1. Структурная геология, раздел тектоники, изучающий элементарные формы залегания горных пород в земной коре и их происхождение. Под термином «структура» в Структурная геология понимаются пространственное расположение горных пород и нарушения их залегания, возникшие главным образом в результате тектонических движений. Основная задача Структурная геология — исследование внешнего облика (морфологии) структурных форм, кинематических процессов перемещения вещества, приводящих к образованию структур и динамических условий (расположение и характер приложенных сил, вызвавших деформацию).
Предмет изучения Структурная геология — структурные формы: слои, складки, трещины, разрывные нарушения со смещениями по ним (сбросы, сдвиги, надвиги, шарьяжи), тела магматического происхождения (см. Тектонические структуры). Кроме тектонических структурных форм, возникающих в результате эндогенных процессов, существуют седиментационные структуры, формирующиеся в процессе отложения осадков при экзогенных процессах, и гравитационные структуры, образующиеся в результате проявления гравитационных сил (например, подводнооползневые). Структурная геология возникла и развивается в тесной связи с практическими задачами поисков, разведки и добычи полезных ископаемых.
Структурная геология зародилась в 19 в. в Канале и США (Ч. P. Ван Хайз, Ч. Лизе, Б. и Р. Уиллисы — тектонические разрывы, складки, кливаж), в России (Н. А. Головкинский — образование слоев на Восточно-Европейской платформе: А. П. Карпинский, В. А. Обручев — строение рудных месторождений Алтая, Саян, Урала); в Западной Европе (А. Гейм, М. Бертран, Э. Арган — складки и надвиги Альп). Значительный вклад в развитие Структурная геология внесли советские геологи (Н. С. Шатский, А. Л. Яншин — платформы; И. М. Губкин — нефтеносные структуры; В. В. Белоусов — роль радиальных тектонических сил; А. В. Пейве, В. Е. Хаин — глубинные разломы, горизонтальные движения при образовании складок и разрывов).
Структурная геология тесно связана с др. отраслями геологических знаний — геологической съёмкой, геоморфологией, стратиграфией и литологией, петрографией, гидрогеологией и инженерной геологией, геологией полезных ископаемых, поисково-разведочным и горным делом. Данные Структурная геология важны для разработки теоретических вопросов геотектоники. Структурная геология пользуется методом исторического анализа при выяснении закономерностей формирования структур. Для познания генезиса структурных форм широко применяются физические методы изучения деформации пород, рассматриваемые в теории упругости, теории пластичности и теории прочности; тектонофизическое моделирование и изучение экспериментально получаемых форм (см. Тектонофизика). Т. к. петрографические структуры и текстуры (см. Строение горных пород) отражают и тектонические деформации горных пород, изучение микроструктур составляет специальный раздел Структурная геология — петротектонику (или структурную петрологию).
2. При динамометаморфизме изменяются в основном структурно - текстурные особенности горных пород. Происходит их дробление, а в более глубоких зонах в связи с повышением температуры механическое разрушение сменяется пластическими деформациями. В породах появляется полосчатость, заключающаяся в чередовании слоев различных по форме зерен и окраске минералов, возникает кристаллизационная сланцеватость.
Особый тип структур и текстур возникает при дислокационном или катакластическом метаморфизме. Катаклаз проявляется при снижении температур и
активизации бокового давления, когда пластические деформации вновь сменяются
хрупкими. Краевые части минералов крошатся, перетираются, кварц образует линзы,
обтекающие обломки. По степени разрушения и крупности обломков различают брекчии
(рис. 10.3, д), катаклазиты и милониты . Милониты бывают настолько
тонкозернистые, что неразличим предшествующий катаклазу облик породы. Так часто
милонитизированные граниты при картировании принимают за вулканические породы –
порфириты
*Ортомилониты (милониты) – серые, плотные породы с признаками пластического течения, состоящие из мелкозернистых порфирокластов (от 10 до 50%).
Милонит -породы высшей стадии динамометаморфизма, характеризующиеся механическим дроблением обломков и изменением первичной текстуры на ориентированную.
*Катаклазиты -породы, возникающие в результате процессов динамометаморфизма и характеризующиеся деформацией кристаллических решеток минералов и механическим дроблением; преобразования в каталазитах значительно слабее, чем в милонитах.
