Федеральное агентство по образованию ГОУ ВПО «Уральский государственный горный университет» Е.А.Слободчиков СТРУКТУРНАЯ ГЕОЛОГИЯ Учебно-методическое пособие по выполнению курсовой работы для студентов специальностей: 130301 – «Геологическая съемка, поиски и разведка МПИ» (РМ,ГСП), 130302 – «Поиски и разведка подземных вод и инженерно-геологические изыскания» (ГИГ), 130306 – «Прикладная геохимия, петрология, минералогия» (МПГ) направления 130300 – «Прикладная геология» и специальностей: 130201 – «Геофизические методы поисков и разведки МПИ» (РФ) и 130202 – «Геофизические методы исследования скважин» (ГИС) направления 130200 – «Технология геологической разведки» Екатеринбург 2007 Федеральное агентство по образованию ГОУ ВПО «Уральский государственный горный университет» ОДОБРЕНО Методической комиссией Института геологии и геофизики «___» ____________ 2007 г. Председатель комиссии ___________проф. В.И.Бондарев Е.А.Слободчиков СТРУКТУРНАЯ ГЕОЛОГИЯ Учебно-методическое пособие по выполнению курсовой работы для студентов специальностей: 130301 – «Геологическая съемка, поиски и разведка МПИ» (РМ,ГСП), 130302 – «Поиски и разведка подземных вод и инженерно-геологические изыскания» (ГИГ), 130306 – «Прикладная геохимия, петрология, минералогия» (МПГ) направления 130300 – «Прикладная геология» и специальностей: 130201 – «Геофизические методы поисков и разведки МПИ» (РФ) и 130202 – «Геофизические методы исследования скважин» (ГИС) направления 130200 – «Технология геологической разведки» ___________________________________________________ Издание УГГУ Екатеринбург, 2007 1 Слободчиков Е. А. Структурная геология: учебнометодическое пособие по выполнению курсовой работы для студентов специальностей: 130301 - «Геологическая съемка, поиски и разведка МПИ» (РМ, ГСП), 130302 – «Поиски и разведка подземных вод и инженерно-геологические изыскания» (ГИГ), 130306 – «Прикладная геохимия, петрология, минералогия» (МПГ) направления 130300 «Прикладная геология» и специальностей: 130201 – «Геофизические методы поисков и разведки МПИ» (РФ) и 130302 – «Геофизические методы исследования скважин» (ГИС) направления 130200 – «Технология геологической разведки». — Екатеринбург: Изд-во УГГУ, 2007. — 48 с. Методические указания состоят из двух разделов. В первом разделе указываются: цель, общие условия выполнения, структура и содержание курсовой работы. Во втором разделе приводятся методические рекомендации по «снятию» с геологической карты информации, необходимой для составления курсовой работы. Методические указания рассмотрены на заседании кафедры геологии и защиты в чрезвычайных ситуациях 21 ноября 2006 г., (протокол № 3) и рекомендованы к изданию в УГГУ. © Слободчиков Е. А., 2007 © Уральский государственный горный университет, 2007 2 ОГЛАВЛЕНИЕ Цель курсовой работы и общие условия ее выполнения… 6 Структура и содержание курсовой работы Введение ……………………………………………………. 7 Физико-географический очерк …………………………… 7 Геологическое строение исследуемой площади ………… 7 Стратиграфия ………………………………………… 7 Интрузивные образования …………………………… 9 Метаморфизм ……………………………………........ 10 Тектоника ……………………………………………. 11 История геологического развития …………………......... 12 Заключение ………………………………………………… 13 Геолого-структурный анализ карты Методические рекомендации к составлению главы «Физико-географический очерк» ………………………… Методические рекомендации к составлению главы «Стратиграфия» …………………………………………… Методические рекомендации к составлению главы «Интрузивные образования» ……………………………. Выделение интрузивных комплексов..……………….. Определение вида (названия) интрузивных тел..……. Анализ внутреннего строения интрузивных тел..…… Анализ строения эндоконтактовых зон интрузий……. Анализ строения и состава экзоконтактовых зон интрузий ……………………………………………….. Прототектоника интрузий …………………………… Расслоенность интрузий ……………………………. Обоснование возраста интрузивных тел …………… Методические рекомендации к составлению главы «Метаморфизм» ….………………………………………. Методические рекомендации к составлению главы «Тектоника» ……………………………………………… . Понятия, краткая характеристика и принципы 3 14 15 17 17 17 22 22 22 22 23 23 24 25 описания основных структурообразующих элементов..... 26 Анализ разрывных дислокаций ……………………… 27 Кинематическая классификация разломов………. 27 Определение амплитуды перемещения блоков у разломов…………………………………………. . 30 Определение времени подвижек у разломов……… 31 Определение ориентировки разломов…………….. 31 Анализ строения разломов ……………………….. 32 Анализ тектонических структур, образуемых разломами………………………………………….. 33 Анализ складчатых дислокаций………………………. 33 Анализ морфологии складок…………………….... 34 Анализ типов складчатости …………………….. 37 Методические рекомендации к составлению структурно-тектонической схемы …………………….. 38 Методические рекомендации к составлению главы «История геологического развития» ………………….. 39 Анализ условий образования стратифицированных отложений …………………………………………… 40 Анализ проявлений эндогенных процессов …….… 42 Пример составления главы «История геологического развития района» .. …...………………………….. 44 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ….……………………………. 47 ПРИЛОЖЕНИЕ 1 …….………………………………… 48 ПРИЛОЖЕНИЕ 2 ….…………………………………… 50 4 ЦЕЛЬ КУРСОВОЙ РАБОТЫ И ОБЩИЕ УСЛОВИЯ ЕЕ ВЫПОЛНЕНИЯ Целью курсовой работы является привитие студентам навыков чтения геологических карт и составления пояснительной записки к геологическим картам. При этом под чтением геологической карты подразумевается: уяснение характера рельефа и гидросети представленной на карте территории; выяснение последовательности залегания, типов соотношений и внутреннего строения стратиграфических комплексов; выяснение типов метаморфических преобразований горных пород; определение типов, морфологических и кинематических особенностей разрывных и складчатых дислокаций горных пород; на основе выясненных особенностей геологического строения и формы земной поверхности анализируемой площади устанавливается история ее геологического развития. Курсовая работа представляет собой пояснительную записку к выданной руководителем курсового проектирования геологической карте. В пояснительной записке приводится описание рельефа, геологического строения и истории геологического развития территории, представленной на геологической карте. Работы выполняются по картам из Атласа учебных геологических карт 1987 г. под редакцией Ю. А. Зайцева и др. Учебные карты хотя и построены на реальной геологической основе и отражают основные особенности геологического строения отдельных территорий поверхности земного шара и несут соответствующие этим территориям географические и административные названия, все же они значительно переработаны и изменены в учебных целях и не являются реальными (действительными) картами этих территорий. А значит, что по представленным на картам территориям нет геологической литературы и все сведения для пояснительной записки можно извлечь только из самой карты и сопровождающих ее стратиграфической колонки, условных обозначений и разреза (или разрезов). Необходимые нормативные данные, понятийная база и приемы анализа карт приведены в разделе "Геолого-структурный анализ карты". 5 В отдельных случаях, в качестве задания к курсовой работе, может быть выдана реальная геологическая карта какой-либо территории страны и тогда для составления пояснительной записки можно использовать фондовые или опубликованные материалы по данной территории. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ КУРСОВОЙ РАБОТЫ Пояснительная записка, составленная по результатам анализа геологической карты должна состоять из следующих разделов и глав. 1. Введение. 2. Физико-географический очерк. 3. Геологическое строение. 3.1. Стратиграфия. 3.2. Интрузивные образования. 3.3. Метаморфизм. 3.4. Тектоника. 4. История геологического развития. 5. Заключение. Введение Во введении отмечается цель курсовой работы и указываются материалы, по которым она выполнена. В качестве исходных материалов указываются: геологическая карта с ее порядковым номером и название данного и (или) иного методического руководства, использованного при составлении курсовой работы. _____________________ *Фондовые материалы - это отчеты производственных или научных организаций по геологическим работам, проводимым на определенных территориях и находящиеся в специальных хранилищах (геологических фондах), создаваемых при этих организациях. 6 Физико-географический очерк В физико-географическом очерке приводится характеристика рельефа и гидросети анализируемой территории. В описании рельефа должны быть указаны: характер рельефа (равнинный, холмистый или горный), высотная характеристика (низкогорный, среднегорный или высокогорный), степень расчленения, ориентировка элементов рельефа (гряд, хребтов, впадин, речных долин) и характер их пространственных взаимоотношений. Описание гидросети анализируемой территории сводится к указанию водотоков, пересекающих территорию, их размеров (ручьи, реки, речки), направлений течения, пространственных связей с другими формами рельефа (хребтами или отдельными вершинами). Желательно также отметить: являются ли имеющиеся на описываемой территории фрагменты крупных водотоков верховьями, средними течениями или низовьями рек. Геологическое строение исследуемой площади В начале этого раздела требуется дать краткую характеристику геологического строения территории в целом, степени метаморфизма стратифицированных образований каждого яруса, количества и разнообразия интрузий и разломов, характера складчатости. После общей характеристики строения территории дается подробное описание ее геологического строения в главах "Стратиграфия", "Интрузивные образования", "Метаморфизм" и "Тектоника". Стратиграфия В этой главе приводится характеристика всех стратифицированных (осадочных, вулканогенных и региональнометаморфических) образований исследуемой территории через описание всех выделяемых на карте стратиграфических подразделений (стратонов) по двум направлениям: от крупных к мелким и от древних к молодым. Под стратоном здесь понимается стратиграфическое подразделение любого ранга - от эратемы 7 (геологических образований сформировавшихся в течение эры) до яруса, свиты, или их более дробных частей. Реально описание стратиграфии представляется в следующем виде. В начале главы приводится расчленение стратиграфического разреза описываемого района (всего комплекса последовательно залегающих стратифицированных образований описываемой территории) на стратоны наиболее крупного 1-го ранга: эратемы или системы. Далее, после заглавия, соответствующего названию наиболее древнего из вычлененных стратонов 1-го ранга, дается его характеристика. Она будет разной в зависимости от того расчленяется данный стратон (скажем, палеозойская эратема) на более дробные подразделения или нет. Если этот стратон на более дробные подразделения не расчленяется, то дается его подробная характеристика по следующим пунктам: 1 - площадное распространение; 2 - структурная позиция; 3 - состав пород и внутреннее строение стратона; 4 - наличие и состав ископаемых органических остатков; 5 - мощность. При этом, площадное распространение и структурная позиция стратона считываются с карты, а состав, строение, ископаемые органические остатки и мощность - из стратиграфической колонки. Если же этот стратон 1-го ранга (палеозойская эратема) расчленяется на стратоны 2-го или последующих рангов (допустим, на силурийскую и девонскую системы), то дается краткая характеристика этого стратона 1-го ранга примерно по следующим пунктам: 1 - генезис его образований (осадочный, вулканогенный, вулканогенно-осадочный или метаморфогенный), 2 - ступень метаморфизма (филлитовая, зеленосланцевая, эпидот-амфиболитовая или другая), 3 - характер дислоцированности пород (отсутствие дислоцированности; слабая дислоцированность - если породы смяты в плавные широкие складки при слабом развитии разломов; сильная дислоцированность - если породы смяты в сжатые линейные складки и разбиты большим количеством разломов). Затем приводится 8 расчленение данного стратона на стратоны следующего (второго) ранга. После этого пишется заглавие раздела, совпадающее с названием самого древнего из стратонов 2-го ранга (в нашем случае силурийская система) и, если он дальше не расчленяется, то подробно описывается по рассмотренным выше пяти пунктам. Если он в свою очередь, расчленяется на стратоны еще более мелкого ранга (3-го или последующих), то дается его (стратона 2-го ранга) краткая характеристика и расчленение на стратоны 3-го ранга (в нашем случае - на нижний и верхний отделы силурийской системы). После этого пишется заглавие следующего раздела, совпадающее с названием наиболее древнего стратона 3-го ранга (в нашем случае - нижний отдел силурийской системы) и дается характеристика этого стратона в соответствии с рассмотренной выше схемой – то есть, если он (стратон 3-го ранга) дальше не расчленяется на более дробные стратиграфические подразделения, то подробно описывается по пяти пунктам, а если расчленяется на более дробные стратоны, то кратко характеризуется по 1 - 3 пунктам с последующим расчленением на стратоны 4-го ранга. После подробной характеристики самого древнего, не расчленяемого далее стратона какого-то ранга (в нашем случае, допустим, 3-го ранга - нижнего отдела силурийской системы), описывается более молодой стратон этого же ранга (в нашем случае верхний отдел силурийской системы). При этом следует учитывать, что каждый подробно описываемый стратон, начиная со 2-го, должен быть охарактеризован еще по одному пункту - характер взаимоотношений с подстилающими образованиями. Под этим подразумевается согласное или несогласное его залегание на подстилающих породах. К тому же требуется указать также характер несогласия (параллельное, угловое или структурное; локальное или региональное). После окончания характеристики всех стратонов данного (3-го) ранга (в нашем случае - нижнего и верхнего отделов силурийской системы) приступают к описанию второго (более молодого) стратона 2-го ранга (в нашем случае - девонской системы) и так 9 последовательно доходят до описания последнего стратона 2-го ранга (в нашем случае - девонской системы, поскольку это последний стратон второго ранга в соответствии с принятым нами условием). После этого приступают к описанию второго (более молодого) стратона 1-го ранга (мезозойской, а затем и кайнозойской эратем). И так последовательно осуществляется описание стратифицированных образований района, которое завершается подробной характеристикой самого молодого стратона, приведенного в стратиграфической колонке. Завершается глава "Стратиграфия" описанием рыхлых четвертичных отложений (если они есть на карте). Сведения о составе и возрасте четвертичных отложений берутся из условных обозначений к карте, поскольку в стратиграфическую колонку, в соответствии с правилами ее составления, они не вносятся. Мощность четвертичных отложений определяется обучающимися самостоятельно, исходя из общегеологических представлений и характера рельефа. К вышеизложенному следует добавить еще два замечания, отражающие специфику составления главы "Стратиграфия", возникающую иногда при описании отдельных конкретных карт: 1. Иногда на картах (и в стратиграфических колонках, прилагаемых к картам) встречаются стратоны, охватывающие два или более стратиграфических подразделения Единой (международной) стратиграфической шкалы. Эта ситуация особым образом отражается и в структуре главы "Стратиграфия". Например, в стратиграфическом разрезе описываемой территории выделены: нижний силур (S1), верхний силур и нижний девон неразделенные (S2-D1), средний девон (D2) и т. д. Тогда, при описании разреза палеозойской эратемы, наряду с самостоятельными силурийской и девонской системами, должен быть выделен дополнительный стратон - верхний силур и нижний девон нерасчлененные одинакового ранга с силурийской и девонской системами. 