big-archive.ru

Большой информационный архив

                       

Схема гравитационного скольжения

Возможность образования складок в слоистых толщах в результате действия составляющей их силы тяжести рассматривалась уже давно. Эти идеи, как отмечалось выше, чаще всего связываются с именами Э. Рейера (Reyer, 1888, 1892), Э. Хаармана (Haarman, 1930) и Р. В. ван Беммелена (van Bemmelen, 1933, 1935). Однако до сего времени почти не обращали внимания на то обстоятельство, что гравитационный складкообразовательный процесс представляет собой явление весьма сложное. Дело в том, что типы складок, формирующихся при воздействии на слоистые толщи гравитационных сил, должны зависеть не только от характера их действия и их абсолютной величины, но и от физических свойств самого подвергающегося деформации материала, т. е. от состава и физического состояния (в данных условиях) горных пород. Еще точнее можно сказать, что кинематический тип складок; создающихся гравитационными силами, будет определяться соотношениями величин и периода действия этих сил с физическими свойствами вещества деформируемых пород.

В общем виде с гравитационным фактором следует связывать возникновение двух типов складок — коробления и течения. Вопрос о расчленении этих типов достаточно сложен. Вероятно, во многих случаях в пределах некоторых складчатых групп могут встречаться и те и другие. Основное различие между ними заключается в том, что складки течения являются прямым следствием пластической деформации слоев (их течения), тогда как складки коробления — в некоторых случаях ее косвенной причиной.

Локальное скольжение и коробление фаменских отложений под действием тангенциальной составляющей их собственного веса могло происходить в Каратау в конце хатынкамальского времени, т. е. уже не в осадках, а в вполне сформировавшихся породах. На это указывают многочисленные факты: гармоничное строение складок в двух нижних свитах фаменского яруса, прекрасно развитый кливаж, огромная мощность деформированных пород и др. Эти факты позволяют предполагать, что скольжение могло осуществляться внутри заполненных породами первичных прогибов до их инверсии. Очевидно, в данном случае речь идет о механизме, названном в свое время Э. Хаарманом скольжением в заполненном троге (voltroggleitung). Таким образом, если по хордовой схеме процесс формирования складок коробления должен был происходить одновременно с инверсией первичных прогибов, то по схеме гравитационного скольжения формирование этих складок внутри прогибов могло быть уже полностью законченным к началу инверсии.

Не задерживаясь на особенностях процесса образования складок коробления, получающих удовлетворительное объяснение с позиций рассматриваемой схемы (а таких, как нетрудно заметить, большинство), следует остановиться лишь на тех из них, которые ей противоречат.

Прежде всего известные трудности возникают при попытках объяснить масштабы рассматриваемых складок. Амплитуды некоторых из них достигают 1,5—2 км. Для возникновения таких крупных форм нужны весьма большие разности высот ложа, по которому могло происходить соскальзывание слоистых толщ. Между тем амплитуды современных антиклинальных и синклинальных зон измеряются почти теми же величинами, что является явно недостаточным для реализации всего процесса.

В некотором противоречии со схемой гравитационного скольжения находится и размещение рассматриваемых складок в пределах современных антиклинальных зон. С позиций данной схемы их расположение должно быть более тесно связано с конфигурацией крупнейших тектонических структур района. Однако, как уже отмечалось, эти складки не окружают более крупные формы, а во многих случаях подходят к их контурам почти перпендикулярно.

Наконец, наиболее серьезное возражение гравитационная схема встречает в сложном характере тангенциального сжатия слоистых толщ. Складки коробления располагаются по отношению друг к другу в плане под разными (иногда даже прямыми) углами. Если бы их образование было связано только с гравитационным скольжением слоев в сторону центральных, наиболее прогнутых частей первичных прогибов, то они должны были бы располагаться параллельно контурам этих прогибов, а следовательно, и друг другу.

К какому же выводу можно прийти, сравнивая две рассмотренные выше схемы?

Автору представляется, что хордовая схема имеет значительные преимущества по сравнению со схемой гравитационного скольжения. Она производит впечатление более универсальной и содержит меньше противоречий. Явление инверсии тектонического режима с принципиальной точки зрения не вызывает сейчас никаких возражений. Неизбежным следствием этого явления, при известных условиях, должно быть локальное тангенциальное сжатие определенных частей слоистого комплекса и, следовательно, возникновение в нем складок коробления.

Интересен вопрос о степени этого сжатия. Многочисленные промеры, произведенные в современных антиклинальных зонах, дали весьма показательные результаты. Прежде всего было установлено, что сжатие в разных пачках фаменского яруса является различным. Максимальным оно оказалось у рабатской и баялдырской пачек хантагинской свиты. Так, например, в пределах восточного окончания Миргалимсайской антиклинальной зоны промеры в различных сечениях показали поразительное однообразие соотношений (табл. 2). Сходство полученных результатов в различных

участках зоны подтверждает их достоверность. Пользуясь средними значениями этих цифр, нетрудно путем простых графических построений получить максимальную глубину первичного прогиба, на которой должны были располагаться смятые осадки (в частности, будущей рабатской пачки). Она равна 3—4 км. Полагая, что в данной части Каратауского мегантиклинория осадки более молодой хатынкамальской свиты вообще не отлагались, можно допустить, что указанная величина прогиба соответствовала глубине хамтагинского морского бассейна в заключительную стадию его существования. Разумеется, трудно представить, что глубины эпиконтинентального моря могли достигать таких величин, тем более что отлагавшиеся здесь карбонатные и глинисто-карбонатные илы не являлись, по-видимому, глубоководными. Однако возможно, что перед началом инверсии некоторые части района испытали быстрые и значительные погружения, не скомпенсированные осадками. Последнее предположение представляет большой интерес, хотя и требует дополнительной проверки. Во всяком случае, его учет снимает те затруднения, которые в этом отношении встречает хордовая схема.

