logo1

Структурная геология

Р. А. Щеколдин
Конспект лекций

кафедра ИДГ-лого

Разрывные нарушения

Если деформирующие напряжения превышают предел пластичности, наступает хрупкое разрушение горных пород – возникают разрывы. Разрывы условно подразделяются на:

  1. разрывы без смещения (трещины);
  2. разрывы со смещением (разрывные нарушения).

Трещины – это разрывы, у которых стенки не смещены друг относительно друга или смещены незначительно (первые мм, см, или даже метры – это трещины-микросбросы, т.е., критерий – картируемость смещения в заданном масштабе). В предыдущем разделе были охарактеризованы трещины. Теперь рассмотрим разрывы со смещением – разрывные нарушения.

Элементы разрывных нарушений

Поверхность, по которой происходило смещение пород – сместитель – разделяет два блока, сместившихся друг относительно друга и именуемых крыльями. В случае, когда сместитель наклонный, то крыло, которое расположено над сместителем, называется висячим, а то, которое расположено под сместителем – лежачим.

Виды разрывных нарушений

Различают разрывные нарушения со смещением по падению сместителя – сбросы и взбросы; и со смещением по простиранию сместителя – сдвиги. Взбросы с пологим сместителем называют надвигами.

сброс
Сброс
взброс
Взброс
сдвиг
Сдвиг

Рис. 1. Виды разрывных нарушений

Сбросы и взбросы

Сбросы и взбросы – разрывные нарушения (разломы) со смещением по падению, в вертикальном направлении.

сброс
Сброс
взброс
Взброс

Рис. 2. Сброс и взброс

Сброс – разрывное нарушение, висячее крыло которого опущено относительно лежачего.

Взброс – разрывное нарушение, лежачее крыло которого опущено относительно висячего.

А можно сформулировать и иначе:

сброс – разрывное нарушение, сместитель которого падает в сторону относительно опущенного крыла;

взброс – разрывное нарушение, сместитель которого падает в сторону относительно приподнятого крыла.

Следует подчеркнуть, что речь идет именно об относительном перемещении крыльев, так как чаще всего истинное, абсолютное перемещение определить затруднительно или вообще невозможно. Либо оба крыла перемещались в противоположных направлениях, либо одно оставалось на месте, а другое перемещалось вверх или вниз, либо оба крыла поднимались или опускались, но с разной скоростью – мы наблюдаем только результат: смещение одного крыла относительно другого. Предположение об истинном перемещении блоков возможно лишь на основе анализа истории геологического развития территории, да и то не всегда.

Если сместитель вертикальный – нет ни висячего, ни лежачего крыльев, разлом именуется сбросом.

Как правило, сбросы с глубиной выполаживаются и становятся субгоризонтальными. Такие сбросы называются листрическими (от греч. listron – лопата). Пологие участки сброса называются «флэт» (англ.: flat), а крутые – «рамп» (англ.: ramp).

Листрический сброс
Рис. 3. Листрический сброс (по H. Fossen, 2010)
Листрический сброс-элементы
Рис. 4. Элементы листрического сброса
Образование ролловера
Рис. 5. Образование надразломной складки (ролловера) при соскальзывании висячего крыла листрического сброса
чешуйчатые листрические сбросы
Рис. 6. Геометрическая модель перемещения по пакету чешуйчатых листрических сбросов (Twiss, Moores, 1992): при скольжении блоков вниз по чешуйчатым разломам происходит их вращение и распрямление

Амплитуды сбросов и взбросов

Расстояние, на которое сместилось одно крыло относительно другого, называется амплитудой разрывного нарушения (рис. 7). Различают полную амплитуду – Ап (вдоль сместителя), вертикальную – Ав (в вертикальном направлении) и горизонтальную – Аг (в горизонтальном направлении).

Горизонтальная амплитуда наклонного сброса называется также зиянием, т.к. если задать над этим местом скважину, то она не встретит пласт. Горизонтальная амплитуда взброса называется также перекрытием – скважина, заданная над этим местом, дважды пересечет пласт. Это особенно важно в тех случаях, когда пласт представляет собой залежь полезного ископаемого. Вертикальный сброс не имеет горизонтальной амплитуды (зияния или перекрытия), его полная амплитуда равна вертикальной.

