Ковалёв С.Г. (и др.) Общая геология с основами гидрогеологии и гидрологии

Подождите немного. Документ загружается.

321

ным (рис. 110, в). При наклонном к горизонту залегании осей складок на-

блюдается их погружение. Различают азимут (т. е. направление) погруже-

ния оси складки и угол, образуемый осью складки с горизонтом. Наклон-

ное положение осей складок встречается весьма часто в самых различных

складчатых районах, и углы наклона иногда достигают больших величин.

б) складки, у которых осевая линия изогнута дугообразно и направле-

ние погружения у оси изменяется по простиранию на противоположное

(рис. 111), называются

брахискладками (брахиантиклиналями и брахи-

синклиналями). В связи с погружением оси брахискладки в обе стороны

на одном и другом конце складки наблюдается периклинальное (или цен-

триклинальное) замыкание слоев, составляющих противоположные кры-

лья. Поэтому в плане брахискладки выражаются более или менее вытяну-

тыми овалами. С другой стороны, благодаря погружениям и поднятиям

осей складок (явление это называют

ундуляцией осей складок) образуются

своеобразные перегибы, как бы секущие под прямым углом главное на-

правление складчатости. Ундуляция осей складок и образование попереч-

ных перегибов хорошо видны на блок-диаграмме комплекса брахискла-

док, на рис. 111, где, кроме главного направления складчатости, прости-

рающегося параллельно линии АБ, наблюдаются поперечные перегибы,

протягивающиеся в направлении ВГ. Очевидно, что наклон слоев горных

пород, измеренный в вертикальной плоскости, проходящей вдоль АБ,

точно характеризует поперечный перегиб оси главной складки.

Рис. 111. Блок-диаграмма

комплекса брахискладок

_____________________

в) складки, имеющие

в плане приблизительно

одинаковые размеры во

всех направлениях, на-

зываются куполовидны-

ми, или куполами. Пере-

сечение их с горизонтальной поверхностью дает фигуру, близкую к кругу.

3. Третий признак, по которому могут быть расклассифицированы

складки, определяется расположением крыльев складок относительно

осевой поверхности. Кроме обычных складок, у которых крылья наклоне-

ны в сторону от осевой поверхности в антиклиналях и к осевой поверхно-

сти в синклиналях, различают сжатые складки разных типов – веерооб-

разные с обратным наклоном крыльев и изоклинальные складки с крыль-

322

ями, почти параллельными осевой поверхности (рис. 109, II,г).

4. Четвертый признак, по которому производится классификация скла-

док – форма замка. В зависимости от формы замка, кроме обычных скла-

док, различают остроугольные складки (рис. 109, II, а), сундучные, или ко-

рытообразные (рис. 109, II, б, в) и стулообразные складки.

5. Пятый классификационный признак складок отражает изменение

первоначальной мощности слоев горных пород на их крыльях и в замках.

Различают складчатость параллельную (рис. 112, а), подобную (рис. 112,

б) и диапировую (рис. 112, в). В параллельных складках мощность слоев

неизменна во всех частях складки. Подобная складчатость характеризует-

ся утолщением слоев в замках и уменьшением мощности на крыльях.

Диапировая складчатость характеризуется уменьшением мощности слоев

в замках складок.

Рис. 112. Формы складчатости

Все пять классификационных признаков или часть этих признаков могут

быть применены одновременно для характеристики морфологии складок.

Например, прямая (симметричная) остроугольная линейная складка в сис-

теме параллельной складчатости, наклонная сундучная брахискладка, опро-

кинутая изоклинальная складка в системе подобной складчатости и т. д.

К пликативным дислокациям относят также

флексуры (моноклинали),

представляющие собой коленообразный изгиб слоев (рис. 112, г). Иногда

относят к моноклиналям крылья больших, глубоко срезанных денудаций

или тектонически нарушенных складок в тех случаях, когда ядро складки и

противоположное ее крыло почему-либо трудно доступны для наблюдения.