2. Среди карт, выдаваемых для выполнения курсовых работ, встречаются такие, на которых выделяются территории (структурнофациальные зоны), отличающиеся какими-то особенностями геологического строения. В таких случаях карты имеют две (или 10 более) стратиграфических колонок (каждая для своей территории), или одну со сложнопостроенной литологической колонкой, отражающейособенности геологического строения каждой территории. В таких случаях главу "Стратиграфия" рекомендуется начинать с районирования площади (выделения в пределах описываемой территории блоков или структурно-фациальных зон, отличающихся по геологическому строению), а затем последовательно описывать стратиграфию всех выделенных территорий. В принципе в такой ситуации можно описывать стратиграфию сразу всей территории, но с обязательным указанием особенностей описываемых стратонов (генезиса и состава осадков, деталей возраста, характера взаимоотношений с подстилающими образованиями) в каждом из выделенных районов. Однако предпочтение следует отдавать первому приему. Интрузивные образования Глава "Интрузивные образования" должна содержать сведения о формах, размерах и внутреннем строении геологических тел, сложенных интрузивными горными породами. Если в пределах описываемой территории встречаются интрузивные тела разного состава, возраста, характера взаимоотношений с вмещающимипородами, то в начале описания все интрузии нужно разделить на интрузивные комплексы - группы интрузивных тел, объединенных общностью состава, возраста и условий образования. К примеру, всю совокупность интрузивных тел, представленную штокообразными интрузиями габбро, гранитными батолитами, дайками гранит-порфиров и сиенит-порфиров, субвулканическими интрузиями девонского и неогенового возраста, жерлами неогенового возраста можно разделить на следующие интрузивные комплексы: ________________ Под сложнопостроенной подразумевается литологическая колонка, разделенная на несколько вертикальных полос, отражающих особенности геологического строения выделенных на карте структурно-фациальных зон. Часто в таких случаях и столбец с индексами возраста также бывает разделен на вертикальные полосы с символами возраста, разными для разных зон. 11 комплекс габбровых интрузий, комплекс гранитных батолитов; общий дайковый комплекс - если они сопряжены пространственно и во времени, или раздельно: комплекс гранит-порфировых даек и комплекс сиенит-порфировых даек - если они разобщены пространственно и во времени; комплекс субвулканических интрузий девонского возраста и отдельно комплекс жерл и субвулканических интрузий неогенового возраста. После расчленения всех интрузий на интрузивные комплексы необходимо каждый из них подробно описать в возрастной последовательности от древних к молодым. При этом относительно каждого интрузивного комплекса требуется указать: 1 - площадное распространение интрузий данного комплекса; 2 - состав, количество, формы и ориентировку интрузивных тел; 3 - внутреннее строение интрузий (мощность, состав и закономерности пространственного расположения экзои эндоконтактовых зон интрузий; элементы прототектоники жидкой и твердой фаз становления интрузий с указанием их ориентировки и пространственных соотношений; наличие, состав, пространственные соотношения и последовательность внедрения интрузивных тел многофазных интрузий; состав, пространственные соотношения и мощность "слоев" расслоенных интрузий); 4 - возраст интрузий (если он не указан), или обоснование изменения указанного на карте возраста интрузий, вытекающего из анализа карты. Крупные интрузивные тела описываются "поштучно" и по полной форме. Если интрузивный комплекс представлен большим количеством тел, то все они описываются сообща, с указанием при необходимости каких-то отличительных особенностей отдельных тел. Крупным интрузивным телам для сокращения их пространственной привязки рекомендуется давать собственные названия и подписывать их на структурно-тектонической схеме, составляемой к главе "Тектоника". Метаморфизм Глава "Метаморфизм" пишется в курсовой работе только в том случае, когда на описываемой территории имеют развитие продукты 12 динамотермального (регионального) метаморфизма, ультраметаморфизма, регионального метасоматоза и зеленокаменного перерождения вулканогенных пород, проявленные вместе или поодиночке, независимо от того, имеются или не имеются на описываемой территории метаморфические преобразования других видов. При составлении главы вначале приводится расчленение проявленных в породах метаморфических преобразований, выделяемых по факторам метаморфизма (температура, давление, гидротермальные растворы) и именуемых: контактовометаморфическими (главный фактор - температура внедренных интрузий); динамометаморфическими (главный фактор - направленное давление); гидротермально-метасоматическими (главный фактор интенсивная "промывка" пород растворами); региональнометаморфическими (все три фактора проявлены в равной мере); ультраметаморфическими (региональнометаморфические преобразования амфиболитовой фации с частичным плавлением пород); автометаморфическими и зеленокаменным перерождением (преобразования интрузивных и подводных вулканогенных пород за счет "остаточных" температур магм). После этого дается характеристика каждого вида преобразований по следующим пунктам: 1 - приуроченность к определенным стратифицированным комплексам пород (для региональнометаморфических преобразований и зеленокаменного перерождения); 2 - пространственная связь с интрузивными телами определенного вида (для контактовометаморфических и автометаморфических преобразований); 3 приуроченность к дислокационным структурам разных типов (для динамометаморфических преобразований); 4 - фациальный уровень метаморфизма и фиксирующие его минеральные парагенезисы; 5 - масштабы метаморфических преобразований; 6 - время проявления (возраст) метаморфизма. Если на геологической карте указаны только контактовометаморфические и динамометаморфические (продукты дислокационного метаморфизма) преобразования пород, то самостоятельная глава "Метаморфизм" не пишется, а указанные метаморфические образования описываются: первые - в главе 13 "Интрузивные образования" под видом экзоконтактовых зон интрузий, а вторые - в главе "Тектоника" при характеристике разрывных дислокаций, с которыми они генетически и пространственно связаны. Тектоника В главе "Тектоника" описывается строение (структура) анализируемой территории. В качестве крупных элементов описываемой территории могут выступать: тектонические блоки и структурно-фациальные зоны. Нередко вся описываемая территория может составлять один блок или структурно-фациальную зону, но, если такие структурные единицы выделяются, то характеристика строения описываемой территории дается последовательно по тектоническим блокам и (или) структурнофациальным зонам. Если же геологические образования, выполняющие тектонические блоки и (или) структурно-фациальные зоны, разделяются на структурные этажи, то описание строения блоков и зон, в свою очередь, дается по структурным этажам в возрастной последовательности от древних к молодым. К этой главе, в качестве приложения, составляется на кальке структурно-тектоническая схема. Понятия и принципы выделения тектонических блоков, структурно-фациальных зон и структурных этажей приведены в разделе «Методические рекомендации к составлению главы «Тектоника» (с. 24), а требования к содержанию структурнотектонических схем – в разделе "Методические рекомендации к составлению структурно-тектонической схемы» (с. 36). В качестве элементов строения тектонических блоков, структурно-фациальных зон и структурных этажей выступают складчатые и разрывные дислокации, вулканические постройки, вулкано-тектонические структуры, а также тектонические структуры, образуемые разломами. Описание складчатых дислокаций включает в себя указание: 1 - морфологического и генетического типа складок; 2 - ориентировки складок (простирания относительно сторон света); 3 - ориентировки 14 шарниров складок и их ундуляции (если таковая наблюдается); 4 - порядковости складок и размера ширины складок разного порядка. На структурно-тектонической схеме, при этом, необходимо показать оси складок всех порядков, а на осях проставить значки направления погружения шарниров складок, используя рекомендуемые условные знаки (см. главу "Анализ складчатых дислокаций"). В тех случаях, когда на геологической карте наблюдаются многопорядковые складки, разрешается оси складок всех порядков наносить только вдоль линии разреза (в полосе шириной около 6 см), а на остальной территории можно наносить только оси складок 1-го порядка (или 1-го и 2-го). Описание разрывных дислокаций включает в себя: 1 – разделение всех разломов тектонического блока, структурно-фациальной зоны или структурного этажа на группы по ориентировке, кинематическому типу и возрасту; 2 - описание каждой группы разломов (или единичных разломов) с указанием: размера, направления и амплитуды перемещения блоков; вида пород, слагающих шовную зону разломов; характера взаимоотношений разломов со складчатыми дислокациями и другими геологическими объектами. На структурно-тектонической схеме около сместителей наиболее крупных разломов условными значками следует показать направления перемещения, а цифрами - амплитуду перемещения блоков. Кроме этого здесь же (около сместителя) следует указать буквенными и цифровыми значками время перемещения блоков вдоль разлома (иногда неоднократных) - возраст разломов (подвижек). Приемы определения амплитуды перемещения блоков, а также условные знаки направления и амплитуды перемещения блоков, а также времени подвижек по разломам приведены в разделе "Анализ разрывных дислокаций". Для облегчения проверяющему работу преподавателю поиска на карте описываемых в тексте разломов рекомендуется на структурнотектонической схеме наиболее крупным и характерным разрывам (как и складкам) давать собственные названия, или хотя бы нумеровать их (с последующим указанием номера или названия разлома при его характеристике). 15 При описании вулканических построек требуется указывать: 1 - вид вулканической постройки (моногенная или полигенная и их разновидности); 2 - размеры постройки по латерали и по вертикали; 3 - состав и последовательность залегание слагающих ее образований; 4 - формы и размеры отдельных слагающих ее геологических тел (потоков и покровов); 5 - морфологию постройки (формы подошвы и верхней части конуса вулкана, в том числе направления и углы наклона этих поверхностей). При описании вулкано-тектонических структур указываются: 1 - размеры; 2 - возраст; 3 - состав; 4 - характер залегания и степень дислоцированности слагающих их образований (потоков, покровов, слоев и интрузий); 5 - амплитуда опускания обрушившейся части вулканической постройки. История геологического развития В этой главе описывается последовательность геологических событий, протекавших на данной территории, начиная с наиболее древних этапов развития и кончая настоящим временем. Из процессов, фиксируемых геологическими образованиями или структурами, надежно восстанавливаются: осадконакопление, вулканическая деятельность, интрузивный магматизм, метаморфизм, тектонические движения и денудация. Эти процессы, обычно, проявляются в определенной последовательности, составляя геотектонические циклы. Первая половина цикла характеризуется интенсивным осадконакоплением и вулканизмом, а вторая - проявлением интрузивного магматизма и горообразовательных движений. Заканчивается цикл размывом возникшей складчатой системы. Однако необходимо иметь в виду, что внутри цикла могут проявляться внутрицикловые тектонические колебательные или складкообразовательные движения, сопровождаемые интрузивным магматизмом и слабыми размывами. В таких случаях внутри цикла должны быть выделены тектонические фазы и описаны указывающие на них процессы. 16 Описывая последовательность геологических событий (процессов) в их хронологической последовательности необходимо указывать: 1 - в каких условиях накапливались осадочные и вулканогенные породы, степень изменчивости этих процессов; 2 – проявлялся ли интрузивный магматизм и, если проявлялся, то время его проявления, состав магмы (магм), последовательность внедрения интрузий; 3 - время проявления тектонических движений и их характер (колебательные или горообразовательные), интенсивность и результат проявления (возникновение моноклиналей или складчатости, ориентировка складчатости); 4 - время проявления метаморфизма, его разновидность (контактовый, дислокационный, гидротермально-метасоматический, динамотермальный, ультраметаморфизм) и фациальные условия; 5 - время и длительность размыва, завершающего геотектонический цикл. Завершается глава «История геологического развития» описанием современных геологических процессов: эрозионных, аккумулятивных, колебательных движений и результатов их проявления. Заключение В «Заключении» к курсовой работе указываются основные особенности геологического строения проанализированной территории и то, чему научился обучающийся за время работы над курсовой работой. ГЕОЛОГО-СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ КАРТЫ Геологическая карта - это графическое изображение в условных знаках и в определенном масштабе геологического строения какого-то участка земной поверхности. Прочитать карту - это значит «снять» с 17 нее зашифрованную в ней информацию. Эта информация содержится в большей части непосредственно в карте, а частью - в стратиграфической колонке и в условных обозначениях к карте. Чтобы «снять» с карты максимум информации необходимо тщательно изучить условные обозначения. Кроме этого, необходимо понимать термины, используемые в условных обозначениях. Для этого нужно читать учебную литературу и (или) геологический словарь. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ К СОСТАВЛЕНИЮ ГЛАВЫ «ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЙ ОЧЕРК» Под рельефом подразумевается внешний облик земной поверхности. Он состоит из выпуклостей и вогнутостей (земной поверхности), имеющих различные формы, размеры, элементы строения, происхождение и называемые формами рельефа. Рельеф оказывает большое влияние на характер выхода геологических тел и границ на земную поверхность. По этой причине для полноценного анализа геологической ситуации, имеющейся на карте, необходимо уметь разбираться в особенностях рельефа описываемой территории. По внешнему облику выделяют разновидности рельефа: равнинный, холмистый и горный. Крупные участки суши имеющие рельеф перечисленных видов, соответственно называют равнинами, холмогорьем и горами. Равнины - это обширные пространства суши, у которых абсолютные отметки близко расположенных точек мало отличаются друг от друга (до 5 м на 1 км расстояний). Они делятся на низменные (с максимальными абсолютными отметками до 200 м) и приподнятые (с абсолютными отметками до 2 000 м). Для равнин характерны такие формы рельефа как котловины, возвышенности и террасированные речные долины. Возвышенности по форме делятся на увалы - плоские, несколько вытянутые приподнятые территории и гривы - сильно вытянутые узкие положителные (выпуклые) формы рельефа. Холмогорья - это обширные пространства с частым чередованием пониженных и повышенных участков и с относительными превышениями до 200 м. Для холмогорья характерны 18 холмы - мягко очерченные небольшие возвышения до 200 м высотой и гряды - суженные и сильно вытянутые в длину возвышенности. Впадины располагаются между возвышенностями и их форма целиком зависит от формы последних. Речная сеть хорошо развита и также подчинена возвышенным формам рельефа. Горы (горные страны) по высоте делятся на низкие (максимальные абсолютные отметки до 1000 м, превышения между положительными и отрицательными формами рельефа 200 - 500 м), средние (абсолютные отметки до 2500 м, превышения 500 - 1500 м), высокие (абсолютные отметки более 2500 м, превышения более 1500 м). Горы с относительными превышениями меньшими, чем указаны для их отдельных разновидностей называются нагорьями. К отдельным формам горного рельефа относятся горы (горные вершины), горные хребты и долины. Гора - это резкое локальное возвышение земной поверхности, поднимающееся на высоту более 200 м . В среднегорном рельефе отдельная гора называется вершиной.. Горные хребты - это узкие, сильно вытянутые возвышенности с крутыми склонами. Долины горных стран имеют различную морфологию. Долины низких гор врезаны (заглублены) слабо, часто террасированы (имеют уступы на склонах). Долины средних и высоких гор глубоко врезаны, часто имеют V-образный поперечный профиль (ущелья), крутые уклоны (наклоны днища долины в продольном профиле) и сложно ветвятся. Степень расчленения рельефа - одна из важных его характеристик. В практике геологических исследований она определяет проходимость территории, ее обнаженность (количество выходов коренных пород) и степень дешифрируемости аэрофотоснимков. Хотя степень расчленения рельефа частично учтена при разделении его по внешнему облику и высотным отметкам, ее можно уточнить применительно к холмистому и горному рельефу. Так, холмистый рельеф, характеризующийся относительными превышениями 50 - 200 м, можно разделить на слаборасчлененный (с 19 превышениями 50 - 100 м), среднерасчлененный (с превышениями 100 - 150 м) и сильнорасчлененный (с превышениями 150 - 200 м). Низкогорный рельеф следует считать слаборасчлененным при относительных превышениях в 200 - 300 м, среднерасчлененным - при превышениях в 300 - 400 м и сильнорасчлененным - при превышениях в 400 - 500 м. Соответственно, среднегорный рельеф следует считать слаборасчлененным при относительных превышениях в 500 - 700 м, среднерасчлененным - при превышениях в 700 - 1000 м и сильнорасчлененным - при превышениях в 1000 - 1500 м. Нагорья, в связи с их общей низкой степенью расчленения, а высокогорный рельеф, наоборот, ввиду очень высокой степени расчленения, разделять на разновидности по данному признаку не целесообразно. При анализе рельефа территории, представленной на геологической карте, сначала указываются развитые здесь типы рельефа и их общая характеристика. После этого приводится описание отдельных форм рельефа (котловин, возвышенностей, увалов, грив, холмов и хребтов), характерных для разных типов рельефа. Описывать отдельные формы рельефа можно группами или по одиночке, указывая их пространственное размещение, размеры, ориентировку, максимальные абсолютные отметки и высоту положительных форм рельефа или глубину вреза отрицательных (речных долин, котловин), местоположение истоков рек. За высоту положительной формы рельефа принимают разницу отметок ее вершины и основания. А за отметку основания принимается отметка горизонтали, общей для данной и соседней аналогичной формы рельефа. При анализе рельефа описываемой территории возможны случаи, когда разные части территории имеют различные виды рельефа по высотным отметкам или степени расчленения. Эти особенности рельефа также следует описывать. Требования к описанию гидросети (гидрографии) описываемого района не требуют каких-либо особых разъяснений. 