амплитуды сброса
Амплитуды сброса
амплитуды взброса
Амплитуды взброса

Рис. 7. Амплитуды сброса и взброса

Особенности строения сместителей сбросов и взбросов

Разрывные нарушения редко представляют собой единичную поверхность. Как правило, это сложно построенное тело, состоящее из особых пород. Сместитель разрывного нарушения окружен зоной дробления и трещиноватости, переходящей зону пластических деформаций (рис. 8). Сместитель часто выполнен тектонической брекчией, катаклазитами и милонитами.

Сбросы образуются при растяжении земной коры. Первоначально возникают трещины отрыва, для которых характерны неровные стенки и наличие некоторого пространства между стенками. При смещении блоков неровности скалываются, а обломки заполняют промежутки между стенками трещины. Впоследствии обломки цементируются более мелкими продуктами истирания и минералами, отложившимися из гидротермальных растворов – карбонатами, кремнеземом, часто с примесью рудных минералов. В итоге получаются тектонические брекчии (рис. 9), потенциально рудоносные. Помимо тектонических брекчий, могут присутствовать породы, состоящие из мелко раздробленных обломков – катаклазиты, а также из тонко истертого материала – милониты.

Строение зоны разлома (по H. Fossen)
Рис. 8. Строение зоны разлома (по H. Fossen, 2010)
тектоническая брекчия
Рис. 9. Схема образования тектонической брекчии
зеркало скольжения
Рис. 10. Схема строения зеркала скольжения

На участках плотного прилегания стенок трещины образуются заглаженные, приполированные поверхности – зеркала скольжения (рис. 10). Эти поверхности часто покрыты бороздками, процарапанными более твердыми обломками (глубина их уменьшается по мере истирания этих обломков), а также мелкими поперечными уступами (высотой от нескольких см до долей мм). Микроскопические уступы создают «занозистость»: если провести рукой по поверхности зеркала скольжения, то в направлении смещения будет ощущаться меньшее сопротивление, чем во встречном направлении. Таким образом, в случае однократного перемещения блоков по штриховке и «занозистости» зеркала скольжения можно определить направление относительного перемещения блоков.

Структурные волны и тектонические пакеты

Стенки сместителей разрывных нарушений редко бывают плоскими, обычно они покрыты волнообразными изгибами – структрурными волнами (рис. 11). Размеры волн различны: от нескольких сантиметров до сотен метров. Одновременно могут присутствовать волны нескольких порядков. Структурные волны ориентированы по направлению смещения блоков.

Тектонические пакеты представляют собой выпукло-вогнутые линзы, вытянутые вдоль структурных волн поверхности сместителя. Для взбросов и сбросов характерны в плане сравнительно короткие, изогнутые пакеты.

Структурные волны и тектонические пакеты
Рис. 11. Структурные волны
и тектонические пакеты

Определение относительно приподнятого (опущенного)
крыла разрывного нарушения

Более надежно относительное перемещение крыльев можно определить по горизонтальному смещению наклонных слоев (или любых других наклонных поверхностей).

Для пояснения рассмотрим сначала перемещение блоков на схематических блок-диаграммах (рис. 12).

до смещения
а
после смещения
б
после выравнивания
в

Рис. 12. Схема образования горизонтального отхода наклонного пласта при вертикальном смещении крыльев сброса:
а – положение крыльев до смещения (красным показана будущая поверхность сместителя); б – то же, после смещения (пунктиром показана будущая поверхность выравнивания); в – то же, после выравнивания поверхности Земли

На рис. 12в видно, что в относительно приподнятом крыле разлома (разрывного нарушения) после выравнивания поверхности Земли процессами денудации слои оказываются смещенными в направлении своего падения по отношению к одновозрастным слоям в опущенном крыле. Для удобства запоминания это правило формулируется как «правило пяти П»:

Поднятый Пласт Перемещен По Падению

Расстояние такого перемещения (при одной и той же амплитуде) зависит от угла падения пласта: чем больше угол падения, тем меньше перемещение. Вертикальный пласт вообще не будет перемещен.

