Геология / 4 курс / Структурный анализ / Казаков_Заика-Новаций

			ного дугой малого круга, совпа­
			дают и отвечают ориентировке оси
			наложенной складчатости в2. Рас­
			смотренная стереогеометрия свой­
			ственна случаю, когда наложен­
			ные складки представлены склад­
			ками изгиба.
			4.
			ки генетически отвечают склад­
			кам ламинарного течения, то при
			поясовом		распределении				на	сте­
			реограмме			по дуге большого
			круга шарниры в\ окажутся рас­
			сеянными		по	другой		дуге боль­
			шого	круга,		расположенной				под
	Рис. 120. Определение положения оси		значительным			углом		к	первой
			(рис.	119, г).		Ось		наложенной
	наложенной складчатости в2 по ори­
	ентировке шарниров в\ ранних скла­		складчатости			в2	IB этом		случае
	док и осевых плоскостей S-2 наложен­		определится как				нормаль к			поя­
	ных складок:	осевых плоскостей наложен­	су nS\.		Ориентировка				в х	дает
	л 5 а — полюса		здесь	только		качественную				ха­
	ных складок,	а — кинематическая ось
			рактеристику,			указывая,			что	на­

ложенные складки представлены складками ламинарного течения. Аналогично рассмотренным четырем случаям решить обратную задачу, т. е. восстановить положение шарниров ранних складок по ориентировке шарниров и осевых плоскостей наложенных складок, за исключением коаксиальных наложений, простыми спо­ собами невозможно. Существуют некоторые специальные геомет­

рические построения.

Определение оси наложенной складчатости по ориентировке шарниров ранних складок и осевых плоскостей наложенных скла­ док. Если наложенные складки представлены складками ламинар­

ного течения, то их осевые			плоскости и параллельные им	сланце­
ватость	или кливаж	будут	ориентированы однообразно.	Полюса
n S 2 на	стереограмме	дадут	четкий максимум (рис. 120).	Среднее

положение осевых плоскостей определится как дуга большого кру­

га,	перпендикулярного максимуму	n S 2. Шарниры ранних скла­
док	0ь ориентированные косо к	S2, при план-параллельной де­

формации, свойственной ламинарному течению, разместятся по другой дуге большого круга. Отложив по дуге S2 90° от точки пересечения больших кругов, получим ось наложенной складча­ тости в2.

9.10. Определение додеформационного положения слоистости

При осадконакоплении в морских бассейнах возникает изна­ чально горизонтальная или близкая к ней слоистость. В дальней­ шем при осадкообразовании слоистость деформируется, обычно

180

*2

ь 2

f 2

V

ь /

р,

ь>

F ,

шарниры

складок, изм ерен­ ные в поле

линии п ересе­ чения крыльев складки (вычис­ ленные)

оси поя­ сов и кониче­ ских

траекто­ рий на icS-

диаграммах

Этапы

склад­ чато­ сти

мезоструктуры

макро-и суп ер ст ­ руктуры

10. Индексация структурных элемен­ тов

Линейные структурны е элементы

неоднократно. В данном случае под додеформационным положе­ нием слоистости мы будем пони­ мать не изначальное горизон­ тальное ее залегание, а ее поло­ жение до какого-либо определен­ ного этапа складчатости или ме­ жду этапами. Такая задача до появления геометрического ана­ лиза даже не ставилась. Ныне же возможно ее принципиальное решение.

Исходной предпосылкой для решения задачи является то об­ стоятельство, что в складчатой структуре существует линия, ко­

торая при складчатой деформации сохраняет свое додеформационное положение. Эта линия — шарнир складки. Если на разных участках какой-либо площади мы получим среднестатистическое положение шарниров, то сможем вычислить и додеформационное положение плоскости, в которой они лежат.

Для графической обработки необходимы массовые замеры за ­ леганий слоистости и шарниров мелких индивидуальных складок.

Воспользуемся также системой индексации,		представленной в
табл.	10.
Графические операции проводятся в следующей последователь­
ности:
1.	Составление ^ S -диаграммы слоистости	и сводных диаграмм

шарниров складок для всей площади в целом.

