Разрывные нарушения в земной коре

Федеральное министерство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Тюменский государственный нефтегазовый университет

Филиал г. Урай

Кафедра НБ

Контрольная работа

Дисциплина: Геология

Тема:

«Разрывные нарушения в земной коре»

Выполнил: студент группы НБ-09

Токарь Алексей

Проверил: Попов И.П.

Г. Урай - 2009г.

Введение

Разрывные нарушения в земной коре являются одним из главных источников нарушений и загрязнений окружающей среды. Так глубинные разломы характеризуются длительной историей развития с многочисленными, вплоть до настоящего времени, этапами активизации. Разрывные нарушения в значительной степени влияют на формирование рельефа дневной поверхности Земли, развитие овражно-балочной системы.

Для зон разрывных нарушений характерна повышенная трещиноватость, дезинтеграция и водонасыщенность пород. Вдоль них активно развивается карст, наблюдаются интенсивные водоперетоки, устанавливается гидравлическая связь поверхностных и подземных вод. В результате всех этих явлений в зонах динамического влияния разрывных нарушений наблюдается разуплотнение и оседание несущих грунтов, инфильтрация поверхностных загрязнителей в водоносные горизонты питьевого назначения, формирование ландшафтных аномалий с высокими концентрациями химических элементов и веществ различных классов опасности на геохимических барьерах. В зонах влияния разломов часто наблюдаются деформации земной поверхности, приводящие к нарушениям целостности зданий, сооружений, дорог, трубопроводов и т.д.

Земная кора

Земная кора является наиболее хорошо изученной твердой оболочкой Земли. Название «кора» исторически связано с представлением о твердой оболочке, образовавшейся в результате остывания поверхностных слоев расплавленного огненно-жидкого вещества Земли, из которого она состояла первоначально, как это представлялось по ранее господствовавшим космогоническим гипотезам.

Земная кора состоит из нескольких слоев, толщина и строение которых различны в пределах океанов и материков. В связи с этим выделяют океанический, материковый и промежуточный типы земной коры, которые будут описаны дальше.

По составу в земной коре выделяют обычно три слоя - осадочный, гранитный и базальтовый.

Осадочный слой сложен осадочными горными породами, являющимися продуктом разрушения и переотложения материала нижних слоев. Этот слой хотя и покрывает всю поверхность Земли, но местами настолько тонок, что практически можно говорить о его прерывистости. В то же время иногда он достигает мощности в несколько километров.

Гранитный слой сложен в основном магматическими породами, образовавшимися в результате застывания расплавленной магмы, среди которых преобладают разности, богатые кремнеземом (кислые породы). Этот слой, достигающий на материках мощности 15-20 км, под океанами сильно сокращается и даже может совсем отсутствовать.

Базальтовый слой также слагается магматическим веществом, но более бедным кремнеземом (основными породами) и обладающим большим удельным весом. Этот слой развит в основании земной коры во всех областях земного шара.

Материковый тип земной коры характеризуется присутствием всех трех слоев и является значительно более мощным, чем океанический.

Земная кора представляет собой основной объект изучения геологии. Земная кора состоит из весьма разнообразных горных пород, состоящих из не менее разнообразных минералов. При изучении горной породы, прежде всего исследуют ее химический и минералогический состав. Однако этого недостаточно для полного познания горной породы. Одинаковый химический и минералогический состав могут иметь породы различного происхождения, а, следовательно, и различных условий залегания и распространения.

Представим себе такую породу, как гранит. Она состоит из минералов: кварца, полевого шпата, биотита и иногда роговой обманки. Если гранит залегает на поверхности Земли, то в условиях резко континентального климата он подвергается механическому разрушению, выветриванию. Камень распадается на составные части, образуется дресва, состоящая из обломков минералов. Обломки подхватываются текучими водами, которые окатывают их, измельчают и превращают в песок. В дальнейшем песок может быть сцементирован в песчаник и так возникает новый камень, новая горная порода осадочного происхождения. По минералогическому и химическому составу она может почти не отличаться от гранита, тем не менее условия ее образования, формы залегания и закономерности распространения будут совсем иными.

