Складні дислокаційні структури
Будинаж (фр. boudin – валик, ковбаса) – розчленування плоских тіл при стисненні – розтягу на будини – вторинні тіла лінзоподібної, діжкоподібної та іншої їм подібної форми.
Будинаж (як явище) вибірково здійснюється у відносно жорстких плоских тілах при спільній деформації їх із більш пластичними тілами.
Рис. 3.3.4. Будинаж шару кварцитів із сланців віссахікон на крилі складки (Е.Клоос, 1958)
Будинаж широко розвинений на крилах складок (рис. 3.3.4), у флексурах та в зонах в'язких розломів. Його прояв є результатом нерівномірного розподілу деформації стиснення-розтягу в гетерогенному в літологічному відношенні середовищі. Викликається перебільшенням межі міцності відносно жорстких тіл на окремих ділянках. При цьому він реалізується за допомогою або крихкого відриву та сколювання, або локалізованого в'язкого розтягання. Перший механізм призводить до розвитку крихкого будинажу, а другий – до в'язкого будинажу.
Крихкий будинаж.Такий будинаж являє собою розпад плоских тіл за допомогою крихкого відриву або сколювання на майже прямокутні або трапецієподібні будини відповідно з різкими або трохи закругленими кутами (рис. 3.3.5, а).
Подібний будинаж відбувається у випадках, коли жорсткість порід відповідних тіл значно (на багато порядків) більше такої ж властивості оточуючих порід. Він притаманний осадовим товщам у діагенетичному стані, які містять шари відносно жорстких порід (вапняки, доломіти, пісковики на вапняковому та кременистому цементі та інші подібні їм породи) і відносно пластичні породи (глинисті сланці, пісковики на глинистому цементі тощо). Крім того, такий будинаж має місце і в метаморфічних товщах, якщо у сферу будинажних перетворень разом із сланцюватими або гнейсуватими породами потрапляють дайки та жили, які такої анізотропії не мають
 |
Рис. 3.3.5. Схема крихкого будинажу відносно жорсткого шару (виділено крапом) за механізмом крихкого відриву (а) та сколювання (б)
.
Рис. 3.3.6. Схема формування шийки будини. Напівстрілками показано напрямки дії дотичних, а стрілками – нормальних напружень. Густиною штрихівки відзначено характер зміни інтенсивності кліважування або розсланцювання в різних частинах будин (максимум припадає на шийку)
В'язкий будинаж. Будинаж цього типу реалізується за допомогою кліважування або розсланцювання шляхом утворення шийки будини (рис. 3.3, 6). Поява останньої є наслідком локалізованої на певних ділянках плоского тіла пластичної деформації, а якщо точніше – високої концентрації дотичних напружень у крайових частинах (біля поверхонь) тіла, з обох його боків та напружень розтягу (нормальних) у внутрішній частині тіла. Дотичні напруження діють по поверхнях, направлених з двох боків назустріч одна одній, а напруження розтягу – паралельно поверхням плоского тіла.
Будинаж подібного типу характерний для середовищ, у межах котрих в'язкість гірських порід дещо нижче звичайної. До таких середовищ, наприклад, належать верхня частина первинної епізони, у котрій осадові породи знаходяться на початкових стадіях діагенезу, та мезозона і катазона, у межах котрої в'язкість порід суттєво знижується високою температурою.
В'язкий будинаж (як явище) носить стадійний характер, який знаходить свій вираз у поступовому розчленуванні плоских тіл на додаткові тіла-будини та розосередження останніх. Найчастіше виділяють наступні стадії: перша – поява шийки будини (рис. 3.3.7, а), друга – стоншення шийки (рис. 3.37, б), третя – розрив (стоншення до нульової потужності) шийки і, як результат цього – утворення відокремленої будини (рис. 3.3.7, в), четверта – взаємне розосередження будин на відстань не більше їх довжини (3.3.7, г), п'ята – розосередження будин на відстань значно більше їх довжини (3.3.7, д).
