Кінематичні, динамічні та геологічні умови утворення складок

Складчасті та розривні структури розвинуті повсюдно в земні корі, відображаючи процеси деформацій , які проходили, як при зміні властивостей самих гірських порід, так і під впливом зовнішніх зусиль. Складчастістю охоплена вся товща земної кори і лише у верхній частині платформового чохла вона на значних просторах може бути відсутньою.

Гірські породи в земній корі знаходяться під навантаженням вищележачих порід , які створюють в них відповідний рівень напруг. Пластичні деформації, які приводять до утворення складчастості в гірських породах, можливі тільки при надлишковому тиску по одному із напрямків. Форма і розміри виниклих при цьому складок залежать від багатьох умов. Основне значення мають фізичні властивості порід, кінематичні і динамічні обставини, характер виниклих в породах напруг та вплив зовнішнього середовища. В процесі деформації проходить постійне переміщення матеріалу, часто проходить його перекристалізація, а також привнесення нової речовини, що приводить до зміни реакції порід навіть на однаковому за величиною і напрямком стресі.

При інших рівних умовах інтенсивність складчастості залежить від фізичних властивостей порід , головним чином від їх в’язкості. Чим менша в’язкість, тим складніші та дрібніші складки і, навпаки, в породах із високою в’язкістю розвивається за формою велика складчастість проста. Найбільш сприятливі для утворення складок обстановка стиснення, оскільки стиснення зменшує об’єм тіла і збільшує його пластичність.

Велике значення має температура навколишнього середовища. Підвищення температури приводить до збільшення пластичності і навіть крихкі породи при температурі в сотні градусів здатні згинатися у дрібні складки.

Швидкість деформації також є одним із факторів, який впливає на пластичність гірських порід. Підвищення швидкості деформації приводить до збільшення опору порід і пониженню їх пластичності. Навпаки, відносно невелика швидкість деформації підвищує пластичність тіла. Тому породи, які ведуть себе при швидкому впливі як крихкі тіла, наприклад, сіль, при зменшеному русі значно деформується.

Великий вплив на утворення складок здійснює повзучість матеріалів. Завдяки повзучості деформація в тілі безперервно зростає . Повзучість розвивається при будь-яких напругах і саме з нею пов’язане утворення багатьох складок в гірських породах.

Серед великої різноманітності складок, з позиції механіки виділяються тільки три типи : складки поздовжнього згину, складки поперечного згину і складки течії . Між останніми двома типами іноді виділяють проміжний тип - складки сколювання.

Складки повздовжнього згину виклинюються силами, які діють вздовж шаруватості. При згині в шарі проходить перерозподіл речовини таким чином, що вона переміщується до згину з великим радіусом кривизни від згинів з відносно меншим радіусом кривизни. В цілому об’ємі товщі загальне переміщення порід проходить в напрямку, перпендикулярному до дії стискуючих зусиль у ділянки з відносно меншим тиском, що приводить до інтенсивного росту складок вздовж осьових ліній. Завдяки цьому при утворенні складок проходить загальне скорочення площі. Складки поздовжнього згину, які виникають при зсуві, мають всі риси цього роду структур , але їх осьові поверхні мають помітний нахил в сторону дії активних сил.

Складки поперечного згинузазнають не стиснення, а неоднакового за інтенсивністю розтягування. Вісь максимального стиснення порід розташовується перпендикулярно до шаруватості, а вісь подовження спрямована вздовж шарів.

Складки течіїв умовах відносно низьких температур і тисків розвиваються тільки в породах з низькою в’язкістю : солях, гіпсах, вугіллі , глинах. При високих температурах в’язкість порід різко знижується і здатність утворювати складки течії набувають навіть такі породи як мармур, кварцити, гнейси та інші. При цьому проходить перекристалізація речовини і поява нових мінералів.

Складки течії мають найменш правильні форми , з чисельними роздувами, потовщеннями і перетисканнями шарів. Їх осьові поверхні можуть бути зорієнтованими різним чином відносно початкового положення шарів , але переважно в напрямку течії.

В кожному із описаних вище типів складок присутні деформації, властиві для інших видів складок. Часто утворення двох або навіть трьох типів складок можуть виникнути складки поздовжнього згину і складки течії, а вміщуючі породи в цей час будуть зазнавати поперечного згину, вигинаючись вверх.

