3.3. Изучение складчатых форм

При образовании складок различные породы ведут себя по-разному. Одни из них деформируются как пластичныевещества, другие – как более или менеежесткие. В своё время для характеристики этих особенностей было введено понятие о компетентности пород.Компетентностьгорных пород – по Виллису (Willis, 1893), способность слоёв определённых типов горных пород передавать давление, проявляя при этом минимальные следы пластических деформаций. Такие породы соответственно называются компетентными. То есть, породы, деформирующиеся при складчатости как жёсткие материалы, будут называться компетентными, а пластичные породы – некомпетентными. Жесткие породы обычно образуют складки большего размера и сравнительно простой формы, в то время как пластичные породы образуют складки меньших размеров, существенно отличающихся своей формой от складок по жёстким породам. В тех случаях, когда жесткие и пластичные породы залегают совместно, при складчатой деформации первые будут сминаться в простые большие складки, а вторые – в сложные мелкие складки, например, складки волочения и др. (рис. 3.28-3.31). Это явление называетсядисгармоничной складчатостью.

Роль эксперимента в изучении складок и процессов складкообразования.Современные модели экспериментально дублируют условия, постулированные в теоретических исследованиях, а результаты оцениваются по тому, насколько тесно они приближаются к примерам, наблюдаемым в поле.

Роль слоистости в образовании складок.Складки могут образовываться только в слоистых осадочных и вулканогенных породах, в метаморфических сланцеватых породах и в полосчатых магматических комплексах. При деформации в первых породах сминаются границы и слои, во вторых – сланцеватость, а в третьих – магматическая расслоенность.

В процессе складкообразования особенно важными и определяющими последовательность и характер деформаций при образовании складокявляются следующие факторы: физические условия, при которых происходит складкообразование (температура, всестороннее давление, растворы, скорость деформации и её постоянство, направление, длительность и величина напряжений, а также степень выдержанности напряжения по направлению, внутреннее поровое давление); характер подвергающихся складкообразованию пород (состав, мощности, степень однородности состава и физических свойств пород слоёв.

Наложение складок.Среди наложенных деформаций в первую очередь представляет наибольший интерес формирование наложенных складок, обусловленных изменением направления деформаций, которым подвергался тот или иной объём уже смятых в складки горных пород (рис. 3.51). Наложенные складки в большинстве случаев являются не единичными, а образуют системы субпараллельно расположенных складок с закономерной ориентировкой осевых поверхностей и шарниров и другими признаками продольного сжатия (рис. 3.56).

При коаксиальных деформациях шарниры разновозрастных складок будут ориентированы одинаково, а их последовательность и этапность определяется по характеру деформации осевых поверхностей (рис. 3.52, 3.53а). В случае проявления некоаксиальных деформаций деформированы не только осевые поверхности и крылья, но и шарниры более ранних складок (рис. 3.53б).

Наложение складчатостей очевидно, когда наблюдаются складки, смятые в новые складки («складка в складке»). Обнаружение в замковых частях крупных складок хотя бы самых мелких складок, осевые поверхности которых идут поперёк осевой поверхности крупной складки, позволяет судить об их более раннем образовании (рис. 3.57а). Следовательно, при геологическом картировании и при прослеживании границ особое внимание необходимо уделять изучению замковых частей крупных складок.

Наложение складчатостей устанавливается по закономерному изменению в разных частях складки положения шарниров мелких складок (рис. 3.57б) или положения более ранней линейности (за исключением коаксиальных складок). Надёжным признаком наложения деформаций является широкое развитие складок с крутыми, почти вертикальными шарнирами. Но в случае сложной трёхмерной деформации и шарниры складок одного этапа деформаций на некоторых участках могут быть сильно изогнуты.

Наложенные деформации можно определить по целому ряду косвенных признаков: по смятым в складки поверхностям сланцеватости, по пересечению двух новообразованных плоскостных текстур, по наличию плоскостных структур, резко асимметричных по отношению к осевым поверхностям складок, по рисунку асимметричных складок в крыльях крупной складки (рис. 3.54б), по наличию двух соседних складок с выпуклостью в одну сторону (рис. 3.54а) и т.д.

Определение типа складок в поле.В большинстве случаев при картировании складок наблюдаются их косые сечения. Формы складок в косых сечениях не соответствуют истинным формам складок и тем сильнее отличаются, чем меньше угол между сечением (стенкой, плоскостью обнажения или эрозионной поверхностью) и шарниром складки. В таких сечениях высота и ширина складки, отношение высоты к ширине, длина крыльев, угол между крыльями, мощность образующих складку слоёв, степень асимметрии складки являются не истинными, а кажущимися.

В полевых записях при изучении складок следует называть их синформами, антиформами и нейтральными складками, а термины «антиклиналь» и «синклиналь» можно использовать только в тех случаях, когда есть признаки кровли и подошвы слоёв или установлена стратиграфическая последовательность смятых в складку горных пород. Тип складки может быть определён только после установления истинных параметров складки: размеров крыльев, соотношений между ними и элементов залегания; угла между крыльями; положения осевой поверхности; ширины, высоты и длины складки; мощности пластов на крыльях и в замке складки; и т.д.

