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
Рис. 3.21. Схема, показывающая соотношения разломов и складок первого, второго и третьего порядка в зоне сжатия, ориентированной в данном случае с севера на юг (Moody, Hill, 1956)
Рис. 3.22. Модельный разрез через сдвиговую зону (Hatcheh 1990)
Направление главного напряжения сопровождается образованием серии сопряженных разломов (сколов первого порядка) при нарушении сплошности породы (рис. 3.21). Они ориентированы под углом около 30° к направлению главного напряжения. Как только образовались первые сколы, происходит перестройка местных стрессовых условий (в связи с развитием внутренних сил в процессе подвижек по разлому) и открывается возможность для заложения второй серии сколов. Вдоль структур второго порядка аналогичным образом может развиться серия сколов третьего порядка; структурные элементы четвертого порядка протянутся параллельно уже существующим структурам первого порядка. Всего предусматривается восемь направлений скалывания и три – сжатия. Эта теория применялась при изучении крупных сдвигов, и, действительно, многие складки и малые разломы протягиваются в полном соответствии с предсказанной ориентацией (рис. 3.9). Как подчеркивает Э. Спенсер (1981), адекватность теории фактам трудно все же проверить ввиду крайней многочисленности выдаваемых ею направлений скалывания и складчатости. Они так многочисленны, что почти любая складка или разлом ложатся близко к тому или иному предсказанному азимуту.
Соразмерные с разломом структуры целесообразнее рассматривать как результат простого скола под действием вращательного момента. Крупные сдвиги уходят на большую глубину, пересекая, возможно, всю толщу литосферы, и, несмотря на хрупкие деформации пород вблизи поверхности, пересекают пластичные горизонты, реакция которых определяется большим литостатическим давлением и повышенной температурой. Поэтому литосферу нельзя считать физически однородной оболочкой Земли. Пространственное положение складок и побочных разрывных нарушений также нельзя объяснить простым скалыванием. Главный сдвиг является средоточием сколовых нарушений, но вращательный момент действует в пределах более широкой полосы, деформируя породы этой зоны. Рассмотрим идеализированный модельный разрез через сдвиговую зону большой глубины проникновения (рис. 3.22). Характер деформаций изменяется в зависимости от глубины земной коры. В верхней части коры формируются хрупкие (brittle) разломы, хрупко-пластичные (brittle-ductile) деформации образуются в зоне хрупко-пластичного перехода в средних горизонтах земной коры, а в нижней коре развиваются пластичные (ductile) деформации, представленные милонитами.
В вышеприведенной диаграмме идеализированной структурной модели формирования правостороннего сдвига (рис. 3.9) черные стрелки указывают ориентировку осей сжатия и растяжения в эллипсоиде деформаций. Можно наблюдать, в каком направлении при правом сдвиге будут образовываться структуры сжатия (надвиги) и растяжения (сбросы), как будут ориентированы оси складок, синтетические и антитетические разломы.
Построенные кулиссно складчатые пояса с широко развитыми дизъюнктивными и пликативными дислокациями в осадочных толщах можно рассматривать как результат движений по слепому сдвигу, не проникающему в осадочный чехол. Механизм развития таких структур можно представить в следующем виде. Предположим, что в фундаменте происходит сдвиговое смещение, не проникающее в отложения чехла. Горизонтальные перемещения в фундаменте вызывают деформации перекрывающих его отложений, которые пассивно перемещаются вместе с фундаментом. Вращательный момент, приложенный за внешней границей разлома, растягивает материал в одном направлении, создавая условия для образования трещин растяжения, и сжимает породы в другом, перпендикулярном к нему направлении, что служит причиной возникновения кулиссных, относительно коротких эшелонированных складок (рис. 3.8, 3.19). При растяжении в осадочном чехле проявляются надвиги и сбросы с перпендикулярным к удлинению простиранием.
Ряд структурных элементов, наблюдаемых в зонах сдвиговых нарушений, удалось получить в опытах с глиной. Используя глиняную модель, Дж. Лоуэлл (Lowell. 1972) воспроизвел движение по простиранию разлома, но с попутным дополнительным боковым сжатием нарушенной зоны. Выпирание глины из зоны разлома при ее сужении образовало рубец, ограниченный с обеих сторон надвигами и серией кулиссных складок (рис. 3.19).
По сдвиговым структурам возможно строить сбалансированные разрезы, используя те же принципы и методы, что и для надвиговых и сбросовых зон (см.гл. 1 и 2). В сдвигах при перемещении крыльев в положение, существовавшее до возникновения разрыва, концы оборванных структур сходятся и структура восстанавливается – становится как бы целой (до начала сдвиговых деформаций).
