Л2. Определение геометрических параметров и элементов складки.

Складками принято называть волнообразные изгибы плоскостных текстур горных пород, а также изгибы уплощённых или удлинённых геологических тел, образующиеся при пластических деформациях. Складки могут быть образованы телами с первичной стратификацией, псевдостратифицированными телами интрузивных метаморфических и метасоматических пород, пластообразными нерасслоенными телами различного генезиса, тектоническими чешуями и пластинами. В зависимости от размера в профильном сечении выделяются:

a) мегаскладки – размер складки (длина полуволны) 1000 м и более;

b) макроскладки – 50-1000 м;

c) мезоскладки – 0.1-50 м;

d) микроскладки (малые и мелкие) – < 0.1 м.

Складка, очерченная одной поверхностью, называется частной складкой. А когда речь идёт о складке, образованной геологическими телами, её принято называть общей складкой.

Совокупность складок составляет складчатость. Она является результатом пластических деформаций горных пород и развивается только в слоистых породах или породах обладающих структурными плоскостными элементами. При отсутствии тех и других, т.е. в однородной породе, пластические деформации реализуются в других формах, а не в складках.

Знания о складках и о причинах складкообразования базируются: на очень большом эмпирическом материале о формах складчатых пластов, полученном многими поколениями геологов (на изучении геометрии складчатых пластов и т.д.); на экспериментах, воспроизводящих складкообразование; на изучении взаимосвязи складок с другими структурами, особенно с разрывами; на изучении взаимосвязи складчатых поясов с другими главными тектоническими единицами земной коры; на изучении микроструктур, развитых в складчатых породах.

Складки могут образоваться как в результате проявления гипогенных, так и гипергенных процессов. В любом случае процесс образования складок сопровождается перемещением пород и смещением слоёв при изгибе вдоль поверхностей наслоения.

Среди складок выделяются элементарные типы складок – антиклинальные и синклинальные (рис. 2.1), нейтральные, а так же антиформы и синформы (рис.2.2).

Простейшими видами складок являются антиклинали и синклинали. Антиклинали изгиб слоев обращен выпуклостью вверх, у синклинали выпуклостью вниз.

1.

Рис.2.1.Антиклинальная (а) и синклинальная (б) складки

Рис. 2.2. Антиформы (а) и синформы (s) в пересечении

с эрозионной поверхностью РР.

Аниклинальнымискладками (антиклиналями) называются изгибы, в центральных частях которых располагаются наиболее древние породы относительно их краевых частей.

Синклинальнымискладками (синклиналями) называются изгибы, в которых центральные части сложены более молодыми породами, чем их краевые части.

Нейтральными называются складки, в которых элементы залегания осевой поверхности (ОП) и шарнира совпадают. Это возможно:

a) при вертикальном залегании пород, шарнира и ОП складки;

b) при наклонном залегании пород в крыльях складки и горизонтальном – ОП и шарнира;

c) при наклонном залегании пород и одинаково наклонном – ОП и шарнира.

В сильно деформированных толщах, где невозможно определить кровлю и подошву слоёв, складки, обращенные выпуклостью вверх, называются антиформами, а обращённые выпуклостью вниз, – синформами (рис. 2.2).

В складке выделяются следующие элементы – замок(свод), крылья, осевая поверхность, осевая линия ( ось складки), шарнир складки, гребень (киль), гребневая (килевая) поверхность, линия перегиба(медианная линия), поверхность перегиба, ядро, замыкание Рис 2.3-2.6

Рис. 2.3. Элементы складок: 1-2 – замок антиклинали (седло); 3-4 – замок синклинали (мульда); 5 – крылья; 1-6-2 – угол складки; 6-7 – биссектриса угла складки или осевая линия; 8 – ось или шарнир складки; 9 – гребень; 10 – киль.

Рис. 2.4. Осевые элементы складок: 1 – ось или шарнир складки; 2 – осевая поверхность; 3 – осевая линия.

Замок (свод) – место перегиба слоёв, в котором их поверхности, примыкающие к перегибу, образуют между собой угол или более сложные фигуры. Замок может иметь плавную (параболическую, гиперболическую) или угловатую (шевронную) форму. Замок антиклинали иногда называют седлом, а замок синклинали – мульдой.