Вопрос о происхождении и способах образования складчатых наруше-

ний является весьма сложным и детально рассматривается при изучении

323

таких дисциплин как структурная геология, геодинамика, тектоника и др.

Здесь мы остановимся лишь на некоторых простейших примерах образо-

вания складчатости. Несомненно, что складки в земной коре могут обра-

зовываться под влиянием различных причин. В связи с этим, в зависимо-

сти от происхождения сил, которые их формируют, складки подразделя-

ются на эндогенные и экзогенные.

Эндогенные складки. Образование этого типа складок связано с сила-

ми, возникающими внутри Земли. Складки сжатия образуются ввиду со-

кращения размера отдельного участка земной коры в результате горизон-

тальных или наклонных движений отдельных блоков (рис. 113, а, б). Пла-

стичные породы, находящиеся между двумя сближающимися блоками,

сминаются, образуя складчатые структуры.

Складки свободного скольжения (см. рис. 113, в) образуются под влия-

нием силы тяжести, вследствие соскальзывания пород от центра поднятия

в сторону прогиба. Встречая сопротивление пластов, залегающих в осевой

части прогиба, они сминаются в складки.

Складки раздавливания образуются под влиянием вертикальных сил,

направленных снизу вверх. На участках максимального приложения этих

сил формируется поднятие, в сводовых частях которого породы раздавли-

ваются и растекаются от центра поднятия к периферии. Это растекание,

так же как и в случае свободного скольжения, вызывает на склонах под-

нятия образование складок.

Рис. 113. Типы эндогенных складок (пояснения см. в тексте)

Отраженные складки образуются в осадочном чехле при неравномер-

ном движении отдельных блоков фундамента (см. рис. 113, г). Эти склад-

ки имеют широкое распространение и преобладают на платформах.

Магматогенные складки образуются вследствие давления магмы на

осадочные породы при ее внедрении в земную кору. Эти складки бывают

обычно локальными, одиночными, в зависимости от размеров магматиче-

ского тела занимают ограниченную площадь.

324

Метаморфогенные складки (складки, связанные с метаморфизмом по-

род) в настоящее время изучены недостаточно. Они образуются как в са-

мой метаморфизующейся толще, так и в окружающих ее породах вследст-

вие увеличения объема породы при нагревании или химических реакциях,

вызывающих увеличение объема.

Экзогенные складки. Складки этого типа часто называются атектони-

ческими (рис. 114), что подчеркивает их нетектоническое происхождение,

но морфологически они нередко бывают неотличимы от складок тектони-

ческих. Эти складки, как правило, занимают небольшие площади, не рас-

пространяются на глубину и, по сравнению со складками эндогенного

происхождения, играют незначительную роль в строении земной коры.

Экзогенные складки образуются самыми различными способами.

Антиклинальные складки облекания образуются вследствие того, что

осадок, накапливающийся в море на поверхности какого-то резкого вы-

ступа морского дна, образует изогнутый пласт куполовидной формы. Со-

ответственно осадок, выполняющий впадину в нижних частях, образует

синклинальую складку облекания (см. рис. 114, 1).

Рис. 114. Экзогенные (атектонические) складки (пояснение см. в тексте)

Складки выпирания (см. рис. 114, 2) образуются на дне долин или кот-

ловин, так как глинистые пласты могут выдавливаться по типу диапировых

складок на дно, где они ничем не перекрыты и давление на них поэтому

равно нулю. Такие складки выпирания распространены в долине р. Волги.

Складки уплотнения (см. рис. 114, 3) образуются в неоднородных по-

родах, состоящих из глин, в которых включены более плотные породы –

песчаники или известняки. Глины, уплотняясь, сжимаются и образуют

325

изгиб вокруг линз неуплотняемой породы. Складки разбухания, наоборот,

возникают в связи с расширением некоторых минералов при перекристал-

лизации. Например, ангидрит, переходя в гипс, увеличивается в объеме.

