Геология. Складки. Классификация. (Лекция 6)

1. Складки. Классификация

2.

Складка – изгиб слоя без разрыва его сплошности
["Общая геология", Н.В. Короновский, А.Ф. Якушова, 1991];
Складка – волнообразный изгиб слоев горных пород [Геовикипедия];
Складки – это трехмерные волнообразные структуры земной
коры, образованные в результате ее деформаций и дислокаций, в основном
тектонической природы.
для описания складок используются: во-первых, характеристики их
собственной объемной геометрии, во-вторых, их
ориентировка в пространстве

3.

Морфологические классификации складок
Разнообразные классификации складок имеют своей целью не только и даже
столько их систематизацию и удобство описания морфологии, сколько
определение условий их формирования.
Все известные классификации складок делятся на две большие группы:
1 – классификации, использующие в качестве критериев исключительно
элементы собственной геометрии складок;
2 – классификации, основанные на ориентировке складок в пространстве.
Базовая классификация для обеих групп не имеет отношения
ни к собственной геометрии складок, ни к их положению в пространстве, в ней
важен только относительный возраст пород, слагающих ядра и крылья.
Антиклиналь
в ядре более древние породы
Ядро – часть слоев,
находящаяся
внутри складки,
между крыльями
Синклиналь
в ядре более молодые породы

4. Складки. Собственная геометрия

5. Элементы собственной геометрии складок

Собственная геометрия складок не зависит от их положения и ориентировки
в пространстве.
Замок (свод) – место перегиба
слоев, т.е. часть складки с
максимальной кривизной.
Крыло – плоская (с минимальной
кривизной) часть складки, обычно
соединяющая смежные замки
Ядро
Граница между замком складки и
её крылом условна.
Ядро – внутренняя часть складки,
заключенная между ее крыльями
Собственную геометрию складок удобнее рассматривать в трех сечениях:
1) поперек изгиба,
2) вдоль изгиба,
3) ортогонально к 1 и 2 сечениям.

6. Определения

Базовая классификация складок по геометрии замка и крыльев:
1 – синусоидальные;
2 – с замком постоянной кривизны;
3 – с прямолинейными крыльями;
4 – с изломом в замке.
Определения
р – точка перегиба:
1 и 2 – точка на поверхности пласта, в которой пласт приобретает
противоположный по направлению изгиб,
3 и 4 – точка в середине прямолинейного отрезка крыла;
s – шарнирная точка:
1 и 3 – точка максимального изгиба,
2 – точка посередине между точкам перегиба;
i – точка излома.
r – радиус дуги в складке с постоянной кривизной;
а–b – прямолинейный отрезок крыла;

7.

Шарнир (S) – линия на поверхности
пласта, проходящая через все шарнирные
точки одной складки этого пласта.
Шарнир задает геометрию складки в
продольном сечении, как правило, он тоже
бывает изогнут, но с большим радиусом
изгиба.
Осевая поверхность (AP) –
поверхность, проходящая через все
шарниры одной складки. делит угол
складки пополам.
Линия перегиба (Р) – линия на
поверхности пласта, проходящая через
все точки перегиба в одном крыле
складки.
Поверхность перегиба (РР) –
поверхность, проходящая через все линии
перегиба одного крыла складки.
Угол складки ( ) –угол между
крыльями складки.
Ширина складки (полуволна) (B) – кратчайшее расстояние между
соседними поверхностями перегиба.
Длина волны (W) – двойная ширина складки.

8.

Срединная линия (М) – линия в поперечном сечении складки,
проходящая через все точки перегиба одного пласта смежных складок.
Срединная поверхность (МР) – поверхность, проходящая через все
соседние линии перегиба одного пласта смежных складок.
Огибающая поверхность (ОР), или "зеркало складчатости" –
поверхность, проходящая через все шарниры одного слоя в складках с
Амплитуда (A)–
одинаковым направлением изгиба.
кратчайшее
расстояние между
огибающими
поверхностями
смежных складок с
противоположным
направлением изгиба
по одному слою.
Н
Н
Высота (Н)–
кратчайшее
А
расстояние между
огибающей
поверхностью и
срединной
поверхностью
одного слоя.