Вертикальная амплитуда сброса может быть вычислена по формуле:

h = l · tg α

где h – вертикальная амплитуда, α – угол падения, l – горизонтальное расстояние между смещенными границами пласта по направлению падения.

Кроме того, мы видим, что древние слои в относительно приподнятом крыле разлома приведены в соприкосновение с более молодыми слоями в опущенном крыле. Это правило можно назвать «правилом возраста». Ограничения: «правило пяти П» применимо только для наклонно залегающих пластов, а правило возраста «не работает» при опрокинутом залегании.

Классификация сбросов и взбросов

Проведем классификацию сбросов и взбросов сначала для одиночных, а затем для групповых разрывных нарушений.

I. Одиночные разрывные нарушения подразделяются:

1) по соотношению простираний сместителей с простиранием слоев или складок – на (рис. 13):

а) продольные
продольные
б) поперечные
поперечные
в) косые (диагональные)
косые (диагональные)

Рис. 13. Классификация сбросов и взбросов по соотношению простираний сместителей с простиранием слоев или складок

2) по соотношению направлений падения сместителя и пластов в крыльях – на (рис. 14):

согласный сброс
сброс
согласный взброс
взброс

а) согласные

несогласный сброс
сброс
несогласный взброс
взброс

б) несогласные

Рис. 14. Классификация сбросов и взбросов по соотношению направлений падения сместителя и пластов в крыльях

II. Групповые сбросы и взбросы подразделяются

1) по взаимному расположению в плане (на местности и на геологической карте) на (рис. 15):

параллельные
кулисообразные
сетчатые
радиальные
концентрические
сочетание радиальных и концентрических

Рис. 15. Классификация сбросов и взбросов по взаимному расположению в плане:
а) параллельные; б) кулисообразные; в) сетчатые; г) радиальные; д) концентрические; е) сочетание радиальных и концентрических

На сводах куполов, особенно соляных, а также в вулканических структурах центрального типа, часто наблюдается сочетание радиальных и концентрических сбросов и взбросов, образующих так называемую "структуру разбитой тарелки" (рис. 15, е).

2) по относительному перемещению блоков на (рис.16):

ступенчатые сбросы
а
компенсационные сбросы и взбросы
б
Y-образный
в
Х-образный
г
простой грабен
д
простой горст
е
сложный грабен
ж
сложный горст
з

Рис. 16. Классификация сбросов и взбросов по относительному перемещению блоков
а) ступенчатые сбросы (взбросы); б) компенсационные сбросы и взбросы; в) Y-образный;
г) X-образный; д) простой грабен; е) простой горст; ж) сложный грабен; з) сложный горст

Ступенчатые сбросы – система сбросов, в которой по каждому разлому перемещения однотипны, их амплитуда может быть невелика, но суммарная амплитуда всей системы может быть значительна.

Компенсационные сбросы и взбросы образуют систему, в которой перемещения по соседним разрывам как бы компенсируют друг друга, т.е., суммарная амплитуда всей системы близка к нулю.

Простые грабены и горсты – системы из двух разрывных нарушений, по которым блок, заключенный между ними, у грабена опущен, у горста – приподнят.

Грабен (сложный) – система из нескольких разрывных нарушений, по которым в целом опущены блоки, заключенные между крайними разломами. При этом некоторые из блоков могут быть приподняты относительно соседних, образуя внутренние горсты.

Горст (сложный) – система из нескольких разрывных нарушений, по которым в целом приподняты блоки, заключенные между крайними разломами. Соответственно, отдельные блоки могут образовывать простые грабены внутри сложного горста.

Грабены и горсты могут закладываться и развиваться как после завершения процессов осадконакопления, так и на фоне продолжающегося накопления осадков. В первом случае они называются наложенными, или постседиментационными, во втором – конседиментационными.

