Литология. Структурная геология

Р. А. Щеколдин. Конспекты лекций

Литология. Структурная геология

Р. А. Щеколдин. Конспекты лекций

Согласное и несогласное залегание.
Виды несогласий

Согласное залегание слоев и слоистых толщ горных пород - последовательное напластование, слой за слоем, без существенных перерывов (рис. 1). Незначительные перерывы в осадконакоплении, не сопровождающиеся отсутствием в разрезе (или, как говорят, выпадением из разреза) стратиграфических подразделений или их крупных частей, несогласиями не являются. Они представляют собой обычное явление для слоистых осадочных толщ и связаны с непрерывно-прерывистым механизмом осадконакопления. Само наличие поверхностей напластования зачастую связано с краткими перерывами в накоплении осадка или даже размывом поверхности подстилающих осадков (например, в основании флишевых ритмов). Согласное залегание устанавливается по непрерывной последовательности комплексов ископаемых остатков организмов.

Рис. 1. Согласное залегание (схематический разрез)

Стратиграфическое несогласие

Соответственно, несогласное залегание сопряжено с отсутствием в разрезе ("выпадением из разреза") тех или иных стратиграфических подразделений или их частей, то есть, со стратиграфическим перерывом.

Стратиграфические перерывы связаны с прекращением осадконакопления, которое может сопровождаться более или менее значительным размывом ранее накопившихся отложений. Это бывает вызвано, как правило, осушением бассейна осадконакопления или его части вследствие эвстатического понижения уровня Мирового океана или тектонического воздымания территории. Если слои выше и ниже поверхности несогласия залегают одинаково – это стратигрфическое, или параллльное, несогласие (рис. 2).

Рис. 2. Стратиграфическое (параллельное) несогласие (схематический разрез)

Поверхность контакта между несогласно залегающими подразделениями называется поверхностью несогласия. Поверхность несогласия может быть выражена отчетливо: наличием в кровле подстилающих пород промоин, каналов, карманов, карстовых полостей, заполненных вышележащими породами; присутствием в основании (базальной части) вышележащих пород обломков нижележащих пород или даже прослоя базальных конгломератов; развитием погребенных древних кор выветривания на поверхности нижележащих пород. Однако в некоторых случаях поверхность несогласия не отличается от прочих поверхностей напластования или даже выглядит как постепенный переход одних пород в другие (например, если размыты и переотложены древние конгломераты с образованием аналогичных молодых конгломератов). В таких случаях несогласие устанавливается только путем тщательных сборов палеонтологического материала выше и ниже поверхности несогласия.

В зависимости от степени неровности поверхности несогласия последнее будет выражено либо в виде облекания, либо в виде прилегания.

Облекание - плащеобразное перекрытие поверхности размыва древних пород (рис. 3а), а прилегание - заполнение впадин древнего рельефа с утыканием вышележащих слоев в крутые склоны на поверхности несогласия. Различают параллельное (рис. 3б) и несогласное  (рис. в) прилегания.

Рис. 3. Разновидности строения поверхности несогласия: а - облекание; б - параллельное прилегание; в - несогласное прилегание

Угловое несогласие

Угловое несогласие выражется перерывом между комплексами пород, имеющими разные углы падения. При угловом несогласии поверхность несогласия срезает под углом различные горизонты подстилающих отложений и проходит более или менее параллельно поверхностям напластования вышележащих слоев (рис. 4). Иными словами, перекрывающий горизонт ложится на разновозрастные подстилающие горизонты (рис. 5а). Угловое несогласие образуеся в том случае, если перерыв в осадконакоплении сопровождается тектоническими нарушениями первичного залегания пород. В том случае, если не совпадают не только углы падения, но и азимуты простирания выше- и нижележащих пород, говорят об азимутальном несогласии.
Угловое несогласие с назначительной разницей в углах падения (до 1°) называют географическим, так как оно не может быть установлено в отдельном обнажении, а выявляется только путем картирования (рис. 5б).

Рис. 4. Угловое несогласие (схематический разрез)

Рис. 5. Изображение на карте: а - резкого углового несогласия, б - географического несогласия

Структурное несогласие

Структурное несогласие - резко выраженное региональное угловое несогласие, резделяющее комплексы пород с разной тектонической структурой.

Угловое несогласие особенно резко выражено в том случае, когда подстилающие толщи подверглись процессу складкообразования до отложения перекрывающих пород. Верхние породы в этом случае горизонтально залегают на размытой поверхности складок нижней толщи. В случае наложения складкообразования и на перекрывающие породы, помимо развития складок в них, произойдет дополнительное усложнение складок в подстилающих толщах. Это усложнение складок сопровождается относительно большей степенью уплотнения, метаморфизма, чем в вышележащих породах. Кроме того, в процессе складчатости обычно происходит внедрение интрузий. Поверхность несогласия в этом случае также изгибается в соответствии с изгибом слоев верхних толщ.
В связи с тем что в этих случаях структуры комплексов пород, разделенных поверхностью несогласия, довольно резко различаются, такой вид углового несогласия принято называть структурным несогласием. Структурные несогласия разделяют структурные этажи.