Эта операция необходима для выявления пригодности взятой площади к решению поставленной задачи.

Получаемые л;5-диаграммы могут быть двух родов:

а) полюса слоистости концентрируются в поясах по дугам больших или малых кругов, а оси поясов и конических траекторий на л5-диаграммах (p-оси), статистически совпадая с е й в!-осями, четко с ними коррелируются. Этот случай отвечает одноактной деформации или двуактной коаксиальной деформации и неблаго­ приятен для решения нашей задачи;

б) полюса слоистости концентрируются в полях, не отвечающих дугам большого или малых кругов, или распределяются преиму­ щественно на площади диаграммы, а в- и в!-оси не коррелируются с данными ttS -диаграммы. Такие особенности характерны для пло­ щадей неоднократной некоаксиальной складчатости. Этот вариант благоприятен для решения нашей задачи.

Пример такого рода представлен на рис. 121, где приведена графическая обработка данных по одному из районов южного по­ бережья Крыма. Полюса слоистости, залегание которой было из­ мерено на всей площади (диаграмма А, рис. 121), образуют кон­ центрацию, отличающуюся от круговых концентраций, а шарниры

181

мелких складок (диаграммы А, Б) не коррелируются с ориенти­ ровкой полюсов слоистости.

2. Следующая операция состоит в разделении площади на структурно-однородные участки (домены), составлении jiS -диа- грамм для этих участков и нахождении в них ,р-осей.

Смысл этого разделения состоит в том, чтобы найти такие участки, в которых наиболее интенсивно проявился какой-либо один этап деформаций, т. е. гетерогенная площадь должна быть разбита на гомогенные поля. При выделении доменов нужно ру­ ководствоваться однообразным залеганием первичных структур, одинаковым стилем складок, их сходной визуальной ориентиров­ кой. Если какой-либо из доменов вновь обнаруживает гетероген­ ность строения, то его необходимо разбить на еще более мелкие участки, добиваясь статистически гомогенных полей.

Все дальнейшие графические операции в пределах выделенных доменов сводятся к нахождению p-оси, которая является осью макроструктуры, если домен представлен одной структурой, или суперструктуры, под которой мы будем понимать сумму одинако­ во ориентированных и одновозрастных складок в данном домене.

На гетерогенной площади (рис. 121) оказалось возможным вы­ делить четыре домена. В домене I развиты почти исключительно ранние складки Fi, устанавливаемые непосредственно в обнаже­ ниях и по изменениям залеганий ритмичной слоистости. Складки Fi сжатые, а их осевые плоскости падают под средними углами, поэтому полюса слоистости на крыльях складок дают на jtS-диа- грамме (диаграммы 1) два сближенных максимума. Дуги d — d, отвечающие этим максимумам, показывают среднестатистическое

Рис. 121. Структурный анализ складчато-смятого триасового флиша на южном

слева — структурная схема				участка:	1 — залегание	слоистости	(а — нормальное, б — опро-
осевые плоскости			поздних	складок F2: 4 — границы		доменов; справа — структурные диаграм-
(крестики),	Б	—	ориентировка шарниров осей складок F2 (кружочки), В — ориентировка
тости, I —	IV	—	полюса слоистости		(точки), дуги	концентраций	и определение осей склад-

182

положение крыльев, а их пересечение соответствует оси р супер­ структуры. Так как nS концентрируются по дуге большого круга, то складки и суперструктура, по-видимому, в целом отвечают геометрии цилиндрического типа. На диаграмме видно, что ось р ориентирована субпараллельно шарнирам реально наблюдавших­ ся складок Fi и значительно отклоняется от шарниров складок F2. Поэтому можно считать, что суперструктура отвечает Fi, а ось р может быть обозначена как Рь

Стереогеометрия доменов II и III сходна. Полюса слоистости концентрируются по траекториям малых кругов, что указывает

побережье Крыма у с. Рыбачьего:

кинутое); 2 — осевые плоскости ранних складок Л	(а — синклинали, б — антиклинали); 3 —
мы; А — общая для участка диаграмма полюсов	слоистости и шарниров ранних складок