При этом он давит на окружающие породы, и в последних образуются

мелкие складки, называемые складками разбухания.

Складки оползневые (см. рис. 114, 4) выявляются наиболее отчетливо.

Оползень, сползая по склону, давит своей массой на породы, расположен-

ные в нижней части склона. В этих породах образуются мелкие, очень

часто косые или опрокинутые складки. Особенно интенсивно они выра-

жаются при подводных оползнях, в морских или речных осадках, еще не

утративших своей пластичности.

Складки обрушения (см. рис, 114, 5) образуются на дне карстовых во-

ронок, пещер и других полостей в земной коре. Они обрисовывают форму

поверхности дна указанной полости.

Ледниковые складки (гляциодислокации) являются наиболее крупны-

ми дислокациями экзогенного происхождения. Они создаются ледниками,

которые, сползая с гор, сдавливают рыхлые отложения, в результате чего

последние формируют складчатые структуры.

Выше речь шла о видах и формах отдельных складок. В том случае, ко-

гда рассматриваются достаточно обширные регионы, в которых присутст-

вуют многочисленные складчатые сооружения, то в зависимости от формы,

которую они вместе принимают в пространстве, они называются

антикли-

нориями

(рис. 115, а) или синклинориями (рис. 115, б).

Рис. 115. Сложные складчатые формы (а–антиклинорий, б–синклинорий)

326

Разрывные (дизъюнктивные) нарушения. Разрывные нарушения пред-

ставляют трещины, поверхности скольжения, зоны смятия или разлома, с

большими или меньшими перемещениями по ним (рис. 116). Своими срав-

нительно большими размерами и существенной амплитудой смещения

(вдоль плоскости разрыва или в перпендикулярном к нему направлении)

разрывные нарушения отличаются от безамплитудных (или микроампли-

тудных) трещин в горных породах, которые тоже в конечном итоге являют-

ся разрывами. Видами разрывных нарушений являются сбросы, подразде-

ляющиеся на простые сбросы, взбросы, сдвиги, надвиги, срывы и т.д.

Сброс – нейтральный термин, характеризующий разрывное нарушение с

относительно крутым или вертикальным падением и с существенным пере-

мещением в плоскости разрыва (рис.116, а). Это определение не подразуме-

вает способа образования разрывного нарушения и не зависит от направле-

ния относительного перемещения висячего и лежачего бока. Все сбросы по

морфологическим и по генетическим признакам, подразделяются на три

большие группы:

а)

взбросы – разрывные нарушения, приводящие к сокращению (в пла-

не) поверхности прилегающего к нарушению участка земной коры (рис.

116, б). Для взброса характерно относительное приподнимание висячего

бока или соответственно опускание лежачего бока. Сокращение, вызы-

ваемое движением по взбросу зависит от амплитуды перемещения и от

угла наклона его поверхности к горизонту;

Рис. 116. Формы разрывных нарушений

б)

нормальные сбросы – разрывные нарушения, приводящие к увели-

чению (в плане) поверхности прилегающего к нарушению участка земной

коры. Для нормального сброса характерно опускание висячего бока или

соответствующее поднятие лежачего бока;

в)

сдвиги – разрывные нарушения с горизонтальным (или преобла-

дающим горизонтальным) направлением перемещения одного или обоих

блоков, составляющих бока нарушения (рис. 116, г).

327

Взбросы и нормальные сбросы во многих случаях характеризуются на-

личием горизонтальной составляющей перемещения и, таким образом, пре-

вращаются в взбросо-сдвиги и нормальные сбросо-сдвиги. Об этом важном

обстоятельстве необходимо всегда помнить, анализируя происшедшие

вдоль разрыва перемещения, потому что в чистом виде взбросы, нормаль-

ные сбросы и сдвиги встречаются не часто и недооценка вертикального или

горизонтального элемента перемещения может привести к ошибкам. Но-

менклатура наименований, зависящая от направления перемещений нави-

сающего блока по разрывном нарушению, представлена на рис. 117.

