В общем виде эта интересная точка зрения на образование складок коробления была уже изложена в историческом обзоре. Сущность ее заключается в весьма простом предположении, что при изменениях знака вертикальных движений, происходящих на отдельных участках земной коры, в определенных частях ее слоистого комплекса должны возникать тангенциально ориентированные к слоям силы, которые при известных условиях и будут вызывать возникновение складок коробления. Очевидно, этот процесс должен распадаться на несколько стадий, каждая из которых будет отвечать очередному этапу вертикальных перемещений соответствующего участка земной коры.
На рис. 135 изображена схема данного процесса. Дуга ABC представляет собой вертикальное сечение слоев, лежащих близ земной поверхности до начала их прогибания; прямая АС является хордой этой дуги; дуга АЕС представляет собой также вертикальное сечение слоев в их конечном положении после прогибания: h1 — максимальное расстояние от начального положения до хорды, h2— максимальное расстояние от хорды до конечного положения слоев. Первая стадия процесса охватывает период прогибания участка земной коры до его хорды на расстояние h1. Это прогибание сопровождается общим сжатием слоев, обусловленным тем, что их объем, распределенный в начале по поверхности ABC, должен уложиться вдоль хордовой поверхности АС. Сжатие может обусловить либо общее проскальзывание слоев на их концах (в точках A и С), либо их коробление вдоль всей хордовой поверхности.
Так как взятые в больших массах породы не обладают необходимыми упругими свойствами, проскальзывание их слоев практически невозможно. Следовательно, наиболее вероятно их общее коробление.
Вторая стадия процесса отвечает дальнейшему возможному прогибанию земной коры ниже хорды (на расстояние h2), сопровождающемуся растяжением слоев. Растяжение возникает в связи с тем, что их общий объем вновь должен распределиться по большей поверхности АЕС. Реализация процесса будет осуществляться либо путем пластического перераспределения материала, либо путем образования разрывных нарушений. И тот, и другой путь вполне реальны.
Третья стадия охватывает период общего подъема ранее прогибавшихся слоев (на расстояние h2), т. е. период инверсии тектонического режима, в течение которого происходит их общее сжатие. Последнее по соображениям, уже изложенным выше, должно вызывать деформацию слоев, т. е. новое и притом, по-видимому, еще более интенсивное складкообразование.
Четвертая и последняя стадия соответствует дальнейшему подъему слоев до исходного положения (на расстояние h1), сопровождающемуся новой фазой их растяжения.
Наибольший интерес представляют вторая и третья стадии процесса. Вероятно, чаще всего образование складок коробления по данной схеме будет происходить в третью стадию, т. е. при инверсии тектонического режима. Первая и последняя стадии процесса во многих случаях вообще могут выпадать из цикла, так как для возникновения эффекта тангенциального сжатия и растяжения земной коры в указанные стадии необходимо влияние ее кривизны, что возможно лишь при достаточно обширных площадях опускающихся и поднимающихся областей. В большинстве же случаев встречаются сравнительно узкие зоны, в пределах которых кривизна планеты неощутима. Вместе с тем амплитуды прогибания и поднятия таких зон могут быть весьма значительными, достаточными для реализации рассматриваемого процесса.
Образование складок коробления в фаменских отложениях Каратау, как было отмечено в главе III, вероятно, началось в хатынкамальское время. После накопления отложений этой свиты локальные прогибы, в которых концентрировались максимальные мощности, стали испытывать неравномерные поднятия. В процессе восходящих движений толщи этих пород, проходя через «хордовые сечения», претерпевали тангенциальное сжатие и в результате— коробление. Данный процесс, по-видимому, продолжавшийся и в куркебайское время, перед турнейским веком начал ослабевать. На площади он проявлялся неравномерно и, как следует думать, в разных местах асинхронно. Наряду с участками, где знак вертикальных движений с течением времени менялся, существовали участки с тенденцией к односторонне направленному росту. В пределах некоторых антиклинальных штамповых складок, начавших формироваться еще в первой половине фаменского века, интересующие нас складки коробления затухали. Напротив, наибольшей сложности и наиболее крупных размеров они достигали на относительно прогнутых участках антиклинальных зон, т. е. между соседними штамповыми антиклиналями.