9.

Морфологические классификации складок на основе
элементов их собственной геометрии:
– по соотношению ширины и длины складки;
– по соотношение высоты и ширины складки;
– по углу между крыльями складки;
– по форме замков и крыльев складки;
– по объемной морфологии замков складки;
– по соотношению мощностей пластов
в замке и на крыльях складки;
– по углу между осевой и срединной
(или огибающей) поверхностями

10.

По соотношению ширины и длины складки
Ширина складки (А) – кратчайшее расстояние между соседними
поверхностями перегиба.
Длина складки (Б) определяется также как и ширина, но в продольном
сечении.
Для определения отношения длины складки к ее ширине часто используют
условные длину и ширину, замеренные по подошве одного из пластов.
1 – линейные (Б/А > 5)
2 – брахиморфные (2 < Б/А < 5)
3 – изометричные (1 < Б/А < 2)

11.

Линейные складки
Ю. Африка. Google Earth
С. Прибалхашье.
Казахстан. Google Earth
Сулеймановы горы.
Пакистан. Google Earth

12.

Брахиморфные складки
Атлас. Африка.
Google Earth
Сев. Прибалхашье.
Казахстан. Google Earth
Аделаида. Австралия.
Google Earth
Атлас. Африка.
Google Earth

13.

Изометричные складки
Зап. Прибалхашье.
Казахстан. Google Earth
Структура Ришат. Пологая
антиклиналь диаметром
50 км. Сахара. Google Earth
Сев.-Зап. Прибалхашье.
Ц. Казахстан. Google Earth
Монголия. Google Earth

14.

По соотношению высоты и ширины складки
1 – высокие (А/В>1);
2 – низкие (А/В<1)
По углу между крыльями складки
1
2
3
4
5
– пологие, ( > 120 );
– открытые, или тупые (120 > > 70 );
– закрытые, или острые (70 > > 30 );
– сжатые ( < 30 );
– изоклинальные

15.

Открытые или тупые складки
Верхний девон. Южный Урал
Верхний девон. Южный Урал
Нижний карбон. Южный Урал
Мел. Израиль

16.

Закрытые или острые
складки
Нижний карбон.
Южный Урал
Нижний карбон.
Южный Урал
Нижний силур.
Южный Урал

17.

Сжатые и изоклинальные складки
Ордовик.
Южный Урал
Верхний девон.
Южный Урал

18.

По форме замков и крыльев складки
1 – округлые, синусоидальные (замки криволинейны с
шарнирной точкой, крылья криволинейны);
2 – острые, или готические (замки угловатые с точками
излома, крылья криволинейны);
3 – коробчатые, или сундучные (замки и крылья
относительно плоские, примерно параллельные, в складке две
шарнирные точки);
4 – веерообразные (замки и крылья криволинейны, крылья
подворачиваются внутрь замков);
5 – комбинированные (в смежных складках чередуются замки
с шарнирными точками и точками излома, крылья криволинейны);
6 – шевронные, или аккордеонные (замки угловатые с
точками излома, крылья прямолинейные).

19.

Примеры складок
Сундучная складка. Северный
Памир.
Сундучная складка.
Верхний девон.
Южный Урал
А
Б
Веерообразные складки:
А – простые, Б – с пережатыми замками
Линейные складки с округлыми и
острыми замками. Атлас. Google Earth

20. Остров Крит.

Шевронные складки
Остров Крит.
Орегон. США.
Карбон. Южный Урал.

21.

По соотношению мощностей пластов в ядре и на крыльях
складки
1 – концентрические (мощности в замках и на крыльях
одинаковы, но морфология складок меняется вниз и вверх
по разрезу)
2 – подобные (мощности в замках больше, но морфология
складок сохраняется вниз и вверх по разрезу)
В концентрических складках вещество слоя не
перераспределяется, поэтому слои "вынуждены"
1 изменять радиус кривизны. Концентрические
складки вырождаются вверх и вниз по разрезу,
уменьшаются их высота, радиус кривизны,
возникают пережатые ядра.
Для сохранения формы подобных складок по
2 всему объему сминаемой толщи необходимо
перераспределение вещества слоя (частичное
выдавливание) из крыльев складки в область
замка.