Конседиментационные грабен и горст
Рис. 17. Конседиментационные
грабен (а) и горст (б)

Для наложенных горстов и грабенов характерен размыв приподнятых блоков. Грабены, формирующиеся одновременно с осадкообразованием, имеют более сложное строение. В их центральных частях могут накапливаться мощные толщи пород, совершенно отсутствующих или имеющих небольшую мощность в периферийных частях. Приподнятые древние породы, обнажающиеся на краях грабена, нередко служат источником сноса материала, накапливающегося в его центральных частях (рис. 17, а). Горсты, наоборот, являются областями разрушения древних пород, и в случае конседиментационного их развития осадконакопление происходит в краевых частях горстов (рис. 17, б).

Рифты

Крупные грабены, выраженные в современном рельефе долинами или впадинами, называют рифтами.

Интересна структура Верхне-Рейнского грабена (рифта): на его разрезе отчетливо проявляется ряд более мелких горстов и грабенов (рис. 18). Суммарная амплитуда вертикальных смещений превышает 1000 м. По простиранию он протягивается почти на 300 км, а в ширину имеет несколько менее 50 км.
Еще большие размеры имеет система грабенов оз. Байкал. Восточно-Африканская рифтовая система имеет протяженность свыше 6000 км. Смещения в Восточно-Африканских грабенах превышают 2000 м. С трещинами Верхне-Рейнского и Восточно-Африканских грабенов связана вулканическая деятельность.

Схематический разрез Рейнского грабена
Рис. 18. Схематический разрез Рейнского грабена

Подобные структуры сбросовых проявлений имеют достаточно широкое распространение на всех континентах. Максимальные доказанные амплитуды смещений в них заключаются в пределах между 2—3 км.

Еще более грандиозно выглядит система рифтовых долин, протягивающихся вдоль гребней срединно-океанических хребтов. Она практически опоясывает весь Земной шар (рис. 19).

система рифтовых долин
Рис. 19. Система рифтовых долин срединно-океанических хребтов

Надвиги

Надвиги – это разрывы взбросового строения, возникающие и развивающиеся одновременно со складчатостью. Надвиги развиты преимущественно в сильно сжатых наклонных или опрокинутых складках. Надвиги развиваются вдоль осевых линий складок или на их крыльях параллельно осевым линиям и затухают при выполаживании складок.

элементы надвига
Рис. 20. Элементы надвига

В геометрическом отношении надвиг имеет те же элементы, что и другие разрывы (рис. 20): поверхность (сместитель) надвига (А), висячее (Б) и лежачее (В) крылья. Сместитель надвига может иметь углы падения от 0° до 90°, изменения которых могут происходить в пределах одной и той же поверхности. При прямых складках поверхности надвигов обычно близки к вертикальным. При асимметрии складок поверхности надвигов наклоняются в ту же сторону, что и осевые поверхности складок. При этом они тем более пологи, чем больше наклонены и опрокинуты складки. В определенных условиях сама пологая поверхность надвига может плавно изогнуться в пологие, а иногда и довольно крутые складки.

Наблюдения показывают, что надвиги обычно зарождаются в ядрах антиклинальных складок, где явления сжатия вызывают процесс скалывания. Постепенно поверхность надвига срезает все большее число слоев в ядре складки и может перейти на ее крыло, в результате чего происходит надвигание антиклинальной складки на соседнюю синклинальную. В связи с тем, что складки бывают нескольких порядков, соответственно и надвиги могут быть также нескольких порядков. Поверхности надвигов разных порядков в случае субпараллельности осевым поверхностям складок соответствующего порядка могут пересекать складки меньших размеров безотносительно к их осевым элементам. Надвиговые поверхности того или иного порядка могут сопровождаться оперяющими более мелкими поверхностями скалывания (рис. 21). На геологических картах, достаточно точно отражающих действительные структурные соотношения, надвиги разных порядков устанавливаются легко по их расположению внутри складок соответствующих порядков. Линии надвигов на геологических картах обычно субпараллельны простиранию складок. В частных случаях простирание линии надвига может отклоняться от простирания складок, даже пересекая их.

