Механизм образования изгибов слоев

Механизм образования различных типов складок обусловливается:

- свойствами материала, подвергшегося деформации,

- типами тектонических движений,

- условиями среды, в которой происходит деформация

- и др..

Помимо анализа природных складок, механизм образования изгибов слоев исследуют на специальных моделях, подвергая деформации слоистые композиции, составленные из различных веществ (глина, солидол, сахарный сироп, битум и др.)

Механизмы образования складок во многих случаях сходны, поэтому их нельзя рассматривать как генетический признак. Каждый из них в природе редко проявляется в чистом виде. Наиболее существенными и распространенными механизмами складкообразования являются изгиб, скалывание и течение.

Изгиб слоев может происходить под действием сил, имеющих разное направление к напластованию деформируемых слоев. Силы направленные вдоль поверхностей напластования, формируют складки продольного изгиба; силы направленные нормально к поверхности слоев образуют складки поперечного изгиба.

К первому типу относятся формы общего смятия мощной толщи в линейные складки. Ко второму типу складок относятся штамповые складки - складки, образованные движением жестких блоков или глыб и смятием перекрывающих слоев.

Складки продольного изгиба (концентрические и подобные)

Продольный изгиб является, как правило, следствием горизонтального сжатия. Слои в слоистой толщи проскальзывают относительно друг друга. На границе скользящих слоев возникает пара сил, стремящихся вызвать деформацию сдвига. Точки подошвы каждого слоя в антиклинали перемещаются в направлении замка складки, а точки кровли — в обратном направлении. В синклинальных складках – наоборот. В однородной слоистой толще будет происходить скольжение материала во всей массе породы, вещество будет нагнетаться в своды складок, мощности слоев на крыльях уменьшаются. В ряде случаев происходят отслаивания пород и образования между слоями зазоров или полостей в замковых частях складок, вдоль шарниров. Эти образования представляют интерес, поскольку могут являтся рудоконтролирующими структурами (седловидные жилы).

При продольном изгибе размеры слоистой толщи сокращаются в направлении действия сил сжатия. В направлении перпендикулярном к ним, породы как бы "удлиняются" вдоль осевых поверхностей.

Складки поперечного изгиба (надблоковые)

Поперечный изгиб вызывается парой сил, направленных вертикально. Одна из этих сил вызвана вертикальным тектоническим перемещением блоков, другая является силой тяжести. Складки поперечного изгиба образуются без сокращения горизонтальной протяженности слоев, но с увеличением площади поверхности деформированных пород и уменьшением мощности слоев. При образовании складок поперечного изгиба породы испытывают растяжение. Складки поперечного изгиба возникают в породах осадочного чехла при взаимном перемещении блоков фундамента. Штамповые складки В. В. Белоусов называет глыбовыми, Г. Д. Ажгирей — складками растяжения, В. Е. Хаин — отраженными, А. Е. Михайлов — складками облекания. Нередко на глубине они осложняются разрывами типа сбросов или взбросов. Эти складки на поверхности образуют широкие своды, антеклизы, валы, коробчатые, или сундучные, складки и реже купола. На скатах сундучных блоков поднятий иногда образуются ушеобразные килевидные складки — «уши», располагающиеся также над флексурами или над контактами глыб. Такие складки могли формироваться при некотором обратном вертикальном движении подскладчатого блока

Складки течения.

Складки течения имеют сложную форму и возникают в пластичных породах ( соль, гипс), либо при высоких температурах и давлениях (плойчатые складки в гнейсовых толщах, возникающие при региональном метаморфизме). Большое значение имеет фактор времени.

Перемещение направлено из областей высокого давления в области низкого. Складки имеют сложную форму, раздувы и пережимы мощности.

Формирование складок течения может происходить одновременно с образованием складок изгиба. В этом случае в слоистой толще сложенной слоями различной вязкости, в пластичных слоях образуются более мелкие, дисгармоничные по отношению к складкам изгиба складки волочения. Для них хар-ны ассиметричность и наклон осевых поверхностей к замку антиклиналей.

Если мощность жестких прослоев пород в пластической толще незначительная, то развиваются складки с разорванными (будинированными) прослоями.

Складки скалывания

Возникают при дифференциальном движении тонких пластин скалывания, вдоль поверхностей, ориентированных субпараллельно осевой поверхности. Толщина пластин скольжения зависит от пластического состояния пород от долей мм до первых см; в более пластичных породах они тоньше. Перемещение каждой из них крайне незначительно. Образуются складки имеющие черты подобных или ассиметричных складок с различной видимой мощностью на крыльях.

Комбинированные складчатые структуры

При различном сочетании поперечного и продольного изгибов, явлений течения материала возникают сложные формы комбинированных складчатых структур.

Наиболее характерным примером их взаимодействия является формирование диапиров, которое может начинаться с образования складок продольного изгиба в обстановке горизонтального сжатия. В соляных диапирах в результате нагнетания в купол антиклинали высокопластичных пород (соли, глины, гипса) образуется ядро протыкания. При его движении вверх вышележащие породы образуют складку поперечного изгиба - купол.

Генетическая классификация складок

Классификация эндогенной складчатости

Эндогенная складчатость связана с действием тектонических сил. Чаще развивается после осадконакопления. В.Е. Хаиным выделены различные типы эндогенной складчатости.