Рис. 3.3.7. Схема стадійності в'язкого будинажу жорсткого шару (він виділений крапом) серед інтенсивно розкліважованих оточуючих порід (пояснення в тексті)
Міжбудинний простір завжди заповнюється пластичним матеріалом сусідніх шарів. Крім того, у певних випадках він виповнюється або заміщується гідротермальним та жильним матеріалом. Останній може бути представлений кварцом та іншими метасоматичними мінералами, пегматитами та іншими жильними породами. Іноді спостерігається навіть декілька фаз таких заповнень або заміщень, котрі можуть бути зумовлені мобілізацією речовини із вмісних порід за допомогою кесонного механізму.
Для будинажу обох типів характерна регулярність, яка знаходить звій вираз у тому, що будини рівної потужності мають приблизно однакову довжину, тобто розміри будин певною мірою узгоджуються з потужністю первинних пластоподібних тіл. Більш менш логічне пояснення подібної регулярності дає В.В.Білоусов (1977). Зокрема, на наведеному поряд рисунку (рис. 3.3.8) демонструється умова, що між парою пластичних шарів розташовано жорсткий шар, який зазнає стиснення збоку цих шарів при їх пластичному розтяганні та внаслідок дії тертя. Якщо сили розтягання розподілені на великій площі по поверхні жорсткого шару, то кожна шийка чи кожний розрив знімають напруження лише на певних ділянках такого шару, тоді як в усіх інших частинах цього шару напруження зберігаються. Це приводить до виникнення не однієї, а багатьох шийок і розривів. При цьому виникнення однієї шийки не буде заважати появі інших. Але відстань між окремими шийками не буде випадковою: вона буде визначатися співвідношенням величини сил розтягання на поверхні шару та спроможності до опору пластичної деформації цього шару. Щоб утворилася перша шийка, необхідно щоб сили розтягання, що діють у даному перетині шару, досягли розміру, що забезпечує подолання межі текучості на кожній елементарній площадці перетину. Оскільки, межа текучості, крім в'язкості, визначається площею перетину, а отже і потужністю шару, то має існувати певна критична відстань між площадками відриву або пластичного розтягання, яка кратна розміру діючих сил розтягання та потужності шару.
Рис. 3.3.8. Розтягання в'язкого шару між двома менш в'язкими при роздавлюванні силами, що направлені нормально до шарів (за В.В.Білоусовим, 1977). а – схема розтягання: В – більш в'язкий шар, А, С – менш в'язкі шари, Р – напрямок сил, що викликають роздавлювання шарів. Довжина стрілки F показує збільшення напружень із віддаленням від середньої лінії о – о; б – схема механізму розлінзування в'язкого шару, розтягнутого між двома менш в'язкими шарами: N – в'язкий шар, М1 та М2 – менш в'язкі шари
При крихкому будинажі співвідношення довжини і потужності коливається в межах від 2 до 5, а при в'язкому подібному явищі воно може досягати 10 і більших значень, тому що підсилюється пластичною деформацією і самих будин. При цьому зміна по простяганню потужності будин автоматично супроводжується зміною їх довжини.
Із будинажем пов'язані деякі специфічні структури, до яких відносяться: 1) інтербудинажні складки, 2) псевдоконгломерати та 3) тектонічний меланж.
Рис. 3.3.9. Псевдоконгломерати, які складаються з розосереджених будин пісковиків (виділено точковим крапом); та інтербудинажні складки механічно розсланцьованих аргілітів та алевролітів (на рисунку виділено штрихами), які виникли при зміщенні та обертанні будин пісковиків, у флішоїдних відкладах таврійської світи в Криму (поблизу м. Алушта)
Інтербудинажні складки являють собою структури облямування будин. Найчастіше вони виникають при обертанні будин (рис. 3.3.9). Що ж стосується псевдоконгломератівта тектонічного меланжу, їх виникнення зумовлено відокремленням та дуже значним розосередженням будин. При цьому для псевдоконгломератів характерна форма будин, яка наближається до ізометричної. Поява останньої часто обумовлена обертанням будин при багаторазових повторних зміщеннях.
