Разломы. (Тема 5)

1. Тема 5 Разломы

2. Разломы - определение

Нарушения сплошности пород без смещения называются трещины.
Нарушения сплошности пород со смещением называются разломы.
При формировании разломов происходит относительное перемещение блоков
горных пород. Если перемещение происходит вдоль плоскости или поверхности,
то такие разломы называются хрупкими разломами или просто разломами. Если
перемещение распределено в некоторой зоне, то такие разломы называются
пластичными разломами или зонами смятия.
Поверхность разлома называется поверхностью сместителя, которая разделяет
два крыла или блока – висячее, находящееся над поверхностью сместителя, и
лежачее, находящееся под поверхностью сместителя.

3. Хрупкие разломы

4. Хрупкие разломы

Стрелками показана поверхность Чекуровского надвига

5. Зоны смятия

?

6. Характеристики перемещения

Перемещение является вектором, его абсолютная величина называется амплитудой
перемещения
Две составляющие вектора перемещения – параллельную азимуту падения
сместителя (перемещение по падению) и параллельную азимуту его простирания
(перемещение по простиранию) или на близкие по звучанию, но отличные по
содержанию горизонтальную и вертикальную составляющие.

7. Разломы: классификация

Сброс
Взброс
Сдвиг
Разломы с перемещением параллельно простиранию сместителя называются
сдвигами.
Разломы с перемещением по падению
Если висячее крыло перемещается вниз по падению разлома относительно
лежачего крыла, то такой разлом называется сбросом. Другое определение
сброса – это разлом, поверхность сместителя которого падает в сторону
опущенного крыла.
Если висячее крыло перемещается вверх по падению разлома относительно
лежачего крыла, то такой разлом называется взбросом. Другое определение
взброса – это разлом, поверхность сместителя которого падает в сторону
поднятого крыла. Пологие взбросы с углом падения сместителя менее 30
называются надвигами.

8. Обозначение на карте

Взброс или
надвиг
Сброс
Сдвиг
Морфология
не установлена
Штрихи и треугольники указывают направление падения поверхности разлома,
т.е. располагаются на висячем крыле разлома. Цифры указывают величину угла
падения поверхности разлома

9. Листрические разломы

Разломы, для которых характерно крутое залегание у поверхности и
постепенное выполаживание до субгоризонтального залегания на глубине
называются листрическими.
Листрическими могут быть как сбросы, так и взбросы

10. Сбросы

Сбросы, у которых поверхность сместителя и слои на крыльях падают в одну
сторону называются согласные сбросы
Сбросы, у которых поверхность сместителя и слои на крыльях падают в
разные стороны, называются несогласные сбросы
Структура, образованная двумя падающими в противоположные стороны
сбросами, называется горстом. Если сбросы падают навстречу друг другу,
то такая структура называется грабеном.

11. Сбросы

Судя по перемещению маркирующего горизонта аргиллитов (показан черными
стрелками), висячее крыло разлома перемещалось вниз

12. Структура типа домино

13. Структура типа домино

Стрелки показывают разломы, ограничивающие поворачивающиеся блоки

14. Взбросы и надвиги

Взбросы, у которых поверхность сместителя и слои на крыльях падают в одну
сторону называются согласные взбросы
Взбросы, у которых поверхность сместителя и слои на крыльях падают в разные
стороны, называются несогласные взбросы
Структура, образованная двумя падающими навстречу друг другу взбросами
называется рампом.

15. Взбросы и надвиги

Антиклиналь висячего крыла (ядро складки указано черной стрелкой) –
типичная структура взбросов и надвигов (поверхность взбросо-надвига
показана белыми стрелками)

16. Сбросы и взбросы

Шарнирный разлом
Цилиндрический разлом
Шарнирный разлом – это разлом, у которого перемещение одного блока
относительно другого обусловлено вращением относительно оси, перпендикулярной
к поверхности сместителя.
Цилиндрический разлом – это разлом, у которого поверхность сместителя в верхней и
нижней частях разлома падает в разные стороны.
Шарнирный и цилиндрический разломы – переход сброса во взброс по падению или
простиранию разлома.

17. Сдвиги

Левый сдвиг
Правый сдвиг
Если противоположное крыло разлома переместилось в левую сторону, то сдвиг
называется левым сдвигом, а если в правую – правым сдвигом.
При зеркальном отражении правые сдвиги становятся левыми и наоборот.

