Динамические условия образования складок

Морфологическая классификация складок

Складки и их элементы

Среди складок выделяются две основные разновидности – антиклинальные и синклинальные. Антиклинальными складками (антиклиналями) называются изгибы, в центральных частях которых располагаются наиболее древние породы по сравнению с краевыми, периферическими частями (рис. 19 а). В синклинальных складках (синклиналях) центральные части сложены более молодыми породами по сравнению с породами краевых частей (рис.19 б). 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 антиформой, выпуклостью вниз – синформой.

В складке выделяются следующие элементы. Часть складки в месте перегиба слоев называется замком или сводом (1–2; 3–4; 5–6; 7–8 на рис. 20). При характеристике пород, слагающих центральные части складок, употребляют термин «ядро». Части складок, примыкающие к своду (замку), называются крыльями (2–3; 4–5; 6–7 на рис.20). У смежных антиклинали и синклинали одно крыло является общим. Угол, образованный линиями, продолжающими крылья складок, называется углом складки (a).

Осевой поверхностью складки называется вертикальная или наклонная плоскость, проходящая через точки перегиба слоев, составляющих складку (рис.21) Осевой линией складки называется линия пересечения осевой поверхности с поверхностью рельефа (рис.21). Осевая линия характеризует ориентировку складки в плане. Ее положение определяется азимутом простирания. На карте осевая линия складки находится путем соединения точек, расположенных в местах перегиба слоев на плане (рис.21).

Шарнир складки – линия пересечения осевой поверхности с поверхностью одного из слоев (кровлей или подошвой), составляющих складку (рис. 21). Шарнир расположен в складке на поверхности слоя в месте его перегиба. Он характеризует строение складки вдоль ее осевой поверхности. Положение шарнира определяется азимутом его погружения (или воздымания) и углом погружения (или воздымания).

Положение шарнира на картах не всегда совпадает с осевой линией складки. Только в случае вертикальности осевой поверхности складки изображение шарнира и осевой линии совмещаются на карте. В складках с наклонной осевой поверхностью положения шарнира и осевой линии на карте могут сильно различаться.

Для установления направления наклона шарнира следует сравнить возраст слоев в месте их пересечения осевой линией складки. Шарнир погружается в направлении к более молодым породам.

Размеры складок характеризуются длиной, шириной и высотой. Длина складки – это расстояние вдоль осевой линии между смежными перегибами шарнира. Ширина складки складывается из расстояния между осевыми линиями двух соседних антиклиналей или синклиналей. Высотой складки называется расстояние по вертикали между замками антиклинали и смежной с ней синклинали, измеренное по одному и тому же слою.

Классификации складок основаны на различных принципах. В основу может быть положена форма складок или их происхождение. Классификация, в которой складки разделены по форме, называется морфологической, отражающая условия образования складок – генетической. В морфологических и генетических классификациях учитываются различные свойства, поэтому они не исключают, а дополняют друг друга.

В морфологической классификации разделение складок основано на следующих признаках.

I. По положению осевой поверхности выделяют складки.

А. Симметричные складки с вертикальной осевой поверхностью и одинаковыми углами наклона крыльев (рис.22,1).

Б. Асимметричные складки с наклонной или горизонтальной осевой поверхностью и различными углами наклона крыльев (рис.22,2). Они, в свою очередь, могут быть разделены на четыре вида:

1) наклонные складки с падением крыльев в противоположные стороны, различными углами и наклонной осевой поверхностью (рис.22,3);

2) опрокинутые складки с крыльями, направленными в одну и ту же сторону, и наклонной осевой поверхностью (рис.22,4); в опрокинутых складках различаются нормальные и опрокинутые (или подвернутые) крылья (рис.22,5,6); в нормальном крыле породы залегают в порядке наслоения, т. е. молодые отложения располагаются выше древних; в опрокинутом – соотношение между древними и молодыми породами обратное: древние породы перекрывают молодые;

3) лежачие складки с горизонтальным положением осевых поверхностей (рис.22,7);

4) ныряющие или перевернутые складки с осевой поверхностью, изогнутой до обратного наклона (рис.22,8).