надвиги в Альберте
Рис. 21. Разрез через газоносные отложения Саванна-Крик, Альберта, США,
с изображенными на нем надвигами
( по А. Ирдли, 1954). D – девон, M – миссисипий, J – юра, К – мел

В тех случаях, когда имеется несколько надвигов, наклоненных в одну сторону, говорят о чешуйчатой структуре. При пологих поверхностях надвигов, иногда изогнутых в складки, говорят о покровной структуре. В тех случаях когда имеется сочетание тех и других элементов, можно говорить о покровно-чешуйчатой или чешуйчато-покровной структуре, в зависимости от преобладания первых или вторых элементов.

При чешуйчатой структуре смена отдельных тектонических блоков (тектонических пластин), заключенных между соседними поверхностями надвига, происходит в горизонтальном направлении, и блоки эти называются тектоническими чешуями (рис. 22). При покровной структуре смена отдельных тектонических блоков происходит по вертикали, и блоки эти называются тектоническими покровами (см. ниже).

Чешуйчатые надвиги
Рис. 22. Чешуйчатые надвиги

Отдельные тектонические блоки как в плане (на геологической карте), так и в разрезе могут сходить на нет, выклиниваясь между двумя соседними поверхностями надвигов.

Амплитуды надвигов обычно измеряются несколькими десятками или сотнями метров, достигая в некоторых случаях десятков и даже сотен километров. Определение амплитуды крутопадающего надвига может быть произведено по тем же соображениям и формулам, которые использовались для сбросов. При пологопадающих надвигах задача часто осложняется неясностью положения корневых частей, откуда началось перемещение тектонической пластины, которая создала покров. Для решения этого вопроса привлекаются данные о фациальном характере толщ покрова и основания; но в этом приеме заложены большие возможности для ошибок.

При перемещении висячего крыла надвига, в его основании возникают такие условия трения, которые часто ведут к образованию брекчии трения, возникновению и развитию явлений катаклаза и милонитизации, приводящим обычно к образованию милонитов. Брекчия надвига отличается от сбросовой брекчии тем, что представляет собой компактную породу без какого-либо постороннего цемента. Она состоит из больших или меньших кусков первичной породы основания висячего крыла надвига, цементируемых той же самой, но тонко измельченной породой. Куски эти могут быть самой различной величины – от сантиметров до метров в поперечнике. Если при образовании сбросовых брекчий происходит главным образом раздробление исходных пород, то при образовании брекчий надвига имеет место раздавливание исходных пород. Широкое развитие при этом получает милонитизация, когда различные исходные породы превращаются в тонкозернистую сланцеватую массу с широким новообразованием тонколистоватых минералов. Поверхность висячего крыла надвигов, притираясь и выглаживаясь, часто дает зеркала скольжения.

Тектонические покровы

Элементы покрова
Рис. 23. Элементы покрова

Тектонические покровы, или шарьяжи (от фр. charrier – катить) – крупные надвиги с перемещениями на километры и десятки, иногда даже сотни километров по пологим и волнистым поверхностям срыва, называемым детачментом (англ. detactment) (рис. 23).

Покровы развиваются в областях со сложным складчатым строением, охватывая крупные массы горных пород, заключающие иногда целые складчатые комплексы – складчато-надлвиговые пояса (рис. 24). В покровах выделяются перемещенные массы висячего крыла, называемые аллохтоном, и оставшееся на месте лежачее крыло – автохтон.

Складчато-надвиговый пояс
Рис. 24. Надвиги в складчато-надвиговых поясах (с дополнениями, по Прокопьеву и др., 2004)

Обычно породы аллохтона древнее пород автохтона, но встречаются покровы и с обратным соотношением пород.

В аллохтоне иногда различают переднюю лобовую часть (голова или фронт покрова), тело, или панцирь покрова и "корни". Под последними понимается то место, где породы аллохтона залегают тектонически нормально и откуда они начинали свое перемещение.

