Геология / 4 курс / Структурный анализ / Казаков_Заика-Новаций

бинные поддвиги или надвиги. В частности, весьма показательной является кинематическая система взаимодействия Евразийской и Индийской литосферных плит в области Памира (рис. 139). Плита, двигающаяся с юга, упираясь в препятствие, рвется посредине и одной своей половиной наползает на северную плиту, а другой поддвигается под нее. Точно так же разрывается и встречная плита, выполняющая пассивную роль — одновременно «подкладки» и «по­ крывала» для южной.

и облегчающие раздвижение литосферных плит. В отличие от при­ вычных сдвигов, как показывает рис. 140, смещения вдоль транс­ формного разлома могут быть объяснены только раздвигом вдоль рифта.

Контрольные вопросы, задания. 1. Осуществите морфологическую и кинема­ тическую классификацию разрывов и трещиноватости горных пород. 2. Каковы элементы структурного парагенезиса разрывных смещений и его структурный анализ? 3. Каковы полевые признаки и структурный анализ дизъюнктивов? 4. Рассмотрите Украинские Карпаты как пример регионального пликативно-дизъ- юнктивного структурного парагенезиса пбкровного типа. 5. Каковы доказательст­ ва блокового строения и тектонической р а ссл о ен н о сти земной коры?

Глава 11. КАЧЕСТВЕННЫЙ И КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ ДЕФОРМАЦИИ ПО ГЕОЛОГИЧЕСКИМ ПРИЗНАКАМ

Первичные текстуры и структуры — лито-, петро- и метагенетические — лишь в пределах стабильных мегаблоков земной коры (платформ) не подвергаются существенным последующим дефор­ мациям. В мобильных областях геолог сталкивается с деформаци­ онными структурами и текстурами, для правильной расшифровки которых необходимы знания по теории деформации, излагаемой в вузовских курсах физики, однако исходные породы, а также их деформированные разновидности часто содержат минеральные и органические образования, позволяющие осуществить качествен­ ный и количественный анализ происшедшей деформации.

Определить, расшифровать деформацию означает выявить те изменения, которые претерпели пространственные размеры перво­ начального объема, воспроизвести направление сжатия и растя­ жения, а также, в благоприятных случаях, восстановить поле тек­ тонических напряжений, возникшее под влиянием деформации.

Д ля оценки деформации еще в конце прошлого века была пред­ ложена модель эллипсоида деформаций, который представляет собой элементарную ячейку, преобразованную из сферы в резуль­ тате деформации, при условии равенства объемов до и после де­ формации. Преобразование шара в двуосный или трехосный эллипсоид может быть осуществлено различными способами — сжатием, растяжением, сплющиванием, вращением, сдвигом или комбинированными действиями этих процессов (рис. 141).

211

Рис. 141. Способы преобразования шара в эллипсоид

Эллипсоид деформации является пространственной фигурой, показывающей конечные результаты деформации, и из его формы нельзя непосредственно восстановить положение осей напряжений. Полуоси эллипсоида А, В, С имеют только геометрическое зна­ чение и отвечают соответственно наибольшей (А), средней (В) и наименьшей (С) полуосям деформаций. Они обычно называются осями деформации.

Восстановить оси напряжений можно только в том случае, ес­ ли выявлено положение поверхностей максимальных скалываю­ щих напряжений тт ах.

Д ля восстановления положения осей деформаций и количест­ венной оценки деформации можно воспользоваться как неоргани­ ческими образованиями, так и ископаемыми остатками организ­ мов (биофоссилиями) и следами их жизнедеятельности. На прак-

212

тике успешно использовались ооиды и сферолиты, конкреции, галь­ ки метаморфизованных конгломератов, аммониты, белемниты, трилобиты, брахиоподы и другие формы, первоначальные разме­ ры и конфигурация которых хорошо известны. Вместе с тем наи­ более корректные результаты получаются при массовом исполь­ зовании объектов первично-сферической формы (оолиты, сферо­ литы и др.), так как первоначальная форма других объектов слишком сложна для простых расчетов.

В качестве примера количественного анализа деформаций рас­ смотрим результаты капитального исследования Эрнста Клооса (1959), выполненного им в Аппалачах в отложениях кемброордовика. Автор принял, что ооиды первоначально имели сфериче­ скую форму и степень деформации вычислялась по отношению к диаметру сферы. Общий характер деформации ооидов примерно соответствовал типам 3 или 4 (см. рис. 141) в условиях пластиче­ ского течения. По двум взаимно-перпендикулярным шлифам, со­ держащим три полуоси наблюдаемого эллипсоида — А, В и С, а также с учетом постоянства объема рассчитывается радиус сферы.

0,14-100

Растяжение по В равно -----—------= 2,1 % и укорочений по

0,0

1,54-100

оси С равно —------ = —23 %.

В' большинстве измерений деформация по оси В, как и в при­ веденном примере, оказывалась незначительной и ею можно было пренебречь, сведя задачу к плоской, т. е. к определению деформа­ ции в плоскости АС:

r = V АС.

