В структурной геологии складка — это совокупность первоначально плоских поверхностей, таких как осадочные пласты , которые изгибаются или искривляются ( «складываются» ) во время постоянной деформации . Складки на камнях различаются по размеру: от микроскопических извилин до складок размером с гору. Они встречаются в виде отдельных изолированных складок или периодических наборов (так называемых последовательностей складок ). Синседиментарные складки – это складки, образовавшиеся при отложении осадочных пород.
Складки образуются в различных условиях напряжений , порового давления и температурного градиента , о чем свидетельствует их присутствие в мягких отложениях , во всем спектре метаморфических пород и даже в качестве первичных структур течения в некоторых магматических породах . Совокупность складок, распределенных в региональном масштабе, образует складчатый пояс — общий признак складчатых зон . Складки обычно образуются в результате сокращения существующих слоев, но могут также образовываться в результате смещения по неплоскому разлому ( складка изгиба разлома ), на вершине распространяющегося разлома ( складка распространения разлома ), дифференциальным уплотнением или из-за к последствиям высокоуровневого магматического внедрения , например, над лакколитом .
Шарнир сгиба — это линия, соединяющая точки максимальной кривизны на сложенной поверхности. Эта линия может быть прямой или изогнутой. Для обозначения этой особенности также использовался термин шарнирная линия . [1]
Поверхность складки, если смотреть перпендикулярно направлению ее укорочения, можно разделить на шарнирную и отгибную части; крылья представляют собой фланги складки, а крылья сходятся в шарнирной зоне. Внутри шарнирной зоны находится шарнирная точка, которая является точкой минимального радиуса кривизны ( максимальной кривизны) складки. Гребень складки представляет собой самую высокую точку поверхности складки, а впадина — самую низкую точку. Точка перегиба складки — это точка на конечности, в которой вогнутость меняется на противоположную; на обычных складках это середина отгиба.
Осевая поверхность определяется как плоскость, соединяющая все шарнирные линии сложенных друг на друга поверхностей. Если осевая поверхность плоская, она называется осевой плоскостью и может быть описана в терминах простирания и падения .
Складки могут иметь ось сгиба . Ось сгиба «является ближайшим приближением к прямой линии, которая при перемещении параллельно самой себе создает форму складки». [2] (Рамзи, 1967). Складка, которая может быть образована осью сгиба, называется цилиндрической складкой . Этот термин был расширен и теперь включает почти цилиндрические складки. Часто ось сгиба совпадает с линией шарнира. [3] [4]
В обнажениях довольно часто наблюдаются мелкие складки; крупные складки встречаются редко, за исключением более засушливых стран. Однако мелкие складки часто могут дать ключ к пониманию основных складок, с которыми они связаны. Они отражают одну и ту же форму и стиль, направление залегания смыканий крупных складок, а их спайность указывает на положение осевых плоскостей крупных складок и направление их переворота [5]
Складка может иметь форму шеврона с плоскими конечностями, сходящимися на угловой оси, заостренной с изогнутыми конечностями, круглой с изогнутой осью или эллиптической с неравной длиной волны .
Плотность складки определяется размером угла между ветвями складки (измеренного по касательной к поверхности сгиба на линии перегиба каждого плеча), называемого углом между конечностями. Пологие складки имеют угол между конечностями от 180° до 120°, открытые складки - от 120° до 70°, закрытые складки - от 70° до 30°, плотные складки - от 30° до 0°. [6] Изоклины , или изоклинальные складки , имеют угол между конечностями от 10° до нуля, с практически параллельными конечностями.
Не все складки одинаковы по обе стороны от оси сгиба. Те, у кого конечности относительно одинаковой длины, называются симметричными , а те, у кого конечности сильно неравны, — асимметричными . Асимметричные складки обычно имеют ось, расположенную под углом к исходной развернутой поверхности, на которой они образовались.
Вергентность рассчитывается в направлении, перпендикулярном оси сгиба.