При изучении складчатых структур и конкретных складок необходимоопределить и задокументировать следующие элементы и параметры, необходимые для более полного структурного анализа складок:

● Что смято в складку (слоистость, мигматитовая полосчатость, кристаллизационная сланцеватость и т.д.)

● Размеры складки (наблюдаемые, потом из них можно вычислить истинные).

● Количество складок.

● Азимут и угол падения осевой поверхности (ОП).

● Азимут и угол погружения шарнира (Ш). (Контроль: шарнир всегда лежит в плоскости осевой поверхности. Это проверяется на равноплощадной сетке Ламберта).

● У складок, отличающихся от изоклинальных, следует обязательно замерять азимуты и углы падения крыльев, и на сетке Ламберта вычислять азимуты и углы падения освой поверхности и шарнира.

● Величину угла между крыльями (контроль на сетке Ламберта или равноугольной сетке Вульфа).

● Симметричность складки (симметричная или асимметричная).

● Проверить, нет ли кристаллизационной сланцеватости, параллельной осевой поверхности и - линейности, параллельной шарниру, и нет ли более древних структурных элементов.

● При наличии двух и более систем складок описание давать для каждой складки и для каждой системы.

● Общее залегание плоскостных элементов, смятых в складки (насколько это возможно).

● При наличии системы складок азимут и угол падения зеркала складок.

● Если складка асимметрична, обязательно указать азимуты и углы падения короткого и длинного крыльев.

● Обязательно зарисовать и сфотографировать складку.

● Все эти замеры обязательны для сжатых и открытых складок. В изоклинальных складках крылья не меряются.

● Для определения положения шарнира (Ш) надо замерить положение крыльев (Кр₁иКр₂) по сланцеватости или полосчатости.

● Для определения положения осевой поверхности (ОП) надо иметьШ(замеренный или вычисленный) и замер следа осевой поверхности (СОП), или же иметь замеры двух следов осевой поверхности.

● Для определения положения Шможно иметь замеры одного крыла иОП.

● Определять соотношение разного кливажа с полосчатостью и слоистостью.

● Определять тип асимметричных дополнительных складок и положение их шарниров.

● Определять положение линейности. Азимут погружения линейности можно получить, зная положение полосчатости (ПС) или сланцеватости (СЦ) и угол погружения линейности.

● Определять мощности пластов в различных частях складки (в разных крыльях, в замке и др.) в направлении, перпендикулярном к границам пластов.

Ведение записей. Записи в полевых книжках, на отдельных карточках или планшетах удобнее производить, пользуясь системой сокращений:

Слоистость – СТ(илиS₀); сланцеватость –СЦ,СЦ₁,СЦ₂и т.д. (илиS,S₁,S₂и т.д.); полосчатость –ПС; мигматитовая полосчатостьМПС; кливаж –К; крыло складки –Кр₁,Кр₂; осевая поверхность складки –ОП; след осевой поверхности складки –СОП; зеркало складок, образованное слоистостью –ЗСТ; зеркало складок, образованное сланцеватостью –ЗСЦ; угол между крыльями –УК; шарнир складки –Ш(шарнир синклинальной складки или синформы -Ш_С, шарнир антиклинальной складки или антиформы -Ш_А).

Примеры записи конкретных замеров:

● для плоскостных элементов записывается азимут и угол падения – СЦ32560,ПС+СТ2045;

● для линейных элементов записывается азимут и угол погружения – Ш_С1877, (СОП₁2035,СОП₂34030);

● для угловых элементов – УК45;

● в случае замеров простирания линейных элементов в субгоризонтальной плоскости обнажения – аз пр. ПС270.

Определение типа складок на карте.На карте по соотношению границ пластовых тел с горизонталями выявляются крылья складок, нормальное или запрокинутое залегание их и методом стратоизогипс определяются элементы залегания крыльев. Затем вычисляется угол между крыльями, пространственное положение шарнира, соотношение длины и ширины складки. После этого с учетом всех параметров определяется морфологический тип складок.

Определение возраста складчатости в поле. В полевых условиях в первую очередь определяется относительный возраст складчатости. Это возможно, если, например, складчатый комплекс перекрыт образованиями (с руководящими формами фауны или флоры), не претерпевшими эту складчатость, или прорван недеформированным интрузивным телом. После определение абсолютного радиологического возраста прорывающего интрузивного тела определяется верхний предел возраста складчатости. Абсолютный возраст складчатости можно определить только в том случае, если в процессе деформации толщ происходила сингенетичная перекристаллизация, пусть даже и частичная. По вновь сформированным минералам и определяется радиологический возраст складчатости.

Определение возраста складчатости на картепроизводится также по соотношению с вышележащими толщами и рвущими интрузивными телами. Таким образом, определяется нижний и верхний предел возраста проявления складчатости. Например, отложения карбона (C_1-3) смяты в складки и перекрыты моноклинально залегающей толщей верхнепермских отложений. Значит, возраст складчатости будет постпозднекарбоново-допозднепермский (герцинский).