осей складчатости (р) на разных этапах и положение додеформационного залегания слоисчатости (р) в разных доменах

183

на принадлежность суперструктур к коническому типу. Построен­ ные треугольники p-пересечений, в пределах которых должна на­ ходиться p-ось, располагаются в зоне концентрации шарниров мелких складок F2. Суперструктуры отвечают F2, а р-ось = р2

(Рги Ра)-

В домене IV полюса слоистости концентрируются в широком поясе по дуге большого круга (субцилиндрическая деформация). Полюсом плоскости симметрии этого пояса является p-ось. Супер­ структура наложена на складки Fx (изгиб осевых плоскостей F b см. карту, рис. 121, домен IV), поэтому p-ось (р") не может быть

древнее р2. Ее взаимоотношения с осями р2 в доменах II и III остались невыясненными. Вследствие этого условно p-оси в доме­ нах II и III обозначены как р ', а в домене IV — как р'7.-

3. Последний этап работы — составление диаграммы p-осей и определение додеформационного положения слоистости.

Как и шарниры складок, p-оси отвечают статистически некото­ рым линиям, не претерпевшим деформации. Если бы мы нашли две линии, сохранившие додеформационные положения, то этим мы определили бы додеформационное положение плоскости. Такие возможности представляются при анализе ориентировки р-осей.

Нанесенные на диаграмму В (рис. 121), четыре p-оси распола­ гаются на одной дуге большого круга, которая и отвечает поло­ жению слоистости перед деформацией Fi. Плоскость слоистости залегала с простиранием СВ 80°, падение на СЗ < 40°. Такое ее положение подтверждается, например, тем, что шарниры наблю­ даемых складок Fi падают в направлении падения осевых плос­ костей (на СЗ < счэ40—60°, диаграмма А, рис. 121), а не ориен­ тированы по простиранию последних (негоризонтальны).

за	Контрольные вопросы, задания. 1. В чем суть и цели	геометрического анали­
	применительно к структурной геологии? 2. Что такое стереографические сетки
и	какие типы структурно-геологических задач можно	решать с их помощью?

3. Осуществите геометрический структурный анализ при помощи измерений ха­ рактерных элементов складок по образцам горных пород. 4. Составьте рисунок складки по ее параметрам, изображенным на стереодиаграмме.

Глава 10. РАЗРЫВНЫЕ НАРУШЕНИЯ

Прочность горных пород на разрыв относительно невелика (табл. 11), поэтому трещиноватость и различного типа разрывные нарушения широко распространены и могут быть изучены в от­ дельных, сравнительно небольших обнажениях. Д аж е в рыхлых песчаных отложениях на отпрепарированных ветром поверхностях нередко наблюдаются разрывы и смещения слоев, что указывает

на мгновенность их возникновения. В			массивных горных		породах
в результате	предшествующего напряженного состояния				сущест­
вуют скрытые	плоскости,	выявляемые	при ударе	молотком или
выветривании.	Смещения	по разрывам	многократно	повторяются:

с главной поверхностью закономерно сочетаются всторостепенные

184

11. Прочность пород и других материалов (но В. Ярошевскому, 1981, упро­ щено)

Порода или			Прочность в кг с / с м*
материал	Сжатие	|	Растяжение	|		Сдвиг
Базальт	1500—3000		100—200			100
Гранит	1000—2000		50— 150		150—300
Мрамор	900— 1200		30— 100		100—300
Известняк	400— 1000		30—70		100—200
Песчаник	500—900		20—60		50— 150
Сталь	2400		3800			_
Бетон	140		13			—
П р и м е ч а н и е .	Прочностью	называется способность			тел	сопротив­
ляться разрушающим	нагрузкам;	определяется максимальной				величиной

напряжений, которую данное тело может выдержать, не подвергаясь раз­ рушению.