20 МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ К СОСТАВЛЕНИЮ ГЛАВЫ «СТРАТИГРАФИЯ» Как уже отмечалось, при характеристике стратифицированных образований, даваемой в главе «Стратиграфия», требуется указывать площадное распространение, структурную позицию, состав и внутреннее строение отложений, мощность стратиграфического подразделения, состав ископаемых органических остатков и характер структурных взаимоотношений описываемых стратонов. Под площадным распространением стратона понимается распределение стратифицированных образований на территории, охваченной геологической картой. Участки распространения стратона могут быть пространственно привязаны к центру или границам описываемой территории или к характерным крупным формам рельефа (горам, урочищам, долинам рек). Под структурной позицией стратона подразумевается приуроченность его к каким-либо четко выделяемым геологическим структурам (крупным складкам, блокам, зонам, горстам или грабенам). Это значит, что данное стратиграфическое подразделение по всей описываемой территории может быть приурочено к ядрам синклиналей или антиклиналей; располагаться в пределах какого-либо участка, ограниченного разломами (в пределах блока), или в пределах участка, отличающегося геологическим строением от остальной территории (в пределах структурно-фациальной зоны) и т. д. Но не у всякого стратона может быть четкая структурная позиция и, если у какого-то стратона она не проявляется, то по этому пункту он не характеризуется. Сведения о составе пород стратона берутся из текста столбца «Характеристика пород» Стратиграфической колонки, помещенной на левом поле геологической карты. Сведения о внутреннем строении стратона берутся из столбца «Литологическая колонка» (в котором штриховыми знаками показан состав пород) Стратиграфической колонки. Часто этот столбец не подписывается, но он всегда есть в Стратиграфической колонке. 21 Внутреннее строение стратона описывается в том случае, когда он состоит из нескольких пород. Тогда, на основании анализа строения толщи, показанного в Литологической колонке, указывается: 1 - числовое соотношение переслаивающихся пород (то есть, чего больше и чего меньше, и во сколько раз); 2 - к какой части разреза приурочена порода, если она распределена по разрезу неравномерно; 3 - положение в разрезе стратона маркирующих горизонтов и иные какие-то особенности внутреннего строения описываемого стратона. Сведения о содержании в породах стратона ископаемых органических остатков также берутся из колонки "Характеристика пород", где латинским шрифтом приведена их видовая, родовая или иная принадлежность. Мощность отложений стратона, или отдельных его частей считывается с соответствующего столбца Стратиграфической колонки. Под характером структурных взаимоотношений стратонов подразумевается согласное или несогласное залегание соседствующих по вертикали стратиграфических подразделений. Тип залегания указывается в Литологической колонке прямой (при согласном залегании) или волнистой (при несогласном залегании) линиями. Но там не указывается вид несогласия (параллельное, угловое, азимутальное или структурное; локальное или региональное). Поэтому, для определения вида несогласия необходимо выяснить структурные взаимоотношения стратонов, сравнивая характер и степень их дислоцированности. Если слоистость в нижнем и верхнем несогласно залегающих комплексах (стратонах) параллельны друг другу и в плане и в разрезе, то несогласие - параллельное; если в плане параллельны, а в разрезе не параллельны то - угловое; если слоистость в нижнем и верхнем несогласно залегающих комплексах в плане не параллельны друг другу, то несогласие - азимутальное; а если несогласно залегающие комплексы имеют резко различный характер складчатости (или верхний комплекс залегает горизонтально на нижнем, смятом в складки), то несогласие - структурное. 22 МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ К СОСТАВЛЕНИЮ ГЛАВЫ «ИНТРУЗИВНЫЕ ОБРАЗОВАНИЯ» Анализируя имеющийся на геологической карте интрузивные тела, читающий карту должен решить следующие вопросы: 1) все интрузивные образования описываемой территории разделить на интрузивные комплексы; 2) определить формы интрузивных тел и дать им названия в соответствии с принятой номенклатурой; 3) выяснить строение интрузивных тел; 4) определить (если на карте не указан) или обосновать (если указан) относительный возраст интрузивных тел. Выделение интрузивных комплексов Под интрузивным комплексом понимается группа интрузивных тел, объединенных общностью состава, возраста, условий образования и залегания. Соответственно, если в пределах описываемой территории встречаются интрузии, различающиеся по этим критериям, то они (интрузии) должны быть отнесены к разным интрузивным комплексам. В большинстве случаев интрузивные комплексы состоят из одного вида интрузий. Но иногда в один комплекс могут быть объединены интрузии разного состава, но одного возраста и вида. Например; дайки разного состава, но одного возраста; жерла и субвулканические интрузии разного состава, но одного или близкого возраста и т. п. В некоторых случаях интрузивный комплекс может быть представлен одним интрузивным телом. Выделенные интрузивные комплексы должны быть поименованы в соответствии с их составом, возрастом или видом интрузивных тел. Например: комплекс габбровых интрузий (если возраст всех габбровых интрузий одинаковый, то возраст интрузивного комплекса можно не указывать); комплекс гранитных интрузий девонского и пермского возраста; комплекс жерл и субвулканических интрузий неогенового возраста (если есть жерла и (или) субвулканические интрузии иного, чем неогеновый, возраста). 23 Иногда на картах (в условных обозначениях) интрузии уже бывают разделены на интрузивные комплексы. Тогда, с учетом этого разделения, они и должны описываться. Описание интрузивных комплексов ведется последовательно по возрасту - от древних к молодым, а при одном возрасте - первым описывается комплекс, представленный более основными породами. Определение вида (названия) интрузивных тел Встречающиеся в природе интрузивные тела по объемной форме могут быть плитообразными (силлы, лополиты, дайки, гарполиты и жерла трещинного типа), караваеобразными (лакколиты, батолиты), столбообразными (штоки, некки), воронкообразными (этмолиты) и серпообразными (факолиты). При этом плитообразные тела (дайки и дайкообразные интрузии) кроме плоскопараллельной формы могут иметь форму конуса или цилиндра (и соответственно называться коническими или цилиндрическими). В процессе выполнения курсовой работы представление об объемной форме интрузивного тела составляется на основе анализа формы выхода этого тела на земную поверхность и пространственного положения его контакта (контактов). Форма выхода интрузивного тела на земную поверхность может быть изометричной, вытянутой или неопределенной (не напоминающей простую геометрическую фигуру). При этом, форма выхода интрузивного тела на земную поверхность не обязательно отвечает его объемной форме. К примеру, изометричная форма тела в плане (на карте) вовсе не означает, что это тело имеет изометричную форму в объеме. Оно может быть в объеме и изометричным, и столбообразным (вертикально стоящим), и плитообразным (горизонтально лежащим). Все дело в пространственных соотношениях рельефа и интрузивного тела. Ориентировка в пространстве контакта интрузивного тела (направление и угол падения) бывает указана на карте характерным значком элементов залегания. Ориентировку контакта можно также определить и по ориентировке элементов протектоники интрузии 24 (линейности и полосчатости) вблизи контакта. Обычно линейность и полосчатость в эндоконтактовой зоне параллельны контакту и, если их ориентировка показана на карте, то такой же можно считать и ориентировку контакта. В тех случаях, когда ориентировка контакта не указана, приходиться определять ее самостоятельно, пользуясь правилом пластового треугольника. По этому правилу вершина угла изгиба контакта интрузии при пересечении им долины (ложбины), указывает направление погружения контакта; при пересечении им водораздела (выпуклого участка рельефа между двумя долинами) указывает направление восстания контакта (обратного погружению). Правилом этим нужно пользоваться осторожно, поскольку контакт может быть вертикальным, но извилистым, и тогда изгиб его в долине может быть не закономерным, а случайным. Для исключения неправильного вывода из-за такой "случайности" необходимо проследить контакт дальше по простиранию и выяснить характер его конфигурации при пересечении им других долин и водоразделов. Если наблюдается изгиб контакта интрузии в одну и ту же сторону при пересечении им (контактом) всех долин, а в другую сторону при пересечении им водоразделов, то эти изгибы закономерны и контакт ориентирован наклонно. Учитывая форму выхода интрузий на земную поверхность и ориетировку их контактов можно делать следующие заключения об их объемной форме: 1. Изометричная в плане интрузия, имеющая субвертикальную ориентировку контактов, представляет собой столбообразное тело, расширяющееся или сужающееся на глубину в зависимости от направления погружения контактов; такая же в плане интрузия (при средних углах наклона контактов) представляет собой караваеобразное или воронкообразное тело в зависимости от направления погружения контактов; а интрузия, имеющая субгоризонтальную ориентировку контактов - представляет собой субгоризонтальное плитообразное тело. При этом размеры этого тела не обязательно определяются размерами выхода его на земную 25 поверхность (расчлененным рельефом интрузивное тело может быть разделено на несколько отдельных выходов). 2. Вытянутая в плане (лентообразная) интрузия в объеме имеет плитообразную форму. Но при крутой и субвертикальной ориентировке контактов располагается и в пространстве, соответственно, круто или субвертикально, а при субгоризонтальной ориентировке - субгоризонтально. 3. Интрузия, сложной неопределенной в плане формы, имеющая крутые контакты, может быть отнесена к столбообразным телам; имеющая средние углы падения контактов в противоположные стороны - к караваеобразным и воронкообразным, а имеющая субгоризонтальную ориентировку контактов - к плитообразным. Для определения вида (названия) интрузивного тела требуется знать не только его объемную форму, но и характер пространственных взаимоотношений со слоистостью вмещающих пород. Если границы интрузивного тела на поверхности и на глубине совпадают со слоистостью вмещающих пород (или параллельны ей), то оно относится к группе согласных интрузий (силлы, лополиты, лакколиты и факолиты), а если границы интрузивного тела пересекают слоистость, то тогда оно относится к группе секущих (рвущих) интрузий (штоки, некки, дайки). Встречаются интрузии и промежуточного типа - частично согласные, внедренные по поверхности углового или структурного несогласия и поэтому пересекающие слоистость пород нижнего комплекса и параллельные (в общем) слоистости пород верхнего комплекса. При таком анализе важно только помнить, что характер взаимоотношений интрузивного тела со слоистостью не всегда может быть определен в одном сечении, скажем в горизонтальном (при виде сверху, что мы и наблюдаем на карте). Интрузивное тело может быть продольным, но секущим. Это значит, что в плане его границы могут совпадать со слоистостью (или быть параллельными ей), а в разрезе – пересекать. Таковы взаимоотношения со слоистостью вмещающих пород могут быть у даек – типичных секущих интрузий. Таким образом, доказательством согласного со слоистостью залегания 26 интрузии должно быть совпадение или параллельность ее границ слоистости вмещающих пород как в плане, так и в разрезе. По каким же признакам можно определить на карте характер взаимоотношений интрузивного тела со слоистостью? Для достижения этого необходимо учитывать различные факторы: 1 - характер взаимоотношений контактов интрузий со слоистостью вмещающих пород непосредственно на карте; 2 - тип залегания вмещающих интрузию пород (горизонтальное, наклонное, складчатое); 3 - соотношение ориентировки интрузий и слоистости вмещающих пород в разрезе. Возможны четыре вида пространственных взаимоотношений интрузий с вмещающими породами: 1) интрузия в плане пересекает слоистость вмещающих пород; 2) интрузия ни в плане, ни в разрезе не пересекает слоистость вмещающих пород; 3) интрузия в плане параллельна слоистости вмещающих пород, а в разрезе слоистость пересекает; 4) интрузия и в плане, и в разрезе пересекает слоистость одного комплекса и параллельна слоистости другого, несогласно залегающего с первым, комплекса. Рассмотрим эти случаи. Интрузия в плане пересекает слоистость вмещающих пород Этого достаточно, чтобы считать ее секущей (даже не выясняя характер ее взаимоотношений со слоистостью в разрезе). Из секущих интрузий известны: штоки, батолиты, жерла вулканов и дайки. Батолиты, штоки, и некки (жерла вулканов с округлым поперечным сечением) имеют в плане более - менее изометричную форму, а дайки и жерла трещинного типа - лентообразную. Некки легко могут быть выделены из этой группы интрузий по вулканогенному облику слагающих их пород (в большинстве случаев это лавы и туфы). Батолиты и штоки друг от друга отличаются размерами в плане: батолиты занимают площадь более 100, а штоки менее 100 кв. км. Учитывая вышесказанное делаем вывод: секущие изометричные интрузии площадью более 100 кв. км, сложенные гранитоидами, 27 являются батолитами. Необходимо только, учитывать, что интрузивные тела такой же формы и такого же размера, сложенные диоритами или более основными породами, не называют батолитами (так уж сложилось исторически), а называют просто интрузиями, или интрузиями батолитового типа. Изометричные в плане интрузии площадью менее 100 кв. км, сложенные полнокристаллическими породами любого состава, являются штоками. Некки, похожие по форме и размерам на небольшие штоки, но являясь жерлами вулканов, должны быть сложены лавами (базальтами, андезитами и пр.) или пирокластическими породами (туфами, игнимбритами или аглютинатами). Лентообразные в плане интрузии, пересекающие слоистость и сложенные полнокристаллическими породами любого состава необходимо называть дайками, а вулканогенными (лавами или пирокластитами) - жерлами трещинного типа. Среди рассмотренных секущих интрузивных образований есть группа так называемых субвулканических интрузий. Они тесно связаны с вулканическими процессами, но во время перемещения (внедрения) магмы не выходили на земную поверхность. Форма их может быть штокообразная или дайкообразная, но слагаются они породами вулканогенного облика (афировыми или порфировыми лавами) и по этому признаку похожи на жерла. Но, на выдаваемых для курсового проектирования учебных картах, субвулканические интрузии и жерла обычно покрываются штриховкой отличающихся направлений, что и позволяет их легко различать. Особый случай взаимоотношений секущих интрузий со слоистостью вмещающих пород возникает тогда, когда мелкое штокообразное тело в плане располагается внутри полосы выхода слоя (стратиграфического подразделения) на земную поверхность. Тогда в плане нет пересечений интрузии с границами стратиграфического подразделения и такую интрузию можно ошибочно принять за согласную. Прямым указанием на ее секущее положение может быть различие азимутов и углов падения вмещающих пород и интрузии (если они указаны). Но даже если ориентировка границ не указана, все 28 равно интрузию следует признать секущей, принимая во внимание, что штокообразное (столбообразное) тело не может быть согласным (даже если оно на плане не пересекает границ стратиграфического подразделения, то все равно пересекает слоистость его пород). Интрузия в плане и в разрезе параллельна слоистости Такие взаимоотношения интрузии со слоистостью указывают на их согласное залегание. Вопрос состоит в том, что требуется, глядя на карту, определить параллельность слоистости вмещающих пород и контактов интрузии и в плане, и в разрезе. Это можно сделать, используя прямые (характер взаимоотношений границ интрузии со слоистостью, значки элементов залегания) или косвенные (пластовые треугольники) признаки ориентировки в пространстве слоистости и интрузии. Признаки согласного залегания интрузии являются: 1) при расчлененном рельефе - параллельность контактов интрузии и слоистости вмещающих пород; 2) при горизонтальном рельефе - параллельность контактов интрузии и слоистости вмещающих пород при одинаковых азимутах и углах их падения. К согласным интрузиям относятся: силлы, лополиты, лакколиты, факолиты. Силлы и лополиты являются плитообразными телами и обычно бывают сложены основными или ульраосновными породами. Лакколиты имеют караваеобразную форму и сложены обычно кислыми и умеренно кислыми породами; а факолиты, обладая серпообразной формой, абиссальными гранитоидами. Таким образом, силлами следует называть интрузии ультраосновного и основного состава: а) залегающие в слоистой толще, имеющие лентообразную и изометрическую форму в плане, с контактами, параллельными слоистости вмещающих пород; б) расположенные в горизонтально залегающей неслоистой толще, имеющие лентообразную и изометричную форму в плане с контактами, параллельными горизонталям рельефа. 