Учебно-методическое пособие по выполнению курсовой работы для студентов специальностей: 130301 «Геологическая съемка, поиски и разведка мпи»

Таким образом, для опознания на карте сбросов и взбросов необходимо знать признаки перемещения блоков по вертикали. Такими признаками являются:

1) изменение ширины ядра складки по разные стороны от пересекающего ее разлома;

2) различный возраст пород по разные стороны разлома (но находящихся строго напротив друг друга);

3) наличие какого-то слоя (или верхнего из двух несогласно залегающих комплексов) только в одном из блоков, примыкающих к разлому;

4) изменение ширины интрузии по разные стороны пересекающего ее разлома;

5) отсутствие смещения по разлому вертикальных границ (контактов интрузий, других разломов) и геологических тел (слоев, даек).

Признаками подъема одного из блоков являются:

1) увеличение ширины антиклинали и уменьшение ширины синклинали (по одному и тому же слою) относительно ширины складок в противоположном блоке;

2) более древний возраст примыкающих к сместителю разлома пород относительно возраста пород, расположенных напротив за сместителем;

3) увеличенные размеры расширяющейся на глубину и уменьшенные размеры сужающейся на глубину интрузии по разные стороны от разлома.

Соответственно, признаком опускания какого-либо блока является соблюдение зависимостей, обратных указанным.

Ориентировка сместителя в пространстве (направление и угол падения) определяются по характеру поведения линии выхода сместителя на земной поверхности - по пластовым треугольникам (правила пользования пластовыми треугольниками при определении ориентировки наклонных поверхностей рассмотрены на с. 16). Форма пластовых треугольников позволяет только качественно оценить угол падения сместителя разлома.

При необходимости количественной оценки угла падения, его величина определяется графически с помощью стратоизогипс.

Для этого выбирается участок изогнутой линии выхода сместителя в месте пересечения ее с речной долиной или водоразделом. Линия выхода сместителя должна пересекать минимум по два раза две соседние горизонтали. Через точки пересечения линии выхода сместителя с горизонталями проводятся две прямые. Эти прямые являются линиями простирания плоскости сместителя с отметками, равными отметкам горизонталей, на которых они построены. Построенные линии простирания называются стратоизогипсами. Перпендикулярно стратоизогипсам проводится линия падения. Из точки пересечения линии падения с одной из стратоизогипс, вдоль этой стратоизогипсы (то есть перпендикулярно линии падения) откладывается отрезок, равный превышению стратоизогипс (расстояние по вертикали между данными стратоизогипсами) в масштабе карты, конец отложенного отрезка (перпендикуляра к линии падения) соединяется прямой с точкой пересечения линии падения со второй стратоизогипсой. В полученном прямоугольном треугольнике угол, лежащий против перпендикуляра к линии падения, равен углу падения плоскости сместителя.

Угол падения определяется для отделения взбросов от надвигов, а также для указания элементов залегания описываемых разломов.

Таким образом, наклонный сброс опознается на геологической карте по падению сместителя в сторону опущенного блока, при отсутствии признаков сдвигового перемещения. Соответственно, взброс опознается на карте по падению сместителя в сторону поднятого блока.

Надвиг, являющийся пологим взбросом, опознается на карте по малому углу (менее 45⁰) падения сместителя, извилистой форме выхода сместителя на неровной земной поверхности, а при субгоризонтальном положении сместителя - наличием тектонических окон и эрозионных останцов.

Тектоническое окно - это фрагмент автохтона (нижнего неподвижного блока) среди аллохтона, ограниченный замкнутой линией выхода сместителя надвига на земную поверхность. Тектонические окна обычно приурочены к пониженным участкам земной поверхности в тылу фронта надвига (линии выхода сместителя на земную поверхность на участках наибольшего выдвигания аллохтона).

Эрозионный останец - это фрагмент аллохтона (верхнего, надвинутого блока надвига) среди автохтона, ограниченный замкнутой линией выхода сместителя на земную поверхность. Эрозионные останцы обычно приурочены к поднятым участкам земной поверхности и располагаются перед фронтом надвига. Эрозионные останцы остаются на земной поверхности в результате размыва (на данном участке) большей части аллохтона.

