Нарушения, их причины. Виды нетектонических нарушений

Нарушения происходят под действием сил, приложенных к горной породе — либо к поверхности некоторого ее объема (поверхностные силы), либо к каждой частице внутри породы (объемные силы). Объемными силами являются, например, сила тяжести, перепад давлений.

В большинстве случаев нарушения вызываются тектоническими движениями, и их называют тектоническими, или просто нарушениями. Если же нарушения вызваны другими причинами, происходящими на поверхности Земли — движениями масс ледника (гляциодислокации), оползнями (оползневые нарушения), прогибами слоев над карстовыми пустотами (провальные дислокации) — или с процессами, происходящими внутри самой породы, их называют нетектоническими. При изучении происхождения конкретных структур, это разделение часто также бывает условным. Например, при переходе ангидрита в гипс объем увеличивается на 60%. Слой образовавшегося гипса, не помещаясь на прежней площади, сминается в складки (рис. 4.8). Увеличение объема и образование, в связи с этим, мелких складок и надвигов происходит и в глинах при их обводнении.

Уменьшение объема магматических пород происходит при их остывании. Объем осадочных пород уменьшается при высыхании, диагенезе и растворении, в результате чего образуются первичные трещины отдельности. С уменьшением объема осадка при диагенезе, как полагают некоторые исследователи, связаны стилолиты. Ho эта точка зрения не является общепризнанной.

Отдельную труппу составляют нетектонические деформации, вызванные действием многолетней мерзлоты - гидролакколиты (мерзлотные бугры) и ледников — ледниковые отторженцы, гляцио-дислокации (складки в слоях, подстилающих тело ледника).

Встречаются также складки, связанные с неравномерной нагрузкой. Такие хорошо выраженные крупные складки описаны в красных глинах пермского возраста, обнажающихся в разрезе правого берега Волги близ г. Чебоксары (рис. 4.9). Эти складки приурочены к долинам и исчезают по направлению к водоразделам. Они являются результатом выжимания глин из-под водоразделов, где глины находятся под большой литостатической нагрузкой, в сторону долин, вдоль которых эрозия значительно уменьшила нагрузку.

Нетектонческие синклинальные складки образуются в результате проседания слоев над карстовыми воронками. Такие складки встречаются, например, на Южном Урале в карбонатно-гипсовых отложениях нижней перми (рис. 4.10). Еще одним примером может служить изгибание крутопадающих слоев вниз по склону под действием оползающих почв (рис. 4.11).

К нетекгоническим дислокациям относят также космогенные структуры - астроблемы (греч. астра - звезда, блема - болячка, рана), являющиеся следами падения метеоритов (рис. 4.12). При этом надежно диагностируются только относительно недавние следы падения метеоритов, характерные особенности которых не разрушены эрозией (рис. 4.13). Предполагается, что в доархейскую эру, когда земная атмосфера была еще тонка, метеориты пробивали относительно непрочную земную кору, формируя так называемые «нуклеары» - крупные изометричные образования, в видоизмененном состоянии дошедшие и до наших дней. Примерами могут служить Мексиканская и Прикаспийская синеклизы. Этот догеологический период в истории Земли иногда называют лунной стадией.

При инверсии плотностей возникают диапировые складки, которые обычно относят к тектоническим структурам, хотя их происхождение обусловлено не внешними по отношению к структуре тектоническими силами, а процессами, происходящими в самих слоях. Эти структуры уже рассматривались при описании складок адвекции и подробнее будут описаны в главе, посвященной пликативным дислокациям.

Особую труппу составляют вулкано-тектонические структуры — нарушения, возникающие в теле вулканического аппарата в результате изменения давления в магматическом очаге или магмовыводящих каналах, а также под влиянием избыточной нагрузки магмы, выведенной из вулканического очага. Разгрузка магматического резервуара приводит к проседанию кровли со всей вулканической постройкой. Так образуются кальдеры - округлые, овальные, угловатые впадины на вулканах, ограниченные периферическими сбросами, с днищами, разбитыми разрывами на куски.

Сейчас человек стал заметной геологической силой, совокупные действия которой на геологическую среду называются техногенезом. Структурно-геологические последствия техногенеза состоят в нарушении естественного геостатического поля в связи с проходкой горных выработок, извлечением больших объемов горных пород, нефти, газа и воды, изменения рельефа при строительстве инженерных сооружений. В результате над горными выработками происходят обрушения горных пород, образуются провалы и воронки, которые могут достигать глубины нескольких десятков метров. Региональные обширные опускания территории (до 10 м) возникают в результате снижения пластовых давлений при откачке из них флюидов и газов. Например, обширное проседание с амплитудой около 1 м отмечено в районе нефтедобычи в Техасе. В Калифорнии (Уилмингтон) проседание достигло 8 м, что привело в 1957 г. к разрушению зданий и мостов. Откачка подземных вод в г. Мехико привела к оседанию поверхности почти на 9 м, а в Москве — на 2 м. В результате интенсивного откачивания флюидов из недр происходят не только интенсивные локальные прогибания земной коры, достигающие 20 см в год, но и формируются разрывы и трещины размером до сотен метров длиной. В результате мощных взрывов и закачки промышленных стоков в пласты, эксплуатации крупных водохранилищ и месторождений углеводородов могут возникать сейсмические сотрясения и разрывы.

Нетектонические деформации проявляются в приповерхностном слое и, как правило, связаны с рельефом. Они обычно не захватывают глубинных горизонтов земной коры, поэтому непосредственно не связаны с длительной геологической историей территории. Чаще всего такие дислокации изучаются не структурной геологией, или тектоникой, а инженерной геологией, геокриолитологией и другими прикладными геологическими науками.

При отнесении деформаций к тектоническим, как указывал В.В. Белоусов, главное внимание следует уделять охвату того или иного объема земной коры данной деформацией, глубине ее проникновения, наличию связи с общими закономерностями развития структуры земной коры в данной области, длительностью развития.