II. По соотношению между крыльями складок выделяются:

1) обычные или нормальные складки с падением крыльев в разные стороны (рис.23 а);

2) изоклинальные складки с параллельным расположением крыльев; при вертикальном положении крыльев изоклинальные складки называются прямыми (см. рис.23 б), при наклонных крыльях – опрокинутыми (рис.23 в);

3) веерообразные складки с веерообразным расположением слоев (рис.23 г); ядра веерообразных складок нередко оказываются пережатыми, т. е. отделенными от остальных их частей (рис.23 д).

III. По форме замка различаются:

1) острые складки с углом складки меньше 90°;

2) тупые складки с углом складки более 90°;

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

По отношению длинной оси складки (длина) к короткой (ширина) различают линейные, брахиформные и куполовидные.

Линейными называют складки, в которых отношение длины к ширине больше трех. Складки овальных очертаний, у которых это отношение меньше, называют брахиформными (брахиантиклинали и брахисинклинали). При приблизительно одинаковых поперечных размерах складки называются куполовидными, а синклинальные складки этого вида – чашевидными или мульдами.

Положение складок в земной коре определяется ориентировкой их шарниров. На поверхности Земли при горизонтальных шарнирах крылья складок параллельны осевой линии. Там, где шарнир погружается или воздымается, слои огибают осевую линию. Участки антиклинальных складок, где шарнир наклонен, носят название периклинального замыкания или погружения. Слои на таких участках падают в стороны от ядра складки. В синклинальных складках слои, огибая ось складки, наклонены к ее ядру. Такие части складки называются центриклинальным замыканием или погружением.

В породах, подвергшихся интенсивному региональному метаморфизму и превращенных в сланцы и гнейсы, нередко наблюдаются складки, шарниры которых имеют вертикальное положение. Углы наклона слоев на крыльях таких складок обычно крутые или равны 90°.

К флексурам относят коленообразные изгибы в слоистых толщах с наклонным залеганием слоев при общем их горизонтальном залегании или более крутым падением на фоне общего наклонного положения. В вертикальных разрезах во флексурах выделяются следующие элементы (рис. 24): верхнее, или поднятое, крыло (АБ); нижнее, или опущенное, крыло (ВГ); смыкающее крыло (БВ), угол наклона смыкающего крыла (a); вертикальная амплитуда смыкающего крыла (а).

Флексуры, развитые в породах с наклонным залеганием, могут быть согласными и несогласными. В согласных флексурах верхнее, нижнее и смыкающее крылья наклонены в одну и ту же сторону, в несогласных – верхнее и нижнее крылья наклонены в одну сторону, а смыкающее крыло – в противоположную. Помимо флексур в условиях наклонного залегания встречаются участки с менее крутым или горизонтальным залеганием слоев, называемые структурными террасами. Если такой участок вытянут по направлению наклона моноклинали, он называется структурным носом.

Флексуры делятся на две группы. К первой из них относятся флексуры, развивающиеся позже процессов осадконакопления, ко второй – одновременно с процессами осадконакопления. Каждой группе флексур свойственны существенные отличия строения. Флексуры, возникшие после осадконакопления, не имеют различий в мощностях и фациях на крыльях (если только фации не менялись под влиянием каких-либо общих причин в процессе осадконакопления). В этом случае флексуры устанавливаются по чисто геометрическим признакам: увеличению угла падения на смыкающем крыле, изгибанию в местах сочленения смыкающего крыла с опущенным и приподнятым крыльями, различию в геометрическом положении крыльев. Углы наклона верхнего и нижнего крыльев флексуры могут быть как одинаковыми, так и различными. Такие флексуры широко развиты в складчатых областях и краевых прогибах. Реже они отмечаются на платформах.

Значительно сложнее строение флексур, формирующихся одновременно с накоплением осадков. Их отличия выражены в резком изменении мощностей и фаций на крыльях (рис.25). На нижних, опущенных, крыльях обычно наблюдаются наиболее полные стратиграфические разрезы пород с наибольшими мощностями и тонкообломочные глинистые и карбонатные фации. На смыкающих крыльях мощности пород наименьшие, здесь часто проявлены 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 опущенных. Слагающие их фации обычно грубообломочные. Смыкающие крылья описываемых флексур на глубине нередко осложняются разрывами (рис.25). Генетические классификации складок так же разно-

образны, как и морфологические, и, прежде всего, зависят от динамических обстановок, существующих в земной коре, и конкретных геологических условий.