Крылья складки – боковые части складки, примыкающие к своду и представленные поверхностью слоёв, единообразно (вверх или вниз) наклонённых от перегиба. У смежных складок – антиклинали и синклинали одно крыло является общим. Положение крыльев, как плоскостных элементов, определяется азимутом и углом падения.

Рис. 2.5. Элементы складок: а – очерченных одной поверхностью; б – очерченных серией субпараллельных поверхностей; в – «сложных», очерченных зеркальными поверхностами.

Рис. 2.6. Положение осевой (АБ) и гребневой (ВГ) поверхности в вертикальном поперечном разрезе складки.

Осевой (шарнирной)поверхностью складки называется поверхность, проходящая через точки перегиба слоёв, составляющих складку. Она также определяется азимутом и углом падения.

Следом осевой поверхности (СОП) называется линия пересечения осевой поверхности с поверхностью рельефа. Она характеризует ориентировку складки в плане и на карте проводится путём соединения точек, расположенных в местах перегиба слоёв (в замке складки).

Осью складки (шарниром складки) называется линия пересечения осевой поверхности с поверхностью одного из слоёв (кровлей или подошвой), составляющих складку. Положение шарнира, как линейного элемента, определяется азимутом и углом погружения (воздымания). С осью складки простирание шарнира совпадет только в том случае, когда осевая поверхность складки вертикальна.

Погружается шарнир в сторону расположения более молодых пород. В том случае, когда азимут погружения шарнира меняется на обратный несколько раз, либо величина угла погружения периодически меняется по простиранию, шарнир называют ундулирующим. Угол погружения (воздымания) шарнира иногда называют углом погружения или воздымания складки (рис. 2.7, 2.8).

Рис. 2.7. Элементы складок в блок-диаграмме: АБ – положение осевой линии (или СОП); ВГ и В'Г' – положение шарнира; α и β – углы погружения шарнира.

Рис. 2.8. Структурные элементы складки:

Положение шарнира в синклинальной складке в плане (а) и в разрезе (б). Условные знаки для изображения на картах: шарниров синклинальных (в) и антиклинальных (г, д) кладок. Стрелками указано направление погружения, а цифрами – углы погружения шарниров

Гребневой поверхностью называется поверхность, соединяющая самые высокие точки расположения слоёв, образующих складку.

Гребень складки – линия пересечения гребневой поверхности с кровлей или подошвой любого из слоёв складки. Килевой поверхностью называется поверхность, соединяющая самые низкие точки расположения слоёв, образующих складку. Киль складки – линия пересечения килевой поверхности с кровлей или подошвой любого из слоёв складки. Эти элементы складок определяют обычно только при изучении наклонных и опрокинутых складок.

Линия перегиба (медианная линия) – линия, расположенная на крыле складки, которая делит крыло частной складки пополам и ориентирована по направлению шарнира. По обе стороны медианной линии кривизна крыла очерчивается в противоположных направлениях. Поэтому угол падения крыла складки рекомендуется измерять в зоне медианной линии.

Поверхность перегиба – поверхность, проходящая через линии перегиба частных складок.

Ядро складки – внутренняя часть складки в месте её наибольшего перегиба с внутренней стороны изогнутого пласта. Это понятие условное и зависит от морфологии складки и глубины эрозионного среза. За окончание складки принимается участок, где изогнутая поверхность сменяется плоскостью. Замыкание складки определяется по смене азимута погружения шарнира на обратный азимут.

Рис. 2.9. Зеркала складок: симметричных (а), асимметричных (б, г) и разнопорядковых (в).