Умови утворення складчастості в земній корі надзвичайно різноманітні . Найбільш широко розповсюджені складки , пов’язані з ендогенними рухами земної кори . Значно рідше у верхній частині земної кори виникають складки , обумовлені екзогенними процесами.

Встановлено , що умови утворення складок, розвинутих в осадових товщах верхньої , приповерхневої частини земної кори не супроводжуються суттєвими змінами початкового складу порід. Ці складки одержали назву покривних складок або складок чохла.

Іншу групу складають складки , які розвинуті у метаморфічних товщах, а тому в тій або іншій мірі вони перекристалізовані і складаються із кристалічних сланців, амфіболітів, гнейсів та інших подібних порід.

Покривна складчастість широко розповсюджена в результаті поздовжнього згину шаруватих товщ під дією горизонтальних зусиль. Розвинута на великих площах серед геосинклінальних формацій і є яскравим показником геосинклінального режиму розвитку земної кори. Складчастість даного типу місцями розповсюджується на прилеглі до геосинкліналей платформи. Розглянемо основні форми цієї складчастості.

Складки регіонального стиснення характеризуються яскраво вираженою лінійністю, витриманим орієнтуванням осей і нахилом осьової поверхні складок. Рівне за площею і за формою розповсюдження антикліналей і синкліналей, узгоджене орієнтування осей складок вказують на регіональний вплив стискуючих зусиль в напрямку, перпендикулярному до осей складок та неминуче при цьому скорочення площі осадових порід, яке вони займали до складкоутворення.

Складки обтікання являють собою поперечні згини в осадовому чохлі, які утворилися при блоковому переміщенні фундаменту. Цей тип складок характерний для платформ , частково для міжгірських та передових прогинів.

Прирозривні складки утворюються при переміщенні крил розривів по похилих зміщувачах. Частіше всього вони розвиваються у верхніх активних крилах підкидів і насувів. Найбільш сприятливими для утворення прирозривних складок є розриви з нахилом зміщувача від 40 до 60⁰. Близько зміщувача в таких випадках утворюються нахилені або перекинуті складки.

Складки гравітаційного сковзання виникають головним чином на заключних, орогенних стадіях геосинклінального розвитку і особливо широко розвинуті в бортах флішових прогинів. Осадові товщі під впливом гравітаційних сил переміщуються по осьових частинах прогинів, утворюючи за складністю різні форми вигинів, по яких окремі фрагменти і пакети складок насуваються один на одного . Амплітуда зміщення може досягати перших десятків кілометрів. Гравітаційному сковзанню сприяє наявність в осадових товщах пластичних порід (солей, гіпсів, глин). Гравітаційна складчастість найбільш характерна для тонкошаруватих флішових товщ.

Складки, пов’язані з переміщенням магми в земній корі. Близько контактів багатьох масивів гірських порід у вміщуючих породах розвиваються складки поздовжнього, рідше поперечного згину , осі яких зорієнтовані узгоджено до контурів масивів. В плані ці складки переважно обтікають зовнішні контури інтрузивних тіл . Ширина порід, яка піддалася при цьому складкоутворенню може бути різною залежно від площі масиву і не перевищує перших км.

Діапірові складки розвивають в осадовому чохлі незалежно від будови фундаменту і являють собою антиклінальні структури, які утворилися при поступленні в навколишні товщі порід, що мають низьку в’язкість або низьку густину. Це переважно солі, ангідрит, гіпси, вугілля, глини, які насичені водою і здатні пластично деформуватися і текти не тільки в бік низьких тисків, але й під впливом власної ваги. Найбільш широко серед діапірових складок розвинуті соляні куполи та глинисті діапіри.

Класичними областями солянокупольної тектоніки є Прикаспійська та Дніпрово-Донецька западини.

Кліваж.Регіональна складчастість стиснення на певній глибині ускладнюється кліважем, який являє собою часті паралельні поверхні сковзання при пластичній деформації гірських порід. Він виникає в результаті утворення чисельних поверхонь сколювання і зрізування, по яких в процесі пластичної деформації частинки зміщуються одна відносно іншої, характеризуючи втрату міцності речовини перед її розривом. Розвинутий не повсюдно . Відсутній в породах, які зім’яті в складки течії, а в межах одної складки може існувати не в кожному шарі. Спостерігається також в зонах розломів.