29 Силлы имеют дайкообразные (или иной формы) подводящие каналы, поэтому на карте они часто сопрягаются с дайками или другими секущими телами. Иногда от одного подводящего канала ответвляются несколько параллельных друг другу силлов, образуя многоярусный силл. Лополиты, по большинству показателей похожие на силлы, но имеющие изначально блюдцеобразную форму, в слабодислоцированных толщах узнаются по приуроченности их к плавным синклинальным складкам. В сложноскладчатых толщах лополиты от силлов не отличимы. Лакколиты, отличающиеся от силлов и лополитов кислым составом и небольшими размерами, могут быть опознаны на геологической карте по изометричным или линзовидным в плане выходам с границами, параллельными слоистости вмещающих пород. Факолиты, состоящие, также как и лакколиты, из кислых интрузивных пород, легко узнаются по серпообразной форме и приуроченности к сильнометаморфизованным складчатым комплексам. Интрузия в плане параллельна слоистости вмещающих пород, а в разрезе ее пересекает Признаком пересечения интрузии со слоистостью на глубине является несовпадение азимутов и (или) углов падения слоистости вмещающих пород и контактов интрузии. К интрузиям с такими взаимоотношениями со слоистостью относятся продольные дайки или дайкообразные интрузии. Если залегание вмещающих пород не очень крутое, то при сильно расчлененном рельефе в склонах глубоких долин такие интрузии могут пересекать слоистость вмещающих пород. Интрузия в плане и в разрезе пересекает слоистость одного комплекса и параллельна слоистости другого, несогласно залегающего с первым, комплекса Интрузии, имеющие такие взаимоотношения со слоистостью, являются частично согласными и называются гарполитами и 30 межформационными лополитами. Обычно это крупные интрузивные тела, имеющие плитообразную форму, внедренные вдоль поверхности структурного несогласия и поэтому обладающие секущими взаимоотношенияими со смятой в складки слоистостью нижнего комплекса и более-менее согласными взаимоотношениями со слоистостью верхнего комплекса. Гарполит, за свое расположение между двух несогласно залегающих комплексов, имеет второе название межформационный батолит. Таким образом, гарполит может быть узнан на геологической карте по более-менее изометричной форме выхода, крупным размерам (более 100 кв. км), по параллельности контактов интрузии слоистости верхнего комплекса и по секущим взаимоотношениям интрузии со слоистостью нижнего комплекса при кислом составе слагающих интрузию пород. Межформационные лополиты имеют такие же взаимоотношения с вмещающими породами и такую же плитообразную форму, как и гарполиты но отличаются от них ультраосновным или основным составом пород. Анализ внутреннего строения интрузивных тел В качестве особенностей внутреннего строения интрузивных тел на геологической карте могут быть показаны: 1 - эндоконтактовые и экзоконтактовые зоны интрузий; 2 - элементы прототектоники; 3 - расслоенность интрузий. Анализ строения эндоконтактовых зон интрузий Эндоконтактовые зоны интрузий могут быть представлены "закаленными породами", гибридными породами, либо теми и другими одновременно. Зона «закаленных» пород (зона закаливания) - это прилегающая к контакту полоса интрузивной породы, имеющей мелкозернистую или порфировую структуру. К примеру, у гранитной интрузии это могут быть мелкозернистые граниты или гранит-порфиры. На карте зона закаливания обычно отделяется от центральной части интрузии 31 черной точечной (фациальной) границей, реже сплошной черной линией. Гибридные породы эндоконтактовых зон интрузий - это породы отличающиеся по составу от пород центральной части интрузии за счет включения компонентов расплавленных вмещающих пород. У гранитной интрузии, прорывающей, к примеру, породы основного состава, эндоконтактовая зона может быть сложена гранодиоритами или кварцевыми диоритами. Если в эндоконтактовой зоне совмещаются "закаленные" и гибридные породы, то у той же гранитной интрузии она (зона) может быть представлена мелкозернистыми гранодиоритами или гранодиорит-порфирами (либо мелкозернистыми кварцевыми диоритами или кварцевыми диорит-порфиритами). Анализ строения и состава экзоконтактовых зон интрузий Экзоконтактовые зоны интрузий могут быть представлены роговиками, скарнами, ороговикованными и скарнированными породами. На картах они обозначаются точками или штрихами красного цвета, расположенными около границы интрузивного тела со стороны вмещающих пород (прямо по цветовому фону вмещающих пород). Точки или штрихи могут располагаться полосой, показывая мощность зоны экзоконтактовых изменений, или в одну линию вдоль контакта, указывая либо на небольшую мощность зоны экзоконтактовых изменений, либо просто на наличие у интрузии таких изменений. Состав слагающих экзоконтактовую зону пород можно посмотреть в условных обозначениях к геологической карте. Прототектоника интрузий Прототектоника интрузий - это особенности их внутреннего строения, возникающие во время перемещения интрузий в жидком состоянии и при остывании после кристаллизации. Полосчатость, линейные, линейно-плоскостные и плоскостные текстуры 32 возникают в интрузивных породах во время перемещения в жидком состоянии и называются прототектоникой жидкой фазы. Трещины остывания, образующиеся в интрузивных породах при остывании после раскристаллизации относят к прототектонике твердой фазы. При описании внутреннего строения интрузий необходимо указать: чем обусловлены прототектонические текстуры (зернами минералов, скоплениями зерен минералов, шлирами, полосчатостью или флюидальностью), их ориентировку в пространстве. Опираясь на ориентировку элементов прототектоники жидкой фазы высказать утверждение (или предположение) об ориентировке контактов и форме интрузивного тела на глубине. Если на карте показана прототектоника твердой фазы, то указать вид развитых в породах интрузии трещин (продольные, поперечные, диагональные, пластовые) и их ориентировку в пространстве. Расслоенность интрузий Расслоенность интрузивных тел характерна для ультраосновных и основных интрузий и узнается на геологической карте по зональности пород (наличию полос пород разного состава), параллельной контакту интрузивного тела и закономерно сменяющих друг друга в направлении от подошвы к кровле интрузии. Закономерность эта выражается в том, что вблизи подошвы (или "дна") интрузии располагаются наиболее основные (часто ультраосновные) породы, а по направлению к кровле, или гипсометрические выше (при отсутствии кровли) располагаются все более кислые породы. Термин "более кислые породы" применен здесь в своем относительном значении. Например: габбро (основные по содержанию SiO2 породы) "кислее'' дунитов и перидотитов (ультраосновных пород), а перидотиты – дунитов; габбро лейкократовые (светлые) ''кислее'' меланократовых (с повышенным содержанием темноцветных минералов) и тем более оливинсодержащих. При встрече на карте подобной ситуации требуется описать ее, отметив: в каком направлении и какие породы сменяют друг друга, указав также мощности зон. 33 Обоснование возраста интрузивных тел На большинстве геологических карт, выдаваемых для курсового проектирования, возраст интрузивных образований указан. Однако, в пояснительной записке требуется его обосновать, исходя из взаимоотношений с вмещающими и перекрывающими породами. Иногда, при анализе карт получаются различия между указанным на карте и определяемым по соотношению с окружающими породами возрастом интрузий. Предпочтение следует отдавать возрасту, определяемому по анализу взаимоотношений с окружающими породами. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ К СОСТАВЛЕНИЮ ГЛАВЫ «МЕТАМОРФИЗМ» Метаморфические процессы, протекающие в недрах Земли, многообразны и определяются физико-химическими и геодинамическими условиями их проявления. По составу, структурам и текстурам пород, а также месту проявления метаморфических преобразований, на выдаваемых для курсового проектирования геологических картах могут быть опознаны следующие виды метаморфизма: контактовый, приразломный, региональный изохимический с фациальными разновидностями: филлитовый, зеленосланцевый, эпидот-амфиболитовый, амфиболитовый, гранулитовый; региональный аллохимический с разновидностями: региональная альбитизация и гранитизация; синвулканический метасоматоз; зеленокаменное перерождение. Контактово-метаморфические образования по своей природе должны проявляться в экзоконтактовой зоне интрузий и опознаются на карте по наличию около контактов интрузий ореолов роговиков и скарнов, показываемых на карте определенными условными знаками. Если в экзоконтакте одной и той же интрузии располагаются и роговики и скарны, необходимо объяснить закономерности их проявления. Необходимо проанализировать, не связано ли их расположение с составом вмещающих пород: ведь роговики 34 образуются в контакте интрузии с вмещающими породами одинакового или близкого состава (гранитов - с кварцполевошпатовыми терригенными породами, или кислыми вулканитами, габбро - с карбонатно-глинистыми осадками, или с базальтами), а скарны - на контакте интрузии с вмещающими породами резко различного состава (гранитов - с карбонатными породами, или базальтами, габбро - с кварц-полевошпатовыми терригенными породами, или с кислыми вулканитами). Минеральный состав роговиков и скарнов на картах не указан, поэтому об обычно присутствующей в природных условиях зональности контактово-метаморфических ореолов ничего сказать нельзя. С карты только можно «снять» сведения о мощности зон ороговикования или скарнирования. При этом если роговики на карте показаны одной линией точек у контакта интрузии, то этот знак является немасштабным и даже мощность зоны роговиков, в этом случае, определить невозможно. Продукты приразломного метаморфизма опознаются на карте по наличию вблизи разломов тектонитов различного фациального уровня: тектонических брекчий, рассланцованных пород (считай динамосланцев), серпентинитового меланжа. При наличии таких пород, указывается мощность приразломных тектонитов, их состав, строение зон меланжа, размер и ориентировка блоков меланжированных пород. Проявление регионального метаморфизма на описываемой территории узнается по наличию на геологической карте пород, продуктов этого вида метаморфизма. Филлиты и серицитизированные терригенные породы с реликтовыми структурами и текстурами первичных пород указывают на проявление метаморфизма филлитовой ступени. Зеленые сланцы, кварц-серицитовые и кварцево-слюдяные сланцы без граната, ставролита и дистена, порфироиды и порфиритоиды (метаморфизованные вулканиты кислого и основного состава) указывают на проявление зеленосланцевого метаморфизма. Кварц-полевошпат-слюдяные и альбит-эпидот-роговообманковые сланцы (без реликтовых структур и текстур первичных пород) с 35 гранатом, ставролитом и дистеном, или без них (все эти породы относятся к кристаллическим сланцам) указывают на проявление эпидот-амфиболитового метаморфизма. Гнейсы и амфиболиты, переслаивающиеся с кристаллическими сланцами (или без них) фиксируют проявление метаморфизма амфиболитовой фации. Мигматиты, гнейсо-граниты и мигматизированные гранитогнейсы указывают на проявление ультраметаморфизма (регионального метаморфизма, сопровождающегося плавлением пород). Региональный аллохимический метаморфизм на учебных геологических картах бывает отмечен только в виде альбитизации пород типа зеленых сланцев и гранитизации пород типа гнейсов и амфиболитов. В качестве проявления регионального аллохимического метаморфизма можно также считать фельдшпатизацию и калишпатизацию - составные элементы процесса гранитизации. На некоторых учебных геологических картах, в центральных частях полигенных вулканических построек изображены метасоматиты не указанного состава, приуроченные к околожерловым пространствам. В главе «Метаморфизм» их можно отметить в качестве синвулканического метасоматоза, а если такая глава не разрабатывается, то в главе «Интрузивные образования» под видом прижерлового метасоматоза. Зеленокаменный метаморфизм (зеленокаменное перерождение) - это преобразование еще горячих (после извержения) основных вулканических пород в водной Na-содержащей среде. Стекловатая основная масса породы при этом замещается агрегатом хлорита и эпидота, а вкрапленники плагиоклаза альбитизируются. В процессе этих преобразований сохраняется массивная текстура пород, чем они отличаются от сланцеватых пород - продуктов зеленосланцевого метаморфизма. Породы продукты зеленокаменного метаморфизма называются спилитами и по этому названию опознаются на геологических картах. Кроме этого зеленокаменноперерожденные породы можно идентифицировать 36 также по названию метавулканиты основного состава при наличии сведений об отсутствии у них сланцеватости. При определении вида проявленного метаморфизма необходимо учитывать масштабы его проявления и связанную с этим степень полноты переработки метаморфизуемого комплекса пород. Например, в легенде (условных обозначениях) сказано, что данная толща представлена мраморами, базальтами и известняками, а на карте видно, что толща эта прорывается интрузиями с ореолом контактовых роговиков. Обучающиеся часто ошибочно принимают эти мраморы за региональнометаморфические, не замечая, что с ними соседствуют неметаморфизованные известняки и базальты. Логичней в данном случае принять мраморы за контактовометаморфические, ведь при региональном метаморфизме не может быть избирательного проявления интенсивности метаморфических преобразований в зависимости от состава пород. Время проявления конкретного вида метаморфизма определяется возрастом самых молодых метаморфизованных в этих условиях пород. К примеру, если зеленосланцевометаморфизованные ранне- и позднепротерозойские отложения перекрыты не метаморфизованным кембрием, то это значит, что зеленосланцевый метаморфизм проявился в конце позднепротерозойского времени, метаморфизовав и ранне- и позднепротерозойские породы на завершающем этапе протерозойской эндогенной активности. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ К СОСТАВЛЕНИЮ ГЛАВЫ «ТЕКТОНИКА» Описание тектоники (строения) описываемой территории состоит в расчленении ее (территории) на крупные структурообразующие элементы - фрагменты территории, отличающиеся друг от друга особенностями геологического строения и в характеристике строения этих структурообразующих элементов. 