РАЗРЫВНЫЕ НАРУШЕНИЯ

До сих пор речь шла о таких деформациях пластов горных пород, которые не нарушали сплошности пласта, хотя пласт при этом мог сильно изгибаться. Иными словами, даже в самых сложных складках можно проследить какой-либо пласт, выбранный нами наугад, по всей складке как в поперечном, так и в продольном разрезах.

Однако если тектонические напряжения растут, то в какое-то время может быть превышен предел прочности горных пород, и тогда они дол­жны будут разрушиться или разорваться вдоль некоторой плоскости — образуется разрывное нарушение, разрыв или разлом, а вдоль этой плос­кости происходит смещение одного массива относительно другого.

Тектонические разрывы, как и складки, чрезвычайно разнообразны по своей форме, размерам, величине смещения и т. д. Для того чтобы разобраться в разрывных нарушениях, надо определить некоторые их элементы, как и в случае со складками (рис. 44 на цветной вклейке).

Так, в любом разрыве всегда присутствуют поверхность разрыва, или сместитель, и крылья разрыва, или два блока горных пород, распо­ложенные по обе стороны от поверхности разрыва, которые и подвер­гаются смещению (рис. 17.23). Так как в большинстве случаев поверх­ность разрыва наклонена, то блок пород или крыло, располагающееся выше сместителя, называют висячим — оно как бы «висит» над ним, а блок, располагающийся ниже — лежачим. Перемещение крыльев друг относительно друга по сместителю является очень важным показате­лем, его величина называется амплитудой смещения.

II Рис. 17.23. I — Элементы сброса. Блоки (крылья): 1 — поднятый (лежачий), 2 — опу­щенный (висячий), 3 — сместитель, 4 — амплитуда по сместителю, 5 — стратиграфическая амплитуда, б — вертикальная амплитуда, 7 — горизонтальная амплитуда. II — блок- диаграммы: А — сброса, Б — взброса. Крылья: 1 — лежачее; 2 — висячее; 3 — сместитель

 

По амплитуде смещения мы судим о том, маленькое или большое было смещение по разрыву. Но это смещение можно отсчитывать как по сместителю, так и по вертикали и горизонтали.

Существует несколько главных типов разрывов — это сброс, взброс (надвиг), покров (шаръяж) и сдвиг. Понять, что они собой представляют, позволяет рис. 17.24. Хорошо видно, что при сбросе поверхность разры­ва наклонена в сторону опущенного блока, при взбросе — наоборот, как и при надвиге, только в последнем случае поверхность разрыва более пологая. У покрова поверхность разрыва близка к горизонтальной. Во всех этих случаях смещение имеет вертикальную и горизонтальную ком­поненты, а при сдвиге смещение происходит вдоль поверхности разрыва (любого наклона) и имеет только горизонтальную компоненту.

 

Рис. 17.24. Различные типы тектонических разрывов: 1 — сброс; 2 — взброс; - надвиг; 4 — сдвиг; 5 — покров: А — аллохтон; Б — автохтон; В — тектонический

останец; Г — тектоническое окно, Д — корень покрова; 6 — вертикальный сброс, Горный Алтай (фото Б. М. Богачкина)

Можно легко убедиться в том, что совершенно безразлично, двигался ли один блок, а другой был неподвижен, или они оба перемещались на одно и то же расстояние, либо на разные расстояния. Важен конечный результат, и всегда сбросом будет называться разрыв, поверхность кото­рого наклонена в сторону относительно опущенного блока или крыла.

В случае покрова (шарьяжа) выделяют автохтон — породы, по ко­торым перемещается тело покрова, и аллохтон, собственно покров. Пе­редняя часть покрова называется фронтом покрова, а обнажающийся автохтон из-под аллохтона в результате эрозии — тектоническим ок­ном. Расчлененные участки фронтальной части аллохтона называются тектоническими останцами (см. рис. 17.24).

Разрывные нарушения могут встречаться поодиночке, а могут образо­вывать сложные системы, например многоступенчатые грабены и горсты.

з

Грабен — это структура, ограниченная с двух сторон сбросами, по которым ее центральная часть опущена (рис. 17.25). Если сбросов
с двух сторон много и они параллельны друг другу, то образуется слож­ный многоступенчатый грабен. Прослеживаясь на тысячи километров и образуя сложные кулисообразные цепочки, системы крупных, много­ступенчатых грабенов называются рифтами или рифтовыми система­ми. Хорошо известна Великая Африкано-Аравийская система рифтов, прослеживаемая от южной Турции через Левант в Красное море и да­лее от района Эфиопии на юг Африки до реки Замбези. Длина такой континентальной рифтовой системы составляет более 6500 км, и обра­зовалась она, по геологическим понятиям, совсем недавно, всего лишь 15-10 млн лет тому назад (рис. 17.26).

