Азимутальным угловым несогласием называется такое, при котором простирания контактирующих свит не совпадают.

Рис. 2. Геологическая карта и профиль а) углового; б) азимутального несогласия.

Таким образом, полная характеристика углового несогласия слагается из двух величин: значения угла несогласия и угловой величины азимутального несогласия. Эти величины имеют различную зависимость от продолжительности времени, в течении которого формируется поверхность несогласия.

Географическим несогласием называется угловое несогласие с углом менее 1⁰. Вследствие малого угла такое несогласие может быть установлено только при изучении обширных территорий (например, залегание мезозойских отложений Ленско-Вилюйской впадины, юрских пород на Русской платформе и т.д.). Таким образом, географические несогласия служат связующим звеном между угловыми и параллельными несогласиями. Отсюда также очевидно, что параллельные несогласия в прямом значении этого термина встречаются сравнительно редко и характеризуются небольшой площадью распространения.

Рис. 3. Контакт докембрийских гранитов и среднедевонских песчаников в бассейне р. Кальмиус.

По отчетливости поверхности несогласия различают явное и скрытое несогласия.

Явное несогласие – несогласие с отчетливо и резко выраженной поверхностью несогласия. Скрытое – с неопределенным положением поверхности несогласия. Так, например, к югу от Донецкого каменноугольного бассейна в обнажениях по р. Кальмиус (рис. 3) на размытой поверхности докембрийских гранитов непосредственно залегают отложения среднего девона (3, 4). Граниты (1) сохраняют массивное сложение в основании разреза, а вблизи кровли сильно разрушены и выражены рыхлым элювием (2). Выше разрушенные граниты постепенно переходят в грубый аркозовый песчаник (3), который, в свою очередь сменяется более тонким, лучше отсортированным песчаником, внизу лишенным слоистости, а вверху со слоистостью (4).

По площади распространения выделяются региональные и местные несогласия.

Региональные несогласия проявляются на огромных территориях и вызываются общими для больших площадей вертикальными положительными движениями. Примерами таких несогласий могут служить юрские и предверхнемеловые несогласия, развитые в пределах всей Русской платформы. Широко развиты региональные несогласия также в складчатых областях.

Местные несогласия не имеют широкого распространения и отражают движения и рост отдельных структур. В этом отношении весьма характерно появление большого числа местных несогласий в присводовых частях соляных куполов Урало-Эмбенской области и среди казанских отложений на отдельных куполах Заволжья.

При росте антиклинальных складок и куполов параллельно с осадконакоплением местные несогласия могут возникнуть в верхних частях поднятий.

По условиям возникновения несогласия делятся на истинные, ложные и внутриформационные.

Истинные несогласия фиксируют перерывы в отложении осадков, вызванные вертикальными тектоническими движениями. Такие несогласия формируются в более или менее длительный отрезок времени, устанавливаемый при изучении разрезов.

К ложным несогласиям должны быть отнесены различные сложные, но всегда местные размывы в сериях косослоистых пород, сопровождающиеся иногда резко выраженными угловыми несогласиями. Косая перекрещивающаяся и диагональная слоистость возникает вследствие постоянного изменения поверхности накопления при одновременном сочетании и наложении друг на друга процессов отложения осадка и его перемыва.

Внутриформационные несогласия включают несогласия, возникающие в результате размыва, происходящего одновременно с накоплением осадка. Основная роль в образовании внутриформационных несогласий принадлежит донным течениям. Размывы имеют местное значение и часто наблюдаются в основании грубозернистых пород: песчаников и конгломератов, залегающих на тонкозернистых отложениях – глинах и алевритах. При этом в грубозернистых породах часто встречаются катуны из подстилающих тонкозернистых пород, а сама поверхность контакта между слоями имеет неровное строение – многочисленные вымоины и выступы.

Внутриформационные размывы не отражают переломных моментов в развитии слоистой структуры и не предшествуют новым циклам седиментации. Они вызываются изменениями физико-географических условий в области накопления осадков (например, увеличением скорости движения водной среды) или в зоне денудации.