Складки, которые поддерживают одинаковую толщину слоя, классифицируются как концентрические складки. Те, которые этого не делают, называются подобными складками . Подобные складки характеризуются истончением конечностей и утолщением замочной зоны. Концентрические складки возникают в результате деформации из-за активного выпучивания слоев, тогда как подобные складки обычно образуются в результате той или иной формы сдвигового потока, когда слои не являются механически активными. Рамзай предложил схему классификации складок, которая часто используется для описания складок в профиле на основе кривизны внутренней и внешней линий складки и поведения изогонов падения . то есть линии, соединяющие точки одинакового падения на соседних складчатых поверхностях: [8]
( Гомоклин включает в себя пласты, падающие в одном направлении, но не обязательно имеющие складчатость.)
Складки появляются на всех масштабах, во всех типах горных пород , на всех уровнях земной коры . Они возникают по разным причинам.
Когда последовательность слоистых пород укорачивается параллельно ее слоистости, эта деформация может компенсироваться несколькими способами: однородным сокращением, взбросами или складчатостью. Реакция зависит от толщины механического слоя и контраста свойств между слоями. Если слои начинают сгибаться, стиль сгиба также зависит от этих свойств. Изолированные толстые компетентные слои в менее компетентной матрице контролируют сгибание и обычно образуют классические закругленные складки-пряжки, которые компенсируются деформацией матрицы. При регулярном чередовании слоев контрастных свойств, таких как песчаниково-сланцевые толщи, обычно образуются изломы, коробчатые складки и шевронные складки. [10]
Многие складки напрямую связаны с разломами, связанными с их распространением, смещением и аккомодацией напряжений между соседними разломами.
Складки разломно-изгибов возникают в результате смещения по неплоскому разлому. В невертикальных разломах висячая стена деформируется, чтобы компенсировать несоответствие разлома по мере продвижения смещения. Складки разломов возникают как при растяжении, так и при надвигах. Кроме того, листрические разломы образуют опрокидывающиеся антиклинали в своих висячих стенках. [11] При надвиге пандусные антиклинали образуются всякий раз, когда надвиг разрезает участок от одного уровня отрыва к другому. Смещение по этой рампе с большим углом приводит к складыванию. [12]
Складки распространения разлома или складки концевой линии возникают, когда происходит смещение существующего разлома без дальнейшего распространения. Как при взбросах, так и при сбросах это приводит к складчатости вышележащей толщи, часто в виде моноклинали . [13]
Когда надвиг продолжает смещаться над плоским отрывом без дальнейшего распространения разлома, могут образовываться складки отрыва , обычно коробчатого типа. Они обычно встречаются над хорошим отрядом, например, в горах Джура , где отряд встречается на эвапоритах среднего триаса . [14]
Зоны сдвига, которые приближаются к простому сдвигу, обычно содержат незначительные асимметричные складки, направление переворота которых соответствует общему направлению сдвига. Некоторые из этих складок имеют сильно изогнутые шарнирные линии и называются складками-ножнами . Складки в зонах сдвига могут передаваться по наследству, образовываться из-за ориентации предсдвигающих слоев или образовываться из-за нестабильности внутри сдвигового потока. [15]
Недавно отложившиеся отложения обычно механически слабы и склонны к повторной мобилизации, прежде чем они станут литифицированными, что приведет к складчатости. Чтобы отличить их от складок тектонического происхождения, такие структуры называют конседиментационными (образовавшимися в процессе седиментации).