22.

Изогоны – элементы собственной геометрии складок, представляющие собой линии
на поперечном разрезе складки, соединяющие на одном крыле точки с одинаковыми
углами наклона пластов относительно срединной поверхности
1. В концентрических складках
изогоны нормальны к поверхности
пласта, поэтому они равны между
собой и равны мощности пласта.
1
2. В подобных складках изогоны
тоже равны между собой, но
параллельны осевой поверхности,
т.е. параллельны друг другу
2
1
2

23. Карбон. Южный Урал. Фото Арк.В. Тевелева

Концентрические складки
Карбон. Южный Урал.
Фото Арк.В. Тевелева

24. Тибет. Google Earth

Концентрические складки
Тибет
Тибет. Google Earth

25. Атлас. Google Earth

Подобные складки
Атлас. Google Earth

26. Асимметричные складки. По Ramsay, Huber, 2001

По углу между осевой и срединной поверхностями
а=б
а>б
Асимметричные складки.
По Ramsay, Huber, 2001
1 – симметричные
(угол между срединной и осевой
поверхностями 90 , крылья
одинаковой длины)
2 – асимметричные
(угол между срединной и осевой
поверхностями меньше 90 ,
крылья разной длины)

27.

По объемной морфологии замков
1 – цилиндрические (шарнир прямолинеен, а кривизна замка постоянна по
всей длине складки);
2 – конические (шарнир прямолинеен, но кривизна замка постепенно
изменяется вдоль шарнира);
Это идеальные модели, удобные для
3 – нецилиндрические
описания морфологических особенностей
(шарнир ундулирует)
складок, однако природные объекты, как
правило, могут быть лишь с той или иной
степенью достоверности аппроксимированы
этими моделями.
Серия цилиндрических складок.
Тянь-Шань. Фото Ю.А. Лиона
Коническая складка. Ю. Урал.
Фото Е.А. Сотниковой

28.

Систематика складок на PQR-диаграмме [Williams, Chapman, 1979, цитируется по
А.Б. Кирмасову, 2011]
По оси Q – P изменяется угол
между крыльями складок,
а угол изгиба шарнира 180
По оси R – P изменяется угол
изометричных складок, у которых
угол изгиба шарнира равен углу
между крыльями складок
По оси Q – R изменяется угол изгиба шарнира от 180 до 0

29. Складки бывают как простыми, так и очень сложными. Чтобы понять их строение необходимо сначала их систематизировать

(классифицировать),
а затем для каждого типа изучить
и смоделировать условия их
формирования.
Сложные складки. Мрамор. Австрия

30. Складки. Положение в пространстве

31.

Совершенно одинаковые по собственным геометрическим параметрам
складки могут располагаться в земной коре самым разнообразным
образом. Они могут быть расположены по-разному и относительно
горизонтальной поверхности, и относительно стран света.
Определения
Угол наклона осевой поверхности ( ) –
плоский угол между осевой поверхностью и
горизонтальной плоскостью.
Ось складки (О) – линия пересечения
осевой поверхности с горизонтальной
плоскостью (вариант – с рельефом). Более
точный вариант – проекция шарнира складки на
горизонтальную поверхность.
О
О
Угол наклона шарнира ( ) – угол между
шарниром и горизонтальной плоскостью. Шарнир
задает геометрию складки в продольном
сечении, обычно он изогнут, но с большим
радиусом изгиба, чем изогнута складка в
поперечном сечении.
Ундуляция шарнира – изменение угла
наклона шарнира.

32.