Надвиги, покровы, шарьяжи – разрывные на рушения с полого залегаю-

щей поверхностью разрыва под углами мене 30° к горизонту (рис. 116, в).

Межформационные срывы – нарушения, следующие поверхности на-

слоения в осадочных породах или вообще крупным пологолежащим поверх-

ностям раздела между разнообразными породами и комплексами пород.

Рис. 117. Морфологическая классификация крутозалегающих разрывных

нарушений (стрелками показано относительное перемещение висячего бока

разрывного нарушения, по Г.Д.Ажгирею).

Трещины, вмещающие дайки – разрывные нарушения, представляющие

самостоятельный тип в тех случаях, когда вдоль трещины не происходило

перемещений с существенной амплитудой. Движение было ограничено

раскрытием в направлении, перпендикулярном к стенкам трещины. Кроме

таких трещин, дайки магматических пород могут заполнять также трещины

взбросов, нормальных сбросов, сдвигов, надвигов и межформационных

срывов. Однако последние виды встречаются значительно реже.

Среди всех этих многочисленных в структурно-морфологическом от-

ношении разрывных нарушений, необходимо различать две генетически

совершенно различные группы разрывов – разрывные нарушения, обра-

зующиеся при тектонических движениях, вызванных расширением боль-

ших частей земной коры, и разрывные нарушения, образующиеся при

сокращении значительных частей земной коры. В первом случае образу-

ются грабены, а во втором – горсты (рис. 118).

328

Рис. 118. Системы разрывных нарушений (а–ступенчатые сбросы, б–листри-

ческие сбросы, в–грабены, г–горсты)

§47. Геотектонические гипотезы и теории

Геотектонические гипотезы являются серией взаимосвязанных поло-

жений, призванных объяснить причины тектонических движений и эво-

люции структур земной коры. Как правило, при их разработке делаются

попытки увязать в единый непротиворечивый процесс развития эволю-

цию мегаструктур Земли в связи с ее внутреннем строением, магматизм,

рудогенез и т.д., т.е., объяснить все разнообразие геологических процес-

сов в рамках единой теории.

В конце XVII и первой половине XVIII века, наряду с различными

фантастическими теориями о строении Земли (см. рис. 119) и объясне-

ниями причин тектонических движений, имелись уже в известной мере

научно обоснованные представления.

Во второй половине XVIII и первой половине XIX века оформились

две геологические школы: плутонистов и нептунистов. Первые объясняли

тектонические явления действием «подземного жара», ведущего к возды-

манию отдельных участков земной поверхности и к извержениям вулка-

нов. Нептунисты отрицали значение «подземного жара»; согласно этому

учению все породы, в т. ч. и изверженные (например, граниты), образова-

лись в море. Наклонное залегание слоев они считали первичным, обу-

словленным наклоном морского дна, допуская более позднее образование

нарушенного залегания лишь в виде результата провала в подземные пус-

тоты. В первой половине XIX столетия восторжествовали представления

плутонистов, более близкие к истине, чем фантастические объяснения

нептунистов. Это привело к оформлению гипотезы поднятия – первой

более или менее научно обоснованной геотектонической гипотезы. В те

же годы пытались выявить основные направления в расположении склад-

329

чатых горных цепей и установить их геометрические закономерности.

Считалось, что горообразование и проявления вулканизма происходят

повсюду одновременно, в виде всемирных катастроф, отмечаемых на гра-

ницах стратиграфических подразделений перерывами и несогласиями.