37 Понятия, краткая характеристика и принципы описания основных структурообразующих элементов К основным структурообразующим элементам описываемой территории могут быть отнесены: тектонические блоки, структурнофациальные зоны, структурные этажи, вулкано-тектонические структуры и вулканические постройки. Под тектоническим блоком понимается фрагмент территории, имеющий отличительные особенности геологического строения по сравнению с соседними площадями и ограниченный разломами. В качестве отличительных особенностей геологического строения могут быть: различный стиль складчатости одновозрастных комплексов; различный состав магматогенных (вулканогенных и интрузивных) образований; близкий, но различный возраст пород, слагающих блок и окружающие площади при сходстве условий образования этих пород. Последнее можно проиллюстрировать следующим примером: по одну сторону от разлома на кембрийско-ордовикских отложениях залегают силурийские, а выше их (минуя девонские) - каменноугольные породы; а по другую сторону разлома на том же кембрийскоордовикском основании - девонские породы, несогласно перекрытые пермскими. В итоге, по одну сторону от разлома лежат силурийские и каменноугольные (при отсутствии девонских) породы, а по другую девонские и пермские (при отсутствии силурийских и каменноугольных). Значит данный разлом разделяет блоки, сложенные породами различающихся возрастов и имеющие, таким образом, разную историю. Структурно-фациальной зоной называют фрагменты территории, отличающиеся такими же особенностями геологического строения, как и тектонические блоки, но не имеющие четких разломных ограничений. Их границы обычно совпадают с линиями несогласий, а если осложнены разломами, то не крупными и рассеянными вдоль этой границы. В принципе, между тектоническими блоками и стркутурно-фациальными зонами, при наличии у тех и других разломных границ, четких различий нет. 38 Тектонические блоки и структурно-фациальные зоны являются наиболее крупными структурообразующими элементами анализируемой территории и при описании их, обычно, приходится расчленять на структурные этажи, или выделять в их пределах более мелкие структурные формы вроде вулкано-тектонических структур, вулканических построек или групповых разломных структур (горстов, грабенов, ступенчатых сбросов и пр.). Под структурным этажом понимается комплекс геологических образований (осадочных, магматических и метаморфических), возникших в результате проявления группы определенным образом взаимосвязанных геологических процессов (седиментогенеза, магматизма, метаморфизма и тектонических движений). Структурные этажи отделяются друг от друга (по "вертикали") структурными несогласиями и отличаются возрастом и стилем складчаточти слагающих их образований, количеством и видом интрузий и разрывных дислокаций. При этом, под стилем складчатости подразумеваются морфологические особенности групп (систем) складок (форма, порядковость, соотношение длин осей, характер распределения по площади, занятой структурным этажом), отражающие условия их образования. Структурные этажи именуются по крайним значениям возраста слагающих пород: например, кембрийско-силурийским (сложенный кембрийской, ордовикской и силурийской системами), или по возрасту завершающей складчатости - каледонский, герцинский и пр. Практически, на геологической карте структурные этажи выделяются следующим образом: в стратиграфической колонке отыскиваются несогласия, по карте определяется их вид (параллельное, угловое или структурное), а затем комплексы отложений, расположенные между соседними структурными региональными несогласиями, принимаются за структурные этажи. К анализу несогласий следует относиться ответственно, поскольку внутри структурных этажей могут "располагаться" локальные (параллельные или угловые) несогласия, неправильная оценка которых может привести к ошибке в определении количества и возрастных границ структурных этажей. Локальные несогласия могут 39 разделять структурные ярусы – дробные части структурных этажей. Структурные ярусы выделяются только в том случае, когда верхний из них с размывом перекрывает интрузии нижнего яруса. При описании структурных этажей указываются возраст и состав слагающих их образований, а затем дается подробная характеристика складчатых и разрывных дислокаций, и других структурных форм. Вулкано-тектонические структуры на выдаваемых для курсового проектирования картах представлены только кальдерами. Кальдеры опознаются на карте по расположению вулканогенных, в том числе и жерловых, образований внутри кольцевого разлома. Иногда за пределами кольцевого разлома (ввиду глубокой эрозии вулканической постройки с кальдерой) вулканогенных образований может не быть вовсе. При описании кальдеры требуется указать ее размеры; возраст (время обрушения); состав, характер залегания и тип дислокаций, развитых в слагающих ее образованиях. Вулканические постройки типа стратовулканов являются заметным и своеобразным структурообразующим элементом на некоторых геологических картах, выдаваемых для курсового проектирования. При их описании требуется указать: размеры постройки; состав и последовательность залегания слагающих ее образований; форму, размер и состав лавовых потоков и покровов; форму, размер и состав побочных (моногенных) вулканов. Крупные вулканические постройки могут входить в состав структурных этажей, или формировать свои структурные этажи. Анализ разрывных дислокаций На геологических картах, выдаваемых для курсового проектирования, из разрывных дислокаций показываются разломы и трещины остывания интрузивных пород. Трещины остывания рассматриваются в прототектонике интрузивных тел, так что в главе "Тектоника" описываются только разломы. На картах разломы изображаются одной линией, а если представить в объеме - поверхностью. Но в реальности - это объемные тела, выполненные породами разной степени разрушенности 40 (трещиноватыми или рассланцованными), глинкой трения, тектоническими брекчиями, милонитами, динамосланцами. Эта нарушенность пород постепенно и дискретно убывает от середины разлома (называемой шовной зоной) в стороны прилегающих пород. В некоторых случаях на картах около линии разлома показаны породы шовной зоны. Кинематическая классификация разломов По кинематике (направлению взаимного перемещения блоков по сместителю) различают пять основных видов разломов, характеризующихся строго определенными направлениями перемещения блоков и большое количество разломов, характеризующихся промежуточными (комплексными) направлениями перемещения блоков. К основным разновидностям разломов относятся: раздвиги, сбросы, взбросы, надвиги и сдвиги. У раздвигов блоки расходятся в противоположные стороны по нормали к сместителю. Это вызывает образование в зоне разлома дробленных пород (тектонических брекчий) или внедрение в нее даек или других дайкоподобных интрузий. Часто к раздвигам приурочены жерла вулканов трещинного типа. Таким образом, на карте раздвиги опознаются по приуроченности к разлому катаклазитов, интрузивных тел дайкообразного вида или жерл трещинного типа. Сбросы и взбросы - это разломы, у которых смещение блоков осуществляется в направлении, параллельном линии падения сместителя. У сбросов висячее крыло (блок, расположенный над сместителем) перемещается по падению, а у взбросов - по восстанию (направление, противоположному падению) сместителя. Значит, по определению, сбросы и взбросы являются разломами с наклонными сместителями. Разломы с вертикальными сместителями, но не сдвиги, называются также сбросами (а вертикальных взбросов не бывает). Таким образом, для опознания на карте сбросов и взбросов необходимо знать признаки перемещения блоков по вертикали. Такими признаками являются: 41 1) изменение ширины ядра складки по разные стороны от пересекающего ее разлома; 2) различный возраст пород по разные стороны разлома (но находящихся строго напротив друг друга); 3) наличие какого-то слоя (или верхнего из двух несогласно залегающих комплексов) только в одном из блоков, примыкающих к разлому; 4) изменение ширины интрузии по разные стороны пересекающего ее разлома; 5) отсутствие смещения по разлому вертикальных границ (контактов интрузий, других разломов) и геологических тел (слоев, даек). Признаками подъема одного из блоков являются: 1) увеличение ширины антиклинали и уменьшение ширины синклинали (по одному и тому же слою) относительно ширины складок в противоположном блоке; 2) более древний возраст примыкающих к сместителю разлома пород относительно возраста пород, расположенных напротив за сместителем; 3) увеличенные размеры расширяющейся на глубину и уменьшенные размеры сужающейся на глубину интрузии по разные стороны от разлома. Соответственно, признаком опускания какого-либо блока является соблюдение зависимостей, обратных указанным. Ориентировка сместителя в пространстве (направление и угол падения) определяются по характеру поведения линии выхода сместителя на земной поверхности - по пластовым треугольникам (правила пользования пластовыми треугольниками при определении ориентировки наклонных поверхностей рассмотрены на с. 16). Форма пластовых треугольников позволяет только качественно оценить угол падения сместителя разлома. При необходимости количественной оценки угла падения, его величина определяется графически с помощью стратоизогипс. Для этого выбирается участок изогнутой линии выхода сместителя в месте пересечения ее с речной долиной или водоразделом. Линия выхода сместителя должна пересекать минимум 42 по два раза две соседние горизонтали. Через точки пересечения линии выхода сместителя с горизонталями проводятся две прямые. Эти прямые являются линиями простирания плоскости сместителя с отметками, равными отметкам горизонталей, на которых они построены. Построенные линии простирания называются стратоизогипсами. Перпендикулярно стратоизогипсам проводится линия падения. Из точки пересечения линии падения с одной из стратоизогипс, вдоль этой стратоизогипсы (то есть перпендикулярно линии падения) откладывается отрезок, равный превышению стратоизогипс (расстояние по вертикали между данными стратоизогипсами) в масштабе карты, конец отложенного отрезка (перпендикуляра к линии падения) соединяется прямой с точкой пересечения линии падения со второй стратоизогипсой. В полученном прямоугольном треугольнике угол, лежащий против перпендикуляра к линии падения, равен углу падения плоскости сместителя. Угол падения определяется для отделения взбросов от надвигов, а также для указания элементов залегания описываемых разломов. Таким образом, наклонный сброс опознается на геологической карте по падению сместителя в сторону опущенного блока, при отсутствии признаков сдвигового перемещения. Соответственно, взброс опознается на карте по падению сместителя в сторону поднятого блока. Надвиг, являющийся пологим взбросом, опознается на карте по малому углу (менее 450) падения сместителя, извилистой форме выхода сместителя на неровной земной поверхности, а при субгоризонтальном положении сместителя - наличием тектонических окон и эрозионных останцов. Тектоническое окно - это фрагмент автохтона (нижнего неподвижного блока) среди аллохтона, ограниченный замкнутой линией выхода сместителя надвига на земную поверхность. Тектонические окна обычно приурочены к пониженным участкам земной поверхности в тылу фронта надвига (линии выхода сместителя на земную поверхность на участках наибольшего выдвигания аллохтона). 43 Эрозионный останец - это фрагмент аллохтона (верхнего, надвинутого блока надвига) среди автохтона, ограниченный замкнутой линией выхода сместителя на земную поверхность. Эрозионные останцы обычно приурочены к поднятым участкам земной поверхности и располагаются перед фронтом надвига. Эрозионные останцы остаются на земной поверхности в результате размыва (на данном участке) большей части аллохтона. Сдвиг - это разлом, у которого перемещение блоков осуществляется по простиранию сместителя. Сдвиг легко опознается на карте по смещению складок, вертикальных геологических тел (пластов, интрузий) и границ (разломов и контактов интрузий), а также по возможности совместить сдвинутые части изображения в одно целое. Если же сдвиг смещает наклонные тела или границы, он не опознается на карте, поскольку такая же картина в плане может быть получена и при сбросовом (взбросовом) перемещении блоков. В зависимости от направления относительно перемещения блоков, сдвиги делятся на левые и правые. Вид сдвига определяется следующим образом: если мысленно стать на геологическое тело (или границу) лицом к разлому, то при левом сдвиге продолжение этого тела за разломом будет располагаться слева, а при правом сдвиге справа от того фрагмента тела, на котором находится наблюдатель. Все выше сказанное относиться к чистым разломам, то есть к таким, у которых блоки перемещаются строго по падению, восстанию или по простиранию сместителя. В природных условиях блоки чаще перемещаются по косым направлениям. Тогда получаются разломы смешанных видов левые и правые сбросо- и взбросо-сдвиги. Разломы смешанного вида опознаются на карте по наличию признаков горизонтального и вертикального перемещения блоков у одного и того же разлома. Например, разлом пересекает складку. Изменение ширины складки по разные стороны от разлома указывает на наличие вертикального перемещения блоков, а смещение оси складки по горизонтали вдоль разлома - на проявление сдвигового смещения блоков. Характерным признаком разломов смешанного вида является разная амплитуда сдвигового смещения в разных крыльях пересекаемой разломом складки. 44 В соответствии с требованиями к составлению курсовой работы, на структурно-тектонической схеме около сместителей разломов требуется указать особыми значками направление относительного перемещения и амплитуду перемещения блоков. Для указания перемещения блоков используются значки - для обозначения поднятого блока и Ө для обозначения опущенного блока. Для обозначения сдвигового смещения используется односторонняя стрелка, острием показывающая направление относительного смещения рассматриваемого блока. Обычно около сместителя сдвига наносятся 2 таких стрелки - по одной в каждом блоке и развернутые в противоположные стороны (См. условные обозначения к Структурнотектонической схеме). Для обозначения направления перемещения блоков у надвига на аллохтоне перпендикулярно линии сместителя и впритык к ней наносится двусторонняя стрелка , ориентированная по направлению перемещения аллохтона. У сместителей разломов смешанного вида ставятся значки сбросового (или взбросового) и сдвигового перемещения блоков. То есть направление косого смещения блоков раскладывается на направления перемещения вдоль линии падения сместителя (сбросовая или взбросовая составляющие) и направление перемещения по простиранию сместителя (сдвиговая составляющая). Значки перемещения блоков на структурно-тектонической схеме наносятся красным цветом. Определение амплитуды перемещения блоков у разломов Амплитуда перемещения блоков у сбросов и взбросов определяется путем построения разреза всегда вкрест простирания пород (то есть перпендикулярно сместителям продольных разломов и вдоль сместителей поперечных разломов). Делается это так. В том месте, где требуется определить амплитуду перемещения блоков у продольного сброса или взброса, вкрест простирания пород строится разрез в масштабе карты. Затем, по величине смещения по сместителю разлома одной и той же 45 геологической границы, через масштаб карты определяется величина перемещения блоков у данного разлома. Для определения амплитуды перемещения блоков у поперечных сбросов и взбросов разрез строится прямо в плоскости разлома. На этом разрезе дважды изображается одна и та же граница, расположенная по обе стороны сместителя разлома (и плоскости разреза): один раз - как бы видимая (та, что располагается в том блоке, со стороны которого мы смотрим на разрез), а второй раз – как бы невидимая (та, которая располагается в блоке, расположенном за разломом). На разрезе получаются две линии, расположенные одна над другой (на самом деле одна и та же, но по разные стороны сместителя). Расстояние между ними по вертикали является искомой амплитудой смещения блоков у разломов с вертикальным сместителем и проекцией амплитуды смещения по сместителю на вертикальную плоскость у разломов с наклонным сместителем. Если сместитель разлома залегает наклонно, полученную вертикальную составляющую смещения необходимо перевести в амплитуду перемещения блоков по сместителю по формуле: Нп = Нв. sin α, где Нп – амплитуда перемещения блоков по сместителю; Нв – вертикальная составляющая этой амплитуды, определяемая выше рассмотренным способом; α – угол падения сместителя. При определении амплитуды надвигового смещения разрез всегда строится вкрест простирания надвига. Амплитуду перемещения блоков у сбросов и взбросов можно также определять по "мощности размытых пород". Этот прием применим в том случае, когда разлом пересекает несогласно залегающие комплексы, и верхний из них залегает субгоризонтально Если по одну сторону разлома присутствуют оба комплекса, а по другую – только нижний; то это значит, что тот блок, в котором присутствует только нижний комплекс, после отложения пород верхнего комплекса, был поднят и породы, ранее залегающие на нижнем комплексе, были размыты. Амплитуда перемещения поднятого блока не меньше, чем мощность всех пород (стратиграфических подразделений) верхнего комплекса. Если в поднятом блоке сохранилась часть пород верхнего комплекса, то 46 амплитуда перемещения блоков равна разнице мощностей пород верхнего комплекса в поднятом и опущенном блоках. Амплитуда перемещения блоков у сдвигов определяется непосредственно по карте. Амплитуда перемещения блоков у разломов смешанного вида разделяется на вертикальную (сбросо-взбросовую) и горизонтальную (сдвиговую) составляющие, которые определяются раздельно. При этом вначале определяется амплитуда сдвига (по смещению в плане вертикальных тел, границ или осей складок), затем блоки на плане перемещаются в противоположную сдвигу сторону до совмещения использованных вертикальных тел, границ или осей складок, после чего путем построения разреза определяется амплитуда вертикального смещения. Амплитуда перемещения блоков (в метрах или километрах) указывается цифрами, помещенными рядом со значками направления перемещения блоков. Определение времени подвижек по разломам Кроме указаний направления и амплитуды перемещения блоков у разломов требуется также указать их относительный возраст. Около сместителя разлома буквенными индексами указывается возрастная вилка – время, в течение которого могло проявиться разрывообразование и смещение блоков. Например, надпись рS1 - aD2 у сместителя разлома обозначает, что разрывообразование и смещение блоков произошло в течение отрезка времени между ранним силуром и средним девоном. У глубинных разломов, подвижки (перемещения) по которым часто проявляются неоднократно, необходимо указывать время проявления, направление и амплитуду перемещения блоков для каждой подвижки. 