 

Различия в динамической обстановке, существующей в земной коре, позволяют разделить складки на две крупные группы: складки изгиба и складки течения.

Складки изгиба возникают при продольном сжатии, поперечном изгибе и воздействии пары сил. Продольный изгиб вызывается силами, обычно ориентированными горизонтально и действующими вдоль слоистости (рис.26 а). При однородном составе слоистых толщ скольжение рассредотачивается по всей массе пород; если слои имеют различные свойства, оно концентрируется в наиболее мягких пластичных слоях (например, в прослоях аргиллитов, заключенных среди песчаников). Малопластичные слои при этом нередко разрываются и перемещаются в виде отдельных блоков. При скольжении вещество перераспределяется в пределах одной складки и перемещается к изгибам с большим радиусом кривизны от изгибов с относительно меньшим радиусом. Подобные складки легко воспроизвести, сгибая стопку листов бумаги.

При двухстороннем сжатии образуются симметричные складки. При одностороннем действии сжимающих усилий возникают наклонные или опрокинутые складки.

При поперечном равномерном изгибе силовое воздействие ориентировано перпендикулярно поверхностям наслоения. Образованию складок на начальных стадиях и в этом случае способствует скольжение слоев, но иного направления, чем в складках поперечного изгиба (рис.26 б). Вещество перемещается в стороны от участков с максимальным радиусом изгиба в большей степени, чем на участках с меньшим радиусом. Таким образом, при поперечном равномерном изгибе повсеместно будет наблюдаться различное по интенсивности растяжение пород.

При значительном поперечном изгибе в породах сначала возникают трещины, ориентированные перпендикулярно слоистости, а затем появляются крупные разрывы. Нередко центральные части таких складок отрываются и опускаются вниз под действием силы тяжести.

Если силы, вызывающие образование складок поперечного изгиба, сосредоточены вдоль определенных линий, то возникают особенно сложные деформации, повторяющие в общих чертах те линейные направления, от которых передаются усилия (рис.26 в). В таких складках участки с интенсивным растяжением могут локализоваться в виде узких полос, создавая флексуры.

Складки, формирующиеся при действии пары сил (сдвиговых деформациях), имеют ряд отличительных свойств. Важно установить, в какой плоскости действует пара сил: в горизонтальной или вертикальной. В первом случае оси складок обычно располагаются кулисообразно под углом 40-50⁰ к активной паре сил, занимая все пространство в интервале между действующими силами. Если действие сил сосредоточено по разные стороны от линии разрыва, то оси складок при приближении к нарушению дугообразно изгибаются в направлении смещения крыльев.

При расположении пары силы в вертикальной плоскости, т.е. друг над другом, и их действии в горизонтальном или субгоризонтальном направлении образуются наклонные или опрокинутые складки, нередко осложненные разрывами (рис.26 г). При активном действии нижнего вектора наклон и опрокидывание складок совпадают с направлением вектора (рис. 27). Если активен верхний вектор, то наклон и опрокидывание складок происходят в сторону, противоположную направлению вектора.

Образование складок течения обусловлено высокой пластичностью вещества, фактором времени и температурой среды. Для направленного течения необходима достаточная разность давлений в окружающих породах, способная вызывать их перемещение из участков с высоким давлением к местам с относительно низким давлением (рис.26 д).

В верхних слоях земной коры, где температуры и давления невысокие, течение свойственно только горным породам с высокой пластичностью: солям, гипсам, углям, известнякам и глинам, насыщенным водой. При достаточно высоких температурах и давлениях высокую пластичность приобретают даже такие породы, как кварциты, аплиты, нейсы и др. При этом одновременно может отмечаться и перекристаллизация вещества.

Для складок течения характерны особенно неправильные формы с многочисленными раздувами, утонениями и пережимами слоев (рис.26 д). При этом происходит относительно свободный рост антиклиналей вверх, а пластичные породы перемещаются из крыльев на участки с меньшим давлением в ядре складок, где образуют структуры течения, нередко дисгармоничные общему строению основной складки. Складки течения, развитые в метаморфических толщах, отличаются небольшими размерами и возникают вследствие направленного давления в условиях повышения температуры до сотен градусов и длительного воздействия нагрузок.