18. Разломы со смещением по падению и по простиранию: вид на карте

Опущенное
крыло
Поднятое
крыло
След осевой плоскости
прямой складки
Левый сдвиг
При перемещении по падению поверхности сместителя (сброс, взброс) в
относительно поднятом блоке всегда обнажаются более древние породы. В
результате в поднятом крыле расстояние между одними и теми же слоями становится
больше, т.е. изменяется ширина складки.
Если перемещение происходит вдоль простирания (сдвиг), то все слои перемещаются
в одном направлении, без изменения расстояния между ними в противоположных
блоках, то есть ширина складок остается без изменения. При этом на разных крыльях
наблюдается чередование более молодых и древних пород.

19. Взбросы, сбросы и сдвиги на картах

Западное Верхоянье, сдвиги рассекающие
синклиналь с породами триаса в мульде
Южное Верхоянье,
сбросы и взбросо-надвиги

20. Неудачные термины

Нормальный взброс – взброс, у которого лежачее крыло оставалось на месте,
а перемещалось вверх висячее крыло
Обратный взброс – взброс, у которого висячее крыло оставалось на месте,
а перемещалось вниз лежачее крыло
Поддвиг – это надвиг, у которого висячее крыло оставалось на месте,
а перемещалось (поддвигалось) лежачее крыло
Нормальный сброс – сброс, у которого висячее крыло оставалось на месте,
а перемещалось вниз лежачее крыло
Обратный сброс – сброс, у которого лежачее крыло оставалось на месте,
а перемещалось вверх висячее крыло
В структурной геологии эти термины лишены смысла, т.к. у нас нет критерия,
по которому можно было бы определить «пассивное» и «активное» крыло –
это полностью определяется выбором системы координат.

21. Покровно-надвиговые системы

Хотя надвиги – частный случай взброса (пологий взброс), они являются самым
распространенным типом разломов и для них существует специально разработанная
терминология.
Как показывают полевые наблюдения и данные геофизики и бурения, надвиги могут
достигать гигантских размеров – до тысячи километров – и в этом случае целые
горные системы оказываются вовлеченными в надвигообразование. Комплекс
пород, перемещающийся по надвигу, называется тектоническим покровом или
просто покровом (не путать с осадочным покровом!).
Вся совокупность покровов и надвигов обычно называется покровно-надвиговой
системой.

22. Элементы покровно-надвиговых систем

Внешняя часть покровно-надвиговой системы называется форландом, а внутренняя –
хинтерландом.
Если несколько тектонических покровов надвинуто друг на друга, то надвиг,
ограничивающий покров снизу, называется надвигом подошвы, а надвиг,
ограничивающий покров сверху – надвигом кровли. Все перемещенные со своего
первоначального положения тектонические покровы называются аллохтонами, тогда
как лежащее ниже самого нижнего надвига подошвы относительно стабильное
тектоническое подразделение называется автохтоном. Если автохтон не вскрыт или
его невозможно диагностировать, то самое нижнее тектоническое подразделение
называют параавтохтоном или паравтохтоном.
Комплекс осадочных пород, несогласно перекрывающий систему тектонических
покровов и фиксирующий начало этапа относительно спокойного тектонического
развития без надвигообразования, называется неоавтохтоном.
Область, из которой произошли тектонические покровы, называется зоной корней
покровов или покровной сутурой.

23. Элементы покровно-надвиговых систем

Крупный надвиги, поверхность которых имеет волнистую форму, называют
шарьяж.
Если в покровообразование вовлечены только осадочные и магматический породы
осадочного чехла, то в этом случае говорят о тектонике чехла или
тонкочешуйчатой
тектонике
(thin-skinned
tectonics),
если
же
в
покровообразование вовлечены и кристаллические породы фундамента, то тогда
говорят о тектонике основания или грубочешуйчатой тектонике (thick-skinned
tectonics). Эти термины имеют не столько чисто структурный, сколько
тектонический смысл и их содержание более полно раскрывается в лекциях по
тектонике. В зависимости от структуры пород, вовлеченных в тектонические
покровы, выделяют тектонические пластины и покровы-складки.

24. Покровы-складки

25. Покровы-пластины: чешуйчатые веера

Вид в разрезе
Передовой чешуйчатый веер – вид на карте
Чешуйчатым веером называется такая система надвигов, в которой все соседние
разломы имеют сходные геометрические характеристики, близкие амплитуды
перемещений и все они ответвляются от надвига подошвы и затухают внутри
тектонического покрова.
Передовым чешуйчатым веером называется чешуйчатый веер, у которого надвиг с
наибольшим перемещением находится во фронтальной части веера.
Тыловым чешуйчатым веером называется чешуйчатый веер, у которого надвиг с
наибольшим перемещением находится в тыловой части веера.

