Разломы
(Морфология, геометрия и кинематика)
© Прокопьев А.В., Фридовский В.Ю., Гайдук В.В., 2004
© Прокопьев А.В., Фридовский В.Ю., Гайдук В.В., 2004
При возникновении сбросов максимальное из главных напряжений действует в вертикальном направлении, а наименьшее и среднее – в горизонтальном (рис. 2.12). Благоприятные для формирования сбросов условия создаются тогда, когда действующие силы направлены вертикально или приложены в противоположных направлениях, поэтому сбросы распространены над купольными структурами или в местах, где в процессе складчатых и сводовых поднятий породы испытывают растяжение, а также в областях расширения земной коры, когда крупные ее фрагменты расходятся в разные стороны.
Рис. 2.12. Стресс- и стрейн-эллипсоиды (А и Б соответственно) деформации для сбросового разломообразования и геологические разрезы земной коры до и после растяжения и сбросообразования, показывающие перемещения после горизонтального растяжения (В). Блок земной коры начальной длины L в результате растяжения приобретает новую длину L+ΔL: мощность растянутой части становится меньше (Hatcher, 1990)
Рис. 2.13. Схема иллюстрирующая условия растяжения при образовании складок поперечного изгиба
Рис. 2.14. Оси деформации при образовании пологого (А) и крутого (Г) эллиптических куполов: продольный и поперечный разрезы пологого купола (Б). ориентировка трещин в пологом (В) и крутом (Д) эллиптических куполах, в пологом (Е) и крутом (Ж) округлых куполах (Лир, Козлов, 1983)
Рис. 2.16. Соотношение между главными напряжениями и обычной ориентацией разломов для случаев надвига, сброса и сдвига (А) (Anderson. 1951) и условия образования сбросов (а) и надвигов (б), представленные с помощью кругов Мора (Б).
При сбросообразовании растет минимальное напряжение. При надвигообразовании – максимальное (Hubbert, 1972)
Рис. 2.15. Распределение главных нормальных (А) и касательных (Б) напряжений:
1, 2 – главные нормальные напряжения: 1 – минимальное, 2 – среднее, 3 – касательное напряжение, 4 – линии действия граничных условий
Сбросы купольных структур образуются в связи с магматическими или вулканическими процессами, а также вертикальными движениями жестких блоков. Они формируют системы радиальных и кольцевых разрывов. Кривизна купола и его морфология оказывают решающее влияние на характер деформаций (Лир, Козлов, 1993). Ось растяжения в общем случае занимает положение, параллельное направлению максимальной кривизны купола (отвечает наибольшему растяжению). При анализе деформаций, связанных с куполами, различают образующую купола и след горизонтального сечения (рис. 2.13). Образующая купола – кратчайшая линия на поверхности купола, соединяющая его вершину с какой-либо точкой на эллипсе, ограничивающем купол. След горизонтального сечения отвечает эллипсу, ограничивающему купол.
В модели эллиптического купола с крутыми углами падения крыльев в своде кривизна образующей больше кривизны следа горизонтального сечения, следовательно. наименьшее из главных напряжений перпендикулярно длинной оси купола (рис. 2.14,Г). В периферийных частях купола кривизна следа горизонтального сечения уступает кривизне по образующей. Ось растяжения в этом случае параллельна образующей. Формирующиеся в результате разрывы показаны на рис. 2.14,Д. Свод купола в значительной своей части оказывается в обстановке растяжения. Генерация области растяжения в своде растущего купола является весьма благоприятным фактором для поступления туда гидротермальных растворов, опережающих основной «фронт» интрудирования магм. В пологих и крутых округлых куполах развиваются радиальные и кольцевые системы разрывов (рис. 2.14,Е,Ж).
В вершине пологого эллиптического купола кривизна образующей превышает кривизну следа горизонтального сечения, следовательно, ось растяжения ориентирована перпендикулярно длинной оси купола (рис. 2.14, А). На периферии купола кривизна следа горизонтально сечения больше, чем кривизна образующих, поэтому на периклинальных окончаниях купола развиваются радиальные сбросы, а вдоль продольной оси – разрывы растяжения (рис. 2.14, Б).
Внедряющееся магматическое тело аппроксимируется синусоидой с одной восходящей и двумя смежными нисходящими волнами (рис. 2.15). Распределение полей напряжений относительно волн синусоиды характеризуется значительной горизонтальной изменчивостью. Очевидно, такой же изменчивостью должны обладать сместители, формирующиеся в рассматриваемом поле напряжений. В центральной зоне «восходящей волны» получают развитие сбросы с углами падения, близкими к 60°. По мере смещения к «нисходящей ветви» синусоиды углы падения сбросов увеличиваются, и они переходят в крутые, а затем и типичные взбросы. Другая группа сопряженных сбросов в этом же направлении все более выполаживается, приобретая горизонтальное положение. Отмечается постепенная смена двух групп типичных нормальных сбросов в центре зоны восхождения двумя группами типичных взбросов в центре зоны нисхождения.
Кольцевые и радиальные сбросы могут быть наложены на ранее неоднократно дислоцированные толщи. В этом случае формирование куполов вызывает активизацию ранее заложенных сколов и лишь незначительное новообразование радиальных трещин отрыва. Особенностью куполов является блоковое строение, где граничными структурами являются омоложенные разрывы.
Разрывные нарушения, как показывает график Мора (рис. 2.16), возникают, когда круг (стартовая для раскалывания комбинация главных напряжений) в точке касания встречается с линией нарушения сплошности для данного материала. Это происходит либо в результате непрерывного увеличения вертикально направленной оси напряжения σ1 (случай тектонического поднятия), либо при непрерывном уменьшении наименьшего напряжения σ3 по мере роста растягивающих усилий (Спенсер, 1981).