47 Определение вида разломов по ориентировке относительно сторон света и слоистости По ориентировке относительно сторон света (север, юг, запад, восток) выделяют разломы: меридиональные - их простирание совпадает с направлением юг-север (или север-юг, что одно и то же); широтные - простирание разломов совпадает с направлением востокзапад (запад-восток); северо-восточные, северо-западные, северсеверо-восточные (между меридиональным направлением и северовосточным), восток-северо-восточные (между широтным направлением и северо-восточным) и другие по аналогии с вышерассмотренным. Для указания пространственной ориентировки разломов часто применяются термины субмеридиональный и субширотный со значениями близкий к меридиональному и близкий к широтному. Направление падения и угол падения сместителя разлома, если они не указаны специальными значками и цифрами, определяются по пластовым треугольникам. По ориентировке относительно слоистости пересекаемых пород выделяют разломы продольные, поперечные, диагональные и согласные. Продольные имеют простирание совпадающее с простиранием пересекаемых разломом пород; поперечные ориентированы вкрест (поперек) простирания пересекаемых пород; а диагональные должны иметь ориентировку, промежуточную между продольными и поперечными. В разрезе все три разновидности разломов должны пересекать слоистость. Согласные разломы должны быть параллельны слоистости пересекаемых пород и в плане и в разрезе. Вообще, эта классификация разломов, как следует из определений их разновидностей, применима только в случае наклонного (моноклинального и складчатого) залегания пород. При горизонтальном залегании пород смысл понятий продольный, поперечный и диагональный теряется и применимы только понятия секущий (пересекающий слоистость) и согласный разломы. Поскольку в толщах, смятых в линейные складки, в общем случае, простирание пород совпадает с простиранием складок, то 48 ориентировку разломов сравнивают с ориентировкой складок. В таком случае продольными, поперечными и диагональными разломами называют те из них, которые ориентированы соответственно вдоль, поперек или косо относительно осей складок. Согласные разломы в таком случае должны быть смяты в складки, как и пересекаемые ими породы. При наличии на описываемой территории крупных брахискладок (куполообразных или блюдцеобразных) в их пределах могут быть развиты "привязанные" к ним концентрические и радиальные разломы. Особое место среди дислокаций занимают кольцевые разломы, не укладывающиеся ни в кинематическую классификацию, ни в классификацию по пространственной ориентировке. Они участвуют в образовании соляных и глиняных диапиров и обуславливают формирование кальдер и других "провальных" структур. При наличии их на карте, они должны быть выделены в особую группу и описаны в соответствии с выполняемой ими ролью в формировании структуры описываемой территории. Анализ строения разломов Как объемные тела разломы обладают рядом специфических особенностей внутреннего строения. Не всегда это отражено на геологических картах, но в некоторых случаях такую информацию можно снять. Особенно это касается крупных разломов. На некоторых картах, выдаваемых для курсового проектирования, вдоль сместителей разломов особыми значками (объясненными в условных обозначениях) показывают тектониты разных видов: тектонические брекчии, рассланцованные породы, серпентинитовый меланж. Эти образования можно считать породами шовной зоны разлома и при характеристике разломов это следует указывать, отмечая мощность приразломных тектонитов и место их локализации. В некоторых случаях крупные разломы (особенно глубинные) могут быть представлены несколькими близко друг от друга 49 расположенными более мелкими разломами. Тогда требуется указывать особенности характера взаимоотношений частных разломов таких как: ветвление, параллельность друг другу, кулисность расположения (небольшое смещение в бок каждого последующего из группы вытянутых в одну линию разломов, и расположенных с заходом друг за друга), наличие узких горсто-грабеновых (с чередующимися горстами и грабенами) структур и др. Анализ тектонических структур, образуемых разломами Иногда, объединяясь в группы, разломы образуют тектонические структуры типа горстов, грабенов, ступенчатых сбросов и взбросов, чешуйчатых надвигов. Горст опознается на геологической карте по близкому друг к другу расположению однотипных и одновозрастных двух или большего количества разломов, между которыми располагается поднятый блок или блоки (признаком поднятого блока является более древний возраст слагающих его пород). Грабен опознается на карте по наличию двух или большего количества однотипных и одновозрастных параллельных друг другу разломов, между которыми располагается опущенный блок или блоки (признак опущенного блока - более молодой возраст слагающих его пород). Ступенчатые сбросы и взбросы, а также чешуйчатые надвиги являются тектоническими структурами, состоящими из некоторого количества однотипных и одновозрастных разломов, расстояния между которыми должны быть на порядок (или порядки) меньше, чем их протяженность. В отличие от горстов и грабенов они должны в разрезе формировать не ступенчатые «вал» (горст) или «корыто» (грабен), а «ступеньки» с относительными повышениями или понижениями блоков только в одну сторону. Описывая все эти тектонические структуры необходимо указывать их ориентировку, размер, расстояния между разломами, направления перемещения блоков и время формирования разломов. 50 Анализ складчатых дислокаций Складкой называется волнообразный изгиб слоев. У складок различают: замок - место перегиба слоев (гребень волны или киль впадины); крылья - участки более-менее прямолинейного положения слоев между замками; осевую плоскость - плоскость симметрии, рассекающую складку вдоль замка; шарнир - линию пересечения осевой плоскости с границами слоев. По направлению погружения крыльев относительно замка все складки делят на синклинали (при погружении на глубину крылья сходятся к замку) и антиклинали (при погружении на глубину крылья расходятся от замка). В плане (при виде сверху, на карте) у складок различают: замыкания - участки резкого перегиба слоев с разворотом в противоположную сторону, которые у антиклиналей называют периклиналями, а у синклиналей - центриклиналями; ось складки - линию пересечения осевой плоскости с земной поверхностью, ядро центральную часть складки, примыкающую к осевой линии (оси складки). На геологической карте складки опознаются по симметричному расположению наклонно залегающих слоев около какого-то среднего слоя, выполняющего ядро или замыкание складки. Антиклиналь опознается по расположению в ядре складки древних «слоев» (стратонов), а синклиналь - по расположению в ядре складки молодых «слоев». Очень похожим на складки выглядит расположение горизонтально залегающих слоев на пересеченной (неровной) местности. На водоразделах и некрупных положительных формах рельефа оно напоминает синклинали, а в речных долинах антиклинали. Критерием отличия таких «структур» от складчатых дислокаций является характер взаимоотношений геологических границ с горизонталями и строгая возрастная зависимость расположения слоев (стратонов) от рельефа. При горизонтальном залегании пород геологические границы параллельны горизонталям, 51 на вершинах положительных форм рельефа располагаются самые молодые слои, а в глубоко врезанных долинах - наиболее древние. При складчатом залегании пород геологические границы везде, или хотя бы в отдельных местах, пересекают горизонтали и нет зависимости между возрастом пород и их гипсометрическим (высотным) положением. Анализ морфологии складок Морфологическая классификация складок обширна, довольно сложна (складки классифицируются по многим признакам) и запутана. Для удобства анализа складок рекомендуемая классификация и признаки разновидностей складок для их опознания на картах приводятся совместно. 1. По ориентировке осевых плоскостей различают складки: прямые (осевая плоскость вертикальна, крылья погружаются в противоположные стороны под одинаковыми углами), наклонные (осевая плоскость наклонена, крылья погружаются в противоположные стороны под разными углами), опрокинутые (осевая плоскость наклонена, крылья погружаются в одну сторону под разными, или одинаковыми, углами), лежачие (осевая плоскость горизонтальна), ныряющие (осевая плоскость смята в наложенные складки более поздней генерации). Прямые складки на карте узнаются по равенству углов наклона крыльев при их противоположном падении; наклонные - по различию углов наклона крыльев при падении в противоположные стороны; опрокинутые - по различию углов наклона при падении в одну сторону. В опрокинутых складках всегда есть нормальные и опрокинутые крылья. Опрокинутые крылья, обычно, круче нормальных и, кроме того, в опрокинутых крыльях наблюдается погружение молодых пород под древние. Лежачие складки очень трудны для интерпретации на карте. Достаточные для их характеристики данные можно получить только с разреза. Еще в большей степени это относится к ныряющим складкам. 52 2. По ориентировке шарниров различают складки: горизонтальные (шарнир горизонтален), наклонные (шарнир наклонен), вертикальные (шарнир вертикален). На карте горизонтальные складки опознаются по их большой протяженности (независимо от ширины), параллельности крыльев и, особенно, линий простирания значков элементов залегания между собой и относительно осевой линии складки, а также по отсутствию или редкости (только при сильно расчлененном рельефе) замыканий складок. Наклонные складки на карте опознаются по резкой извилистости слоев (стратонов), близком расположении друг около друга замыканий смежных (соседних) антиклиналей и синклиналей и расположением под углом к осевой линии складки линий простирания значков элементов залегания. Направления погружения шарниров складок определяются исходя из положения, что у антиклиналей шарниры погружаются от ядра в сторону периклиналей (замыканий складки), а у синклиналей от центриклиналей (замыканий складки) к ядру. У линейных складок направления погружения шарниров и антиклиналей и синклиналей совпадают. Угол погружения шарнира с невысокой точностью можно определить следующим образом. Согнув лист бумаги наподобие анализируемой складки, поместить модель над складкой на карте и, поворачивая ее (модель) вокруг ее поперечной оси (наклоняя шарнир) добиться такой же ориентировки крыльев как у складки на карте, после чего измерить угол погружения шарнира модели. Вертикальные складки опознаются на карте по вертикальной ориентировке их крыльев при постоянно меняющемся простирании. 3. По углу сочленения крыльев различают складки: открытые (угол сочленения больше 900), закрытые (угол сочленения меньше 900), изоклинальные (угол сочленения равен 00 , т. е. крылья параллельны друг другу). При анализе складок на карте угол сочленения крыльев определяется расчетом. У прямых и наклонных складок он определяется как сумма углов, дополнительных до 900 к углам 53 падения обоих крыльев. Например: углы падения крыльев 300 и 400, тогда угол сочленения равен 1100 - [(90 - 30) + (90 - 40)]. Если в пределах каждого крыла имеется несколько значков элементов залегания, то вычисляется среднее значение угла падения для каждого крыла, а затем определяется значение угла сочленения крыльев. У опрокинутых складок угол сочленения крыльев определяется как разность углов падения в опрокинутом и нормальном крыльях. 4. По форме замка различают складки: угловатые (слои в замках как бы переламываются), плавные (слои в замках изгибаются плавно), сундучные (складки имеют два замка, в которых слои сочленяются под углами, примерно равными 900), веерообразные (радиус изгиба слоев по всему поперечному сечению складки одинаков, четкого замка нет). Четких границ между угловатыми и плавными складками нет. Поэтому при характеристике складок по этому признаку можно пользоваться следующими понятиями: угловатая, почти угловатая, промежуточная между плавной и угловатой, плавная. Сундучные складки узнаются на карте по рядом расположенным флексурообразным изгибам слоев и по независимости морфологии соседствующих складок при сплошном их развитии на анализируемой территории. Но лучше всего морфология любых складок видна на имеющемся при карте геологическом разрезе. 5. По соотношению мощностей слоев в замке и на крыльях различают складки: подобные (мощность слоев в замках больше чем на крыльях), концентрические (мощность слоев в замках и на крыльях одинакова), обособленные антиклинали с уменьшенной мощностью слоев в замке (некоторые разновидности диапировых складок), складки с уменьшенной мощностью слоев в замках антиклиналей и с увеличенной мощностью слоев в замках синклиналей. Для опознания на карте концентрических и подобных складок следует пользоваться следующей закономерностью: открытые и веерообразные складки обычно являются концентрическими, а закрытые - подобными. Другие виды складок, выделяемые по 54 рассматриваемому признаку, на выдаваемых для курсового проектирования картах не встречаются. Но если бы встречались, то их можно было бы определить по разрезу, или путем анализа изменения мощности слоев на рассматриваемой площади. 6. По соотношению длин осей (продольной и поперечной) различают складки: линейные (отношение длин продольной и поперечной осей больше 3) и брахиформные (отношение длин осей меньше 3). Здесь необходимо отметить, что термин «линейные складки» имеет два смысловых значения. Первое - применяется к единичным обособленным складкам и указывает на их сильно вытянутую форму. В этом значении оно здесь и применено. Второе - применяется к группе складок и указывает на их сопряженность (сплошное чередование однотипных антиклиналей и синклиналей) и их сильную вытянутость по простиранию. Об этом речь будет идти в разделе «Анализ типов складчатости». 7. По наличию или отсутствию на крыльях основных складок осложняющих их более мелких складок различают складки: однопорядковые, двухпорядковые, трехпорядковые и т.