Поэтому, для того чтобы выяснить происхождение горной породы, надо изучить не только ее химический и минералогический состав, но и многие другие особенности, а именно: структуру, текстуру и форму залегания.

Под структурой породы понимают размеры, состав и форму слагающих ее минеральных частиц, и характер их связи друг с другом. Различают разные типы структур, в зависимости от того, сложена ли горная порода из кристаллов или аморфного вещества, какова величина кристаллов, какова степень окатанности обломков, совершенно не связанны друг с другом образующие породу минеральные зерна или они спаяны каким-либо цементирующим веществом, непосредственно срослись друг с другом, проросли друг друга и т. д.

Под текстурой понимают взаиморасположение составляющих породу компонентов, или способ заполнения ими пространства, занимаемого горной породой. Примером текстур могут быть: слоистая, когда порода состоит из чередующихся слоев разного состава и структуры, сланцеватая, когда порода легко распадается на тонкие плитки, массивная, пористая, сплошная, пузырчатая и т.д.

Под формой залегания горных пород понимается форма тел, образуемых ими в земной коре. Для одних пород - это пласты, т.е. сравнительно тонкие тела, ограниченные параллельными поверхностями; для других - жилы, штоки и т.п.

В основу классификации горных пород кладется их генезис, т.е. способ происхождения. Выделяют три крупные группы пород: магматические, или изверженные, осадочные и метаморфические.

Магматические породы образуются в процессе застывания силикатных расплавов, находящихся в недрах земной коры под большим давлением. Эти расплавы получили название магмы (от греческого слова «мазь»). В одних случаях магма внедряется в толщу лежащих выше пород и застывает на большей или меньшей глубине, в других - она застывает, излившись на поверхность Земли в виде лавы.

Осадочные породы образуются в результате разрушения на поверхности Земли ранее существовавших пород и последующего отложения и накопления продуктов этого разрушения.

Метаморфические породы представляют собой результат метаморфизма, т.е. преобразования ранее существовавших магматических и осадочных горных пород под влиянием резкого повышения температуры, повышения или изменения характера давления (смены всестороннего давления на ориентированное), а также под влиянием других факторов.

Тектонические движения земной коры

Тектоническими движениями называют перемещения вещества земной коры под влиянием процессов, происходящих в более глубоких недрах Земли. Эти движения вызывают тектонические нарушения, т. е. изменения первичного залегания горны пород. Особенно отчетливо эти изменения наблюдаются на примере осадочных пород, которые первично отлагаются в вин горизонтально залегающих пластов, а вследствие тектонических нарушений оказываются смятыми в складки или разорванными на отдельные чешуи и блоки. Тектонические движения, в конечном счете, создают наблюдаемую структуру земной коры, т. е. они являются созидательными движениями («тектонос» по-гречески--созидательный). В результате этих движений возникают и основные неровности рельефа поверхности Земли.

Тектонические движения можно разделить на два типа: радиальные -- колебательные, или эпейрогенические движения, и тангенциальные, орогенические. В первом типе движений напряжения передаются в направлении, близком к радиусу Земли, во втором--по касательной к поверхности оболочек земной коры. Очень часто эти движения бывают, взаимосвязаны, или один тип движений порождает другой. В результате этих типов движений создаются три вида тектонических деформаций: 1) деформации крупных прогибов и подняли; 2) складчатые и 3) разрывные.

Первый тип тектонических деформаций, вызванный радиальными движениями в чистом виде, выражается в пологих поднятиях и прогибах земной коры, чаще всего большого радиуса. Колебания, вызывающие образование подобных форм совершаются относительно медленно, ощутимых разрушений не приносят и наблюдениям человека не поддаются.

Складчатые деформации вызываются тангенциальными движениями и выражаются в виде складок, образующих длинные или широкие пучки, иногда короткие, быстро затухающие морщины.

Третий тип тектонических деформаций характеризуется образованием разрывов в земной коре и перемещением отдельных участков ее вдоль трещин этих разрывов. Разрывные нарушения очень часто являются производными от первых двух типов в большей мере от складчатых. Установить причину той или т деформации не всегда удается, так как, кроме вышеуказанных типов движений, деформации могут образоваться вязи с внедрением магмы и т. п. Поэтому нарушения в земной коре классифицируют не по типу вызвавших их движений, а по форме или каким-либо другим особенностям самих нарушений.