Рис. 119. Строение Земли

по представлениям плу-

тонистов и нептунистов

XVII века (из книги

А.Кирхера)

_____________________

Контракционная

гипотеза

. В 1852 году

французский ученый

Эли де Бомон, опираясь

на космогоническую ги-

потезу Канта – Лапласа

о происхождении Земли

из первично огненно-

жидкой массы и после-

дующего ее остывания,

выдвинул геотектоническую гипотезу контракции, согласно которой склад-

чатость и горообразование происходят в результате сжатия земной коры,

приспосабливающейся к сокращающимся при остывании внутренним час-

тям земного шара. Контракционная гипотеза оказалась очень плодотворной

и безраздельно господствовала на протяжении около полустолетия. Венцом

этой гипотезы может считаться классический трехтомный труд Зюсса «Лик

Земли» (1883–1909), в котором, опираясь на контракционную гипотезу, был

подведен итог геологических знаний, накопленных к началу XX века, и

дано ясное представление о геологическом строении всех континентов зем-

ного шара. Но на рубеже XIX и XX веков появились новые факты, серьезно

подорвавшие достоверность этой гипотезы: 1) отказ космогонистов от ги-

потезы Канта – Лапласа, не способной в свете новых уточненных данных

удовлетворительно объяснить выяснившиеся к этому времени особенности

строения Солнечной системы, и 2) открытие радиоактивности, выявившее

ранее неизвестный самостоятельный источник тепла в Земле. Часть геоло-

гов продолжала (и продолжает) придерживаться основных положений кон-

тракционной гипотезы, учтя новейшие научные данные и внеся в гипотезу

соответствующие поправки и дополнения. Это направление получило на-

330

звание неоконтракционизма.

В своей основе

неоконтракционизм унаследовал от контракционной

гипотезы ее рациональное зерно – ведущее значение в развитии тектоге-

неза сокращения объема Земли, обуславливающее сжатие ее коры. Перво-

начальные расчеты радиогенного тепла, позволявшие говорить не о сжа-

тии, а, наоборот, о расширении Земли, оказались сильно преувеличенны-

ми. Появились новые аргументы в пользу гипотезы сокращения объема

Земли. Прямым указанием на изменение объема Земли может служить

вменение скорости ее вращения. Под влиянием приливного трения, вызы-

ваемого притяжением Луны и Солнца, скорость вращения Земли испыты-

вает вековое замедление. Исследования показали, что действительное за-

медление вращения меньше расчетного – теоретического. Одной из наи-

более вероятных причин такой разницы может являться сокращение ра-

диуса Земли, косвенно устанавливаемое по геологическим данным. Ис-

следования А.Б.Роновым и В.Е.Хаиным мощностей осадочного покрова

Земли показали, что как в геосинклиналях, так и на платформах погруже-

ния по размаху преобладают над последующими поднятиями. В океани-

ческих впадинах по наличию глубоко погруженных вулканических кону-

сов – гайотов также установлено существенное погружение. Наконец,

образование складчатых зон на месте геосинклиналей наиболее просто и

убедительно может быть объяснено тангенциальным сжатием. Уменьше-

ние радиуса Земли (сокращение ее объема) может происходить как под

влиянием ее общего остывания (что было сновным положением контрак-

ционной гипотезы), так и под влиянием гравитационного уплотнения

подкорового вещества, ведущего к увеличению плотности и уменьшению

объема. Например, при переходе оливина в шпинель, объем уменьшается

на 10–15%. Таким образом, возможность развития Земли в направлении

прогрессирующего уменьшения ее объема, что вляется принципиальной

основой гипотезы контракции, не может считаться опровергнутой совре-

менными научными данными.

Гипотеза изостазии – основывается на установленном в середине

XIX века явлении изостазии. Впервые на роль изостазии как возможного

геотектонического фактора обратил внимание в 1892 году американский

геолог Даттон, который отметил, что снос с эродируемого приподнятого

участка земной коры, облегчая материки, нарушает их изостатическое

равновесие, вызывая всплывание (поднятие) данного участка. В это же

время соседний пониженный участок, где накапливался сносимый мате-

риал, испытывая дополнительную нагрузку, погружается. При прогиба-

нии и поднятии коры следует предполагать горизонтальное перемещение

вязкого подкорового материала, перетекание его из-под погружающегося

участка в сторону поднимающегося, что, по мнению Даттона, могло вы-