Следует заметить, что возможности рассмотренного механизма могут быть еще более расширены. Дело в том, что эффект локального тангенциального сжатия слоистых толщ может возникать не только при прогибании земной коры до ее хорды, когда следует учитывать кривизну земного шара (Магницкий, 1946), или при ее поднятии в случаях инверсии первичных прогибов (Косыгин, Магницкий, 1948), но и при опускании отдельных штамповых антиклиналей. В этих случаях первоначально растянувшиеся в своде таких складок слои после их частичного (или тем более полного) опускания должны испытывать неизбежное коробление. Избыток поверхности слоев может быть скомпенсирован здесь только их продольным изгибом. Именно этим способом, по-видимому, и образуются в некоторых случаях надфлексурные складки («уши»), описанные многими исследователями (Зерчанинов, 1952; Бражников, 1959; Резвой, 1959; Казимиров, 1959; Белоусов, 1962 и др.).

Таким образом, общее значение хордовой схемы для объяснения происхождения складок коробления в земной коре, по-видимому, весьма велико. Вместе с. тем не нужно считать, что с помощью данной схемы можно объяснить происхождение всех складок этого типа. Большую роль в их образовании могли играть, вероятно, и гравитационные силы, которые действуя постоянно, накладывались так или иначе на результаты любых других процессов. Во многих случаях образование складок коробления могло начинаться, как уже указывалось выше, в результате соскальзывания слоистых толщ со склонов развивающихся прогибов. В дальнейшем, уже в период инверсии последних, эти деформации должны были усиливаться или иногда полностью перерабатываться процессом общего сжатия толщ при их прохождении через хордовые сечения. В результате многие складки коробления могли являться результатом совместного действия двух родов сил. Возможно, что именно такое сложное происхождение складок и имело место в Каратау. В частности, резко выраженная дисгармония основной их массы в среднем структурном подэтаже этого района удачно объясняется происшедшим еще до инверсии гравитационным соскальзыванием фаменских отложений по пластичной толще корпешских аргиллитов. Возникшая таким путем дисгармония могла сохраниться и после инверсии первичных прогибов, когда

складки коробления были внутри них уже полностью сформированы. Важно отметить, что в обоих этих процессах силы, обеспечивавшие деформацию слоев, являлись объемными.

Особенность действия гравитационных сил заключается еще и в том, что формирующиеся в их поле складки должны быть аллохтонными. Для образования таких складок необходим отрыв определенных комплексов слоев и их перемещение на то или иное расстояние. Напротив, силы, возникающие по хордовой схеме могут обеспечить развитие складок коробления почти на месте. Этот вывод относится не только к складчатым, но и к разрывным нарушениям. Последние в случае их образования в результате гравитационного скольжения масс всегда будут иметь абсолютную горизонтальную амплитуду, тогда как при образовании по хордовой схеме — только относительную.

Выше уже отмечалось, что механизм коробления кажется довольно простым. Деформации изгиба слоев являются прямым результатом действия приложенных к ним тангенциальных сил. Однако в ряде случаев на фоне изгиба могут развиваться и дополнительные процессы, иногда сильно искажающие его характерные черты. Так, если коробление будет происходить в достаточно разнородных по физическим свойствам породах, реакции их отдельных компонентов могут оказаться существенно различными. Одни из них будут более «компетентными» и будут оказывать на менее «компетентные» активное воздействие, близкое к явлению штампования. Естественно, что штампования в полной мере здесь, конечно, не будет, но тем не менее некоторая «примесь» этого процесса возможна. Однако это не значит, что такое побочное явление может принципиально изменить тип данной единичной складки в целом. Вся деформация в рассматриваемом случае будет результатом коробления слоев и только часть последних претерпит деформацию иного типа.

В некоторых случаях, наконец, изгиб слоистых толщ может сопровождаться также локальным течением материала и возникновением на его фоне более мелких по масштабу и принципиально иных по генезису складчатых форм. Это может произойти при наличии в разрезе особенно резко дифференцированных по своим свойствам пород и сильной степени их тангенциального сжатия. Как будет указано ниже, породы наиболее, пластичных слоев деформируемого комплекса могут в этом случае оказаться раздавленными на крыльях складок. коробления и выдавленными в их своды.

Таким образом, на основании анализа строения герцинского структурного этажа Каратау оказалось возможным прийти к выводу, что в пределах всех аналогично построенных складчатых сооружений формы коробления должны иметь очень широкое развитие и являться весьма характерным для них типом дислокаций. Причины возникновения этих дислокаций, по всей вероятности, могут быть связаны с местными вертикальными движениями земной коры, тем или иным путем преобразовывавшимися в тангенциальное сжатие отдельных частей ее слоистого комплекса. Другими словами, в выбранном здесь типовом случае для объяснения механизма образования складок продольного изгиба не было необходимости обращаться к тем или иным планетарным или космическим источникам сил. Этот механизм мог быть связан с ограниченными по масштабам процессами, протекавшими в недрах самих складчатых зон, и поэтому есть основания рассматривать его как спонтанное, не зависящее от внешних причин явление.

 

Предыдущая глава ::: К содержанию ::: Следующая глава

 

                       

  Рейтинг@Mail.ru    

Внимание! При копировании материалов ссылка на авторов книги обязательна.