*Брекчия-обломочная горная порода, состоящая из сцементированных угловатых обломков различных пород размером более 10 мм.
3.Структура осадочных пород отражает их происхождение - обломочные породы состоят из обломков более древних пород и минералов, т.е. имеют обломочную структуру; глинистые сложены мельчайшими не видимыми вооруженным глазом зернами преимущественно глинистых минералов - пелитовая структура; хемобиогенные обладают либо кристаллической структурой (от ясно видимой до скрытокристаллической), либо аморфной, либо органогенной, выделяемой в тех случаях, когда порода представляет собой скопление скелетных частей организмов или их обломков.
Наиболее распространенные осадочные горные породы. Обломочные породы. По величине обломков обломочные породы делятся на: грубообломочные породы (псефитовые), состоящие из обломков более 2 мм5 в поперечнике; среднеобломочные или песчаные породы (псаммитовые), состоящие из обломков от 2 до 0,05 мм в поперечнике, и мелкообломочные, или пылеватые породы (алевритовые), состоящие из обломков от 0,05 до 0,005 мм в поперечнике. В пределах каждого гранулометрического типа породы подразделяются по окатанности обломков, а также в зависимости от того, представляют ли эти обломки рыхлые скопления или скреплены (сцементированы) каким-либо цементом.
4 В зависимости от того, как взаимодействуют интрузивные тела с вмещающими их горными породами выделяют:
Согласные (конкордантные) интрузивные тела, внедрявшиеся между слоями вмещающих пород (форматаких тел зависит от складчатой структуры вмещающей толщи).
Несогласные (дискордантные), то есть те, что прорывают и пересекают слоистые вмещающие толщи и имеют форму, не зависящую от структуры последней. Среди согласных выделяют: лакколиты, лополиты, факолиты, этмолиты, бисмалиты, силлы; Среди несогласных: батолиты, штоки, дайки, апофизы, хонолиты.
Батолиты (греч. báthos - глубина и líthos - камень) - крупные неправильной формы массивы интрузивных пород, уходящие на значительную глубину. Площадь батолитов может достигать нескольких тысяч квадратных километров. Они часто встречаются в центральных частях складчатых гор, где их простирание в целом соответствует простиранию горной системы. Однако обычно батолиты секут основные структуры. Батолиты сложены крупнозернистыми гранитами. Поверхность батолита может быть очень неровной с наростами, выступами и отростками. К тому же в верхней части батолита могут располагаться большие призмы материнских пород, которые называются останцами кровли. Как и многие другие интрузивные тела, батолиты окружены зоной (ореолом) пород, измененных (метаморфизованных) в результате термического воздействия магмы. Образуются батолиты на значительной глубине и обнажаются в результате интенсивной эрозии. Формируются либо в результате внедрения гранитной магмы, либо в результате метасоматической гранитизации. Обычно процесс образования батолитов складывается из внедрения магмы, ее кристаллизации и последующего метасоматоза (см. рис. 4 [1]).
Штоки (нем. «шток» — палка, ствол) – имеют округлую или эллипсообразную форму поперечного сечения. Сходны с батолитами, но имеют меньшие размеры. Условно штоки определяются как батолитовидные интрузивные тела площадью менее 100 км2. Некоторые из них представляют собой куполообразные выступы на поверхности батолита. Стенки штока обычно крутопадающие, неправильных очертаний. Размеры площадей, занятых выходами штоков на земную поверхность, колеблются в значительных пределах, иногда достигая 200 км2. Штоки встречаются довольно часто среди интрузивных пород разного состава
Лакколиты (греч. lákkos — яма, углубление и líthos — камень) — имеют грибообразную или куполообразную форму вышележащей поверхности и относительно плоскую нижнюю поверхность. Они образуются вязкими магмами, поступающими либо по дайкообразным подводящим каналам снизу, либо из силла, и, распространяясь по слоистости, приподнимают вмещающие вышележащие породы, не нарушая их слоистости Лакколиты встречаются поодиночке, либо группами. Размеры лакколитов сравнительно небольшие — от сотен метров до нескольких километров в диаметре (см. рис. 4 [3]). Особую разновидность лакколитов представляют бисмалиты (греч. býsma — пробка и líthos — камень) представляет собой позднюю стадию формирования лакколита. В тех случаях, когда давление вязкой (кремнекислотной) магмы
превышает вес вышележащих слоев, в кровле лакколита может появится система трещин, куда внедряется магма с образованием секущего цилиндрического тела. Бисмалиты могут достигать поверхности Земли или оканчиваться в толще осадочных пород, приподнимая их в виде купола (рис. 5).