26. Покровы-пластины: дуплексы

Вид в разрезе
Дуплекс с падением в хинтерланд:
вид на карте
Дуплексом называется линзовидный блок, ограниченный S-образными надвигами и
надвигами кровли и подошвы.
В зависимости от формы линзовидных блоков и ориентировки ограничивающих их
разломов выделяют три типа систем дуплексов – дуплексы с падением в хинтерланд,
антиформное нагромождение дуплексов и дуплексы с падением в форланд.

27. Кордильеры: чешуйчатый веер, вид на карте

Тыловой чешуйчатый веер
Передовой
чешуйчатый
веер

28. Кордильеры: покровно-надвиговая система

Дуплекс
Чешуйчатый веер (тыловой)
Чешуйчатый веер (передовой)
Следующий
слайд

29. Чешуйчатый надвиг

Один из фронтальных надвигов (кембрий на девон) Кордильер,
поверхность надвига показана стрелками

30. Дуплексы

Кордильеры, зона надвига Льюис. Наличие дуплекса позволяет
идентифицировать один из многочисленных разломов и определить
направление перемещения

31. Дуплексы

Северное Верхоянье, лежачее крыло Чекуровского надвига. Наличие
дуплекса позволяет идентифицировать один из многочисленных
разломов и определить направление перемещения

32. Фронты покровно-надвиговых систем: обнаженный фронт

Обнаженный фронт надвигов – вид в разрезе и на карте. Цифры в кружках
обозначают нумерацию покровов .
В результате эрозииплощадь распространения тектонического покрова уменьшается,
но за пределами собственно покрова могут сохраниться тектонические останцы,
которые так же называются клиппены или клиппы.
Если эрозия активно развивается не только во фронтальной, но и более внутренней
части покрова и локально уже размыла наиболее верхние пластины, то возникают
тектонические окна.

33. Фронты покровно-надвиговых систем: обнаженный фронт, тектонический останец

34. Фронты покровно-надвиговых систем: обнаженный фронт, тектонический останец

35. Фронты покровно-надвиговых систем: обнаженный фронт, тектонический останец

36. Фронты покровно-надвиговых систем: обнаженный фронт

Фронты покровнонадвиговых систем:
обнаженный фронт

37. Фронты покровно-надвиговых систем: обнаженный фронт

Фронты покровнонадвиговых систем:
обнаженный фронт

38. Фронты покровно-надвиговых систем: обнаженный фронт

39. Фронты покровно-надвиговых систем: обнаженный фронт

40. Фронты покровно-надвиговых систем: обнаженный фронт

41. Фронты покровно-надвиговых систем: погруженный фронт, слепые надвиги

Погруженный фронт: зона слепых надвигов в разрезе и на карте.
Надвиг, который отделяется от подошвы и затухает на некоторой глубине ниже
поверхности называется слепой надвиг.

42. Фронты покровно-надвиговых систем: погруженный фронт, слепые надвиги

43. Фронты покровно-надвиговых систем: погруженный фронт, треугольная зона

Треугольные структуры в разрезе (А) и на карте (Б). На разрезе вблизи треугольной
зоны показано направление перемещения по надвигам.
Надвиги, по которым движение происходит в сторону, противоположную направлению
перемещения по большинству надвигов (т.е. в сторону хинтерланда), называются
обратными надвигами.
Фронтальная часть покрова, где обычные и обратные надвиги образуют клиновидное
окончание пластины, называется – клиновидная или треугольная зона.

44. Фронты надвигов – обнаженный и погруженный (треугольная зона)

Обнаженный
фронт
надвигов
Погруженный фронт надвигов
Треугольная
зона
Обратные надвиги

45. Фронты надвигов – обнаженный и погруженный (треугольная зона)

Обнаженный
фронт
надвигов
Погруженный фронт надвигов
Треугольная зона

46. Погруженный фронт надвигов: треугольная зона

47. Строение покровов-пластин

Строение гор Пайн Моунтайн, Аппалачи (А), и интерпретация начальной стадии
эволюции этой структуры (Б) (Rich, 1934).
Ступенчатая форма надвигов (flat-ramp geometry)
Рамп (ramp) – смыкающий надвиг
1) В направлении перемещения покрова надвиг подошвы переходит на
стратиграфически все более высокие горизонты, указывая на клиновидную форму
всей покровно-надвиговой структуры;
2) На смыкающем надвиге (рампе) плоскость сместителя параллельна слоистости в
висячем крыле и срезает слоистость в лежачем крыле.