Сдвиг - это разлом, у которого перемещение блоков осуществляется по простиранию сместителя. Сдвиг легко опознается на карте по смещению складок, вертикальных геологических тел (пластов, интрузий) и границ (разломов и контактов интрузий), а также по возможности совместить сдвинутые части изображения в одно целое. Если же сдвиг смещает наклонные тела или границы, он не опознается на карте, поскольку такая же картина в плане может быть получена и при сбросовом (взбросовом) перемещении блоков.

В зависимости от направления относительно перемещения блоков, сдвиги делятся на левые и правые. Вид сдвига определяется следующим образом: если мысленно стать на геологическое тело (или границу) лицом к разлому, то при левом сдвиге продолжение этого тела за разломом будет располагаться слева, а при правом сдвиге - справа от того фрагмента тела, на котором находится наблюдатель.

Все выше сказанное относиться к чистым разломам, то есть к таким, у которых блоки перемещаются строго по падению, восстанию или по простиранию сместителя. В природных условиях блоки чаще перемещаются по косым направлениям. Тогда получаются разломы смешанных видов левые и правые сбросо- и взбросо-сдвиги.

Разломы смешанного вида опознаются на карте по наличию признаков горизонтального и вертикального перемещения блоков у одного и того же разлома. Например, разлом пересекает складку. Изменение ширины складки по разные стороны от разлома указывает на наличие вертикального перемещения блоков, а смещение оси складки по горизонтали вдоль разлома - на проявление сдвигового смещения блоков. Характерным признаком разломов смешанного вида является разная амплитуда сдвигового смещения в разных крыльях пересекаемой разломом складки.

В соответствии с требованиями к составлению курсовой работы, на структурно-тектонической схеме около сместителей разломов требуется указать особыми значками направление относительного перемещения и амплитуду перемещения блоков. Для указания перемещения блоков используются значки  - для обозначения поднятого блока и Ө для обозначения опущенного блока. Для обозначения сдвигового смещения используется односторонняя стрелка, острием показывающая направление относительного смещения рассматриваемого блока. Обычно около сместителя сдвига наносятся 2 таких стрелки - по одной в каждом блоке и развернутые в противоположные стороны (См. условные обозначения к Структурно-тектонической схеме). Для обозначения направления перемещения блоков у надвига на аллохтоне перпендикулярно линии сместителя и впритык к ней наносится двусторонняя стрелка , ориентированная по направлению перемещения аллохтона.

У сместителей разломов смешанного вида ставятся значки сбросового (или взбросового) и сдвигового перемещения блоков. То есть направление косого смещения блоков раскладывается на направления перемещения вдоль линии падения сместителя (сбросовая или взбросовая составляющие) и направление перемещения по простиранию сместителя (сдвиговая составляющая).

Значки перемещения блоков на структурно-тектонической схеме наносятся красным цветом.

Определение амплитуды перемещения

блоков у разломов

Амплитуда перемещения блоков у сбросов и взбросов определяется путем построения разреза всегда вкрест простирания пород (то есть перпендикулярно сместителям продольных разломов и вдоль сместителей поперечных разломов).

Делается это так. В том месте, где требуется определить амплитуду перемещения блоков у продольного сброса или взброса, вкрест простирания пород строится разрез в масштабе карты. Затем, по величине смещения по сместителю разлома одной и той же геологической границы, через масштаб карты определяется величина перемещения блоков у данного разлома.

Для определения амплитуды перемещения блоков у поперечных сбросов и взбросов разрез строится прямо в плоскости разлома. На этом разрезе дважды изображается одна и та же граница, расположенная по обе стороны сместителя разлома (и плоскости разреза): один раз - как бы видимая (та, что располагается в том блоке, со стороны которого мы смотрим на разрез), а второй раз – как бы невидимая (та, которая располагается в блоке, расположенном за разломом). На разрезе получаются две линии, расположенные одна над другой (на самом деле одна и та же, но по разные стороны сместителя). Расстояние между ними по вертикали является искомой амплитудой смещения блоков у разломов с вертикальным сместителем и проекцией амплитуды смещения по сместителю на вертикальную плоскость у разломов с наклонным сместителем.