Глибинна складчастість має дуже широке розповсюдження, особливо в докембрійських товщах фундаменту платформ і в ядрах складчастих споруд фанерозою. Складки даного типу-це складки течії, які розвинулись під впливом стресу при високопластичному стані порід в умовах високих тисків і температур. Переміщення речовини проходить у вигляді в’язкопластичної течії і одночасно охоплює всю масу порід. При різному складі порід шари із низькою в’язкістю утворюють роздуви в замках антиклінальних складок, а при дуже великих відмінностях у в’язкості деформації приймають хаотичний характер або утворюють дрібну плойчастість.

Розглянемо, які типи складчастості утворюються при екзогенних процесах.

До екзогенної складчастості відносяться складки, які утворились поблизу земної поверхні під дією різних екзогенних процесів. Вони широко розповсюджені в природі і їх важко відрізнити від ендогенних складок.

Підводно-зсувні складки утворюються при сповзанні осадів на дні басейну і мають вигляд різноманітних зім’ять, спірально закручених лінз і комків, дрібних перекинутих і лежачих складочок, язикоподібних і безсистемно перемішаних натьоків, часто розірваних і зміщених. Ці явища викликаються підводними зсувами, які розвиваються при накопиченні осадів на нахилених ділянках дна водойм.

Складки осадового обтікання.Згини шарів, що мають всі ознаки складок, але не пов’язані з деформацією гірських порід, тобто фактично псевдоскладки, утворюються в результаті відкладання осадів на нерівному ложі дна водойм з первинним нахилом шарів від виступів рельєфу до суміжних понижень. Особливо часто подібні складки утворюються у відкладах, які перекривають рифові масиви.

Складки ущільнення утворюються у стадію діагенезу внаслідок нерівномірного ущільнення пластичних порід, в основному глин, над виступами захороненого рельєфу, рифовими масивами, лінзами пісків.

Складки розбухання виникають у фазу гіпергенезу при збільшенні об’єму порід, зокрема внаслідок гідратації ангідриту і переходу його в гіпс, або при перемінному збільшенні об’єму води при її замерзанні та зменшенні-при таненні льоду.

Складки осідання протилежні до складок розбухання і утворюються внаслідок розчинення порід - вапняків, доломітів, гіпсів, ангідритів у зонах розвитку карсту.

Складки випирання виникають в приповерхневих умовах внаслідок зняття навантаження вищележачих порід на глинисті товщі в річкових долинах.

Гляціодислокації утворюються в результаті напору рухомих материкових льодовиків. Розвинуті вони переважно в молодих кайнозойських і мезозойських відкладах на тих ділянках, де вони гіпсометрично припідняті (каневські дислокації на Дніпрі). Зустрічаються на своєму шляху виходи відносно щільних порід (вапняк, крейда), льодовик відділяв від них величезні глиби товщиною в десятки метрів і площею до декількох квадратних кілометрів і часто переміщував на відстань десятків і сотень кілометрів.

Запитання для самоперевірки

1 Глибинні розломи та їх основні типи.

2 Загальна характеристика глибинних розломів.

3 Роль глибинних розломів у будові та еволюції земної кори.

4 Геологічне положення глибинних розломів.

5 Шар’яж, його структура і розвиток.

6 Тектонічні розриви та їх характеристика.

7 Роль тектонічних розривів у формування земної кори

8 Причини виникнення континентальних рифтів.

9 Основні етапи розвитку рифтів.

10 Байкальська рифтова система.

11 Дніпровсько-Донецький авлакоген.

12 Кільцеві структури, їх типи та умови утворення.

13 Метеоритні кратери (астроблеми).

14 Умови утворення складчастих структур.

15 Характеристика складок поперечного згину.

16 Характеристика складок поздовжнього згину.

17 Умови утворення складок течії.

18 Покривна складчастість та її характеристика.

19 Діапірові складки та умови їх виникнення.

20 Умови утворення прирозривних структур.