«оперяющие» смещения; горные породы такой тектонической зоны претерпевают изменения, иногда весьма существенные, вплоть до образования своеобразных пород-тектонитов, строение и состав которых целиком обусловлены местным полем тектонического на­ пряжения; тектонические зоны обычно представляют собой высо­ копроницаемые системы, по которым циркулируют подземные воды, поднимается магма, что в конечном итоге (осаждение и кри­ сталлизация) приводит к закупорке и консервации системы как сложного геологического новообразования — тектонической струк­ туры «дизъюнктивного происхождения».

10.1.Разрывы в пространстве

ивремени

Одним из первоочередных вопросов, подлежащих решению и с практической целью, и в теоретическом плане, являются направ­ ление и размеры одноразового и суммарного разновозрастного смещений. Именно решение этого вопроса позволяет понять суть проблемы пространственного размещения и структурной эволюции во времени разрывов и разломов. Как и большинство подобных вопросов, эта проблема рассматривается в двух аспектах: сравни­ тельном (относительном) и абсолютном. Чаще геологу приходится, за неимением достаточных сведений, довольствоваться выяснени­ ем относительных параметров смещения крыльев (блоков) разры­ ва одного по отношению к другому. Такой подход связан с тем, что во время полевых наблюдений при геологическом картирова­ нии или чтении геологической карты геолог видит суммарный эффект, выражающийся в сочетании вдоль линии разрыва в преде­ лах одной поверхности (реальной земной или геологической кар­ ты) разновозрастных горных пород. Подобный пример, показанный

на	рис. 122, достаточно нагляден и типичен. Разрыв круто падает
к	востоку и, следовательно, восточное крыло висячее, а противо­

185

	положное — лежачее. Но такой конеч­
	ный результат				может быть		достигнут
	в процессе самых разнообразных дви­
	жений, сложность которых невозмож­
	но полностью				расшифровать (некото­
	рые	из	них		показаны на		рис. 123),
	в связи с чем геолог избирает самый
	простой		(и не обязательно самый вер­
	ный) вариант, согласно которому один
	блок приподнят по вертикали по отно­
	шению к другому на величину Н (вер­
	тикальная амплитуда).
	Видимые			соотношения,			ориентиро­
	ванные в одной плоскости, неизбежно
Рис. 122. Смещение по разрыву	предполагают				этап	денудации подня­
	того	крыла		(или		обоих крыльев) до
А и торцевое сочленение разно­	уровня		данной		поверхности и, следо­
возрастных толщ моноклиналь­
ной серии, падающей на зри­	вательно,			первоначальная			картина
теля (заштрихована пачка-мар-	смещения в подавляющем большинст­
кер, залегание которой типич­	ве случаев			не	сохраняется		(рис. 123,
но для моноклинали в целом)	16, и	123, \в).

Следующим шагом к решению за ­ дачи является установление направления относительного сме­ щения.

Идеальным	в этом случае			было		бы установление	двух	разоб­
щенных разрывом		точек,	но	их	выявление на практике			крайне
затруднительно,	а	чаще	вообще		не	реально. Д аж е	если	такие

точки обнаружены, то прямая, их соединяющая, в общем случае не может рассматриваться как направление и величина истинного

смещения,	которое может быть криволинейным и неодноактным.
Об истинном направлении смещения		свидетельствуют борозды
и штрихи	на зеркалах скольжения на	поверхности сместителя.

Эти знаки являются весьма характерными и представлены как продольными элементами, так и поперечными уступами. Дело в том, что смещение происходит по системе параллельных сближе­ ний плоскостей, разделяющих тонкие пластины и уплощенные линзы, что хорошо видно на рис. 124. К сожалению, этот метод также ограничен в своем применении, так как сместители обна­ жаются довольно редко.

Установив истинное направление смещения, приступают к опре­ делению его амплитуды. Воспользуемся для этого примером, при­ веденным И. П. Кушнаревым (1977). На рис. 125 изображено перемещение дайки, падающей к востоку и смещенной широтным разрывом, падающим к югу. Не имея сведений о направлении пе­ ремещения блоков, разрыв можно рассматривать как левый сдвиг, как взброс (согласно «правилу пяти п: поднятый пласт перемеща­ ется по падению»), как взбросо-сдвиг или сдвиго-взброс (в зависи­

мости от относительной	величины каждой из составляющих дви­
ж ения— вертикальной	или горизонтальной). Рассмотрим (рис.