тектонические окна и останцы
Рис. 25. Тектонические окна и останцы

При частичном разрушении аллохтона эрозией, в местах антиклинальных изгибов его основания, т. е. поверхности надвига, по которой аллохтон перемещался, на дневной поверхности может выступить автохтон. Такие участки автохтона среди общего поля аллохтона называются тектоническими окнами. Участки аллохтона, изолированные эрозией от его тела в местах синклинальных изгибов поверхности разрыва, называются тектоническими останцами (экзотическими скалами, клиппами, или клиппенами) (рис. 25).

Образование чешуйчатой зоны
Рис. 26 . Образование чешуйчатой структуры
(по H. Fossen, 2010)

В головной части покрова образуется чешуйчатая зона – серия одинаково ориентированных надвигов, которые соединяются пологим подошвенным надвигом (рис. 26). Если чешуйчатая зона ограничена сверху кровельным надвигом, получается дуплекс. Дуплекс состоит из ряда хорсов, наклоненных в сторону надвигания. Типичные хорсы имеют S-образную форму (рис. 27).

Надвиг Осло
Рис. 27 . Разрез через Каледонский форланд к северу от Осло, Норвегия. Подошвенный надвиг проходит по мягким сланцам над фундаментом (по H. Fossen, 2010)

Возможно последующее изгибание в складки поверхности надвига, разделяющей аллохтон и автохтон, связанное с продолжающимся (или возобновляющимся) складкообразованием.

С тектоническими покровами тесно связаны тектонические меланжи, возникающие при раздроблении покровов и перемешивании обломков пород автохтона и аллохтона. Предполагается, что некоторые меланжи образуются вследствие разрушения фронтальной части тектонического покрова по мере его продвижения вперед, когда лоб аллохтона нависает над соседней депрессией, в которую соскальзывают крупные глыбы покрова. Тектонические меланжи могут быть сходны с отложениями подводных оползней и обвалов. В некоторых случаях они были первоначально приняты геологами за древние ледниковые морены (тиллиты).

Образование покровов

При анализе условий перемещения Огромных масс пород аллохтона возникает т.н. «механический парадокс»: расчеты показывают, что силы, потребные для смещения всего покрова целиком, настолько велики, что разрушили бы все породы. Были предложены разные варианты решения этого противоречия, в частности: а) давление поровых флюидов; б) гравитационное соскальзывание; в) движение покрова отдельными частями («модель червя»). В первом случае предполагается, что под надвиговой поверхностью присутствует флюидоупор, подпираемый снизу избыточным давлением поровых флюидов, которое в значительной мере снижает нагрузку вышележащих пород, т.е., аллохтон как бы «плавает» на водой подушке. Действительно, такое избыточное давление поровой жидкости наблюдается во многих местах. Однако трудно представить, что такое избыточное давление может поддерживаться длительное время на больших пространствах. Что касается гравитационного соскальзывания, то оно имеет место в ограниченных масштабах и не может быть единственной причиной перемещения покровов на сотни километров. По-видимому, перемещение покрова происходит не сразу всей массой. Продвижение начинается от корней и постепенно передается фронтальным частям. Установлено, что тело покрова имеет форму клина. Движение начинается только тогда, когда достигнут необходимый угол этого клина (рис. 28, 29).

Схема образования покрова
Рис. 28. Схема образования покрова
Схема образования покрова
Рис. 29. Разрез наложенных друг на друга надвигов, Тайвань (по Suppe, 1980)

По условиям образования могут быть выделены три вида покровов. Первый из них образуется из крупных лежачих складок (рис. 30). Эти покровы часто бывают одиночными.

небольшой шарьяж
Рис. 30. Небольшой шарьяж (Аннабергская лежачая складка).
Нижний триас представлен очень пластичными породами. 1 – корни аллохтона, 2 – лоб аллохтона,
3 – тектонический останец. Желтым цветом выделен базальный горизонт песчаников верхнего триаса,
прерывистыми линиями показаны реконструированные («воздушные») части структуры.

Покровы второго вида возникают из надвигов в складчатой структуре и обычно дают комплексы из нескольких перекрывающих друг друга покровов (рис. 31. ).

