Механика грунтов

Основные  элементы складок:

1. Крылья - боковые части складки,

2. Ядро - внутренняя часть складки,

3. Замок  складки или свод-место перегиба  пластов,

4. Осевая  плоскость-плоскость делит угол  складки пополам. Ось складки  - это линия пересечения осевой  плоскости с горизонтальной поверхностью.

5. Шарнир-линия  пересечения осевой плоскости  с перегибом крыльев.

Среди складок выделяют два типа: 1 - антиклинали  и 2 - синклинали. Относительно дневной  поверхности в разрезе первый тип имеет выпуклое строение слоев, а второй тип - вогнутое строение. Признаком  первого типа складок является залегание  в их ядре древних пород, а в крыльях - более молодых; а у второго типа - молодые породы в ядре, а на крыльях более древние.

По соотношению  размеров в складке (длина и ширина) их разделяют на:

- линейные - длина в несколько раз >ширины.

- брахискладки - длина в 2-3 раза > ширины.

- изометричные - длина и ширина примерно равны.  Среди них выпуклые складки  называются куполами, а вогнутые - мульдами.

Линейные  складки образуют сложные складчатые формы и занимают обширные пространства, называемые складчатыми областями. В них происходит сочетание антиклинальных и синклинальных складок, и если такое сочетание в целом образует сводовое поднятие, то оно называется антиклинорием, а если образует прогиб-то называется синклинорий. Для них характерны крутые падения крыльев и протяженность на сотни км.

Сочетание антиклинориев и синклинориев образует мегасинклинории и мегантиклинории. На Урале примером мегасинклинория  является Тагильский, а мегантиклинория - Восточно-Уральское поднятие.

Разрывные нарушения образуются вследствие тектонической деформации пластов с нарушением их сплошности. Они различаются по форме, размерам, амплитуде и другим параметрам.

Элементы  разрывных нарушений:

- плоскость  разрыва или сместитель,

- крылья  или блоки пород по обе стороны  от сместителя.

Как и  у пласта горных пород у сместителя есть элементы залегания - аз. пад. и угол пад. Блок пород расположенный над плоскостью разрыва называется висячим, а под плоскостью - лежачим.

Основные  типы тектонических разрывов.

По направлению  перемещений блоков в вертикальном и горизонтальном направлениях выделяют:

- взбросы  и сбросы - образуются при вертикальных  перемещениях блоков вдоль сместителя, у которого угол падения >45о.  Взбросом называют разлом, у которого  лежачий блок опущен, а висячий  - приподнят (взброшен); сбросом же называют разлом, у которого висячий блок опущен, а лежачий - приподнят;

- сдвиги  образуются в случае, когда блоки  перемещаются относительно друг  друга в горизонтальном направлении.  Сдвиги разделяются на: правые - когда  блоки смещаясь двигаются по  часовой стрелке; левые - перемещения блоков в плане происходит против часовой стрелки.

В природе  редко встречаются разрывы какого-то одного типа. По одному сместителю могут  происходить как вертикальные, так  и горизонтальные смещения. Образуются взбросо- и сбросо-сдвиги.

Поверхность сместителя и его мощность могут  измеряться: от мм (зеркала скольжения) до сотен метров (в этом случае сместитель рассматривается как геологическое  тело линейной формы, заполненное перетертым материалом - тектоническими брекчиями  и милонитами, или жилами различного состава).

Часто тектонические нарушения образуют систему разломов:

- грабен  представляет систему, в которой  центральная часть (блок) опущена,  а крылья подняты;

- горст-это  система разломов, в которой центральная  часть поднята, а крылья опущены.

Система грабенов протяженная на сотни км называется рифт.

(Байкальский  рифт, Восточно-Африканская рифтовая  система).

По глубине  и протяженности разрывы делятся  на трещины и разломы. Трещины  имеют размеры от см до нескольких метров. Разломы имеют размеры от км до сотен км.