Складчатость осадка: когда осадки образуются в плохо консолидированных отложениях, они обычно подвергаются складчатости, особенно на передних краях, во время их размещения. Асимметрия складок оползня может быть использована для определения направлений палеосклонов в толщах осадочных пород. [16]
Обезвоживание: Быстрое обезвоживание песчаных отложений, возможно, вызванное сейсмической активностью, может привести к образованию извилистой слоистости. [17]
Уплотнение: складки могут образовываться в более молодой последовательности за счет дифференциального уплотнения более старых структур, таких как блоки разломов и рифы . [18]
Размещение магматических интрузий имеет тенденцию деформировать окружающую вмещающую породу . В случае высокоуровневых интрузий вблизи поверхности Земли эта деформация концентрируется над интрузией и часто принимает форму складчатости, как у верхней поверхности лакколита . [19]
Податливость слоев горной породы называется компетентностью : компетентный слой или пласт горной породы может выдерживать приложенную нагрузку без разрушения и является относительно прочным, тогда как некомпетентный слой относительно слабый. Когда горная порода ведет себя как жидкость, как в случае с очень слабой породой, такой как каменная соль, или любой другой породой, которая залегла достаточно глубоко, она обычно демонстрирует складчатость потока (также называемую пассивной складчатостью , потому что сопротивление оказывается небольшим): слои появляются смещались неискаженными, принимая любую форму, которую им придавали окружающие более твердые камни. Слои служат просто маркерами складчатости. [21] Такая складчатость также характерна для многих магматических интрузий и ледникового льда. [22]
Складчатость горных пород должна уравновешивать деформацию слоев с сохранением объема горной массы. Это происходит за счет нескольких механизмов.
Изгибное скольжение позволяет складывать, создавая параллельное скольжение между слоями сложенных пластов, что в совокупности приводит к деформации. Хорошей аналогией является изгиб телефонной книги, где сохранение объема достигается за счет скольжения между страницами книги.
Складка, образовавшаяся в результате сжатия компетентных пластов горных пород, называется «складкой изгиба».
Обычно считается, что складывание происходит в результате простого выпучивания плоской поверхности и ограничивающего ее объема. Изменение объема компенсируется параллельным слоем, укорачивающим объем, который увеличивается в толщине . Складывание с помощью этого механизма типично для аналогичного стиля складывания, поскольку утонченные ветви укорачиваются по горизонтали, а утолщенные петли — по вертикали.
Если складчатую деформацию невозможно компенсировать скольжением при изгибе или сокращением объема (выпучиванием), породы обычно удаляются с пути воздействия напряжения. Это достигается за счет растворения под давлением , формы метаморфического процесса, при котором породы укорачиваются за счет растворения компонентов в областях с высокой деформацией и повторного отложения их в областях с более низкой деформацией. Образующиеся таким образом складки включают примеры в мигматитах и участках с сильным осевым плоским кливажом .
Складки в породе образуются вокруг поля напряжений , в котором расположены породы, и реологии или метода реакции на напряжение породы в момент приложения напряжения.
Реология складываемых слоев определяет характерные особенности складок, измеряемые в полевых условиях. Породы, которые легче деформируются, образуют множество коротковолновых складок с высокой амплитудой. Породы, которые не так легко деформируются, образуют длинноволновые складки малой амплитуды.
Слои породы, складывающиеся в шарнир, должны выдерживать большие деформации в шарнирной зоне. Это приводит к образованию пустот между слоями. Эти пустоты, а особенно тот факт, что давление воды в пустотах ниже, чем за их пределами, действуют как триггеры отложения минералов. За миллионы лет этот процесс способен собирать большие количества микроэлементов с больших пространств горных пород и откладывать их в очень концентрированных местах. Это может быть механизм, отвечающий за вены. Подводя итог, можно сказать, что при поиске жил ценных минералов было бы разумно искать сильно складчатые породы, и именно по этой причине горнодобывающая промышленность очень заинтересована в теории геологической складчатости. [23]
Антиклинальные ловушки образованы складчатостью горных пород. Например, если пористая толща песчаника, покрытая низкопроницаемыми сланцами, сложена в антиклиналь, она может образовать ловушку углеводородов , а нефть будет накапливаться в гребне складки. Большинство антиклинальных ловушек образуются в результате бокового давления, складывающего слои горных пород, но могут также возникать в результате уплотнения отложений. [24]
