Разломы (разрывы со смещением)

В любом разрывном нарушении выделяют два крыла (блока) и сместитель, по которому перемещаются крылья. Сместитель может быть представлен единой поверхностью или зоной, состоящей из множества нарушений, сосредоточенных в линейной полосе той или иной ширины. Положение сместителя в пространстве определяется элементами залегания (азимутом простирания, азимутом падения и углом падения). В зонах разломов в сместителе располагаются раздробленные и деформированные породы. Они могут быть представлены тектоническими брекчиями (с размером обломков больше 1 см), катаклазитами (размер обломков от 0,1 до 10 мм), милонитами (размер обломков менее 0,1 мм). Пространство между обломками заполнено различным тонко перетертым материалом или вторичными минералами обычно гидротермального происхождения. Для очень крупных разрывных нарушений могут быть свойственны хаотические комплексы (микститы). Они состоят из основной массы – матрикса и обламков разного состава, возраста и происхождения.

По динамическим условиям формирования разломы делятся на два основных типа: растяжения - сжатия и простого сдвига.

При горизонтальном сжатии и растяжении образуются сбросы и взбросы - разрывные нарушения, у которых крылья перемещаются в вертикальном направлении. В этих же динамических условиях могут формироваться раздвиги и содвиги, у которых крылья перемещаются перпендикулярно сместителю.

В условиях горизонтального растяжения, когда растягивающие силы расположены на одной линии, образуются сбросы– разрывные нарушения, у которых поверхность сместителя наклонена в сторону опущенного крыла (рис.24).

β

Рис.24. Схема сброса в разрезе (а) и в плане (б). β – Элементы сброса: приподнятое, или лежачее, крыло (А); опущенное, или висячее, крыло - (Б); сместитель - (В); угол падения сместителя - (α), амплитуда по сместителю (а₁—б₁), вертикальная амплитуда (а₁—б₂), горизонтальная амплитуда (б₁—б₂), стратиграфическая амплитуда (а₄—б₁), вертикальный отход (а₂—б₁), горизонтальный отход (б₂ -а ₃).

По соотношениюнаклона сместителя и нарушенных пород сбросы делят на:согласные - наклон пород и сместителя направлен в одну и ту же сторону, и несогласные - породы и сместитель падают в противоположные стороны (рис.25).

Рис.25. Согласный (а) и несогласный (б) сбросы.

При горизонтальном сжатии, когда сжимающие силы расположены на одной линии, возникают взбросы, у которых сместитель наклонен в сторону поднятого крыла (рис.26)

β

Рис.26. Взброс в разрезе (а) и в плане (б). β - Элементы взброса: опущенное, или лежачее, крыло (А), приподнятое, или висячее, крыло (Б), сместитель (В), угол наклона сместителя (а), амплитуда по сместителю (a1—б1), вертикальная амплитуда (а1—б2), горизонтальная амплитуда, или перекрытие (б1—б2), стратиграфическая амплитуда (a1—б1), вертикальный отход (a1—б3), горизонтальный отход (61—а2).

По углу наклона сместителя сбросы и взбросы делятся на: пологие (с углом наклона сместителя до 30°), крутые (от 30 до 80°) и вертикальные (с 80-90°).

По отношению к простиранию нарушенных пород среди них различаются продольные, у которых простирание сместителя совпадает с простиранием нарушенных пород, косые (диагональные), сместитель которых ориентирован под углом к простиранию пород, и поперечные, направленные вкрест простирания пород.

Сбросы и взбросы делятся на конседиментационные, формирующиеся одновременно с накоплением осадков, и постседиментационные, образующиеся после накопления пород.В конседиментационных разрывах на крыльях мощности пород изменяются или выпадают из разреза отдельные стратиграфические горизонты. В постседиментациовных нарушениях мощности пород не меняются. Различаются два вида перемещения крыльев сбросов и взбросов: абсолютное и относительное. При выяснении направления абсолютного перемещения определяется смещение каждого крыла относительно горизонта. Определение абсолютного перемещении крыльев не всегда разрешимая. Обычно геологу достаточно иметь данные лишь об относительном перемещении, т. е. знать амплитуду смещения одного крыла относительно другого. Для этой цели можно воспользоваться зеркалами и бороздами скольжения (рис.27), изгибами слоев у поверхности сместителя. Относительное направление перемещения может быть определено также по соотношению возраста пород на крыльях сбросов. Поднятым крылом окажется то, на котором обнажены более древние породы, чем на опущенном.

а б

Рис.27. Строение зеркала скольжения с поперечными отрывами (а) и бороздами скольжения (б).