В целях сокращения вычислений степень деформации А/С бы­ ла нанесена на кривую, из которой можно было получить значения

213

Малая полуось

Рис. 142. Плоская деформация при постоянном объеме (кривая вычислена А. Надаи, Nadai, 1931)

полуосей А и С и растяжения (рис. 142). Кривая показывает из­ менения размера большей полуоси в зависимости от изменения меньшей полуоси при деформации круга с элементарным радиу­ сом.

214

Рис. 143. Схема распределения на площади деформаций разной величины в ордо­ викских и кембрийских отложениях Южных Аппалачей (США) (по Э. Клоссу, 1941):

1— мартинсбургские сланцы (ордовик), 2 —формации Уэйнсборс (кембрий), 3 —направле­ ние максимального удлинения ооидов, цифра— размер удлинения в процентах, 4— макси­ мальное удлинение направлено вертикально, 5 — линии равного размера удлинения (в про­ центах)

Площадная картина деформации отражена на рис. 143, из ко­ торого видно, что степень деформации увеличивается к ядру круп­ ной складки Южных гор (с запада на восток удлинение увеличи­ вается (в процентах) от < 2 0 до > 1 0 0 , а в отдельных опрокину­ тых или наклонных складках (рис. 144) сильнее деформированны­ ми являются нижние или более крутые крылья. Ориентировка деформированных ооидов закономерно согласуется с геометриче­ скими элементами складок и кливажом, так что максимальное удлинение параллельно осевой плоскости или конвергентному

215

Рис. 144. Реконструкция складки (проекция сечения ас) (цифры обозначают ве­ личину деформации в процентах; по Э. Клоосу, 1947, несколько упрощено)

вееру кливажа, а максимальное сокращение нормально к послед­ ним; вдоль оси складки деформация либо отсутствует, либо не превышает нескольких процентов. Более наглядную картину де­ формации трудно представить, с ней хорошо согласуются, в част­ ности, теоретические модели складок изгиба с однородной дефор­ мацией в области замка и ядра. Столь масштабные исследования

Работы Э. Клооса получили дальнейшее развитие в исследова­

ского медного месторождения в Казахстане. Первоначально сферо­ идальная форма конкреций в процессе деформаций была преобра­ зована в эллипсоидальную форму. На всей площади месторожде­ ния деформированные конкреции имеют одинаковую ориентировку; ось А — вертикальна, ось В — горизонтальна в широтном направ­ лении (плоскость осей АВ вертикальна и совпадает со сланцева­ тостью), ось С — горизонтальна в меридиональном направлении и перпендикулярна сланцеватости. На основании количественного анализа деформации конкреций Е. И. Паталаха установил, что толща черных сланцев Успенского месторождения укорочена (пе­ режата) поперек сланцеватости более чем на четверть, а по вер-

216

тикали удлинена (растянута) более чем наполовину. Соответствен­ но с этим первоначальная мощность толщи составляла более 100—200 м вместо наблюдаемой 50— 100 м.

График (рис. 142), использованный Э. Клоосом, дает количест­ венную оценку деформаций только для частного случая (трехос-

А ... С

ныи эллипсоид с соотношением осей — -— = В ). Е. И. Паталаха

дал универсальное решение задачи для всех типов эллипсоидов

i pi

Рис. 147. Будинированный пласт и компоненты для определения степени его рас­ тяжения:

а —ширина межбудинных промежутков, в — ширина будин, Рх— направление сжатия, Ро — направление растяжения

ленным образом ориентированные ростры белемнитов. Растяжение осуществлялось посредством будинажа по трещинам скола или отрыва, при этом степень растяжения можно определить, непосред­ ственно измерив расстояния между разорванными частями ростра, располагающимися в направлении тектонического транспорта вдоль координатной оси а. Труднее поддаются количественной оценке, но не менее наглядны деформированные трилобиты, брахиоподы, аммониты (рис. 146), причем деформация может быть вызвана не только боковым давлением, но и статической нагруз­ кой. Так, расплющенные раковины известны в меловых и особен­ но палеогеновых отложениях Крымского предгорья.

Другую группу составляют образования, у которых в процессе деформации один, несколько или все параметры размеров оста­ ются без изменений. Обычно— это пласты, фрагменты или мине­ ралы, жесткость которых резко превышает жесткость окружающей среды. Давление (сжатие) оказывается недостаточным, чтобы де­ формировать их в каком-либо или во всех направлениях. Из этих образований рассмотрим следующие:

1. Будинированные пласты, пластовые залежи или пластовые жилы. Несмотря на то что сжатие (Ри рис. 147) перпендикулярно пластам, изменения мощности не происходит. Деформация про­ является в растяжении и разрывах пластов на части. В этих усло­ виях возможно определить величину растяжения. Б. И. Кузнецов

пропорционально увеличивается как ширина будин, так и ширина межбудинных промежутков.

В.С. Милеев (1973) рассмотрел более подробно вопрос о сте­