Гребневая точка (g) – точка на
поверхности пласта с максимальной
высотой в поперечном сечении складки.
Гребень – линия на поверхности пласта,
проходящая через все гребневые точки
одной складки.
Гребневая поверхность –
поверхность, проходящая через все гребни
одной складки.
Гребневая и килевая поверхности в
Килевая точка (k) – точка на
подобных складках параллельны осевой
поверхности пласта с минимальной
поверхности, а в концентрических –
высотой в поперечном сечении складки. пересекают ее по оси изгиба
Киль – линия на поверхности пласта,
проходящая через все килевые точки
одной складки.
Килевая поверхность –
поверхность, проходящая через
все кили одной складки.
Кульминация гребня – самое
высокое положение гребневой
линии
Депрессия (седловина)
гребня – самое низкое положение
гребневой линии
При вертикальной осевой поверхности
гребень и киль совпадают с шарнирами
складок, а соответствующие им
поверхности – с осевой поверхностью

33. Базовая классификация складок по их положению в пространстве

1
2
По относительной ориентировке
в пространстве замка и крыльев выделяются:
1 – антиформы (замок относительно
крыльев ориентирован вверх);
2 – синформы (замок относительно
крыльев ориентирован вниз).
Не путать с антиклиналью и
синклиналью!
синклиналь –
антиформа
антиклиналь
– синформа

34.

Морфологические классификации складок
по ориентировке в пространстве
их основных элементов:
– по наклону осевой поверхности
– по изменению наклона осевой поверхности
– по наклону шарнира

35.

Классификация складок по наклону осевой поверхности
1 – прямые – осевые поверхности (S) вертикальны, крылья падают в разные
стороны! Оба крыла либо в нормальном залегании, либо в опрокинутом!
2 – наклонные – осевые поверхности (S) наклонны, но крылья все еще
падают в разные стороны! Оба крыла либо в нормальном залегании, либо в
опрокинутом!
3 – опрокинутые – осевые поверхности (S) наклонны, крылья падают в одну
сторону! Одно крыло в нормальном залегании, другое – в опрокинутом!
4 – лежачие – осевые поверхности (S) горизонтальны, крылья падают в
разные стороны! Одно крыло в нормальном залегании, другое – в опрокинутом

36.

Свойства складок
а) прямые: крылья падают в
противоположные стороны, оба в
нормальном залегании;
б) наклонные: крылья падают
в противоположные стороны под
разными углами, а осевая
поверхность – в сторону более
пологого крыла;
в) опрокинутые: крылья и
осевые поверхности падают в
одну сторону, но перевернутое
крыло круче осевой поверхности,
а нормальное – положе;
г) лежачие: на геологической
карте выглядят как моноклинали и
уверенно реконструируются
только в случае перевернутого
залегания;
д) ныряющие: (осевая
поверхность изогнута в виде
антиформы) на геологической
карте выглядят по-разному в
зависимости от эрозионного среза
а
б
б
в
в
в
г
д
1
2

37.

Классификация складок по изменению наклона осевой
поверхности
Особый тип: ныряющие складки – осевые поверхности (S) изогнуты в
виде пологих антиформ (1) или синформ (2).
Разные участки единой складки соответствуют разным морфологическим типам:
1 – опрокинутая антиформа вверх по разрезу сперва переходит в лежачую
складку, а потом – в синформу;
2 – опрокинутая синформа вверх по разрезу сначала переходит в лежачую
складку, а потом – в антиформу.

38. Закрытая прямая складка в известняках нижнего карбона. Южный Урал

Прямые складки
Осевые поверхности
прямых складок могут
быть не совсем строго
вертикальны.
Острая прямая
складка в известняках
нижнего карбона.
Южный Урал
Закрытая прямая
складка в известняках
нижнего карбона.
Южный Урал
Закрытая прямая
складка в известняках
нижнего карбона.
Южный Урал

39. Веерообразные складки в известняках нижнего карбона. Южный Урал

Особый случай: прямые
веерообразные складки
В прямых веерообразных
складках залегание пород
на крыльях всегда
перевернутое!
Веерообразные складки в
известняках нижнего
карбона. Южный Урал

40.