Для определения амплитуды смещения строится разрез вкрест простирания сместителя с таким расчетом, чтобы на опущенном и приподнятом крыльях линией разреза был пересечен один и тот же слой или стратиграфический горизонт. Если при этом слои пересекаются линией разреза не вкрест простирания, а под каким-либо углом, в углы падения пород при изображении их на разрезе необходимо ввести соответствующие поправки. В том случае, если рельеф на карте изображен с помощью горизонталей, величину вертикального отхода можно определить с помощью линий простирания. Для этого определяются положение линии простирания какого-либо слоя на одном из крыльев сброса и ее высотная отметка. Затем найденная линия простирания продолжается на второе крыло сброса до пересечения с выходом этого же слоя на поверхности и вновь определяется ее высотная отметка. Разница в высотных отметках линий простирания на крыльях сброса составляет величину вертикального отхода.

Вертикальный отход (при условии сохранения постоянства простирания пород на смежных блоках) можно определить по разности высотных отметок пласта на линии его простирания, продолженной с одного бока на другой, или по заложению пласта (рис. 28). С этой целью находят линию простирания на одном из крыльев разрыва и определяют величину заложения (а). Затем строят линию падения до пересечения выхода пласта на поверхность на другом крыле. На приведённом рисунке вертикальный отход составляет 100 м.

Системы сбросов и взбросов представлены ступенчатыми сбросами и взбросами, горстами, грабенами, рампами, а также их различными сочетаниями.

Рис.28. Определение вертикального отхода по заложению пласта (пояснения в тексте).

Ступенчатые сбросы – это сочетание сбросов, образующее в разрезе разновысотные ступени (рис.29). Сместители таких сбросов часто выполаживаются на глубину. Такие сбросы называются листрическими (от слова «листрос» - лопата). Их выположенные, вплоть до горизонтального положения, сместители могут совпадать с разделами в разрезе земной коры (подошва осадочного чехла, граница Конрада, граница Мохоровичича и т. п.) и тогда они называются детачментами – поверностями горизонтального срыва с амлитудами горизонтального смещения, достигающими десятков и даже сотен километров.

Рис.29. Геометрическая модель перемещения по пакету чешуйчатых листрических сбросов: А – положение зарождающихся чешуйчатых листрических сбросов. Б – при скольжении блоков вниз по чешуйчатым разломам происходит их вращение и распрямление.

Сбросы и ступенчатые сбросы могут выступать элементами грабенов – линейных в плане структур, ограниченных системами сбросов. Центральные части грабенов образованы опущенными блоками (рис.30). Среди грабенов различают простые и сложные грабены.

Рис. 30. Структуры, созданные сочетанием тектонических разрывов: а — грабен; б — горст; в — рамп; г — горст, ограниченный надвигами; д — ступенчатые сбросы.

Рамп – это опущенный блок, ограниченный взбросами (рис. 31). Образуется при сложном сочетании латерального сжатия и вертикального растяжения.

Рамп Горст

Рис.31. Сочетание рампа и горста.

Выделяются также односторонние грабены, или полуграбены (рис.32). Грабены возникают в условиях латерального растяжения земной коры. Горсты, в противоположность грабенам, ограничены взбросами или их системами. Центральные блоки таких структур подняты. Горсты, по аналогии с грабенами, делятся на простые сложные (рис.33). Горсты образуются в условиях горизонтального (латерального) сжатия. Встречаются и полугорсты – односторонние горсты. У полугорстов сместитель по восстанию может выполаживаться.

Рис. 32. Разрез через впадину оз. Байкал (пояснения в таксте).

Рис. 33. Схемы горстов в разрезах: простого, образованного двумя сбросами (/); простого, образованного двумя взбросами (II); сложного, образованного сбросами (III); сложного, обра­зованного взбросами (IV).

При этом происходит перерождение полугорста в надвиг (рис. 34).Надвиги - пологие, с большими амплитудами перемещения, часто развивающиеся из опрокинутых складок.

Рис. 34. Различные виды надвигов: а – крутой (˃ 45⁰), б – пологий (˂45⁰), в - горизонтальный, г – ныряющий.

Надвинутое крыло - аллохтон, пододвинутое - автохтон. Отдельные пластины, из которых состоит надвиг, называются чешуями, а надвиг - чешуйчатым. По наклону поверхности сместителя выделяются четыре вида надвигов: крутые (с углом наклона сместителя более 45°), пологие (с углом наклона сместителя менее 45°), горизонтальные и ныряющие (с изогнутой поверхностью сместителя, обладающей на отдельных участках обратным наклоном). Надвиги и складки могут развиваться одновременно.

Покровы и шарьяжи - крупные горизонтальные волнистые надвиги с перемещением пород на десятки километров (рис.35)