Если сместитель разлома залегает наклонно, полученную вертикальную составляющую смещения необходимо перевести в амплитуду перемещения блоков по сместителю по формуле: Н_п = Н_в^. sin α, где Н_п – амплитуда перемещения блоков по сместителю; Н_в – вертикальная составляющая этой амплитуды, определяемая выше рассмотренным способом; α – угол падения сместителя.

При определении амплитуды надвигового смещения разрез всегда строится вкрест простирания надвига.

Амплитуду перемещения блоков у сбросов и взбросов можно также определять по "мощности размытых пород". Этот прием применим в том случае, когда разлом пересекает несогласно залегающие комплексы, и верхний из них залегает субгоризонтально Если по одну сторону разлома присутствуют оба комплекса, а по другую – только нижний; то это значит, что тот блок, в котором присутствует только нижний комплекс, после отложения пород верхнего комплекса, был поднят и породы, ранее залегающие на нижнем комплексе, были размыты. Амплитуда перемещения поднятого блока не меньше, чем мощность всех пород (стратиграфических подразделений) верхнего комплекса. Если в поднятом блоке сохранилась часть пород верхнего комплекса, то амплитуда перемещения блоков равна разнице мощностей пород верхнего комплекса в поднятом и опущенном блоках.

Амплитуда перемещения блоков у сдвигов определяется непосредственно по карте.

Амплитуда перемещения блоков у разломов смешанного вида разделяется на вертикальную (сбросо-взбросовую) и горизонтальную (сдвиговую) составляющие, которые определяются раздельно. При этом вначале определяется амплитуда сдвига (по смещению в плане вертикальных тел, границ или осей складок), затем блоки на плане перемещаются в противоположную сдвигу сторону до совмещения использованных вертикальных тел, границ или осей складок, после чего путем построения разреза определяется амплитуда вертикального смещения.

Амплитуда перемещения блоков (в метрах или километрах) указывается цифрами, помещенными рядом со значками направления перемещения блоков.

Кроме указаний направления и амплитуды перемещения блоков у разломов требуется также указать их относительный возраст. Около сместителя разлома буквенными индексами указывается возрастная вилка – время, в течение которого могло проявиться разрывообразование и смещение блоков. Например, надпись рS₁ - aD₂ у сместителя разлома обозначает, что разрывообразование и смещение блоков произошло в течение отрезка времени между ранним силуром и средним девоном.

У глубинных разломов, подвижки (перемещения) по которым часто проявляются неоднократно, необходимо указывать время проявления, направление и амплитуду перемещения блоков для каждой подвижки.

Определение вида разломов по ориентировке относительно сторон света и слоистости

По ориентировке относительно сторон света (север, юг, запад, восток) выделяют разломы: меридиональные - их простирание совпадает с направлением юг-север (или север-юг, что одно и то же); широтные - простирание разломов совпадает с направлением восток-запад (запад-восток); северо-восточные, северо-западные, север-северо-восточные (между меридиональным направлением и северо-восточным), восток-северо-восточные (между широтным направлением и северо-восточным) и другие по аналогии с вышерассмотренным.

Для указания пространственной ориентировки разломов часто применяются термины субмеридиональный и субширотный со значениями близкий к меридиональному и близкий к широтному.

Направление падения и угол падения сместителя разлома, если они не указаны специальными значками и цифрами, определяются по пластовым треугольникам.

По ориентировке относительно слоистости пересекаемых пород выделяют разломы продольные, поперечные, диагональные и согласные. Продольные имеют простирание совпадающее с простиранием пересекаемых разломом пород; поперечные - ориентированы вкрест (поперек) простирания пересекаемых пород; а диагональные должны иметь ориентировку, промежуточную между продольными и поперечными. В разрезе все три разновидности разломов должны пересекать слоистость. Согласные разломы должны быть параллельны слоистости пересекаемых пород и в плане и в разрезе.

Вообще, эта классификация разломов, как следует из определений их разновидностей, применима только в случае наклонного (моноклинального и складчатого) залегания пород. При горизонтальном залегании пород смысл понятий продольный, поперечный и диагональный теряется и применимы только понятия секущий (пересекающий слоистость) и согласный разломы.