Проанализируем с позиций хордовой схемы важнейшие из установленных выше особенностей кинематики процесса образования складок коробления и попытаемся сделать общие выводы о ее применимости. Возникающие в этом процессе тангенциальные силы очень близки к объемным. Они охватывают весь комплекс деформируемых слоев и не нуждаются в наличии особых упругих свойств пород для своего распространения. Это обстоятельство является чрезвычайно важным, так как с позиции иных схем (контракционной, ротационной и др.) описываемый процесс обусловливается действием поверхностных (идущих извне) тангенциальных сил, нуждающихся для своего распространения в соответствующей передаточной среде. Между тем для образования складок коробления необходима известная прочность материала, так как без этого они не смогут сохранить свою форму.
Обращаясь прежде всего к формам складок «хордового» коробления в плане, нетрудно понять, что они могут быть существенно различными. Когда первичные прогибы имеют неизометричную форму, в них развиваются главным образом линейные складки, располагающиеся более или менее параллельно друг другу хорошо вписывающиеся в контур этих прогибов. Иные черты строения в плане и иное расположение будут иметь складки коробления, возникающие при обращении прогибов изометричных или близких к ним очертаний. В этом случае тангенциальные силы должны действовать по округлому фронту, так как эквипотенциальные поверхности создающегося здесь силового поля будут расположены в соответствии с формой самих инверсирующих прогибов. Естественно, что такой характер силового поля приведет к сложному расположению складок коробления, их неоднократным виргациям и тавровидным сочленениям. Здесь будут преобладать слабо линейные и брахиформные складки, которые в совокупности дадут наиболее общую и типичную структуру коробления. Среди изученных складчатых форм Каратау имеются оба типа их взаимных расположений.
Тангенциальное сжатие слоев, происходящее по хордовой схеме, направленное от периферии первичных прогибов к их центрам, обусловливает возникновение большей частью прямых складок коробления. Однако, по-видимому, неравномерность силовых полей, а также и кривизна самих прогибов, в которых локализуется весь процесс складкообразования, приводят к возникновению наклонных и даже опрокинутых форм. Следует ожидать, что в обращенных антиклинальных зонах будут формироваться преимущественно антивергеитные складки коробления, хотя возможно, конечно, и иное их расположение.
Поскольку тангенциальные силы в данном процессе охватывают все инверсирующие слои целиком и более или менее равномерно, асимметрии у образовавшихся в их пределах складок проявляться не должно. В общем виде этот вывод подтверждается наблюдениями.
В связи с тем, что процесс сжатия слоистых толщ по хордовой схеме может осуществляться не в осадках, а главным образом в породах, нет оснований ожидать его влияния на изменение фаций и мощностей. Эти изменения могут происходить лишь в наиболее молодых отложениях, накопление которых совпадало по времени со складкообразованием. Именно такой характер изменений фаций и мощностей и констатируется в рассмотренных выше природных условиях.
Анализируя далее особенности образования складок коробления по хордовой схеме, можно прийти к выводу, что интенсивность деформаций в этом процессе в общем случае должна подчиняться определенной закономерности. Наиболее сильно деформированными будут всегда те слои, которые пройдут хордовое сечение. Слои же, расположенные ниже этого сечения, сомкнутся тем меньше, чем дальше они будут от него находиться. В результате можно полагать, что возникающие в данном процессе складки коробления будут характеризоваться постепенным угасанием на глубину, т. е. не будут резко дисгармоничными. Между тем герцинские складки Каратау, о которых здесь идет речь, хотя и угасают с глубиной, но, по-видимому, значительно более резко, чем это предполагается хордовой схемой. Это обстоятельство заставляет принимать последнюю с известными оговорками и одновременно допускать возможность действия еще одного процесса (см. ниже), который в сочетании с рассматриваемым механизмом позволяет полнее объяснить дисгармонию указанных складок.
Наиболее удачное истолкование с позиции хордовой схемы получает отмечавшееся своеобразие конгруэнтности складок коробления. Если бы эти складки возникали здесь под действием извне идущих поверхностных тангенциальных сил, то, во-первых, конгруэнтность их групп была бы более отчетливой, а во-вторых, еще отчетливей был бы и их односторонний декремент. Однако, как отмечалось выше, на некоторых участках складки коробления Каратау имеют эжективный характер с неясно выраженным двусторонним декрементом. Нетрудно понять, что хордовая схема объясняет эти черты их строения наиболее, логично.
—Источник—
Бронгулеев, В.В. Проблема складкообразования в земной коре/ В.В. Бронгулеев.- М.: Недра, 1967.- 282 с.
Предыдущая глава ::: К содержанию ::: Следующая глава