Этмолит (греч. «этмос» — воронка) — чашеобразное тело с воронкообразным окончанием в нижней части, представляющим собой бывший магмоподводящий канал. Вмещающие осадочные слои по отношению к нижней крутопадающей поверхности этмолита наклонены вниз. Предполагают, что этмолит формируется на поздней стадии развития мощного силла по схеме силл → лополит → этмолит (рис. 6).
Лополиты (греч. lopás — миска, чаша и líthos — камень) - блюдцеобразные тела, обычно выпуклые вниз с опущенной центральной частью и приподнятыми краями. Предполагают, что лополит образуется в тех случаях, когда внедрившаяся в земную кору магма близко подходит к земной поверхности и подстилающие лополит осадочные породы прогибаются в область магматического очага. От силлов лополиты отличаются прогнутостью в средней части, напоминая гигантскую чашу с отношением мощности к диаметру примерно 1:10. Лополиты также не нарушают слоистость вмещающих пород (см. рис. 4 [4]). Они встречаются на платформах и приурочены к крупным синклинальным депрессиям.
Дайки[1] - пластинообразные четко ограниченные параллельными стенками тела интрузивных магматических пород, которые пронизывают вмещающие их породы (или залегают несогласно с ними). В поперечнике дайки бывают от нескольких десятков сантиметров до десятков и сотен метров, однако, как правило, не превышают 6 м, а их протяженность может достигать нескольких километров. Одним из механизмов образования даек является заполнение магматическим расплавом трещин во вмещающих породах. Магма расширяет трещины и частично расплавляет и поглощает окружающие породы, формируя и заполняя камеру. Вблизи контакта с вмещающей породой из-за относительно быстрого охлаждения дайки обычно имеют мелкозернистую структуру. Вмещающая порода может быть изменена в результате термического воздействия магмы. Часто дайки более устойчивы к эрозии, чем вмещающие породы, и их выходы на поверхность образуют узкие гребни или стены (см. рис. 4 [5], 7, 8).
[1] Кроме даек, которые образованы путем заполнения магмой тектонических трещин и разломов и их раздвигания под давлением расплава, существуют также дайки, окончательное формирование которых в тектонических разломах завершается метасоматическим путем. К ним относятся дайки некоторых гранитов, сиенитов, монцонитов, аплитов, пегматитов и других горных пород. Кроме того, известны экзогенные дайки, образованные путем заполнения трещин осадочным материалом.
По характеру пространственного размещения различают групповые дайки, нередко образующие пояса, радиальные дайки, расходящиеся из одного центра, и кольцевые дайки.
Силлы (пластовые интрузии) (англ. «силл» — порог) - пластообразные тела, внедрявшиеся между пологозалегающими слоями вмещающей толщи. Они образуются при распространении легкоподвижной магмы вдоль напластования осадочных пород. Морфологически силл подобен вулканическому покрову, с которым он обычно связан генетически. Силлы большого размера возникают при внедрении основной (базальтовой) магмы. Поверхности, ограничивающие силлы сверху и снизу, на значительных расстояниях почти параллельны. Мощность сила может достигать нескольких сот метров, а площадь распространения - тысяч квадратных километров (см. рис. 4 [6]).
Жила - протяжённое в двух направлениях геологическое тело, образовавшееся либо в результате заполнения трещины минеральным веществом, либо вследствие метасоматического замещения горной породы вдоль трещин минеральными веществами (см. рис. 4 [7]). В отличие от даек магматические жилы, имеют неправильную ветвистую форму и гораздо меньшие размеры.
Факолиты (греч. «фако» - линза) - согласно залегающие, двояковыпуклые, линзовидные тела, образующиеся обычно в гребнях антиклиналей или во впадинах (шарнирах) синклиналей (рис. 9).