Структурный этаж - комплекс пород, характеризующийся своей особой тектонической структурой, степенью метаморфизма и связанным с ним комплексом интрузивных тел (последние могут и отсутствовать), и отделенный от выше- и нижележащих комплексов структурными несогласиями (рис. 6).

 

Рис. 6. Фрагмент геологической карты с разным структурными этажами. Нижний включает породы нижнего протерозоя, второй - кембрия-ордовика, третий - девона-карбона, верхний - миоцена.

Тектонические циклы и эпохи складчатости

Формирование отдельного структурного этажа происходит в течение тектонического цикла. Каждый такой цикл начинается со стадии прогибания участка земной коры, сопровождающегося накоплением осадочных и вулканических пород большой мощности. На второй стадии прогибание сменяется воздыманием, накопившиеся толщи пород сминаются в складки, прорываются интрузивными телами, подвергаются метаморфизму. На месте былого прогиба возникает горный рельеф. Эта стадия называется орогенной (орогенез – горообразование). Затем наступает период относительного тектонического покоя, в течение которого происходит разрушение горных сооружений и постепенное выравнивание рельефа – пенепленизация (пенеплен – по английски «почти равнина»). Если впоследствии на образовавшейся поверхности пенеплена начнут накапливаться новые отложения – возникнет структурное несогласие и начнет формироваться новый структурный этаж.

Рассмотрим на серии схематических разрезов стадии формирования структуры, включающей два складчатых структурных этажа.

В начале первого тектонического цикла в обстановке растяжения и непрерывного прогибания участка земной коры происходит накопление осадочных и вулканогенных слоистых толщ (рис.7а).

Затем происходит смена знака (инверсия) тектонических движений. Прогибание сменяется воздыманием, которое сопровождается смятием накопившихся слоистых толщ в складки и внедрением интрузивных тел (рис. 7б). В конце эпохи складчатости воздымание усиливается и формируется горный рельеф, происходит орогенез (горообразование).

В горах интенсивно протекают процессы разрушения горных пород и выноса обломочного материала (денудация). Затем тектонические движения затухают, и в обстановке относительного тектонического покоя происходит постепенное выравнивание территории – пенепленизация (рис. 7в).

Начало следующего тектонического цикла знаменуется возобновлением осадконакопления и прогибания территории. Перекрытая новыми отложениями поверхность пенеплена становится поверхностью структурного несогласия (рис. 7г).

На второй стадии нового цикла вновь накопившиеся отложения сминаются в складки. Складчатая структура нижнего структурного этажа усложняется, а его породы подвергаются дополнительному метаморфизму (рис. 7д).

После выравнивания рельефа на вновь сформировавшейся поверхности пенеплена обнажаются смятые в складки породы двух структурных этажей (рис. 7е).

Рис. 7. Поледовательность формирования структуры с двумя структурными этажами. Пояснения в тексте

Главнейшие эпохи складчатости

Альпийская – палеоген-неоген (местами до плейстоцена).

Мезозойская – мезозой (древнекиммерийская, или индосинийская – конец триаса; киммерийская – конец юры-начало мела; австрийская – конец раннего-начало позднего мела; ларамийская – конец мела-начало палеогена).

Герцинская – средний и поздний палеозой (начало – с конца девона; наибольшая интенсивность – карбон; последние фазы – пермь-ранний триас).

Каледонская – ранний палеозой, силур, местами девон (наиболее интенсивно – конец кембрия, конец ордовика, конец силура).

Байкальская – конец рифея-начало кембрия (главные фазы – перед отложением венда и перед отложением кембрия).

Карельская – конец раннего-начало позднего протерозоя.

Беломорская – конец архея.

Выводы

  1. Согласное залегание слоев и слоистых толщ горных пород – последовательное напластование, слой за слоем, без существенных перерывов.
  2. Несогласное залегание сопряжено с отсутствием в разрезе тех или иных стратиграфических подразделений или их частей, то есть, со стратиграфическим перерывом. Стратиграфические перерывы связаны с прекращением осадконакопления, которое может сопровождаться более или менее значительным размывом ранее накопившихся отложений.
  3. Если во время перерыва в осадконакоплении залегание пород оставалось ненарушенным, горизонтальным, то слои выше несогласия будут залегать параллельно подстилающим слоям. Такое несогласие называют стратиграфическим.
  4. Угловое несогласие образуется в том случае, если перерыв сопровождается тектоническими нарушениями залегания пород. Угловое несогласие выражается перерывом между комплексами пород, имеющими разные углы падения.
  5. Если структуры комплексов пород, разделенных поверхностью несогласия, различаются, такой вид углового несогласия принято называть структурным несогласием. Структурные несогласия разделяют структурные этажи.
  6. Каждый структурный этаж формируется в ходе тектонического цикла, который включает в себя стадии преимущественного растяжения и преимущественного сжатия земной коры.

Вопросы для самопроверки

  1. Что понимают под согласным и несогласным залеганиями?
  2. Назовите виды несогласий.
  3. Каковы признаки поверхности несогласия?
  4. Как отличить на карте резкое угловое несогласие от незначительного (географического)?
  5. Что такое структурный этаж?
  6. Как формируется структура, включающая разные структурные этажи?
  7. Назовите главнейшие эпохи складчатости. Когда они проявлялись?