3.3.3. Плойчатість
Плойчастість – це гофрування (дуже дрібна хвилястість) кліважних та сланцюватих поверхонь. Розміри складок при цьому коливаються від перших міліметрів до перших десятків сантиметрів.
3.3.4. Кінкбанди
Кінкбанди (їх ще називають кінк-бандами, кінк-структурами, смугами зламу) являють собою зонки (смуги) крихкого зламу пачок пластинчастих тіл по двох субпаралельних тріщинах.
Кінкбанди складаються з (рис. 3.3.10): 1) пари субпаралельних тріщин, по яких відбувається злам, 2) внутрішнього крила – повернутих шарів між парою тріщин, 3) двох зовнішніх крил – шарів, що притуляються до тріщин іззовні.
Величина зламу характеризується: 1) кутом обертання (a) – кут, на який повернуто внутрішнє крило, 2) кутом зламу (b) – кут між внутрішнім і зовнішнім крилами, 3) амплітудою зламу (A) – відстань між зовнішніми крилами вздовж тріщин.
Рис. 3.3.10. Кінкбанди, які утворилися при зламі горизонтальнозалягаючих (а) та нахиленозалягаючих (б) шарів, і геометричні елементи цих структур (пояснення в тексті)
Формування кінкбанд супроводжується зсувною деформацією внутрішнього крила та утворенням в ньому дрібної тріщинуватості (рис. 3.3.11).
Рис. 3.3.11. Кінкбанди в ордовікських теригенних відкладах (штриховкою позначено алевроліти, а точками – пісковики), що утворені трьома гіллястими майже горизонтально залягаючими мезотріщинами, які перетинають крутонахилені шари в Джалаїр-Найманській шовній зоні в Південному Казахстані
При зламі залежно від кута обертання, а також амплітуди виникають різні варіанти кінкбанд. Деякі такі варіанти демонструються на наведених нижче фотографіях.
Системи зближених кінкбанд утворюють гармонікоподібні каскади, що прийнято називати шевронними складками – своєрідними беззамковими "складками".
Рис. 3.3.12. Готичні (шевронні) складки у флішових відкладах Карпат біля с. Яремча
Гострокутні варіанти шевронних складок іменують готичними складками (рис. 3.3.12).
3.3.5. Первинні монокліналі
Монокліналь – це форма залягання шарів, яка відзначається витриманим на певній площі падінням шарів під певним одним кутом. Крім того, цей термін використовують для позначення нахиленого залягання будь-яких плоских тіл.
Рис. 3.3.13. Види первинних монокліналей (виділені крапом): а – блоковий, б – плоске крило пологої складки,
в – плоске внутрішнє крило малоамплітудної флексури
Монокліналі за способами та механізмами формування поділяються на: 1) первинні та 2) вторинні. При цьому до первинних відносять ті нахилені форми залягання шаруватих осадових та вулканічних товщ, які утворилися безпосередньо при порушенні первинних форм залягання порід без суттєвого дислокаційного перетворення останніх; тоді як до вторинних відносять тектонічні утворення із вторинними лінійно-площинними та площинними макротекстурами, які утворилися при дуже інтенсивних зсувних деформаціях у зонах в'язких розломів.
У даному розділі ми зупинимося на розгляді тільки первинних монокліналей.
Монокліналі даного типу утворюються при шарнірних (з обертанням навколо певної осі) скидових чи підкидових зміщеннях по крихких лістричних розломах (цей механізм розглядається в розд. "Розломи"), а також при формуванні дуже великих і одночасно дуже пологих відкритих складок та малоамплітудних флексур. Відповідно вони представлені наступними підтипами: 1) блоковим, 2) плоскими крилами великих пологих складок, 3) плоскими внутрішніми крилами флексур (рис. 3.3.2.14).
Блокові монокліналі.
Монокліналі цього підтипу мають плитну будову: пакети шарів осадових чи вулканогенних порід, що їх складають, падають без будь-яких внутрішніх дислокаційних ускладнень (рис. 3.3.13, а, 3.3.14), і таке падіння витримується на значних (до десятків та навіть сотень квадратних кілометрів) площах.