186

За 36

Рис. 123. Некоторые возможные варианты движения блоков по разрыву А и эро­ зионный врез, приведшие к видимому смещению, показанному на рис. 122:

1 — взброс: а — до смещения, 6 — после смещения, в — после эрозии висячего крыла; 2 — правый сдвиг; За — эрозионная выемка (каньон), 36 — изображение на геологической карте ее правого борта и днищ а'

Рис. 124. Поверхности смещения («сбрасыватели»):

А — расположение уступов (задиров), штрихов, борозд и треугольников выкрашивания (в круге) на поверхности скольжения лежачего блока разрыва (сброса) при смещении ви­ сячего блока вниз согласно стрелке; Б — связь уступов с системами трещин оперения в зо­ не скольжения по сдвигу (большие стрелки); 1 — уступы (а), трещины отрыва (б), штрихи, борозды (в); 2 — трещины скола: доминирующие (а), угнетенные (б); 3 — маркирующий горизонт

Рис. 125. Возможные варианты перемещения дайки кварцевого порфира, залега­ ющей в однородных породах, и расчет амплитуды перемещения по одному из возможных положений линии скольжения (005) (линия скрещения дайки и раз­ рыва расположена косо к простиранию разрыва (проекция на горизонтальную плоскость):

А — план; Б — совмещенный разрез вкрест простирания разрыва и дайки

125), как могли перемещаться точки, лежащие на некогда общей

линии	скрещения (линия скрещения	(сопряжения,	пересече­
ния)	двух плоскостей (в данном случае	висячего блока	дайки и

разрыва), образующая как бы желоб для стока жидкости). Возь­

мем одну	из	них — точку О. После того		как	части	дайки были
смещены	и заняли		положение, указанное	на	плане	(рис. 125, Л),
точка О	как	бы	раздвоилась — одна ее	часть, расположенная

в лежачем блоке, сохранилась на прежнем месте, а другая, нахо­ дящаяся в висячем блоке, переместилась в направлении линии сме­

щения. Если эта линия параллельна простиранию	разрыва, точ­
ке О висячего блока будет соответствовать некогда	совпадавшая

с ней точка О3. Если же линия скольжения была наклонена под различными углами к простиранию, перемещаясь, она могла за­ нимать положение О4, О5, О6 и т. д. Такие ее положения соответ­ ствуют сбросо-сдвиговым смещениям, ибо эти векторы направле­ ны к востоку и вниз по падению разрыва. Точка же О1, располо­ женная над точкой О строго по восстанию нарушения, будет характеризовать взбросовое перемещение. Точки О2, О7 будут ха­ рактеризовать взбросо-сдвиговые смещения.

188

Рис. 126. Геологическая карта сброса:

АА' — проекция линии сброса; 1 — 1 — проекция полного выхода одного из пластов, ра­ зорванных сбросом; ВВ' — проекция простирания кровли пласта с отметкой 1000 в припод­ нятом юго-восточном крыле сброса и с отметкой 800 в опущенном северо-западном крыле сброса. Вертикальная амплитуда сброса равна 200 м

По условиям задачи нам известно направление перемещения. Пусть это будет линия ОО5. Положение ее указывает на сбросо

сдвиговое

смещение. Разложив

вектор

ОО5 = 330 м

(построение

велось в выбранном масштабе)

на проекции сдвиговой

и

сбросо­

вой составляющих,

мы

получим

следующие

величины:

сдвиг

О С = Л

=

315 м,

вертикальная

высота

сброса

Н =

113

м;

на­

клонная

высота сброса

Hi = 145

м; ширина сброса

0

5С =

L =

=95 м.

Вышеизложенное, очевидно, свидетельствует о том, что опреде­

ление истинного смещения возможно лишь в исключительно удач­ ных обстоятельствах, а именно: характерные смещенные точки и поверхности смещения должны быть видны и необходимые элемен-

189