Тектонические несогласия

Несогласные контакты между слоями различного возраста и литологического состава могут быть вызваны тектоническими разрывами и перемещениями по ним отдельных блоков горных пород. В условиях хорошей обнаженности и достаточной детальности геологических исследований обычно легко выявить стратиграфические и тектонические несогласия и отличить их друг от друга.

При тщательном изучении контакта можно получить следующие дополнительные сведения: 1) наличие систем зеркал скольжения и растертых масс тектонической брекчии указывает на большую вероятность тектонических причин образования контакта; 2) наличие базального конгломерата в основании верхней свиты, также как и четко выраженных следов выветривания в поверхностной зоне нижней свиты, является несомненным доказательством существования разделяющей их поверхности углового несогласия.

Существенный материал может дать детальный анализ взаимоотношений слоистости верхней свиты с поверхностью контакта. При параллельном расположении слоистости и контакта вопрос решается в пользу признания трансгрессивного залегания верхней свиты. При срезании плоскостью контакта слоев верхней свиты вероятнее присутствие тектонического контакта. Однако и в данном случае могут оставаться сомнения, так как подобные соотношения слоистости свиты с ее подошвой могут возникнуть при дисгармоничных, внутрипластовых деформациях, особенно частых при резком различии литологического состава двух разновозрастных свит.

Строение поверхностей несогласия

Поверхность стратиграфического несогласия может иметь различные формы. Она бывает сильно сглаженной, но возможны и резко выраженные неровности древнего погребенного рельефа с колебаниями отметок на коротких расстояниях, исчисляемые десятками и даже сотнями метров. Естественно, что накопление осадков на неровной поверхности будет отличаться рядом особенностей. Наиболее характерны случаи облекания и прилегания.

Облекание представляет собой плащеобразное перекрытие отлогой поверхности размыва древних пород. Главной особенностью этой формы несогласного залегания является прямое отражение выступов и понижений поверхности несогласия в строении несогласно залегающей серии слоев. Мощности слоев в нижней части несогласно залегающей серии уменьшаются над повышениями древнего рельефа и увеличиваются над понижениями. Это различие мощностей постепенно выравнивается при движении вверх по разрезу; одновременно может изменяться и состав формирующихся слоев.

Прилегание. При резких очертаниях рельефа поверхности несогласия формирование осадочных пород происходит путем постепенного заполнения пониженных участков. Здесь вдоль крутых склонов возможны различные случаи прилегания слоев, среди которых различают параллельное и несогласное прилегание. При параллельном прилегании как размытые слои, так и налегающие на них свиты залегают параллельно; при несогласном – верхние слои залегают на нижних с угловым несогласием.

Рис. 4. Несогласное прилегание аллювиальных отложений к коренным породам (а-в-б) и согласное прилегание аллювиальных отложений поймы к аллювиальным отложениям террасы (в-г). I – коренные породы; II – отложения террасы; III – отложения поймы.

Прилегание слоев широко развито среди прибрежных морских отложений и особенно часто – в прибрежной зоне ингрессивно залегающих свит. Оно также широко распространено среди аллювиальных образований. Последние, заполняя промытые рекой ложбины, всегда прилегают к коренным породам, слагающим берега долины. Соотношения аллювиальных отложений и коренных пород могут характеризоваться при этом как параллельным, так и несогласным прилеганием, а различные по возрасту террасы, сложенные аллювием, как правило, прилегают друг к другу параллельно (рис. 4).

Критерии установления стратиграфического несогласия

Граница поверхности несогласия обладает рядом признаков, позволяющих отличать ее от обычных границ между слоями:

1) характерное строение поверхности несогласия, имеющей в отличие от обычных поверхностей наслоения многочисленные неровности в виде вымоин (карманов) и выступов;

2) угловое несогласие между свитами различного возраста;

3) резкий возрастной размыв между палеонтологическими остатками в выше- и нижележащих слоях. Этот критерий важен для платформенных областей, где угловые несогласия редки, а литологический состав может быть очень близким;

4) резкое различие в степени метаморфизма двух соприкасающихся свит, а также в их насыщенности жильными образованиями;

5) присутствие базального конгломерата в основании несогласно залегающей толщи. От внутриформационного конгломерата базальный отличается значительно худшей сортированностью;

6) резкий переход от морских отложений к континентальным или, наоборот, от континентальным к морским, большей частью свидетельствует о наличии между ними перерыва в отложении;

7) различные следы выветривания, сохраняющиеся на поверхности несогласия или в породах, залегающих непосредственно ниже ее, также могут быть признаками перерыва.