д. Однопорядковыми называются складки простого строения с ровными (без дополнительных волнообразных изгибов) крыльями. Двухпорядковыми называются складки, крылья которых осложнены более мелкими одинакового размера изгибами (складками 2-го порядка). Трехпорядковыми называются сложно построенные двухпорядковые складки, у которых крылья складок 2-го порядка осложнены еще более мелкими складками 3-го порядка. Наиболее крупные складки, развитые в пределах описываемой территории являются складками 1-го порядка. Их количество обычно не велико, иногда не более одной. Более мелкие складки примерно одинакового размера, осложняющие крылья складок 1-го порядка, являются складками 2-го порядка и т. д. На карте многопорядковые складки узнаются по сложным разного размера изгибам слоев. Наиболее крупные (как бы обобщенные) изгибы являются складками 1-го порядка. Более мелкие, но равные по размерам, изгибы являются складками 2-го порядка, и т. 55 д. При горизонтальном положении шарниров складок и слабо расчлененном рельефе замки складок на карте могут вовсе отсутствовать. Тогда многопорядковые складки узнаются по многократному чередованию близковозрастных пород с постепенным их удревнением в направлении к ядру антиклинали 1-го порядка и омоложением в направлении к ядру синклинали 1-го порядка. Ширина складок (это требуется указывать при характеристике складок) закономерно убывает с увеличением их порядка и различается у складок соседних порядков примерно в 2 - 4 раза. Определяемый по карте порядок складок - понятие относительное. На анализируемой карте складками первого порядка называют наиболее крупные из имеющихся здесь складок. От них ведется счет складкам более высоких порядков. Но при анализе более обширной территории выделенные складки 1-го порядка могут оказаться складками, осложняющими крылья еще более крупных складок, и, таким образом, стать складками 2-го или более высоких порядков. К морфологическим особенностям складок также относят ундуляцию шарниров и виргацию осей. Ундуляция шарниров - это изгибы шарниров складок в вертикальной плоскости. На геологической карте это отражается периодическим изменением ширины ядер складок. Однако необходимо учитывать, что такое же изменение ширины ядер складок может быть вызвано пересечением складок поперек речными долинами и водоразделами. Поэтому, при каждом подозрении на наличие ундуляции шарниров складок, необходимо проверить не связано ли это с особенностями изменения характера рельефа. В ундулирующих складках линии простирания значков элементов залегания всегда параллельны изгибам слоев, а в неундулирующих складках с раздувами и сужениями ядер, связанными с пересечением этими складками поперечных долин и водоразделов, линии простирания значков элементов залегания параллельны осям складок и на склонах поперечных форм рельефа не параллельны границам слоев. Виргация складок (или виргация осей складок) - это разделение крупной складки на мелкие в районе ее замыкания. Ось крупной 56 складки при этом ветвится, часто образуя структуру «конского хвоста». Виргирующая складка внешне похожа на многопорядковую складку. Отличием является то, что виргирующая складка «осложняется» более мелкими только на участке ее замыкания; на удалении от замка крупной складки оси мелких складок сближаются и причленяются к оси крупной складки. Многопорядковая складка осложняется мелкими складками по всей ее длине. Близкими по форме к складкам являются дислокации, называемые флексурами. Флексура - это ступенеобразный изгиб слоев на фоне выдержанного горизонтального или моноклинального залегания. У флексуры различают крайние (верхнее и нижнее) и смыкающее крылья. Если все крылья погружаются в одном направлении, то флексуру называют попутной, а если смыкающее крыло погружается в противоположную сторону относительно погружения крайних крыльев, то флексуру называют встречной. По ориентировке шарниров флексуры делят на горизонтальные (шарниры вертикальны), наклонные и вертикальные (шарниры горизонтальны). Горизонтальную флексуру на геологической карте легко опознать по резкому ступенеобразному изгибу слоев, имеющих выдержанное простирание при вертикальном «падении». Вертикальную флексуру на карте можно опознать по изменению угла падения (а у встречной - и по азимуту падения) слоистости на фоне выдержанного простирания. Наклонная флексура похожа на горизонтальную (то есть легко узнается по ступенеобразному изгибу слоев), но падение слоев не должно быть вертикальным. Анализ типов складчатости Обычно в природе складки встречаются группами, занимая некоторую площадь. Такая совокупность складок называется складчатостью. В зависимости от морфологии складок и их пространственных взаимоотношений выделяют складчатости 57 следующих морфологических типов: голоморфную (полную), идиоморфную (прерывистую) и промежуточную. Голоморфная складчатость характеризуется следующими свойствами: 1 - непрерывностью чередования складок на площади; 2 – равным развитием антиклиналей и синклиналей одинаковой формы; 3 - линейностью складок; 4 - наличием одинакового наклона осевых плоскостей складок. Идиоморфная складчатость характеризуется свойствами, противоположными свойствам голоморфной: 1- прерывистостью распространения складок на площади; 2 - независимым развитием антиклиналей и синклиналей друг от друга; 3 - брахиформностью складок. Промежуточная складчатость характеризуется не ярко выраженными признаками голоморфной и идиоморфной. К ней относят гребневидную и сундучную складчатости. В гребневидной складчатости только сильно вытянутые (признак голоморфной складчатости) антиклинали являются активными дислокационными формами, а промежутки между ними заполняют участки не дислоцированных (горизонтально залегающих) пород. При близком друг к другу расположении антиклиналей эти участки могут выглядеть как синклинали. Признаком идиоморфной складчатости здесь является независимость антиклиналей друг от друга ни по форме, ни по размеру. Гребневидная складчатость обычно связана с системами разрывных дислокаций надвигового и взбросового типов, проявляющимися в чехле платформ и опознается на карте именно по приуроченности узких наклонных или опрокинутых складок к таким дислокациям. Сундучная складчатость также связана с разрывными дислокациями, но сбросового и взбросового типов. Размер, форма и ориентировка таких складок целиком зависит от ориентировки разломов фундамента платформ и расстояний между этими разломами. Разломы фундамента могут проникать и в породы чехла, достигая земной поверхности, и разграничивая соседствующие антиклинали и синклинали. 58 Признаком голоморфной складчатости здесь является сплошное заполнение территории складками, а признаком идиоморфной независимая друг от друга форма соседствующих складок. Именно по этому признаку, а также по тесной связи контуров складок с ограничивающими их разломами, сундучная складчатость опознается на геологических картах. Особенно хорошо связь складок с разломами наблюдается на геологических разрезах, где наглядно проявляется зависимость вида и размера складок платформенного чехла от расстояний между разломами и направления перемещения по ним блоков фундамента. И вообще, следует заметить, что форма складок, ориентировка их осевых плоскостей, углы сочленения крыльев, а также другие морфологические особенности лучше видны на геологических разрезах, чем на самих картах, и этим следует обязательно пользоваться при геолого-структурном анализе карт. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ К СОСТАВЛЕНИЮ СТРУКТУРНО-ТЕКТОНИЧСЕКОЙ СХЕМЫ Как уже отмечалось ранее к главе «Тектоника» курсовой работы должна быть составлена Структурно-тектоническая схема. Эта схема составляется на восковке (любом прозрачном материале), в масштабе карты и с учетом следующих требований: 1. Все стратифицированные образования описываемой территории разбиваются на структурные этажи. Структурные этажи раскрашиваются цветом преобладающего в структурном этаже стратиграфического подразделения. Граница структурного этажа проводится по подошве самого древнего в данном этаже стратона сплошной линией с точками со стороны пород этажа. Там где граница структурного этажа совпадает с разломом или с контактом интрузии она так и рисуется соответствующим знаком (разломом или контактом интрузии). 2. На структурно-тектоническую схему переносятся интрузии и разломы. Интрузии выносятся со всеми элементами внутреннего 59 строения, которые показаны на геологической карте и раскрашиваются теми же цветами, что и на карте. Около линий разломов на структурно-тектонической схеме должны быть проставлены: 1 – возраст разломов (подвижек); 2 - направление перемещения блоков; 3 - амплитуда перемещения блоков. Если по разлому подвижки осуществлялись несколько раз, то для каждой подвижки указываются сведения о ее возрасте, направлении и амплитуде перемещения блоков (путем компактного расположения всех значков и цифр в отдельных местах вдоль линии разлома). Способ отображения этой информации приведен на страницах 28 30.. 3. Кроме информации об интрузиях и разломах, на структурнотектоническую схему выносятся оси складок. Оси антиклиналей и синклиналей обозначаются разными значками: оси антиклиналей штрих-пунктирной линией (— ∙ — ∙ —), а оси синклиналей штриховой (____ ____ ____). Длина штрихов зависит от порядка складок. Длина штрихов осей складок 1-го порядка должна быть около 2 см, 2-го порядка - около 1,5 см, а 3-го порядка - около 0,5 – 0,7 см. 4. К структурно-тектонической схеме составляются условные обозначения. Они включают площадные знаки (клетки) структурных этажей (а при необходимости и структурных ярусов); площадные (клетки) и штриховые знаки интрузий и элементов их внутреннего строения; штриховые, буквенные и цифровые знаки возраста, направления и амплитуды перемещения блоков у разломов; штриховые знаки осей складок. Все эти знаки располагаются в соответствии со следующими правилами. Верхнюю часть условных обозначений составляют клетки структурных этажей с указанием в них буквами латинского алфавита возраста включенных в структурный этаж стратиграфических подразделений (если их больше двух - указанием через тире крайних членов). Клетки структурных этажей располагаются в соответствии с возрастом этажей: сверху вниз, от молодых к древним. Справа от клеток этажей перечисляются входящие в них стратиграфические подразделения. Если описываемая территория может быть разделена 60 на структурно-формационные зоны, то клетки структурных этажей располагаются столбцами, каждый из которых помещается под названием соответствующей зоны. Среди клеток структурных этажей располагаются клетки и штриховые знаки интрузивных образований в соответствии с их возрастом и приуроченностью к определенным структурноформационным зонам. Ниже условных знаков структурных этажей и интрузий размещаются условные знаки разломов с объяснением всех буквенных, цифровых и штриховых знаков, использованных на структурно-тектонической схеме для их характеристики. Ниже условных знаков разломов располагаются условные знаки осей складок, отражающие ориентировку их элементов и порядковость. Последними в условных обозначениях к структурнотектонической схеме размещаются прочие общие знаки: границы структурных этажей (ярусов), элементы прототектоники интрузий, штриховые знаки состава экзо- и эндоконтактовых зон интрузий, значки элементов залегания пород. Образец условных обозначений к структурно-тектонической схеме приведен в Приложении 1. В правом верхнем углу структурно-тектонической схемы делается надпись: Приложение к курсовой работе по структурной геологии с указанием фамилии автора работы. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ К СОСТАВЛЕНИЮ ГЛАВЫ «ИСТОРИЯ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО РАЗВИТИЯ» Для начала необходимо отметить, что в главе «История геологического развития» не требуется снова давать развернутую характеристику стратифицированных, интрузивных и метаморфических образований, а так же различных тектонических структур и дислокаций геологических тел. Все это уже было охарактеризовано в соответствующих главах. Здесь только требуется 61 указать последовательность проявления геологических процессов и самые основные их характеристики: время проявления, масштабы и основные результаты проявления этих процессов (породные комплексы, дислокации, несогласия). Независимо от представлений разных геотектонических школ эмпирически установлена цикличность в развитии (образовании и преобразовании) земной коры планеты Земля. Эта цикличность проявляется в периодической активизации и затухании эндогенных процессов (тектогенеза, магматизма и метаморфизма), протекающих в пределах какого-то участка земной коры. После ослабления активности эндогенных процессов, важнейшим фактором, преобразующим земную кору, являются экзогенные процессы денудация, перенос и аккумуляция разрушенного при денудации материала. Разумеется, экзогенные процессы постоянно проявляются на земной поверхности, но во время активизации эндогенных они маскируются и затушевываются последними. Проявление тех или иных геологических процессов устанавливается по результатам их деятельности. Проявление осадконакопления, магматизма и метаморфизма выражается в появлении соответствующих видов пород; тектогенеза - в образовании дислокаций пород, а денудации - в уничтожении, «срезании» накопленных пород и дислокаций, в появлении несогласий в пространственных взаимоотношениях седиментационных комплексов. В связи с вышесказанным, история геологического развития анализируемой площади устанавливается через породные комплексы (их состав и строение); дислокации, деформирующие эти породные комплексы; а также через несогласия, отражающие характер, длительность и интенсивность процессов денудации. Анализ условий образования стратифицированных отложений Если говорить об отложениях, сформированных в докайнозойское время, то необходимо отметить, что в ископаемом состоянии мы здесь встречаем практически только морские 62 отложения разных фаций (прибрежноморские, батиальные, абиссальные или лагунные), реже отложения межгорных прогибов. Континентальные докайнозойские отложения (речные, болотные, склоновые и в большинстве случаев озерные) по причине их малой мощности и формирования в зоне действия денудационных процессов (обычно уничтожающих эти отложения) в ископаемом состоянии практически не встречаются. Таким образом, докайнозойские осадочные породы можно считать для простоты морскими и, исходя из этого, устанавливать фациальные условия их накопления по их составу и строению. Грубообломочные породы (с размером обломков более 1 мм) можно считать прибрежными; песчаники и алевролиты мелководными (глубины образования до 200 м), аргиллиты и мергели - глубоководными, а глины и известняки могут формироваться как на малых глубинах, так и на больших. Однородные, без примеси постороннего материала, глины (аргиллиты) и известняки (особенно тонкослоистые) являются глубоководными образованиями. Но песчанистые глины и переслаивающиеся с песчаниками известняки являются мелководными породами. Если в разрезе переслаиваются толщи пород межлководного и глубоководного происхождения, то можно считать, что такие осадки могли сформироваться в условиях колебательных движений земной коры. Если в толще осадочных пород наблюдается закономерное уменьшение вверх по разрезу размера обломочного материала, то это указывает на образование пород в условиях углубляющегося бассейна осадконакопления, а увеличение размера обломочного материала вверх по разрезу - на образование пород в условиях мелеющего бассейна. Наличие в осадочной толще прослоев доломита, соли и гипса указывает на лагунные условия накопления пород, а наличие прослоев каменных углей среди терригенных отложений - на прибрежно-морской генезис этих углей. Если среди стратифицированных отложений встречаются вулканогенные породы, то это должно интерпретироваться как 63 проявление эффузивного магматизма (вулканизма). Условия проявления вулканизма определяются исходя из генетического типа переслаивающихся с вулканитами осадочных пород, цвета вулканогенных пород и развитой в них отдельности. Так, зеленоватый цвет вулканогенных пород, переслаивание их с морскими осадками, а также шаровая и подушечная отдельности пород указывают на проявление вулканизма в подводных условиях; а красноватый цвет вулканогенных пород, плитчатая и столбчатая отдельности при отсутствии переслаивания с осадочными породами - на наземные условия извержений. Наблюдая на геологической карте форму жерл, фациальный состав вулканитов (лавы или туфы), пространственные соотношения разновозрастных вулканитов, можно определить тип извержений (гавайский, везувианский или кракатаусский), направленность изменения состава вулканитов во времени, вид вулканов (трещинного или центрального типов) по форме их жерл. Если на геологической карте имеются вулканические постройки, то в истории геологического развития описываемой площади должен быть отмечен процесс форамирования этих построек с указанием времени проявления вулканизма и последовательности образования полигенных построек, их формы и размера. Если стратифицированные отложения метаморфизованы, то при восстановлении истории геологического развития требуется определять условия образования первичных пород, подвергнутых метаморфизму. В случаях проявления слабого метаморфизма, когда в метаморфических породах сохраняются реликтовые структуры первичных пород, не возникает проблем в определении их первичного состава и условий образования. Порфироиды и порфиритоиды являются метаморфизованными лавами или туфами, соответственно, кислого или основного состава, а условия их образования определяются по составу переслаивающихся с ними пород. Бластопсаммиты и бластопелиты (филлиты) являются метаморфизованными песчаниками и аргиллитами, а яшмоиды кремнистыми вулканогенно-осадочными породами, условия 64 образования которых определяются по их структуре, составу и характеру переслаивания. Но, если метаморфические породы являются продуктами интенсивного метаморфизма эпидот-амфиболитовой или амфиболитовой фаций, то определить их первичный состав бывает затруднительно. Но и в таких случаях все же можно высказывать предположения о составе первичных пород и условиях их образования на основании следующих общепринятых представлений: - мраморы и кварциты скорее всего могли образоваться по известнякам и кремнистым породам; - кристаллические сланцы и гнейсы - по терригенным или кислым вулканогенным породам; - если амфиболиты переслаиваются с мраморами, то они образовались по карбонатно-глинистым породам (мергелям), а если с гнейсами - то либо по карбонатно-глинистым породам, либо по основным вулканитам; - зеленые сланцы (эпидот-альбит-хлоритовые, кварц-альбитхлоритовые и др.) обычно образуются по основным и средним вулканитам, но могут формироваться и по