Горные породы образуют в земной коре различные геометрические тела, называемые структурными формами или структурами. Выделяют первичные и вторичные структуры. Первичные формы возникают во время образования слагающих их горных пород. Вторичные — в результате механической деформации слоев или пластов уже после их формирования. Первичной формой залегания осадочных горных пород является пласт или слой, залегающие ГОРИЗОНТАЛЬНО.
Слой или пласт — это первично обособленный (сформированный) осадок, характеризующийся относительно постоянным составом и, имеющий довольно большую величину в двух направлениях и относительно маленькую величину в третьем направлении, наз. толщиной или мощностью (m). Плоскости соприкосновения пласта с окружающими породами наз. подошвой и кровлей пласта. Мощность пласта определяется как кратчайшее расстояние между кровлей и подошвой. Кровля, подошва и мощность — ЭЛЕМЕНТЫ ПЛАСТА.
Признаками горизонтального залегания на геологической карте являются: 1) параллельность границ горных пород (слоев) горизонталям рельефа; 2) пласты, лежащие горизонтально, как правило, имеют широкое распространение по поверхности рельефа, образую на карте пятна неправильных очертаний; 3) наиболее молодые отложения слагают водоразделы, а более древние выходят полосами, тянущимися вдоль долин рек.
Во вторичном (нарушенном или деформированном) залегании слои могут залегать наклонно или моноклинально, вертикально («стоять на головах» как говорят геологи), перевернуто, образовывать складки (рис. 12.1) и смещаться по разломам.
Рис. 20.1. Характер залегания пластов
Признаки наклонного залегания слоев на геологических картах следующие: 1) при слабо расчлененном рельефе на карте будет наблюдаться серия полос (с более или менее параллельными границами) последовательно сменяющих друг друга пород различного возраста (цветные полосы); 2) контакты слоев секут под острым углом горизонтали; 3) круто падающие пласты, а также слои, стоящие на головах будут иметь на карте почти прямолинейные контакты; 4) будут наблюдаться пластовые треугольники, помогающие определить направление падения пластов в тех случаях, когда на топографической основе геологической карты отсутствуют горизонтали. Слои наклонены в ту сторону, куда направлена вершина угла, образованного линией выхода слоя на поверхность в самой низкой точке рельефа (в долине) и в сторону, обратную направлению вершины угла в самой высокой точке (на водоразделе).
Самая распространенная форма залегания моноклинальная, которая определяется в пространстве элементами залегания: ориентировкой линии простирания, ориентировкой линии падения и углом падения.
Линии простирания и падения всегда лежат в плоскости кровли или подошвы пласта.
Элементы залегания могут иметь любые геологические контактовые поверхности, в том числе и воображаемые, которые рассматриваются (апроксимируются или интерпретируются) геологами в качестве плоскостей. Линия простирания пласта (контактовой поверхности) — это линия пересечения кровли или подошвы пласта (контактовой поверхности) с горизонтальной плоскостью.
Линия простирания всегда горизонтальна
Отсюда:
Любая горизонтальная линия в пределах кровли или подошвы пласта (контактовой поверхности) будет являться ЛИНИЕЙ ЕГО (ЕЁ) ПРОСТИРАНИЯ.
Линия падения пласта (контактовой поверхности) указывает направление его максимального наклона от горизонтальной плоскости. Линия падения пласта (плоскости) всегда перпендикулярна к линии его (её) простирания.
Угол падения пласта (геологической поверхности) — это наибольший угол, образуемый плоскостью пласта (подошвой или кровлей) с горизонтальной плоскостью или угол, лежащий в вертикальной плоскости между линией падения и горизонтальной плоскостью.
Угол падения на практике измеряется эклиметром горного компаса в градусах от 0° до 90°.
Ориентировка линии простирания в пространстве определяется ее азимутом, линия падения — азимутом и углом падения. Азимуты геологи определяют горным компасом.
Азимутом называется угол между заданным направлением (например, линией простирания) и направлением магнитного меридиана, отсчитываемый по ходу часовой стрелки.
Азимуты замеряются в горизонтальной плоскости
Следовательно, азимутом простирания будет угол, отсчитываемый в горизонтальной плоскости по ходу часовой стрелки от магнитного меридиана до линии простирания, азимутом падения — угол, отсчитываемый в горизонтальной плоскости по ходу часовой стрелки от магнитного меридиана до проекции линии падения на эту плоскость.
Складками называют волнообразные изгибы в слоистых толщах осадочных, вулканогенных и метаморфических пород, образующиеся при пластических деформациях. Среди них выделяют две основные или базовые разновидности: синклинали и антиклинали. Синклиналями называются изгибы, в центральных частях которых располагаются наиболее молодые породы относительно их краевых, периферических частей. В антиклиналях — наоборот.