надвиги в Швейцарии
Рис. 31. Разрез через Гланер-Альп в Швейцарии с изображенными на нем надвигами и шарьяжами

Третий вид покровов, который широко распространен в Альпах, связывается с гравитационным скольжением складчатых структур со склонов тектонических поднятий в прилежащие тектонические прогибы (рис. 32).

покров Гларус в Альпах
Рис. 32. Покров Гларус в Альпах

Амплитуда смещения аллохтона в альпийских покровных структурах достигает 50-60 км.

Сдвиги

Сдвиги – разрывы, смещения по которым происходят в горизонтальном направлении, вдоль простирания сместителя. В сдвигах, как в сбросах и взбросах, различаются сместитель, крылья, угол наклона сместителя и амплитуда смещения.

По направлению взаимного смещения крыльев различают правый и левый сдвиги. Если смотреть в плане на линию сдвига по перпендикуляру к ней, то в правом сдвиге дальнее крыло смещается вправо. В левом сдвиге при тех же условиях смещение происходит влево (рис. 33).

Правый сдвиг
Левый сдвиг

Рис. 33. Правый и левый сдвиги

Строение сдвигов

В плане сдвиги редко бывают прямолинейными. Изгибы сместителя могут быть направлены в сторону, препятствующую смещению, либо в сторону, высвобождающую смещение. На изгибах сместителя образуются разветвления – дуплексы растяжения и сжатия (рис. 34). В вертикальном разрезе разветвления сходятся на глубине, образуя цветковые структуры – отрицательные при растяжении и положительные при сжатии (рис. 35).

duplex
Рис. 34. Дуплексы растяжения и сжатия (по H. Fossen, 2010)
flower
Рис. 35. Цветковые структуры (по H. Fossen, 2010)
Структуры окончаний сдвигов
чешуйчатые вееры
Рис. 36. Структуры окончаний сдвигов

В тылу перемещающегося крыла происходит образование чешуйчатых вееров растяжения (extensional imbricate fan), которые представлены сбросами (рис. 36а). В разрезе они также образуют негативную цветковую структуру. Напротив, во фронте перемещающегося крыла происходит образование чешуйчатых вееров сжатия (contractional imbricate fan), которые представлены надвигами (рис. 36б), образующими позитивную цветковую структуру.

Транспрессия и транстенсия

На изгибах сместителя, наряду с деформацией сдвига, присутствует деформация растяжения-сжатия. Сдвиг со сжатием получил название «транспрессия» (transpression), сдвиг с растяжением – «транстенсия» (transtension).

Различие между сдвигами и сбросами

Отличить сдвиги от других разрывов часто бывает затруднительно. Так, например, соотношения в плане по линии сдвига могут получиться такие же, как при сбросе после размыва поднятого крыла до общего горизонтального уровня (см. схему выше). Именно благодаря этому часто обычные сбросы и взбросы принимаются в практике за сдвиги, особенно на аэрофотоснимках. Различие заключается в том, что при сдвиге все элементы структуры смещаются в плане в одну сторону и на одинаковое расстояние, а при сбросе (взбросе) величина и направление горизонтального смещения зависят от направления и угла падения данного элемента структуры.

Наиболее четко проявляется различие между сбросом и сдвигом в периклинальных и центриклинальных частях складок. В сдвигах при мысленном возвращении крыльев в положение, существовавшее до возникновения разрыва, концы оборванных структур сходятся, и структура восстанавливается как целая. Кроме того, осевая линия при сдвиге, в отличие от сброса, перемещается вместе с крыльями (рис. 37).

сброс
Сброс
правый сдвиг
Правый сдвиг
левый сдвиг
Левый сдвиг

Рис. 37. Различие сбросов и сдвигов на карте

При сдвигах следует внимательно выяснить действительные соотношения по разрыву, поскольку аналогичный результат может возникнуть при сбросах, секущих опрокинутые изоклинальные складки.