Зеркало складок – условная поверхность, проведённая в пространстве через точки наибольшего перегиба слоя в одновременно возникших одноимённых структурах одного порядка. Такими поверхностями могут быть касательная к замкам симметричных антиклиналей о-о или же касательная к замкам синклиналей s-s (рис. 2.9 а) Параллельна им будет и медианная линия m-m. Аналогичным образом проводится зеркало складок и для асимметричных складок (рис. 2.9 б). При деформации слоистых пород обычно образуются складки нескольких порядков, и для каждого из них можно провести своё зеркало складок, например l1, l2, l3 на рис. 2.9 в, где видно, что, чем крупнее складки, тем зеркало складок всё более приближается к прямолинейному. И из этого можно сделать вывод: залегание (простирание и падение) пачки в целом отражается зеркалом наиболее крупных складок. По углу между зеркалом складок и их осевыми поверхностями можно определить, на каком крыле асимметричной запрокинутой складки находится исследуемое обнажение:

1) на нормальном крыле осевые плоскости дополнительных складок падают круче, чем их зеркало, а на подвёрнутом крыле – положе;

2) угол между зеркалом складок и их осевыми поверхностями в точке перегиба близок к 90º, уменьшается в сторону медианной зоны складки и имеет минимальное значение в медианной зоне подвёрнутого крыла (рис. 2.9 г).

Параметрами складки являются – длина, ширина (полуволна, горизонтальный размах), высота (амплитуда, вертикальный размах) и угол складки (рис. 2.10).

Длина складки – это расстояние вдоль осевой линии между смежными перегибами шарнира, либо между участками, где изогнутая поверхность сменяется плоскостью.

Ширина складки (полуволна) – это кратчайшее расстояние между точками перегиба (рис. 2.10).

Высотой (амплитудой) складки называется кратчайшее расстояние между точкой максимальной кривизны и линией, соединяющей точки перегиба (или медианные линии) (рис. 2.10).

Рис. 2.10. Параметры симметричной а, б) и асимметричной (в) складок:h и b – высота и ширина симметричной складки; h1 и h2 – высота короткого и длинного крыльев асимметричной складки; b1 – ширина асимметричной складки; А, W/2 – амплитуда и длина полуволны симметричной складки; l - крыло складки (l1 – короткое, l2 – длинное);α – угол между крыльями.

Углом складки (угол между крыльями складок), называется угол, образованный линиями или плоскостями, являющимися продолжением крыльев складки. Он отражает степень сжатости пластов и обычно принимается как условный показатель интенсивности складчатой деформации.

Размеры и форма складки определяются:

a) длиной её крыльев в профильном (перпендикулярном к шарниру) сечении;

b) коэффициентом асимметрии складки (отношением размера длинного крыла к короткому);

c) углом между крыльями;

d) шириной складки;

e) высотой или амплитудой, или же длиной полуволны складки.

В прямоугольной (декартовой) системе координат с осями а, b, с, определяющей (согласно Б. Зандеру), как формальную симметрию складки, так и её кинематические особенности, ось координат b параллельно шарниру, ось координат а лежит в осевой плоскости и перпендикулярна оси b, осевая плоскость – аb, а ось координат с перпендикулярна к ней (рис. 3.12). В кинематическом отношении ось b – это ось вращения или постоянная ось деформации, ось а – ось движения, а ось с – ось укорочения или сжатия.

Рис. 3.12. Морфологические и геометрические элементы складки:

А – антиклиналь; С – синклиналь; α, b, c – оси координат.

Структурными элементами складки называют линейные, плоскостные и объёмные формы однотипного строения. Одни из них (полосчатость, сланцеватость, линейность) имеют вещественное выражение, а другие (шарнир складки, осевая поверхность и др.) – геометрическое. И те, и другие являются индикаторами складчатых и других деформационных процессов.

К главным структурным элементам, которые необходимо замерять в поле, относятся первичная слоистость (S0), метаморфическая полосчатость (S1+n), сланцеватость различных направлений (Сц1+n), крылья складки (Кр), шарнир складки (Ш), линии пересечения слоистости и сланцеватости, которые в большинстве случаев статистически ориентированы также как и шарниры складок.

К дополнительным структурным элементам, которые также необходимо замерять в поле, относятся – осевая плоскость, след осевой поверхности, линейности разного рода (минеральная, агрегатная, бороздчатость, ребристость, линейность фрагментов, будин и т.д.).

Наблюдение и измерение структурных элементов складок при геологическом картировании имеет большое значение.

Подготовка к ЛР №1: Геометризация складчатых форм залегания (1.2. Определение типа и геометрических элементов складки; 1.3. Построение гипсометрического плана пласта складчатой формы залегания)