 

 

 

 

Рис. 17.25. Сочетание разрывных нарушений: 1 — ступенчатые сбросы; 2 — грабен; 3 — горст; 4 — листрические сбросы; 5 — грабены и горсты в сложном рифте

 

Знаменитое озеро Байкал, крупнейшее в мире хранилище пресной воды, как раз и приурочено к асимметричному грабену, в котором наи­большая глубина озера достигает 1620 м, а глубина днища грабена по осадкам плиоценового возраста (4 млн лет) составляет 5 км (рис. 17.27). Байкальский грабен многоступенчатый и является частью сложной риф­товой системы молодых грабенов, протягивающейся на 2500 км. Такие же рифтовые системы, состоящие из грабенов, известны в Европе — Рейнский грабен, древние грабены Осло, Викинг в Северном море; в Северной Америке — Рио-Гранде.

Самые грандиозные рифтовые системы Земли, состоящие из уз­ких грабенов, приурочены к сводам срединно-океанских хребтов. Их общая длина превышает 80 тыс. км. И там их формирование связано

Запад

Запад

Восток

 

 

Запад

Восток

Рис. 17.26. Схематические профили, показывающие развитие Кенийского сложного грабена (Восточная Африка) с позднего миоцена до современности. Черные точки и штрихи — вулканические покровы разного возраста

 

 

j I и О

 

0 5 Ю кц 1_ I I

; ■ О'- '

Рис. 17.27. Поперечный профиль через грабен оз. Байкал

 

с постоянным растяжением океанской коры ввиду того, что из ман­тии Земли все время поступают базальты, которые наращивают океа­ническую кору. Этот процесс называется спредингом.

Горстом называется структура, обладающая формой, противополож­ной грабену, т. е. центральная ее часть поднята. Это связано с тем, что грабен — провал, связанный с растягивающими усилиями, тогда как образование горста обусловлено сжатием.

Покров. Пожалуй, никакие другие типы разрывов не вызывали та­ких ожесточенных споров, порой драматических, среди геологов, как покровы. «Родиной» покровов считаются Альпы, где их впервые опи­сали в конце прошлого века.

Покровы и надвиги составляют характерную черту горно-складча­тых сооружений, испытавших сильное сжатие, например Альпы, Пи­ренеи, Большой Кавказ, Канадские Скалистые горы, Урал и т. д. (рис. 17.28). В настоящее время установлены покровы в Аппалачских горах востока Северной Америки, переместившиеся на запад по очень поло­гой поверхности более чем на 200 км с востока.

Щ а J> Рис. 17.28. Тектонический покров. 1 — поверхность разрыва; 2 — аллохтон (тело покрова); 3 — автохтон; 4 — тектоническое окно; 5 — тектонический останец. D, — нижний девон. К — мел

 

Еще более яркий пример — это Скандинавские горы, которые, про­тягиваясь с юга на север на 1500 км, представляют собой гигантский покров, надвинутый по горизонтальной поверхности с запада, со сторо­ны Атлантики, на древние кристаллические толщи Балтийского щита на расстояние более 250 км. Из-под разрушенного и размытого покрова (аллохтона) местами в тектонических окнах проглядывают породы ав­тохтона, т. е. тех толщ, по которым покров двигался.

Покровы и надвиги интересны тем, что под ними могут залегать важные полезные ископаемые, особенно нефть и газ. Но на поверхнос­ти никаких признаков нефти нет, и, чтобы добраться до нее, надо про­бурить 3-4 км совсем других пород — аллохтона, что было сделано в Аппалачах и Предкарпатье, да и во многих других местах.

Запад Северной Америки — Калифорния — это район частых и сильных землетрясений, причем последнее и очень мощное произошло в конце 1993 г., когда разрушения охватили крупный город Лос- Анджелес. Виновником этих землетрясений является знаменитый текто­нический разрыв-сдвиг Сан-Андреас, т. е. сдвиг Святого Андрея (рис. 17.29). При сдвиге два блока горных пород перемещаются вдоль плоско­сти разрыва. Именно такая картина и наблюдается в сдвиге Сан-Андре­ас, причем величина среднего смещения оценивается примерно в 1 м за 100 лет. Непрерывными движениями по этому сдвигу смещаются русла рек, разрушаются и смещаются бетонные желоба для воды, изгороди. Наряду с медленными смещениями случаются и мгновенные подвижки, которые вызывают землетрясения.

Рис. 17.29. Сдвиг Сан-Андреас в Калифорнии (США). Города Сан-Франциско и Лос-Анджелес находятся в опасной сейсмической зоне

 

Большие массы горных пород, смещаемые вдоль какой-либо повер­хности разрыва, благодаря своему огромному весу оказывают друг на друга мощное давление, под воздействием которого образуется глад­кая, отполированная поверхность в горных породах, называемая зерка­лом скольжения.

Если между перемещающимися блоками горных пород попадают твердые обломки, то на зеркалах скольжения появляются штрихи и борозды, выдавленные этими обломками. Нередко в зоне разрыва наблюдается скопление остроугольных обломков разного размера за счет дробления блоков при смещении, иногда сцементированных глиной, образовавшейся из тонко перетертых обломков. Такие поро­ды называются тектонической брекчией, или милонитом. В крупных разрывных нарушениях мощность милонитов может достигать де­сятков метров.