Свойства веерообразных складок
Оба крыла находятся в
перевернутом залегании
прямая веерообразная складка на
геологической карте при разных
эрозионных срезах в терминах
базовых классификаций?
А
Б
Б
А
D
C
S
D
C
А – антиклиналь,
антиформа
Б – антиклиналь,
синформа

41.

Наклонные складки
Нижний карбон. Южный
Урал
Нижний мел.
Краснодарский край

42. Опрокинутые острые складки в известняках нижнего карбона. Южный Урал

Опрокинутые складки
Опрокинутая острая складка.
Швейцарские Альпы.
Фото А.Г. Кошелева
Опрокинутые острые складки в
известняках нижнего карбона.
Южный Урал

43. Лежачая закрытая складка Ордовик. Ю. Урал. Фото Арк.В. Тевелева

Лежачие складки
Углы падения в обоих
крыльях лежачей складки
примерно одинаковы, а
азимуты противоположны!
Лежачие изоклинальные складки
в сланцах ордовика. Ю. Урал
Лежачая закрытая складка Ордовик.
Ю. Урал. Фото Арк.В. Тевелева
Лежачая изоклинальная
складка. Швейцарские
Альпы. Фото А.Г. Кошелева

44.

Классификация складок по углу наклона шарнира
1 – горизонтальные (шарнир горизонтален);
2 – погружающиеся (шарнир наклонен, появляются замыкания):
2 а – периклиналь (замыкание антиформы, шарнир наклонен от складки,
пласты погружаются к ее периферии)
2 б – центриклиналь (замыкание синформы, шарнир наклонен внутрь
складки, пласты погружаются к ее центру);
3 – вертикальные (шарнир вертикален)

45. Центриклиналь брахискладки. Горы Макран. Иран. Google Earth

Примеры центриклиналей
Центриклиналь брахискладки.
Горы Макран. Иран. Google Earth
Центриклиналь линейной
складки. Копетдаг. Google Earth

46.

Примеры периклиналей
Периклиналь
брахискладки. Атлас
Периклиналь
брахискладки. Атлас

47.

Замыкания складок на
геологических картах
Центриклиналь. Фрагмент синклинали
на Госгеолкарте-1000. Абакан.
По В.В. Беззубцеву и др., 2008
Центриклиналь. Фрагмент
синклинали на Госгеолкарте-200
Ю. Урал. По А.В. Жданову, 2003

48.

Южная периклиналь Чадобецкого поднятия
на Госгеолкарте-1000. Сибирская платформа.
По В.В. Беззубцеву и др., 2008
Периклинали линейных складок на
Госгеолкарте-1000. Северо-Уральск.
По В.П. Водолазской и др., 2003
Южная периклиналь крупной
складки. Госгеолкарта-200.
Q-41-XI

49. Острая складка с вертикальным шарниром. Верхний девон. Южный Урал

3 – вертикальные, точнее – складки с вертикальным шарниром
Складки с вертикальным шарниром очень специфичны.
Поскольку у этих складок вертикальны оба крыла и шарнир, у них вертикальны и
все основные поверхности: осевая, перегиба, срединная, огибающая.
Вследствие этого возникает несколько
парадоксальных ситуаций:
– осевая поверхность складок с вертикальным
шарниром вертикальна, но они не относятся к
типу "прямых";
– для складок с вертикальным шарниром можно
определить "синклиналь" это или "антиклиналь",
но нельзя определить "синформа" это или
"антиформа";
– в складках с вертикальным шарниром нельзя
определить "нормальное" или "перевернутое"
залегание пластов.
Острая складка с
вертикальным шарниром.
Верхний девон. Южный Урал

50.

Поскольку ось складки на самом деле показывает простирание ее шарнира,
принято считать, что складки с вертикальным шарниром не имеют оси,
хотя формально линия пересечения осевой поверхности с горизонтальной
плоскостью может быть определена! Именно поэтому ось складки лучше
определять как проекцию шарнира на горизонтальную плоскость.