Складки регионального сдавливания (общего смятия) (продольный изгиб).

При региональном сдавливании силы действуют параллельно поверхности земли на больших территориях. Источник данных сил - перемещение крупных плит литосферы. Возникают линейные симметричные и асимметричные складки с общей ориентировкой осей (складчатые сооружения Урала (PZ), Тянь-шаня, Памира (MZ)).

Складки облекания (отраженные, глыбовые, штамповые)

Складки облекания возникают при поперечном изгибе. Часто подобная складчатость формируется одновременно с осадконакоплением при движении глыб фундамента. Тип складок — брахиформные, коробчатые, отсутствует общая ориентировка осей. Складчатость может осложняться разрывами, проникающими из фундамента. Образуются комбинированные структуры — горст-антиклинали, грабен-синклинали.

Складки гравитационного скольжения

Образуются на склонах тектонических поднятии под действием гравитационных сил. Максимальная амплитуда поднятии может достигать 20-30 км. Гравитационному скольжению и образованию складок способствует наличие в осадочной толще пластичных пород.

Линейные, наклонные, опрокинутые подобные складки, развиваются шарьяжи. Широко распространены в складчатых областях.

Приразрывные складки

Образуются при перемещении пород вверх по наклонным разрывам с падением сместителя в 40-60° (взбросы, надвиги). Оси складок будут параллельны простиранию разрыва. При удалении от разрыва подобные складки будут быстро затухать.

Складки, связанные с внедрением магмы

При внедрение магмы в земную кору возникают складки продольного или поперечного изгиба, оси которых ориентируются параллельно контурам интрузива. Могут наблюдаться на расстоянии нескольких километров от интрузива (Крым, Кавказ). При вулканической деятельности образуются овальные мульды (кальдеры), по бортам которых такие может формироваться складчатость.

Диапировые складки протыкания

Диапировые формы складок установлены и описаны румынским геологом Мразеком (1907 г.). В ядре диапира может находиться соляной купол, глина (купол "Ромны" на Украине). Диапировые складки представляют собой антиклинальные структуры, образующиеся в результате внедрения пластичных горных пород в окружающие их менее пластичные и более хрупкие.

Наблюдается резкое отличие в строении ядра и вмещающими породами. Внутренняя структура ядра характеризуется исключительно сложным строением. Пластичные породы, смяты в узкие сжатые складки, образованные при течении вещества. В зависимости от того обнажается ядро или нет – закрытые купола и открытые.

Складки вертикального и горизонтального течения; волочения

Развиты в древних метаморфических толщах, гнейсовых куполах при пластическом течении вещества (криворожское железорудное месторождение). Складчатость течения, развивающаяся в условиях пластичного состояния горных пород при высокой температуре и давлении. Увеличение объема пород при метаморфизме в условиях ограниченного пространства.

Классификация экзогенной складчатости

Экзогенная складчатость возникает в верхних частях земной коры в связи с различными экзогенными процессами, которые могут быть отдаленным следствием эндогенных тектонических и других процессов. Большую роль в формировании экзогенной складчатости принадлежит явлениям гравитации. Среди экзогенных складок выделяют:

1. Оползневые (гравитационные) (наземные и подводные оползни, наплывы, лавины).

2. Деформационные, возникающие при эпигенезе осадков (уплотнение, разбухание, дегидратация)

3. Складки разгрузки от вышележащих толщ (при денудации последних). Возникают в днищах долины или на крутых склонах. Выражены плавными изгибами слоев в сторону открытого пространства.

4. Складки обрушения (в связи с карстообразованием). Мелкие неправильные складки ограниченного распространения.

5. Складки от напора ледников (гляциодислокации). Мелкие, но сложные, опрокинутые.

6. Ложные складки (первичные наклоны и изгибы слоев), связанные:

— с неровностями поверхности осадконакопления (облекание);

— с первичными наклонами и изгибами в эффузивных толщах;

— с различной скоростью осадконакопления

Связь складчатости и осадконакопления

Складчатость часто развивается параллельно с осадконакоплением что подтверждается различными мощностями и фациями осадков в своде и на крыльях крупных складок.

Изображение складок на геологических картах

Детальность изображенность складок

Складки изображаются либо на обычных геологических картах, либо на специальных структурных картах.

Стратиграфическое подразделение осадочной толщи должно быть достаточно детальным, чтобы рисунок складчатой структуры был более выразительным. Плохое стратиграфическое расчленение приведет к потере деталей складчатой структуры. При чрезмерной дробности стратиграфического разреза карта становится трудночитаемой. В однообразных по составу породах, при отсутствии окаменелостей, не удается достичь необходимой детальности стратиграфического расчленения. В этом случае прибегают к выделению маркирующих горизонтов.

Маркирующие горизонты - слои горных пород, обладающие относительно широким распространением, выдержанной мощностью и признаками, позволяющими выделить их среди окружающих пород. Величина мощности при этом существенного значения не имеет.

Характерные признаки маркирующих горизонтов:

I. Состав: пласты угля, слои песчаников, конгломератов среди известняков. Известняки среди терригенных пород, доломиты, гипсы, соли.

2. Характерная окраска.

3. Присутствие определенных окаменелостей.

4. Конкреции (гипсов, фосфоритов).

5. Включения (пирита, марказита, серы).

6. Текстура (комкованность, зернистость, оолитовое строение).