Поскольку в толщах, смятых в линейные складки, в общем случае, простирание пород совпадает с простиранием складок, то ориентировку разломов сравнивают с ориентировкой складок. В таком случае продольными, поперечными и диагональными разломами называют те из них, которые ориентированы соответственно вдоль, поперек или косо относительно осей складок. Согласные разломы в таком случае должны быть смяты в складки, как и пересекаемые ими породы.

При наличии на описываемой территории крупных брахискладок (куполообразных или блюдцеобразных) в их пределах могут быть развиты "привязанные" к ним концентрические и радиальные разломы.

Особое место среди дислокаций занимают кольцевые разломы, не укладывающиеся ни в кинематическую классификацию, ни в классификацию по пространственной ориентировке. Они участвуют в образовании соляных и глиняных диапиров и обуславливают формирование кальдер и других "провальных" структур. При наличии их на карте, они должны быть выделены в особую группу и описаны в соответствии с выполняемой ими ролью в формировании структуры описываемой территории.

Анализ строения разломов

Как объемные тела разломы обладают рядом специфических особенностей внутреннего строения. Не всегда это отражено на геологических картах, но в некоторых случаях такую информацию можно снять. Особенно это касается крупных разломов.

На некоторых картах, выдаваемых для курсового проектирования, вдоль сместителей разломов особыми значками (объясненными в условных обозначениях) показывают тектониты разных видов: тектонические брекчии, рассланцованные породы, серпентинитовый меланж. Эти образования можно считать породами шовной зоны разлома и при характеристике разломов это следует указывать, отмечая мощность приразломных тектонитов и место их локализации.

В некоторых случаях крупные разломы (особенно глубинные) могут быть представлены несколькими близко друг от друга расположенными более мелкими разломами. Тогда требуется указывать особенности характера взаимоотношений частных разломов таких как: ветвление, параллельность друг другу, кулисность расположения (небольшое смещение в бок каждого последующего из группы вытянутых в одну линию разломов, и расположенных с заходом друг за друга), наличие узких горсто-грабеновых (с чередующимися горстами и грабенами) структур и др.

Иногда, объединяясь в группы, разломы образуют тектонические структуры типа горстов, грабенов, ступенчатых сбросов и взбросов, чешуйчатых надвигов.

Описывая все эти тектонические структуры необходимо указывать их ориентировку, размер, расстояния между разломами, направления перемещения блоков и время формирования разломов.

Складкой называется волнообразный изгиб слоев. У складок различают: замок - место перегиба слоев (гребень волны или киль впадины); крылья - участки более-менее прямолинейного положения слоев между замками; осевую плоскость - плоскость симметрии, рассекающую складку вдоль замка; шарнир - линию пересечения осевой плоскости с границами слоев.

По направлению погружения крыльев относительно замка все складки делят на синклинали (при погружении на глубину крылья сходятся к замку) и антиклинали (при погружении на глубину крылья расходятся от замка).

В плане (при виде сверху, на карте) у складок различают: замыкания - участки резкого перегиба слоев с разворотом в противоположную сторону, которые у антиклиналей называют периклиналями, а у синклиналей - центриклиналями; ось складки - линию пересечения осевой плоскости с земной поверхностью, ядро - центральную часть складки, примыкающую к осевой линии (оси складки).

На геологической карте складки опознаются по симметричному расположению наклонно залегающих слоев около какого-то среднего слоя, выполняющего ядро или замыкание складки. Антиклиналь опознается по расположению в ядре складки древних «слоев» (стратонов), а синклиналь - по расположению в ядре складки молодых «слоев».

Очень похожим на складки выглядит расположение горизонтально залегающих слоев на пересеченной (неровной) местности. На водоразделах и некрупных положительных формах рельефа оно напоминает синклинали, а в речных долинах - антиклинали. Критерием отличия таких «структур» от складчатых дислокаций является характер взаимоотношений геологических границ с горизонталями и строгая возрастная зависимость расположения слоев (стратонов) от рельефа. При горизонтальном залегании пород геологические границы параллельны горизонталям, на вершинах положительных форм рельефа располагаются самые молодые слои, а в глубоко врезанных долинах - наиболее древние. При складчатом залегании пород геологические границы везде, или хотя бы в отдельных местах, пересекают горизонтали и нет зависимости между возрастом пород и их гипсометрическим (высотным) положением.