По глубине  разломы подразделяются на: коровые - пересекают земную кору и входят в  мантию, глубинные - пересекают мантию.

Взбросы, у которых угол наклона сместителя < 45о называются надвигами. Система  крупных надвигов с почти горизонтальным перемещением блоков на большие расстояния называется тектоническими покровами или шарьяжами.

       Неотектонические (новейшие) движения проявились в различных частях Земли и определили её современный рельеф. Наиболее максимально они проявились в формировании горного рельефа. Все горы на Земле сформировались в неоген - четвертичном периодах, реже палеоген - четвертичном, хотя по высоте они отличаются. Гималаи и Альпы - высокие, а Уральские горы значительно ниже первых. Это зависело от неравномерности проявления интенсивности неотектонических движений.

         Для изучения современных и неотектонических движений широко используется геоморфологические методы. С помощью топокарт и аэроснимков выявляют аномалии рельефа, которые отражают тектонические движения.

          О перемещении речной долины или береговой линии моря можно судить по положению речных и морских террас. Признаками неотектонических опусканий служит образование эстуариев, погружение террас ниже уровня моря, величина коралловых рифов более 40-60 м.

Научное и практическое значение изучения тектонических  движений и результатов этих движений:

1-Позволяет  проводить палеотектонические реконструкции;

2-Возможность  определять условия формирования  строения земной коры (как частный  случай - определение условий формирования рельефа земной поверхности).

Реконструкции движений по разломам и определения  путей движения рудоносных растворов  и их концентрации в благоприятных  структурных позициях позволяют  на практике проводить целенаправленные поиски полезных ископаемых.

Тектоника плит

       Тектоника плит - это основной процесс, который в значительной степени формирует облик Земли. Слово «тектоника» происходит от греческогот «тектон» - «строитель» или «плотник», плитами же в тектонике называют куски литосферы. Согласно этой теории литосфера Земли образована гигантскими плитами, которые придают нашей планете мозаичную структуру. По поверхности 3 емли движутся не континенты, а литосферные плиты. Медленно передвигаясь, они увлекают за собой континенты и океаническое дно. Плиты сталкиваются друг с другом, выдавливая земную твердь в виде горных хребтов и горных систем, или продавливаются вглубь, создавая сверхглубокие впадины в океане. Их могучая деятельность прерывается лишь краткими катастрофическими событиями - землетрясениями и извержениями вулканов. Почти вся геологическая активность сосредоточена вдоль границ плит.

            То, что плиты перемещаются, вполне доказано (с помощью спутников можно точно измерить изменение расстояния между двумя точками на разных плитах и определить скорость их перемещения), но механизм их движения все еще до конца неизвестен. Существующая теория объясняет движение плит тем, что возникающие в толще мантии горячие зоны выбрасывают к поверхности нагретое подвижное вещество - плюмы, которые своим напором заставляют континенты смещаться.

        Вопрос о том, когда процессы плитовой тектоники возникли впервые, обсуждается среди специалистов уже более трех десятилетий. Сначала считалось, что они сравнительно молоды - всего несколько сот миллионов лет, но в связи с новыми данными их возраст может бьть «отодвинут» глубоко в архейскую эру. Если это предположение подтвердится, то придется признать, что примерно 2,5 млрд. лет назад Земля выделяла тепловую энергию на поверхность таким же образом, как и сегодня.

       К сожалению, теория тектоники плит не объясняет, как движение плит связано с процессами, происходящими в глубине планеты, поэтому необходима иная теория, описывающая не только строение и передвижение литосферных плит, но и внутреннее строение самой Земли, и те процессы, которые происходят в ее недрах. Однако разработка такой теории связана с большими трудностями, так как требует совместных усилий геологов, геофизиков, физиков, химиков, математиков и географов. И тем не менее попытки ее создании не прекращаются.