48. Ступенчатая форма надвигов (flat-ramp geometry)

49. Ступенчатая форма надвигов (flat-ramp geometry)

ramp
flat

50. Ступенчатая форма надвигов (flat-ramp geometry)

51. Ступенчатая форма надвигов (flat-ramp geometry)

Висячее
крыло
Рамп
Лежачее
крыло

52. Сдвиги

Крупные сдвиги, разделяющие литосферу и, в частности, срединно-океанические
хребты на отдельные блоки называются трансформными сдвигами (разломами).
Перемещение обычно происходит не по одной или нескольким сближенным
плоскостям, а в пределах некоторой зоны разлома – зоны смятия
На концах сдвигов они расщепляются на серию разломов, называемых веером или
структурой конского хвоста.
При расщеплении зоны сдвига на несколько разломов в центральной части разлома
могут возникать как области растяжения – отрицательные формы рельефа, так и
области сжатия – положительные формы рельефа. Эти структуры не имеют
собственных названий на русском языке и в отечественной литературе используются
англоязычные термины пулл-апарт (pull-apart) для прогибов и поп-ап (pop-up) для
поднятий. Крупные глубокие ромбовидные отрицательные структуры (пулл-апарты)
имеют собственное имя ромбохазм (rombochasm).
По аналогии с надвиговыми системами, ограниченные разломами линзовидные
блоки внутри зоны разлома также называются дуплексами.

53. Сдвиги

54. Сдвиги: Кордильеры

55. Сдвиги: Ров Скалистых Гор

56. Структурные ассоциации зон сдвигов

А
Б
В
Ориентировка структур в зоне сдвига, по Риделю. А – разломы и трещины,
Б – структуры сжатия (складки и надвиги), В – структуры растяжения (сбросы и дайки
или жилы).
Сдвиги, образующие угол около 20 с главным разломом называются сдвигами
Риделя, синтетическими сдвигами или R-сдвигами. Сдвиги, образующие угол около
70 с главным разломом называются сопряженными сдвигами Риделя,
антитетическими сдвигами или R'-сдвигами. Вторичные синтетические сдвиги
или P-сдвиги, так же ориентированы под углом около 20 к главному разлому, но
симметрично относительно сдвигов Риделя. Разломы, параллельные основному
сдвигу и фиксирующие то же направление перемещения, получили название Yсдвигов. Перемещения по R-сдвигам, P-сдвигам и Y-сдвигам происходят в ту же
сторону, что и по главному разлому, а по R'-сдвигам – в противоположную.

57. Структурные ассоциации зон сдвигов: кулисообразные кальцитовые жилы

58. Структурные ассоциации зон сдвигов: складки

59. Структурные ассоциации зон сдвигов: складки

60. Структурные ассоциации зон сдвигов: складки

61. Структурные ассоциации зон сдвигов: складки

62. Эволюция зон сдвигов: прогрессивная деформация

Взаимное наложение структур в зоне сдвига на примере кварцевых жил. Цифрами в
кружках показана последовательность формирования кварцевых жил. А –
формирование жил первой генерации; Б – жилы первой генерации подвергаются
деформации, при этом на них накладываются жилы второй генерации и, поскольку
поле напряжений не изменилось, жилы второй генерации ориентированы точно так
же, как были изначально ориентированы жилы первой генерации; В – на
деформированные жилы первой и второй генерации накладываются жилы третей
генерации.

63. Структуры сдвига со сжатием (зоны транспрессии) и сдвига с растяжением (зоны транстенсии)

Зоны транспрессии в разрезе (А) и на карте (Б).
Структура «пальмового дерева»
или «структура цветка»
Зоны транстенсии в разрезе (А) и на карте (Б).

64. Структура пальмового дерева

65. Структура пальмового дерева

66. Соотношение складок и разломов: свободные складки

67. Соотношение складок и разломов: вынужденные складки

Складка приразломного изгиба или рамповая складка (fault-bend fold)

68. Рамповая складка

69. Рамповая складка

70. Соотношение складок и разломов: вынужденные складки

Складка окончания разлома или надвиговая складка (fault-propagation fold)

71. Надвиговая складка

72. Надвиговая складка

73. Погруженный фронт и вынужденные складки

74. Погруженный фронт и вынужденные складки

75. Соотношение складок и разломов: вынужденные складки

Складка срыва (detached fold)

76. Соотношение складок и разломов: вынужденные складки

Штамповая (моноклинальная) складка
Формирование штамповых складок – (А) сначала в фундаменте появляется
разлом, (Б) в процессе перемещений по нему деформируется чехол и зарождается
флексура

77. Перемещения по разломам: инверсия

Инверсия движений по разлому. А – начало формирования разлома, Б – современный
срез после инверсии движений.