Морфологическая классификация складок обширна, довольно сложна (складки классифицируются по многим признакам) и запутана. Для удобства анализа складок рекомендуемая классификация и признаки разновидностей складок для их опознания на картах приводятся совместно.

1. По ориентировке осевых плоскостей различают складки: прямые (осевая плоскость вертикальна, крылья погружаются в противоположные стороны под одинаковыми углами), наклонные (осевая плоскость наклонена, крылья погружаются в противоположные стороны под разными углами), опрокинутые (осевая плоскость наклонена, крылья погружаются в одну сторону под разными, или одинаковыми, углами), лежачие (осевая плоскость горизонтальна), ныряющие (осевая плоскость смята в наложенные складки более поздней генерации).

Прямые складки на карте узнаются по равенству углов наклона крыльев при их противоположном падении; наклонные - по различию углов наклона крыльев при падении в противоположные стороны; опрокинутые - по различию углов наклона при падении в одну сторону. В опрокинутых складках всегда есть нормальные и опрокинутые крылья. Опрокинутые крылья, обычно, круче нормальных и, кроме того, в опрокинутых крыльях наблюдается погружение молодых пород под древние.

Лежачие складки очень трудны для интерпретации на карте. Достаточные для их характеристики данные можно получить только с разреза. Еще в большей степени это относится к ныряющим складкам.
2. По ориентировке шарниров различают складки: горизонтальные (шарнир горизонтален), наклонные (шарнир наклонен), вертикальные (шарнир вертикален).

На карте горизонтальные складки опознаются по их большой протяженности (независимо от ширины), параллельности крыльев и, особенно, линий простирания значков элементов залегания между собой и относительно осевой линии складки, а также по отсутствию или редкости (только при сильно расчлененном рельефе) замыканий складок.

Направления погружения шарниров складок определяются исходя из положения, что у антиклиналей шарниры погружаются от ядра в сторону периклиналей (замыканий складки), а у синклиналей - от центриклиналей (замыканий складки) к ядру. У линейных складок направления погружения шарниров и антиклиналей и синклиналей совпадают.

Угол погружения шарнира с невысокой точностью можно определить следующим образом. Согнув лист бумаги наподобие анализируемой складки, поместить модель над складкой на карте и, поворачивая ее (модель) вокруг ее поперечной оси (наклоняя шарнир) добиться такой же ориентировки крыльев как у складки на карте, после чего измерить угол погружения шарнира модели.

Вертикальные складки опознаются на карте по вертикальной ориентировке их крыльев при постоянно меняющемся простирании.

3. По углу сочленения крыльев различают складки: открытые (угол сочленения больше 90⁰), закрытые (угол сочленения меньше 90⁰), изоклинальные (угол сочленения равен 0⁰ , т. е. крылья параллельны друг другу).

При анализе складок на карте угол сочленения крыльев определяется расчетом. У прямых и наклонных складок он определяется как сумма углов, дополнительных до 90⁰ к углам падения обоих крыльев. Например: углы падения крыльев 30⁰ и 40⁰, тогда угол сочленения равен 110⁰ - [(90 - 30) + (90 - 40)]. Если в пределах каждого крыла имеется несколько значков элементов залегания, то вычисляется среднее значение угла падения для каждого крыла, а затем определяется значение угла сочленения крыльев.

У опрокинутых складок угол сочленения крыльев определяется как разность углов падения в опрокинутом и нормальном крыльях.

4. По форме замка различают складки: угловатые (слои в замках как бы переламываются), плавные (слои в замках изгибаются плавно), сундучные (складки имеют два замка, в которых слои сочленяются под углами, примерно равными 90⁰), веерообразные (радиус изгиба слоев по всему поперечному сечению складки одинаков, четкого замка нет).

Четких границ между угловатыми и плавными складками нет. Поэтому при характеристике складок по этому признаку можно пользоваться следующими понятиями: угловатая, почти угловатая, промежуточная между плавной и угловатой, плавная.