Основы структурной геологии

Любой обособленный участок земной коры характеризуется целым рядом морфологических черт и по отношению к окружающей его среде и по своему внутреннему строению, обладает определенным характером залегания слагающих его горных пород - геологической структурой (лат. структура - строение).

Простейшей геологической структурой является пласт – слой однородной осадочной или туфогенной породы, ограниченный более или менее ровными поверхностями (рис.4.1).

Поверхности, отделяющие друг от друга различные пласты, называются плоскостями напластования. Верхняя плоскость напластования называется кровлей, а нижняя подошвой пласта. Верхняя и нижняя части пласта с прилегающей к ним породой называются соответственно висячим и лежачим боками пласта. Расстояние между плоскостями напластования составляет мощность пласта. Если мощность пласту уменьшается до нуля, говорят, что пласт выклинивается.

Положение пласта в пространстве определяется его элементами залегания: простиранием – направлением линии пересечения подошвы или кровли с горизонтальной плоскостью по отношению к странам света (угол β) и падением – направлением и величиной наклона слоя к горизонтальной плоскости (угол α). При горизонтальном залегании пласта угол α равен 0⁰.

Несколько слоев объединенных условиями залегания или происхождения образуют пачку. Форма залегания пачки слоев характеризующаяся их наклоном в одну сторону носит название моноклиналь (рис.4.2).

Совпадение элементов залегания слоев горных пород расположенных рядом без перерыва в осадконакоплении называется согласным залеганием (рис.4.3а), наличие перерыва в осадконакоплении и различие в элементах залегания характеризуют несогласное залегание (рис.4.3б).

В результате динамических процессов, происходящих в земной коре, происходит нарушение первичного горизонтального залегания осадочных горных пород. Различают два крайних типа нарушений: пластическое (пликативное) и хрупкое (разрывное, дезъюнктивное).

При волнообразном изгибе слоев образуются флексуры и складки. Флексурой называется зигзагообразный изгиб слоев (рис.4.4).

В результате более интенсивных тектонических движений слои сминаются в складки (рис.4.5).

Основными элементами складок являются:

1) свод ( замок) - примыкающая к линии перегиба пластов центральная часть антиклинальной складки;

2) крылья - расходящиеся от перегиба вниз (в случае антиклинали) или вверх (в случае синклинали) боковые участки складки;

3) осевая плоскость - воображаемая плоскость, делящая угол между крыльями складки пополам;

4) ось складки - линия пересечения осевой плоскости с поверхностью Земли;

5) шарнир - линия пересечения осевой плоскости с поверхностью любого из образующих складку пластов;

6) ядро - внутренняя часть складки, прилегающая к осевой поверхности, сложенная.

Если спроецировать очертания складки на горизонтальную плоскость, то они имеют в плане различную форму:

- протяженные складки называются линейными;

- укороченные (с отношением длины к ширине от 10 до 3) - брахиантиклиналями (греч. "брахис" - короткий) и брахисинклиналями;

- складки округлой формы с примерно равновеликими осями называются куполами.

Основные типы складок показаны на рисунке.4.6.

Крупные, региональные (до десятков и сотен км) складчатые строения, осложненные серией более мелких синклиналей и антиклинарий называются соответственно синклинорий и антиклинорий (рис. 4.7).

Разрывные нарушения связаны с нарушением непрерывности пластов горных пород. Они сопровождаются образованием трещин без смещения разделенных ими блоков и разрывов (со смещением). Поверхность, вдоль которой происходит разрыв и смещение одного участка земной коры относительно другого, называется " плоскостью разрыва ". Смещения вдоль разрывов могут быть вертикальными, наклонными и горизонтальными.

Разрывные нарушения по характеру смещения слоев носят название сброс, при наклоне плоскости смещения в сторону опущенных пород, или взброс, при обратном соотношении (рис.4.8). Если горные породы смещены в горизонтальном направлении, то такое нарушение носит название сдвиг (рис.4.9).

Трещина, по которой происходит смещение называется сместителем. Разрывные нарушения типа взброса, возникающие при образовании наклонных складок, когда одна часть пород надвинута на другую, носит название надвиг (рис.4.9). В практике известны случаи, когда надвинутое крыло переместилось по пологой плоскости разрыва на расстояние до десятков километров. Такие пологие надвиги называются «шарьяжами» (фр. «шарьяж» - перевозка).

В природе встречаются комбинации разрывных нарушений, образующие самостоятельные структуры: грабен (нем. «грабен» - ров), когда образуются впадины за счет опускания блока пород по системе сбросов, и горсты (нем. «горст» - возвышенность), когда участок коры приподнят по системе сбросов (рис. 4.10).

Крупные разрывные нарушения, распространяющиеся на большую глубину и имеющие значительную длину, называют глубинными разломами. Изучение глубокофокусных землетрясений по периферии Тихого океана показало, что наиболее крупные - сверхглубокие разломы прослеживаются в мантию Земли на глубину до 700 км.

На всех приведенных рисунках сместитель схематически отображен одной линей. В реалии он имеет значительно более сложное строение, которое выявляется при более детальном рассмотрении его строения в разном масштабе. На рисунке 4.11 показана такая деталировка.

В масштабе месторождения это обычно серия отдельных изогнутых линий, которые при деталировке часто распадаются на сери кулисообразных более мелких нарушений разной протяженности и мощности, внутреннее строение которых нередко обнаруживает серию отдельных, часто пересекающихся, жил и прожилков, что и показано на зарисовке забоя.

С другой стороны это только самые основные типы элементарных структур, которые отражаются на карте при геологическом картировании отдельных участков земной коры и служат основой для расшифровки тех динамических геологических процессов, происходивших в далеком прошлом. Они лежат в основе более крупных обобщений для более широких участков коры и для Земли в целом.