18.2. Генетическая классификация складок
В зависимости от процессов складкообразования выделяются следующие два основных типа складчатости: эндогенная и экзогенная [4].Экзогенная складчатость образуется под воздействием экзогенных процессов. К ней относятся складки, образующиеся при:
Рис. 18.4. Образование складок оползания
Рис. 18.5. Складки облекания
Есть и другие механизмы образования экзогенной складчатости.
Эндогенная складчатость наиболее широко распространённа, и механизмов образования эндогенных складок намного больше. Некоторые из них мы и рассмотрим ниже.
С позиции механики выделяют:
- складки продольного изгиба;
- складки поперечного изгиба;
- складки течения.
Складки продольного изгиба вызываются силами, действующими вдоль слоистости (Рис. 18.6). Они также могут возникать при сдвиге, под воздействием противоположно направленных сил (осевые поверхности наклонены).
Рис. 18.6. Складки продольного и поперечного изгиба
Складки поперечного изгиба испытывают неравномерное растяжение. Ось максимального сжатия расположена перпендикулярно к слоистости пород, а ось удлинения - вдоль слоистости (Рис. 18.6).
Складки течения обладают наименее правильными формами (Рис. 18.7).
Рис. 18.7. Складки течения
В условиях низких температур образуются только в породах с низкой вязкостью: соли, гипсы, глины, угли. При высоких температурах и давлениях способность к образованию такого типа складок возникает у всех разновидностей пород.
По генезису выделяют:
Складки регионального сжатия (альпинотипный тип складчатости) - чётко выраженная линейность, выдержанная ориентировка осей и наклона осевых поверхностей (вергентность). Пример: Тянь-Шань, Урал.
Гипотезы генезиса складчатости регионального сжатия:
1. Гипотезы, основанные на вертикальных движениях:
1.1. Вертикальные движения внутри геосинклиналей - "Глубинный диапиризм". Отложения в осевых частях геосинклиналей во время регионального метаморфизма и гранитизации уменьшают свою плотность и увеличиваются в объёме. При этом они сминаются в складки и поднимаются вверх в направлении наименьшего сопротивления, производя деформации пород периферических частей геосинклинали (в качестве примера см. рис. 1.13). Эта концепция не даёт удовлетворительно объяснения происхождения этого типа складчатости.
1.2. Гравитационная складчатость. Складки образуются в результате образования и роста горного сооружения, во время сползания слоёв со свода вниз по склонам под действием силы тяжести. Этот механизм реализуется в природе, но достаточно редко (Французские Альпы).
2. Гипотезы, основанные на горизонтальных движениях:
2.1. Механизм складчато-надвиговых деформаций (Рис. 18.8).
Рис. 18.8. Последовательность образования складчато-надвиговых деформаций
Основными зонами деформаций являются зоны субдукции или коллизии (южный склон Большого Кавказа, северный склон Карпат, Восточный Сихоте-Алинь), или зоны подвига кристаллического фундамента платформ под осадочный чехол бывшей пассивной континентальной окраины (Скалистые горы Канады, гряда Чернышева Приполярный Урал, Предальпийский прогиб и др.). Во всех этих обстановках господствуют условия сжатия. Общее перемещение слоёв по горизонтали вкрест простирания складчатой системы может превышать 100 км.
2.2. Складчатость регионального сжатия на платформах. Образуется в результате регионального сжатия, направленного со стороны орогенов т.к. основная часть платформенных складок относится к бескорневым (они не выражены по поверхности фундамента, а некоторые даже и в нижних слоях осадочного чехла, например - Жигулёвское поднятие). Сжатие передаётся, преимущественно, вдоль карбонатных пачек, которые отслаиваются вдоль пластичных глинистых пачек, испытывающих нагнетание в своды растущих антиклинальных изгибов.
Приразрывные складки.
Образуются при перемещении крыльев разрывов по наклонным сместителям. Оптимальные условия для формирования складок отмечаются в разрывах с наклоном сместителя от 40 до 600 [2]. Ширина полосы складчатости обычно невелика и складки быстро затухают в сторону от разрыва. Например, присдвиговые складки. Оси таких складок образуют острый угол с линией сдвига (Ферганская долина, Сан-Андреас). Этот угол направлен в обратную сторону направления смещения сдвига (Рис. 18.9).
Рис. 18.9. Расположение осей складок при сдвиге
Диапировые складки (складки нагнетания) образуются в слоистых толщах при внедрении в них пород, обладающих низкой вязкостью или низкой плотностью (соли, ангидрит, гипс, глины насыщенные водой). Эти породы способны при давлении пластично деформироваться и течь в сторону меньшего давления. Наиболее широко распространены соляные и глиняные диапиры.
Механизм образования соляных диапиров основан на меньшей плотности солей по сравнению с вмещающими породами. В диапировых структурах различают ядро (пластичные породы) и его обрамление. В ядре породы смяты в типичные складки течения, нередко с разрывом сплошности [4]. Вмещающие породы выгнуты вверх, сильно раздроблены (складки поперечного изгиба, Рис. 18.10).
Рис. 18.10. Соляной диапир
Условия, при которых начинаются процессы соляного диапиризма, - мощность соленосной толщи более 120 м, а покрывающих отложений более 300 м. Примерами областей солянокупольной тектоники являются: Прикаспийская низменность (Рис. 18.11), Днепрово-Донецкая впадина, пассивные подводные окраины Атлантического, Индийского и Северного Ледовитого океанов.
Рис. 18.11. Прикаспийская низменность
В основе глиняного диапиризма лежит аномально высокое пластовое давление, свойственное глинистым толщам с неотжатой водой. Основными областями проявления такого диапиризма обычно являются передовые и межгорные прогибы.
Глубинная складчатость. Очень широко распространена, особенно в фундаменте древних платформ. Складки данного типа это складки течения, развивающиеся под воздействием стресса в условиях повышенных давлений и температур.
Особой формой глубинной складчатости являются гранитогнейсовые купола. Это довольно крупные (более сотни километров в поперечнике) поднятия. Ядро сложено гранитами анатектического генезиса, а по периферии развиты кристаллические сланцы. Формирование этих куполов, как и соляных диапиров, связано с процессом гравитационной адвекции. Слагающие ядро гранитогнейсы и граниты легче вмещающих метаморфических пород и поэтому всплывают из под них. При этом образования крыльев сминаются в мелкие складки, с вергентностью, как правило, направленной к ядру купола. Гранитогнейсовые купола чрезвычайно широко распространены в раннепротерозойском фундаменте платформ и образуются на глубине порядка 10 км.
Большинство из вышеописанных процессов складкообразования происходит с одновременным нарушением сплошности горных пород т.е. с образованием дизъюнктивных нарушений, основная часть которых подробно рассматривается в курсе структурной геологии. Ниже мы рассмотрим одну из разновидностей надвига, при которой породы перемещаются на значительные расстояния, что может затрагивать целые складчатые комплексы. Это - тектонический покров или шарьяж. Покровы развиваются в основном в подвижных поясах. В пределах России и сопредельных государств они установлены практически в каждой горно-складчатой системе.
В покровных структурах выделяют следующие элементы [4]: аллохтон; автохтон; поверхность срыва; клипп (экзотический останец); тектоническое окно (Рис.18.12).
Рис. 18.12. Строение тектонического покрова
По глубине залегания поверхности срыва выделяют:
По времени образования тектонические покровы подразделяются на доскладчатые, соскладчатые и постскладчатые.