Тектонические движения - движения земной коры, вызванные  процессами проходящими в ее недрах. Основной причиной тектонических движений считаются конвективные течения  в мантии, возбуждаемые теплом распада  радиоактивных элементов и гравитационной дифференциацией ее вещества в сочетании с действием силы тяжести и стремлением литосферы к гравитационному равновесию по отношению к поверхности астепосферы.

1.Вертикальные  тектонические движения.

       Любой участок земной поверхности с течением времени неоднократно испытывал восходящие и нисходящие тектонические движения. Имеются данные о погружении обширных районов дна в юго-западной части Тихого океана.

       Однако колебания уровня моря нельзя связывать с локальными по площади поднятиями. Существуют другие доказательства вертикальных тектонических смещений.

Изменение характера осадконакопления.

      Трансгрессия (наступление) моря, начавшаяся вследствие погружения суши, приводит к накоплению морских осадков на эрозионной поверхности Земли. Регрессия (отступление) отражается в смене морского осадконакопления континентальным или же просто прекращением морского осадконакопления с последующей эрозией. В стратиграфических разрезах запечатлено множество событий такого рода. Многократно море заливало целые области, затем покидало их, а спустя некоторое время снова покрывало водой. Максимальная амплитуда вертикальных тектонических движений отражена в максимальной мощности морских отложений на погружавшихся участках земной поверхности, может достигать 20 км. и более.

       Крутопадающие сбросы со смещением по падению сбрасывателя. Любые разрывы со смещением слоев по падению или восстанию по плоскости сбрасывателя свидетельствуют о вертикальных тектонических смещениях. Они относительны: вверх? вниз? и т.д.

              Максимальное относительное смещение по одной плоскости может достигать 1 км.

              Поднятия. Морские отложения часто можно обнаружить высоко в горах. Они накапливались первоначально ниже уровня моря, но позже были подняты на большую высоту. Амплитуда подъема в ряде случаев может достигать 10 км.

               Метаморфизм. На поверхности Земли широко распространены метаморфозы породы, которые были перекристаллизированы при давлениях до 10 кбар и более. Такие давления достигаются на глубинах до 20 - 30 км, характерных для пород глацкофанлавсаней-сланцевой фации. Степень перекристаллизации этих пород, свидетельствует о том, что в процессе геологической истории эрозией была уничтожена мощная перекрывавшая их толща отложений, а амплитуда поднятия составляет 20-30 км.

               Поднятия могут происходить с деформацией или без деформации слоев. Например, в области современного плато Колорадо, где в PZ и MZ происходит спокойное осадконакопление, воздымание произошло в раннем Z и не сопровождалось занятной деформацией слоев (в районе Большого Каньона залегают совершенно горизонтально). А докембрийский щит Западной Австралии был поднят вдоль разлома на западной окраине континента; этому разлому в рельефе поверхности соответствует уступ.

               В некоторых случаях перемещения могут обусловливаться стремлением к изостатическому равновесию. Если, например, эрозией уничтожается часть телец создающих нагрузку в горном хребте, остаток хребта воздымается, а если на морском дне отлагаются осадки, оно может прогибаться под их тяжестью.

2.Горизонтальные  тектонические движения.

             Проявляются в двух видах: сжатия и растяжения.

             Сжатия. Собранные в складки осадочные слои указывают на уменьшение горизонтальных расстояний между отдельными точками, происходившие перпендикулярно осям складок. Такое уменьшение предполагает сжатие. Объяснение сжатия основывалось на наблюдающейся потере Землей тепла и возможным ее остыванием, что должно обусловливать сокращение ее объема. Другая гипотеза: складки и покровные структуры могут образовываться под воздействием вертикальных движений и последующего скольжения крупных блоков осадочных пород, начинающих сминаться в складки в ходе этого процесса. То, что определенные сжимающие усилия и уменьшение размеров коры сопровождают образование складчатых горных хребтов(Альпы), представляется очевидным.