническая) складчатость. Реже возникают экзогенные складки (табл.2).

В эндогенной складчатости выделяются две подгруппы: конседиментационная складчатость, или складчатость, возникающая параллельно с накоплением осадков, и постседиментационная, или наложенная складчатость, развивающаяся после образования пород.

Таблица 2. Классификация складчатости по деформирующим силам

* Термины “поверхностная” и “глубинная” не очень удачные, поскольку нет четких критериев разделения. Глубинными являются складки в метаморфических комплексах, а поверхностными складки экзогенного происхождения, но термин "поверхностные" часто относят к эндогенным складкам, сформировавшимся в близповерхностных условиях.

Наибольшим распространением среди конседиментационных складок пользуются складки погружений и складки, возникающие при неравномерных вертикальных движениях поверхности осадконакопления.

Постседиментационная (наложенная) складчатость возникнуть в земной коре на большой глубине, поэтому складки, сложенные породами, образовавшимися при перекристаллизации первоначального их состава в процессе складчатости, называют глубинными. Складки, развивающиеся в верхних зонах земной коры, при образовании которых не происходит существенных изменений в первоначальном составе пород, называют поверхностными. В зависимости от условий образования этой категории складчатости выделяются различные складки.

Складки регионального смятия образуются при продольном изгибе деформирующихся толщ под влиянием сил сжатия, действующих на огромных территориях параллельно поверхности Земли. Для складок регионального смятия характерны линейные симметричные и асимметричные формы с общей ориентировкой осей.

Складки облекания(отраженные складки, по В. Е. Хаину; глыбовые складки, по В. В. Белоусову, штамповые складки, по Бронгулееву) представляют собой поперечные изгибы в верхнем структурном этаже (или осадочном чехле). Разрывы из фундамента могут проникать и в осадочный чехол. Таким путем возникают горстантиклинали и грабенсинклинали. Размеры описываемых складок различны. Наиболее крупные из них могут достигать в длину 100 км и более.

Складки гравитационного скольжения. Осадочные толщи, покрывающие склоны поднятий, под действием гравитации приобретают значительный наклон и перемещаются, сминаясь в складки, под воздействием гравитационных сил. Складки гравитационного скольжения широко распространены в складчатых областях. Здесь им свойственны наклонные, опрокинутые и лежачие формы, осложненные надвигами.

Складки, связанные с разрывами (приразрывные складки) распространены вдоль области динамического влияния разломов. Складки, связанные с перемещениями магмы в земной коре в плане обычно оконтуривают интрузивные тела.

Диапировые складки, или складки протыкания, связаны с пластичными породами. К пластичным породам относятся соли, ангидрит, гипс и насыщенные водой глины. Наиболее широко развитыми разновидностями диапировых складок являются соляные купола и глиняные диапиры. Вмещающие толщи на контакте с ядром нередко раздроблены и срезаны пластичными породами.

Глубинные складки, имеющие широкое региональное распространение, развиты преимущественно в докембрийской и в меньшей степени в нижнепалеозойских толщах. Сложные складки в таких породах, как гнейсы, особенно хорошо заметные по смятию заключенных в них жильных образований, позволяют рассматривать глубинную складчатость как складчатость течения.

Складки вертикального течения. При общем горизонтальном сжатии огромные клинья выдавливаются вверх. Складки вертикального течения характеризуются резко выраженной линейностью, острыми замками, крутыми крыльями.

Складки горизонтального течения возникают при общих поднятиях. Они вызываются также перемещением магматических масс в верхние части земной коры. Магма, раздвигает вышележащие толщи, вызывая выжимание и неравномерное перемещение материала в горизонтальном направлении. Складки горизонтального течения обладают плавными очертаниями, вертикальными шарнирами, крутым или вертикальным падением пород на крыльях.

Экзогенная складчатость формируется в зоне гипергенеза в основном под влиянием силы тяжести. Складки, обусловленные деформациями при эпигенезе и диагенезе осадков, возникают при неравномерном уплотнении осадков, их разбухании и дегидратации. Выражены они мелким короблением. Декомпрессионные складки, вызываемые разгрузкой от вышележащих толщ, возникают в днищах долин или на крутых склонах. Они выражены плавными выгибами слоев. Деформации пород, обусловленные карстовыми процессами, провалами и обвалами, имеют локальный характер. Складки, вызываемые напором ледников (гляциодислокации), распространены в пределах территорий, подвергавшейся покровному оледенению. Нередко такие деформации сопровождаются появлением глыб - отторженцев, оторванных от коренных пород и перенесенных льдом на значительные расстояния. К экзогенным структурам относятся также разнообразные по форме первичные наклоны и изгибы поверхностей наслоения, вызываемые неровностями эрозионного рельефа, на котором происходит отложение осадков.

Развитие складок обычно начинается с конседиментационных форм. В дальнейшем при тектонических движениях конседиментационные складки преобразуются в тот или иной тип поверхностной складчатости. При погружении складчатых комплексов на значительные глубины в зоне интенсивного метаморфизма, имеющего в одних случаях региональное распространение, а в других связанного с активными магматическими процессами, из поверхностных складок развиваются глубинные.

На аэрофотоснимках складки можно выявить по пластовым треугольникам, которые в антиклинальных структурах своими вершинами направлены в противоположные стороны, а в синклиналях - навстречу друг другу. В опрокинутых складках вершины пластовых треугольников на обоих крыльях направлены в одну и ту же сторону и для выявления таких складок необходимы дополнительные дешифровочные признаки.

Изображение складок на картах сводится к прослеживанию обнажающихся на поверхности границ стратиграфических подразделений или маркирующих горизонтов. Последними называются слои горных пород, обладающие относительно широким распространением, выдержанной мощностью и признаками, позволяющими легко выделить их среди окружающих пород. Для изображения складок, развитых на глубине, применяются структурные карты, на которых с помощью линий одинаковых высот (изогипс) изображается гипсометрическое положение кровли или подошвы слоя.

В качестве более крупных, чем складки, структурных форм выделяются антиклинории и синклинории. При их описании пользуются термином «зеркало складчатости», под которым подразумевается воображаемая поверхность, соединяющая замки складок по кровле или подошве стратиграфического горизонта. В антиклинориях зеркало складчатости имеет форму антиклинали, а в синклинориях – синклинали.

А Б

Рис.18. Классификация складчатых комплексов по положению зеркала складчатости. А – синклинорий, Б – антиклинорий.

Иногда используется термин «моноклинорий», относящийся к протяженным чешуйчато - надвиговым зонам, образованным надвигово-складчатым комплексом, в пределах которого преобладает моноклинальное положение зеркала складчатости.