Как при сдвигах, так и при сбросах и взбросах смещение крыльев в разрывах часто происходит не строго в каком-то одном направлении по поверхности сместителя – по горизонтали, вверх или вниз, а косо по отношению к горизонту. В этом случае в разрывах появляются как сдвиговая, так и сбросовая и взбросовая составляющие и разрывы называются сбросо-сдвигами и взбросо-сдвигами.

Сдвиги широко распространены в земной коре. Они образуют как местные (локальные) структуры, так и структуры регионального значения.

Крупнейшие сдвиги прослеживаются на многие сотни и даже тысячи километров. Они оказывают влияние на тектоническое строение целых регионов(рис. 38).

схемы крупнейших сдвигов
Рис. 38. Примеры крупнейших сдвигов

Возникая вследствие воздействия на горные породы противоположно направленных сил, сдвиги часто развиваются вдоль ранее возникших крупных трещин, разломов. К таким сдвигам относится, например, один из наиболее крупных разломов земной коры – Сан-Андреас.

Разрыв Сан-Андреас в Калифорнии прослеживается на расстоянии более 800 км и сопровождается зоной брекчирования иногда до 1000 м шириной. Ответвлением Гарлокского сдвига разлом разделяется на северную и южную части, которые развивались до последнего времени различно. Как показывает изгибание русел и других современных морфологических элементов, правое смещение по сдвигу в северной части разлома в течение современного периода нигде не превышает 1000 м. Путем анализа соотношений фациальных особенностей осадочных толщ мезо-кайнозоя по обе стороны разрыва ряд авторов приходят к выводу о грандиозной амплитуде общего правого сдвигового смещения за это время, достигающего 580 км.

Общим для всех крупных сдвигов является, помимо горизонтальных смещений на десятки и сотни километров, наличие крупных вертикальных смещений (от 1 до 3 км в среднем), мощных зон брекчирования и проявления второстепенных разломов; характерна для них и длительность развития, обычно охватывающая не одну эру, причем это развитие в одних случаях могло быть практически непрерывным, в других - возобновляться после значительных перерывов.

Выводы

  1. Разрывные нарушения со смещением по падению разделяются на сбросы и взбросы. Сброс – разрывное нарушение, висячее крыло которого опущено относительно лежачего, а взброс – разрывное нарушение, лежачее крыло которого опущено относительно висячего.
  2. Среди систем сбросов выделяются грабены и горсты.
  3. Крупные грабены, выраженные в современном рельефе долинами или впадинами, называют рифтами.
  4. Надвиги – это разрывы взбросового строения, возникающие и развивающиеся одновременно со складчатостью. Надвиги развиты преимущественно в сильно сжатых наклонных или опрокинутых складках.
  5. Крупные надвиги с перемещениями на километры и десятки километров по пологим и волнистым поверхностям называются тектоническими покровами (шарьяжами).
  6. Сдвиги – разрывы, смещения по которым происходят в горизонтальном направлении, вдоль простирания сместителя. По направлению взаимного смещения крыльев различают правый и левый сдвиги. В правом сдвиге противоположное от наблюдателя крыло смещается вправо, а в левом сдвиге – влево.
  7. Различие между сбросами (взбросами) и сдвигами на карте заключается в том, что при сдвиге все элементы структуры смещаются в плане в одну сторону и на одинаковое расстояние, а при сбросе (взбросе) величина и направление горизонтального смещения зависят от направления и угла падения данного элемента структуры.
  8. Для крупных сдвигов характерны горизонтальные смещения на десятки и сотни километров, наличие крупных вертикальных смещений, мощных зон брекчирования и второстепенных разломов, а также длительность развития.

Вопросы для самопроверки

  1. Перечислите и кратко охарактеризуйте основные генетические типы разрывов.
  2. В чем заключаются явления зияния и перекрытия при разрывах?
  3. Какие сбросы называют «листрическими»?
  4. Как определяется приподнятое крыло сброса по геологической карте?
  5. Как может быть определена амплитуда сброса?
  6. В чем заключается различие тектонических брекчий при сбросах и надвигах?
  7. Что такое покровная структура?
  8. Как различаются сбросы и сдвиги на геологической карте?
  9. Что такое тектонический меланж?