Деформация горных пород Пликативные деформации

В результате тектонических движений горные породы подвергаются воздействию напряжений, что в конечном итоге приводит к изменению их пространственного положения, а также объема и формы. Типы деформации: Упругая деформация – объект деформации возвращается к исходной форме и размеру. Пластическая деформация – сохранение размеров и формы, приобретенных в ходе деформации. Хрупкая деформация – разрушение целостности объекта деформации.

Зависимость между величиной упругой деформации тела и величиной напряжения для деформации удлинения - укорочения (а) и сдвига (б) Закон Гука:

Общая кривая деформации: OA упругая деформация; АБ пластическая деформация с упрочением; БВ пластическая деформация с ослаблением тела перед разрывом. В точка разрыва. 1 предел упругости, 2 предел прочности, 3 конечная прочность.

В природе существует несколько механизмов реализации пластических деформаций твердых тел. 1. Перекристаллизация, при которой происходит перемещение отдельных ионов таким образом, что под действием сжимающего напряжения кристаллы укорачиваются по ходу сжатия и удлиняются в перпендикулярном направлении.

2. Внутризерновая деформация (трансляция) представляет собой процесс перемещения в определенном направлении цепочек ионов. При этом под действием касательных напряжений происходит сдвиг этих цепочек. Затем начинаются необратимые пластические деформации, вызванные разрывами ранее существовавших связей и установлением новых.

Внешние условия, влияющие на деформацию горных пород: 1. Длительность процесса деформации влияет на такие свойства как релаксация и ползучесть. Если напряжение в теле действует кратковременно, то пластическая (необратимая) деформация начинается, когда напряжение превысит предел упругости. При длительном воздействии напряжений пластическая деформация происходит, когда напряжения меньше предела упругости. Изменения наступают при относительно низких значениях напряжений.

2. Равномерное всестороннее давление снижает предел упругости и одновременно повышает предел прочности, при этом диапазон пластичности заметно расширяется. То есть, при прочих равных условиях одни и те же горные породы будут более пластичными на глубине, чем на поверхности. В поверхностных условиях деформируемые породы обладают свойствами твердых и упругих тел, способных только к разрушению. 3. Давление флюидов, содержащихся в порах и трещинах, снижает предел упругости и расширяет диапазон пластичности, но вместе с тем уменьшает предел прочности горных пород.

4. Рост температуры влияет на деформационные свойства горных пород, так же как флюидное давление. Флюиды при повышении температуры расширяются и давят на твердый каркас. Каркас также увеличивается в объеме при нагревании, что приводит в совокупности к снижению предела упругости. Породы в таких условиях в большей степени подвергаются пластическим и, затем, разрывным деформациям.

СКЛАДЧАТЫЕ ФОРМЫ ЗАЛЕГАНИЯ СЛОЕВ В результате эндогенных (тектонические движения, метаморфизм), а иногда и экзогенных (подводно-оползневые явления, гляциодислокации и др.) процессов горные породы приобретают волнообразные изгибы слоев, которые называют складками.

На карте складчатое строение выглядит как чередование полос горных пород одного возраста. Моноклинальное залегание Складчатое залегание

ЭЛЕМЕНТЫ СТРОЕНИЯ СКЛАДОК Замок складки это участок перегиба слоев с внешней стороны. Ядро складки участок перегиба слоев с внутренней стороны.

Крылья фрагменты слоев, заключенные между их изгибами в замках соседних складок. Угол падения крыла это угол между линией падения слоя в крыле складки и ее проекцией на горизонтальную плоскость. Если продолжить крылья складки в область замка, то они пересекутся под определенным углом - углом складки.

Осевая поверхность делит угол складки пополам и проходит через точки перегиба слоев. Она может быть плоской, может изгибаться. Угол ее наклона может изменяться от 0° до 90°. Наклон осевой поверхности - вергентность.

Линия, образующаяся при пересечении осевой поверхности с поверхностью какого-либо слоя, называется шарниром складки. В зависимости от характера деформаций пород шарниры могут представлять собой прямую или волнистую линию. Периодическое воздыхание и погружение шарнира – ундуляция.

Ось складки это линия, образующаяся при пересечении осевой поверхности с поверхностью рельефа. В отдельных случаях складка может расщепляться. Такое явление поучило название виргация.

Гребневая поверхность - поверхность, соединяющая самые высокие точки расположения слоев, образующих складку. Гребень складки представляет собой линию пересечения гребневой поверхности с кровлей или подошвой любого из слоев складки. В случае прямой складки совпадает с осевой поверхностью складки. Гребневая поверхность определяется при изучении наклонных и опрокинутых складок. В прямых складках она совпадает с осевой поверхностью.

АНТИКЛИНАЛЬНЫЕ И СИНКЛИНАЛЬНЫЕ СКЛАДКИ Все складки по возрастному соотношению слоев в ядре и замковой части делится на антиклинальные и синклинальные. У антиклинальных складок в ядре находятся более древние породы, чем в замковой части. В синклинальных складках в ядре находятся более молодые породы, чем в замке. На картах соответственно в центральной части (ядре) будут более молодые породы, чем на крыльях.

Поздний триас Ранний триас Поздняя пермь Ранняя пермь Поздний карбон Ранний карбон Девон Поздняя пермь Ранняя пермь

Классификация складок по положению осевой поверхности прямые наклонные опрокинутыележачие ныряющие

По величине угла в замковой части складки делят на открытые угол более 90°, средние угол от 30° до 90° и сжатые угол меньше 30°

А нормальные; Б изоклинальные; В веерообразные. Деление складок по взаимному расположению крыльев

Компетентные и некомпетентные слои (горные породы) Компетентные слои сложены пластичными горными породами – глины, сланцы, филлиты, кристаллические сланцы. Некомпетентные слои сложены крепкими горными породами, склонными к хрупким деформациям – известняки, базальты, эклогиты, грануляты. концентрические подобные с утоненным замком

Новые обозначения элементов залегания для геологических карт: А - на примере шарьяжной складки в разрезе, Б - реальная складка Восточного Крыма