грауваккам (перемытым в водном бассейне пирокластическим породам). Анализ проявлений эндогенных процессов К эндогенным процессам относятся: магматизм (вулканизм и плутонизм), метаморфизм и тектогенез. Вулканизм объединяет все процессы, в результате которых магма (в виде лавы или пирокластического материала) выходит на земную поверхность и различным образом покрывает ее, растекаясь или засыпая распыленным материалом. Поскольку продукты вулканизма (лавы и туфы) относятся к стратифицированным отложениям и часто переслаиваются с осадочными породами, то в главе «История геологического развития» вулканизм рассматривается одновременно с осадконакоплением, в качестве начального процесса, приводящего к накоплению поверхностных отложений. При этом, 65 здесь указываются: время проявления вулканизма, состав вулканитов, а также вид и размер вулканических построек. Плутонизм (или интрузивный магматизм) проявляется в недрах Земли и выявляется по продуктам его деятельности - интрузивным горным породам. Интрузивные горные породы в стратиграфической колонке не приводятся, а их состав, возраст и особенности внутреннего строения указываются в Условных обозначениях, имеющихся при карте. Форма, размер, состав и строение интрузий дают (в самом общем виде) информацию об условиях их внедрения, указываемые в данной главе: глубине формирования, последовательности внедрения расплавов разных интрузивных фаз, о возрастных соотношениях интрузий с деформационными процессами и денудацией (размывом). В общем случае, глубина кристаллизации интрузий отражается в структуре пород. Порфировые и мелкозернистые структуры интрузивных пород указывают на небольшую глубину их кристаллизации (до 3-х км). Порфировидные структуры гранитоидных интрузий указывают, наоборот, на большую глубину их формирования, или на метаморфическое происхождение, если они залегают среди гнейсов или гранитизированных пород. Согласные интрузии (кроме факолитов) обычно являются малоглубинными. У многофазных интрузий порядок внедрения отдельных порций расплава указан цифрой при буквенном индексе состава. Так, наличие цифровых индексов около буквенных индексов состава интрузии (1 и )указывают на то, что являются гранитами первой фазы внедрения, а - второй. Что касается соотношения интрузий с деформационными процессами, то здесь необходимо учитывать следующее. Если согласная интрузия смята в складки вместе с вмещающими ее породами, то внедрение ее произошло до складкообразующих движений. А если интрузия прорывает породы, смятые в складки, и нет признаков зависимости ориентировки ее контактов от ориентировки слоистости вмещающих пород, то эта интрузия 66 является послескладчатой (внедренной после образования складчатых дислокаций). Факт размыва интрузии (признак крупного несогласия) с перекрытием ее верхним несогласно залегающим комплексом опознается на геологической карте через наличие холодного контакта интрузии с окружающими породами. Холодный контакт интрузии узнается на карте по отсутствию во вмещающих породах около контакта интрузии экзоконтактовых изменений и утыканию контакта интрузии в подошву перекрывающих отложений. Известно, что метаморфические процессы, протекающие в недрах Земли, многообразны и могут проявляться самостоятельно, как, например, динамотермальный (региональный) метаморфизм и региональный метасоматоз (альбитизация и гранитизация), либо во взаимодействии с другими эндогенными процессами, такими как контактовый метаморфизм (в связи с интрузивным процессом), локальный метасоматоз (приразломный метаморфизм в связи с разрывными дислокациями, или синвулканический метасоматоз в вулканических постройках) и зеленокаменное перерождение (в связи с подводным вулканизмом). В главе «История геологического развития» время и условия проявления видов метаморфизма, связанных с другими эндогенными процессами (магматизмом и тектогенезом), указывается при описании этих процессов, а проявления динамотермального метаморфизма и регионального метасоматоза - самостоятельно, в ряду закономерной последовательности с остальными геологическими процессами. Принципы определения времени проявления (возраста) метаморфизма были указаны ранее на с. 24, необходимо только при этом учитывать, что региональный изохимический метаморфизм обычно бывает сопряжен по времени с деформационными процессами, а аллохимический (региональный метасоматоз) проявляется после окончания деформационных процессов. Признаками проявления тектонических процессов на геологической карте являются несогласия, а также складчатые и разрывные дислокации. Вид несогласий и морфология складчатых 67 дислокаций указывают на характер и интенсивность тектонических движений. Наличие в стратиграфическом разрезе описываемой территории (а на карте - в стратиграфической колонке) параллельного несогласия свидетельствует о том, что в период между отложением пород нижнего и верхнего несогласно залегающих комплексов проявились довольно резкие, но все же только колебательные движения (поскольку слабые колебательные движения вызывают только образование слоистости в осадочных комплексах). Параллельность залегания слоистости в обоих комплексах свидетельствует о том, что эти движения проявлялись однородно на больших площадях (без заметного градиента интенсивности по латерали - то есть в стороны). Резкие колебательные движения с большим градиентом интенсивности по латерали приводят к значительным различиям в наклонах соседних участков земной коры и, в итоге, к формированию угловых несогласий. Структурное несогласие свидетельствует о проявлении складкообразовательных (горообразовательных) движений в период между отложением пород нижнего и верхнего несогласно залегающих комплексов. На совмещение складкообразовательных и горообразовательных движений указывает, в частности, налегание верхнего комплекса с размывом на интрузии и разломы, прорывающие и пересекающие образования нижнего комплекса. Наличие структурного несогласия обычно указывает также на большую длительность размыва нижнего комплекса. Иногда тектонические движения могут проявляться только путем формирования разрывов. Тогда их называют разрывообразующими. Разрывообразующие движения можно опознать на геологической карте по перекрытию разломов, пересекающих породы нижнего комплекса, породами верхнего комплекса при отсутствии в породах нижнего комплекса складчатых дислокаций. Характер и интенсивность горообразовательных движений отображается в стиле складчатости, определяемом ее генезисом и масштабом проявления. 68 Если в породах нижнего комплекса наблюдается напряженная (углы сочленения крыльев менее 900) линейная складчатость, интрузии батолитового типа и многочисленные разломы, то это свидетельствует о проявлении в конце геотектонического цикла интенсивных горообразовательных процессов. Если в породах нижнего комплекса наблюдается плавная слабая (углы сочленения крыльев более 900) складчатость при небольшом количестве мелких интрузий и разломов преимущественно сбросового или раздвигового типов, то это свидетельствует о проявлении слабых горообразовательных процессов. Если же в породах нижнего комплекса наблюдается сундучная или гребневидная складчатость (виды промежуточной складчатости, сопровождаемой разломы соответственно сбросового и надвигового типов; см. с. 36), то это свидетельствует о проявлении преимущественно разрывообразующих процессов. Пример составления главы «История геологического развития» В качестве примера, иллюстрирующего принципы составления настоящей главы курсовой работы, рассмотрим историю геологического развития территории, изображенной на рисунке. Начинается описание последовательности проявления геологических процессов с определения условий образования стратифицированных отложений, составляющих стратиграфический разрез до первого несогласия (на границе D1 и D2). Текст будет выглядеть так (содержание текста главы печатается жирным шрифтом, а анализ наблюдающейся ситуации – обычным): «В раннесилурийское время на описываемой территории в мелководных условиях проявлялся подводный вулканизм (с вулканитами переслаиваются песчаники) с излиянием лав и выбросами пирокластики базальтового состава, с накоплением в 69 периоды затишья вулканической деятельности эксгалляционноосадочных кремнистых отложений и вулканомиктовых песчаников (результат перемыва в водной среде пирокластического материала). В позднесилурийское время при проявлении колебательных движений в чередующихся мелководных и умеренно глубоководных условиях накапливались песчаные, гравийные и алевритовые осадки. В конце позднесилурийского времени в мелководных условиях накапливались песчанистые и карбонатные илы. В раннедевонское время в условиях слабых колебательных движений противоположных знаков при общем медленном опускании территории формировались мелководные флишевые отложения (признаком таких отложений является ритмичное переслаивание пород)». После составления этого текста анализируем несогласие между ранне- и среднедевонскими отложениями. В стратиграфической колонке оно занимает только половину границы между этими стратонами. Это значит, что оно является локальным и проявляется не на всей охваченной картой площади. Анализ ситуации на геологической карте показывает, что среднедевонские отложения в северной части планшета залегают на раннедевонских согласно, а в южной части на позднесилурийских отложениях – с угловым несогласием. Поскольку в столбце «Характеристика подразделений» стратиграфической колонки нет сведений об изменении гранулометрического состава раннедевонских пород в направлении с севера на юг, то это значит, что южная часть территории в конце раннего девона поднялась выше уровня моря и накопленные к тому времени раннедевонские отложения здесь были размыты. На границе раннего и среднего девона эта часть территории опустилась и в среднедевонское время морские осадки накапливались на всей описываемой территории. Поскольку контактирующие по несогласию силурийские и девонские толщи совместно смяты в одни и те же складки, то это указывает на то, что смяты они были в послесреднедевонское время и, таким образом, на отсутствие складкообразующих движений на границе позднего силура и раннего девона. 70 С учетом этих последних сведений дополняем составленный ранее текст: «В конце раннего девона в результате проявления положительных тектонических движений в южной части анализируемой территории море отступило и накопленные здесь раннедевонские осадки подверглись размыву. На границе раннего и среднего девона южная часть территории резко опустилась и в среднедевонское время на всей территории в глубоководных условиях накапливались карбонатно-глинистые отложения». Если следовать дальше вверх по стратиграфической колонке, то на границе среднего девона и среднего карбона снова наблюдается несогласие, характер которого необходимо проанализировать по ситуации, наблюдаемой на геологической карте. На карте видно, что среднекаменноугольные отложения несогласно залегают на среднедевонских и силурийских отложениях, а также на размытой гранитной интрузии. Поскольку силурийско-девонские отложения смяты в напряженные линейные складки, а среднекаменноугольные залегают моноклинально, делаем вывод о том, что данное несогласие является структурным. Из всего этого вытекает, что после накопления среднего девона весь комплекс силурийско-девонских отложений в результате проявления горообразовательных движений был смят в складки северо-восточного простирания и прорван интрузией гранитов, а затем, вплоть до среднего карбона сформированная складчатая структура подвергалась денудации (размыву). С учетом этих выводов можно продолжить текст составляемой главы: «В послесреднедевонское время на описываемой территории проявились горообразовательные движения, сопровождавшиеся внедрением гранитной интрузии. Возможно, в раннекаменноугольное время сформировавшаяся горная страна подверглась размыву, а в среднекаменноугольное время снова наступили морские условия, в которых при медленных разнонаправленных колебательных движениях формировались мелководные осадки. В послесреднекаменноугольное время (точнее определить нет возможности) западная часть территории испытала довольно резкий подъем, в результате чего среднекаменноугольные отложения приобрели моноклинальное 71 залегание. Ввиду отсутствия в пределах описываемой территории послесреднекаменноугольных образований, дальнейшая история ее развития, исключая настоящее время, не восстанавливается». Поскольку в конце главы следует привести сведения о проявлении современных геологических процессов, то в нашем конкретном случае заканчиваем главу следующей фразой: «Можно только отметить, что в настоящее время она является сушей и подвергается слабому размыву». Примерно в таком ключе должна составляться глава «История геологического развития района». Из геологических процессов, проявляющихся в настоящее время, могут быть отмечены: эрозия и сопутствующая ей аккумуляция аллювиальных отложений; склоновые гравитационные процессы; колебательные движения или перемещение блоков земной коры по разломам. Эрозионные процессы легко узнаются по наличию на описываемой территории эрозионных форм рельефа – речных долин, долин временных водотоков (оврагов и балок), прочих рытвин и промоин иногда указываемых на геологических картах. Если в речных долинах отсутствуют аллювиальные отложения, то это указывает на то, что река еще не выработала свой профиль равновесия и проявляется донная эрозия. 72 Схематическая геологическая карта для объяснения методики составления главы «История геологического развития» 73 Наличие аллювиальных отложений в речных долинах свидетельствует о том, что река уже выработала свой профиль равновесия и проявляется боковая эрозия. Если на карте, в пределах речной долины, опознаются пойменные и террасовые отложения, то это свидетельствует о проявлении колебательных движений разных знаков, осуществляющихся на фоне общего воздымания территории. Наличие в речных долинах и на приводораздельных территориях моренных отложений свидетельствует о проявлении ледниковой деятельности. Возраст оледенения примерно соответствует возрасту ледниковых отложений. Современные движения по разломам могут быть замечены по уступам рельефа, совпадающим с разломами, а так же по наличию и отсутствию в речной долине аллювиальных отложений по разные стороны от пересекающего ее разлома. Также, если группа рек стекает с хребта в одну сторону и примерно на одинаковом расстоянии от него в их долинах появляются обширные поля речных отложений, то это свидетельствует о вздымании хребта по разлому, проходящему по основанию склона данного хребта. Проявление гравитационных процессов можно ожидать на относительно пологих склонах положительных форм рельефа (образование делювия), на скалистых гребнях горного рельефа (образование коллювия), вблизи крутых уступов аккумулятивных террас речных долин и озерных ванн (образование оползней). Проявляющаяся геологическая работа временных водотоков может быть замечена на геологических картах по наличию конусов выноса в устьях логов, выходящих в речные долины или на предгорные равнины. Конечно, все возможные случаи проявления современных геологических процессов здесь не перечислены, но внимательный анализ особенностей рельефа и характера (генезиса) современных отложений могут помочь их выявлению. 74 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ Михайлов А. Е. Структурная геология и геологическое картирование. М.: Недра, 1984. С. 81 - 148, 233 - 261, 268 - 288. Михайлов А. Е., Шершуков В. В. и др. Лабораторные работы по структурной геологии, геокартированию и аэрометодам. М.: Недра, 1988. С. 97 - 101, 107 - 114, 115 - 118, 171 – 181. 75 ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Федеральное агентство по образованию ГОУ ВПО «Уральский государственный горный Университет» КУРСОВАЯ РАБОТА по структурной геологии на тему: Геологическое строение района …………………. …..…………………………………………………………… (Карта № ….) Студент …………………. Группа ………………… Руководитель ………………… Екатеринбург - 200…. 76 Слободчиков Евгений Александрович СТРУКТУРНАЯ ГЕОЛОГИЯ Учебно-методическое пособие по выполнению курсовой работы для студентов специальностей: 130301 – «Геологическая съемка, поиски и разведка МПИ» (РМ, ГСП), 130302 – «Поиски и разведка подземных вод и инженерногеологические изыскания» (ГИГ), 130306 – «Прикладная геохимия, петрология, минералогия» (МПГ) направления 130300 – «Прикладная геология» и специальностей: 130201 – «Геофизические методы поисков и разведки МПИ» (РФ) и 130202 – «Геофизические методы исследования скважин» (ГИС) направления 130200 – «Технология геологической разведки» Корректура кафедры геологии и защиты в чрезвычайных ситуациях Подписано в печать Бумага писчая. Формат бумаги 60х84 1/16. Печать на ризографе. Печ..л. . Уч.-изд. л. . Тираж 160 экз. Заказ № Издательство УГГУ 620144, г. Екатеринбур, ул. Куйбышева, 30. Уральский государственный горный университет 77