ЛЕКЦИЯ № 7: «Складчатые нарушения»

Первоначальное горизонтальное залегание вулканогенно-осадочных толщ чаще всего бывает нарушенным. Слои приобретают наклонное залегание, волнообразно изгибаются, местами разрываются трещинами и смещаются по ним. Возникают вторичные формы залегания слоев. Обычно они обусловлены движениями земной коры, вызванными внутренними силами, т.е. тектоническими движениями. По характеру происшедших изменений нарушения делятся на два типа: пликативные[1] нарушения, заключающиеся в нарушении формы слоев и их положения в пространстве без нарушения сплошности, и дизъюнктивные[2], выражающиеся образованием трещин и часто в дифференциальных перемещениях блоков пород, разделенных этими трещинами. Кроме тектонических встречаются и нетектонические нарушения, связанные с поверхностными силами – движением ледников, оползней и др. Возникающие при этом деформации захватывают небольшие поверхностные участки пород, роль их в формировании структуры земной коры мала, и поэтому рассмотрены они будут поверхностно.

Пликативные нарушения очень часто называют также складчатыми, однако такие нарушения приводят не только к образованию складок, но и просто к наклону слоев, а также ко вторичному изменению мощности слоев.

Рис. 1. Геологическая карта и разрез моноклинально залегающей толщи.

Одним из широко распространенных пликативных нарушений является наклонное, или моноклинальное, залегание слоев (рис. 1), характеризующееся одинаковым углом и направлением наклона слоистой толщи. Если моноклинальное залегание выдерживается на большой площади, такую форму залегания называют моноклиналью. Обычно такие формы встречаются на платформах и в областях сопряжения складчатых сооружений с примыкающими к ним прогибами.

Если на фоне горизонтально или моноклинально лежащих слоев возникает перегиб к более крутому залеганию, а затем вновь выполаживается, такая структурная форма называется флексурой (рис. 2).

Рис. 2. Геологическая карта и разрез флексуры.

Флексура – это коленообразный изгиб слоистой толщи. У флексур в вертикальных разрезах выделяются следующие элементы: верхнее, или поднятое, крыло; нижнее, или опущенное, крыло; смыкающее крыло; угол наклона смыкающего крыла; вертикальная амплитуда смыкающего крыла.

Флексуры, распространенные в породах с наклонным залеганием, могут быть согласными и несогласными. В согласных флексурах верхнее, нижнее и смыкающие крылья направлены в одну и ту же сторону; в несогласных – верхнее и нижнее крылья наклонены в одну сторону, а смыкающее крыло – в противоположную. Если коленообразный изгиб пород наблюдается в горизонтальной плоскости, такая флексура носит название горизонтальной.

Флексуры можно разделить на две группы. К первой относятся флексуры, развивающиеся позже процессов осадконакопления. Ко второй – флексуры, развивающиеся на фоне процессов осадконакопления. Строение каждой из групп флексур обладает рядом существенных отличий.

Флексуры, образовавшиеся позже осадконакопления, не имеют различий в мощностях и фациях на крыльях, углы наклона верхнего и нижнего крыльев могут быть одинаковыми, но могут быть и различными.

Значительно сложнее строение флексур, образующихся одновременно с накоплением осадков. Отличительные черты этих флексур выражаются в резком изменении мощностей и фаций на их крыльях. На нижних опущенных крыльях обычно отмечаются наиболее полные стратиграфические разрезы пород с наибольшими мощностями и тонкообломочные глинистые или карбонатные фации. На смыкающих крыльях мощности пород наименьшие, часто здесь появляются перерывы с выпадением отдельных членов стратиграфического разреза. Смыкающим крыльям свойственны грубообломочные фации и нередко рифогенные образования. На верхних, приподнятых крыльях мощности пород значительно меньше, чем на опущенном крыле. Слагающие их фации обычно грубообломочные. На глубине смыкающие крылья описываемых флексур нередко осложняются разрывами.