Рис. 3.3.14. Типове для блокової монокліналі нахилене залягання крейдяних теригенно-карбонатних відкладів у Гірському Криму та характерні форми відслонення такої монокліналі – куести, клиноподібні виступи горизонтів вапняків
Рис. 3.3.15. Фрагмент монокліналі, складеної юрськими вапняками на крилі пологої складки з характерною для таких тектонічних утворень помірною тріщинуватістю, інтенсивність котрої відповідає тектонофації ІІІ.
S0 – шаруватість. Крим, на яйлі над Ялтою
Монокліналіданого типу, мабуть, належать до числа найбільш примітивних, якщо так можна висловитися, тектонічних утворень. Зокрема, у них дуже слабо проявлені, а іноді взагалі відсутні власні дислокаційні перетворення на рівні шарів чи пластів, і практично без змін зберігається первинна шаруватість або інші форми внутрішньої стратифікації. Єдиним елементом внутрішнього порушення є дуже слабка тектонічна тріщинуватість.
Подібні монокліналі найбільш характерні для ділянок блоково-брилових дислокацій чохлів щитів платформ.
Монокліналі, які являють собою пологі крила складок та флексур.Такі монокліналі мають приблизно ті ж морфологічні особливості внутрішньої будови, що і попередні (рис. 3.3.13 б, в). Але в них значно більше розвинена тектонічна тріщинуватість (рис. 3.3.15). Таке зростання інтенсивності останньої пов'язане з незначним поздовжнім розтяганням та відповідним стисненням порід при вигині (див. розділи нижче).
Монокліналі подібного типу широко розвинені на плитних ділянках платформ.
Рис. 3.3.16. Псевдомонокліналь – верхнє крило перекинутої складки з денудованим ядром (із кн. Г.Д.Ажгірея, 1974)
Крім відзначених монокліналей, існують нахилені форми залягання, які за наведеними вище критеріями не можна віднести ні до первинних, ні до вторинних, і які зручно називати псевдомонокліналями. До останніх належать крила великих перекинутих складок та деякі тектонічні покриви (рис. 3.3.16), які відрізняються від монокліналей розглянутих вище типів дуже сильною внутрішньою деформацією шарів.
Визначення дійсної потужності шарів при нахиленому заляганні. На прикладі монокліналей у підручниках подібного типу традиційно розглядаються способи графічного та аналітичного визначення потужності нахилено залягаючих шарів. Коротко розглянемо ці способи.
Рис. 3.3.17. Варіанти визначення потужності шарів, що залягають нахилено, з урахуванням кута падіння шару (a) та кута падіння схилу (b), на якому цей шар відслонюється, а також кута між шаром та керном свердловини.
Н – дійсна потужність, h 
– видима потужність
Дійсній потужності (H), як відомо, відповідає найменша відстань між підошвою та покрівлею шару. Така потужність на відслоненнях спостерігається тільки у випадку, коли поверхня схилу перетинає шар під прямим кутом. В усіх інших випадках на схилі фіксується видима потужність (h), яка являє собою одну з гіпотенуз уявного трикутника, катетом котрого є дійсна потужність. Остання визначається графічно, а також налітично за формулами, наведеними на рис. 3.3.17.
Складні дислокаційні структури
До складних відносяться дислокаційні структури, проявлені на рівні геологічних тіл та їх наборів (пачок, товщ тощо) і відзначаються багатопорядковою (більше ніж двопорядковою) структурною організацією і неоднорідним розподілом у межах відповідного їм простору ступенів деформованості порід. До них належать флексури, складки більшості типів, в'язкі розломи, вторинні монокліналі, в'язкі протрузії та інші їм подібні тектонічні утворення.
Кожна складна дислокаційна структура характеризується певним структурним або структурно-динамометаморфічним парагенезисом і внутрішньою дислокаційною (деформаційною) зональністю, яку можна позначити тектонофаціями (своєрідними деформаційними фаціями) за десятибальною шкалою.
Дата добавления: 2015-04-07; просмотров: 865;