Форма факолита является следствием складчатости. 0н образуется во время складчатых деформаций осадочных слоев и особенно характерен для офиолитовых (альпинотипных) гипербазитов. Встречаются также факолиты, сложенные гранитоидами.
Гарполит (греч. «гарпос» — серп) - интрузивное тело серповидной формы, питающий канал которого расположен под одним из концов "серпа" (рис. 10). Образуются гарполиты в результате внедрения магмы вдоль древнего кристаллического субстрата и залегающих на нем слабо дислоцированных толщ.
Апофиза - жилоподобное ответвление, отходящее от магматического тела во вмещающие породы, связь с которым можно непосредственно проследить. Она обычно сложена породой, сходной с главным магматическим телом, но отличается мелкокристаллическим или порфировидным строением. Апофизами иногда называют и мелкие рудные жилы, отходящие от главной жилы (см. рис. 4 [8]).
Xонолит (греч. «хрнево» — отливаю) — интрузив неправильной формы, образовавшийся в наиболее ослабленной зоне вмещающих пород, как бы заполняющий "пустоты" в толще. Хонолит сложен обычно гранитоидами (рис. 11).
5 Форма слоистости отражает характер движения той среды, в которой происходит накопление осадка. Выделяются четыре основные формы слоистости: параллельная, волнистая, косая и линзовидная.
При параллельной слоистости поверхности наслоения по строению близки к плоскостям. Этот вид слоистости свидетельствует об относительной неподвижности и покое среды; в которой накапливались осадки. Параллельная слоистость может быть полосовидной, прерывистой и ленточной.
Волнистая слоистость имеет волнистоизогнутые поверхности наслоения. Она формируется при движениях, имеющих периодическую смену или повторяемость в своем направлении, например при отливных и приливных течениях, волнениях в прибрежных мелководных зонах моря.
Косой слоистостью (или слойчатостью, по. Н. Б. Вассоевичу) называется слоистость с прямолинейными и криволинейными поверхностями наслоения, под различными углами которых внутри слоя располагается более мелкая слоистость. Этот вид слоистости образуется при движении среды в одном направлении, например реки, потока, морского течения или при движении воздуха.
В зависимости от условий образования различают несколько разновидностей косой слоистости (рис. 1).
Линзовидная слоистость характеризуется разнообразием форм и изменчивостью мощности отдельных слоев. При этом нередко происходит полное выклинивание слоя, что приводит к его разобщению на отдельные части или линзы. При резком выклинивании поверхности наслоения линзы нередко оказываются изогнутыми.
Линзовидная слоистость образуется при быстром и изменчивом движении водной или воздушной среды, например в речных потоках или в приливно-отливной полосе моря. Нередко линзовидная слоистость связана с размывом ранее отложенного материала и неровностями дна. Мелкая линзовидная слоистость может образоваться и в спокойном водоеме при периодическом привносе в него более грубозернистого материала.
7 Основная часть осадков на поверхности Земли накапливается в морских или континентальных водоемах или на прибрежных равнинах. Поверхность, на которой идет накопление пород в этих условиях, обычно имеет очень незначительный наклон (менее 1°). Чаще он не превышает 15’, и лишь на отдельных участках угол наклона поверхности накопления составляет несколько градусов, а у подводных обрывов и скал — несколько десятков градусов. Поэтому основная часть осадочных пород залегает почти горизонтально. Следует также учесть, что длительное непрерывное накопление осадков выравнивает морское дно, а это приводит к еще большему его сглаживанию.
Первичное залегание со значительными наклонами пород, достигающими 3—4° и очень редко 10°, может возникнуть там, где отложение осадков происходит на склонах наземных и подводных возвышенностей или на склонах долин на суше. При накоплении пород на склонах подводных и наземных возвышенностей происходит облекание осадками неровностей рельефа с характерным примыканием к крутым его участкам и уступам.
Следует иметь в виду, что как бы ни был мал угол наклона осадочных толщ, находящихся в первичном залегании, тем не менее при широком распространении пород относительное погружение слоя или пачки слоев для различных пунктов может быть весьма значительным и составлять десятки и сотни метров.