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.

Наиболее распространенными и разнообразными формами пликативных нарушений являются складки, т.е. волнообразные изгибы слоев.

Любую складку определяют следующие элементы:

- крылья – две более или менее ровных наклонных поверхности, образованные смятыми в складку слоями;

- замок или свод – часть складки в месте перегиба слоев (строгих границ между крыльями и замком не существует);

- ядро – внутренняя часть складки, выделяющаяся условно относительно какого-либо слоя и имеющая соответственно различный объем, зависящий от глубины рассматриваемого разреза;

- угол складки – угол, образуемый мысленно продолженными до пересечениями крыльями;

- шарнир – линия, проходящая через точки максимального перегиба слоя в замке складки (это обычно кривая, изгибающаяся и в горизонтальной и в вертикальной плоскостях). Положение шарнира определяется азимутом его погружения (или воздымания) и углом погружения (или воздымания);

- гребневая поверхность – поверхность, соединяющая самые высокие точки расположения слоев, образующих складку;

- гребень складки – это линия пересечения гребневой поверхности с кровлей или подошвой любого из слоев складки;

- осевая плоскость – поверхность, проходящая через шарниры складки, проведенные по разным слоям, ее составляющим;

- ось складки – линия пересечения осевой плоскости складки с горизонтальной плоскостью. Ось характеризует ориентировку складки в плане. Ее положение определяется азимутом простирания. На карте ось складки находится путем соединения точек, расположенных в местах перегиба слоев.

Кроме того, в поперечном разрезе складки характеризуются длиной, шириной и высотой, определяемыми относительно какого-либо слоя. Длина складки – это расстояние вдоль осевой линии между смежными перегибами шарнира. Ширина (или горизонтальный размах) измеряется расстоянием между осевыми поверхностями двух сопряженных складок. Высота (или вертикальный размах) складки определяется вертикальным расстоянием между положением одного и того же слоя в замках двух соседних складок – антиклинальной и синклинальной.

Среди складок выделяются две основные разновидности – антиклинальные и синклинальные. Антиклинальными складками (антиклиналями) называются изгибы, в центральных частях которых располагаются более древние породы относительно их краевых, периферических частей. В синклинальных складках (синклиналях) центральные части сложены породами, более молодыми по сравнению с породами, слагающими их краевые части.

В сильно деформированных толщах (главным образом метаморфических) стратиграфический критерий определения антиклинальных и синклинальных складок может быть неприменим и тогда пользуются нейтральными терминами: складки, обращенные выпуклостью вверх, называют антиклинальными, а обращенные выпуклостью вниз – синклинальными.

Морфологическая классификация складок

I. По положению осевой поверхности:

А. Симметричные складки – с вертикальной осевой поверхностью и одинаковыми углами наклона крыльев;

Б. Асимметричные складки – с наклонной или горизонтальной осевой поверхностью и различными углами наклона крыльев:

1) наклонные;

2) опрокинутые;

3) лежачие;

4) ныряющие, или перевернутые.

II. По соотношению между крыльями:

1) обычные, или нормальные;

2) изоклинальные;

3) веерообразные.

III. По форме замка:

1) острые – с углом менее 90⁰;

2) тупые – с углом более 90⁰;

3) сундучные (коробчатые) с плоскими замками и крутыми крыльями.

IV. По соотношению мощностей слоев на крыльях и в сводовой части:

1) подобные складки, у которых мощность слоев на крыльях меньше мощности в сводах, а форма замка не меняется с глубиной;

2) концентрические складки – одинаковая мощность слоев в своде и на крыльях;

3) антиклинальные складки с утоненными замками – мощности слоев в сводах меньше, чем на крыльях;

4) синклинальные складки с повышенными мощностями пород в замках – углы наклона крыльев также увеличиваются с глубиной.

V. По отношению длины к ширине:

1) линейные – отношение длины к ширине больше чем 3:1;

2) брахиморфные – складки овальной формы, у которых это отношение меньше, чем 3:1;

3) купола и мульды – антиклинальные и синклинальные складки с примерно одинаковыми длиной и шириной.