Принято выделять следующие элементы складки (рис. 20.2):
замок, или свод, — часть складки в месте перегиба слоев (1–3, 8–9), где слои при изгибе как бы растягиваются;
ядро — часть складки в месте перегиба слоев, где слои как бы сжимаются (6–7, 4–5);
крылья — участки (3–4, 7–8), расположенные между ядром и сводом складки;
осевая поверхность — это поверхность, проходящая через точки перегиба слоев, образующих складку (о.п.);
шарнир складки — это линия (2–10) пересечения осевой поверхности с поверхностью какого-либо из слоев, образующих складку; он характеризует строение складки вдоль ее осевой поверхности, и его положение определяется азимутом и углом погружения;
ось складки или осевая линия, — линия пересечения осевой поверхности с поверхностью рельефа (рис. 20.2, б), характеризующая ориентировку складки в плане.
Рис. 20.2. Элементы складок (объяснение в тексте) в разрезе (а) и осевая линия синклинальной складки в плане (б)
Принято классифицировать складки по двум основным признакам по морфологии и происхождению. Симметричные, асимметричные, прямые, косые, наклонные, опрокинутые, лежачие и др. выделяют по положению осевой поверхности или по форме в поперечном сечении. По отношению длинной оси складки (длины) к ее короткой оси (ширине) или по степени удлиненности на геологических картах различают (рис. 20.3): линейные, брахиформные куполовидные и чашевидные или мульды.
Линейными называют складки, у которых отношение длины к ширине больше трех. Складки овальных очертаний, у которых это соотношение меньше трех, называются брахиформными (брахисинклиналями и брахиантиклиналями; «Брахис» (лат.) — короткий). В случае приблизительно одинаковых поперечных размеров складки называются куполовидными, синклинальные складки этого вида — чашевидными или мульдами.
Рис. 20.3. Типы складок
На геологических картах складки распознаются по симметричному чередованию полос горных пород, по местам выходов на поверхность шарниров, когда происходит замыкание или выклинивание складки.
Помимо складок на фоне слабодислоцированных моноклинально залегающих слоистых толщ горных пород иногда встречаются коленообразные изгибы-ступени, называемые флексурами. Они могут быть очень крупными структурами с коротким крылом в несколько километров и даже десятков километров. Флексуры характерны для платформ.
Рис. 20.4. Флексура, перерастающая в глубину в разлом
У них в вертикальном разрезе выделяют следующие элементы (рис. 20.4): Верхнее или поднятое крыло (1–2), нижнее или опушенное крыло (3–4) и смыкающее крыло (2–3).
Разрывы в горных породах принято делить на две большие группы. К первой как правило относят трещины или разрывы перемещения по которым имеют незначительную величину. Они имеют к тому же незначительные размеры достигающих нескольких миллиметров (микротрещины) до первых километров в длину. Во вторую группу объединяются разрывы с заметными перемещениями пород. Совокупность трещин, разбивающих тот или иной участок земной коры, называется трещиноватостью.
Классификация разрывов со значительными смещениями или разломов разработана на основании многолетней практики геологов. Они, как правило, делятся на следующие морфолого-генетические группы: сбросы, взбросы, сдвиги и надвиги или шарьяжи (рис. 20.5, 20.6, 20.7).
Глубинные разломы — это протяженные (n·1000 км), широкие (до n·10 км) и глубокие (часто до верхов мантии) разрывные структуры, с которыми в течении длительного времени связаны интенсивные тектонические движения, магматизм, метаморфизм (динамометаморфизм). Глубинные разломы разделяют разнородные блоки земной коры, которые отличаются историей, составом, возрастом, структурой и метаморфизмом. К современным глубинным разломам можно отнести шовные зоны зон субдукции, сутурные швы, трансформные разломы, рифтовые зоны, из древних — авлакогены, зоны смятия.
Рис. 20.5. Морфологические типы простых разломов
Признаки нарушенности разломами слоев горных пород на геологических картах следующие: 1) смещение выхода одновозрастных пластов вдоль определенных, часто прямых, линий; 2) удвоение (или вообще повторение) выхода серий пластов, или же наоборот выпадение пластов, нормально существующих в данном районе; 3) соприкосновение по определенным линиям разновозрастных толщ, выведенных на один гипсометрический уровень.
Рис. 20.6. Типы сложных разломов
Рис. 20.7. Строение надвига или шарьяжа
На геологических картах линии надвигов параллельны горизонталям рельефа