Складчатые тектонические нарушения

Различают два основных типа складок: антиклинальные (антиклинали), в которых изгиб слоев горных пород обращен выпуклостью вверх, и синклинальные (синклинали), в которых слои изогнуты выпуклостью вниз. Формы этих структур могут быть весьма разнообразны. Они различаются по положению осевых плоскостей в пространстве, наклону крыльев и по соотношению элементов.

Основные элементы складки

Различают складки: прямые (симметричные); с вертикальными осевыми плоскостями, косые (наклонные, асимметричные), у которых осевые плоскости наклонены. Кроме того складки бывают опрокинутыми (крылья наклонены в одну сторону), лежащие (крылья имеют горизонтальное залегание) и перевернутые. Складки могут быть открытыми (широко расставленными) или тесно сжатыми, оси складок могут быть наклонены к горизонту, складки ныряют в глубину. Наиболее крупные и резко выраженные складки встречаются только в определенных районах, чаще всего в областях складчатого горообразования (Северошотландское нагорье, Альпы, Гималаи, Анды состоят из серии разнообразных крупных складок).

В плане по протяженности различают складки:

Линейные, имеющие большую протяженность и длину, во много раз превосходит ширину. Они приурочены к горным складчатым областям или складчатым зонам, где все слои г.п. сильно дислоцированы.

Брахискладки (или укорочение), в которых длина больше ширины в 2-3 раза. Выпуклая брахискладка - брахиантиклиналь, вогнутая - брахисинклиналь.

Купола и мульды - длина и ширина складок одинаковы или близки по размеру. В плане образуют округлый или неправильный формы купол - выпуклая (антиклинальная) складка, мульда - вогнутая (синклинальная).

Дианировые складки (греч. Дианиро - протыкаю). В ядре залегают сильно перемятые пластичные породы (соль, гипс, насыщенные водой глины и др.), которые называются ядром протыкания. Наиболее распространенные - соляные и глиняные дианиры.

Разрывные тектонические нарушения

Разрывные нарушения представляют собой трещины, поверхности скольжения, зоны смятия или разлома, с большими или меньшими перемещением по ним. Своими сравнительно большими размерами и существенной амплитудой смещения (вдоль плоскости разрыва или в перпендикулярном к нему направлении) разрывные нарушения отличаются от безамплитудных (или микроамплитудных) трещин в горных породах, которые тоже в конечном итоге являются разрывами

При растяжении с разрывом пород один блок взгромождается на другой и возникают взбросы (обратные сбросы) или надвиги (угол падения плоскости разрыва <45 °). При этом в месте разрыва происходит некоторое сокращение земной коры. Во всех случаях происходит некоторое сокращение земной коры. Во всех случаях происходит вертикальное перемещение блоков пород.

Разлом -- нейтральный термин, характеризующий разрывное нарушение с относительно крутым или вертикальным падением и с существенным перемещением в плоскости разрыва. Это определение не подразумевает способа образования разрывного нарушения и не зависит от направления относительного перемещения висячего и лежачего крыла. В нейтральности заключается большое удобство термина «разлом», тому что очень часто в начальные стадии изучения бывает трудно определить, к какому генетическому типу нарушение относится.

Все разломы по морфологическому и в значительной мере по генетическому признаку, подразделяются на три большие группы:

а) взбросы -- разрывные нарушения, приводящие к сокращению (в плане) поверхности прилегающего к нарушению участка земной коры. Для взброса характерно относительное приподнимание висячего бока или соответственно опускание лежачего бока.

б) сбросы -- разрывные нарушения, привод, к увеличению (в плане) поверхности прилегающего к нарушению участка земной коры. Для нормального сброса характерно относительное опускание висячего бока или соответствующее поднятие лежачего бока.

в) сдвиги -- разрывные нарушения с горизонтальным (или обладающим горизонтальным) направлением перемещения одного или обоих блоков, составляющих бока нарушения. Это чисто морфологический признак для выделения сдвигов.

Если при наблюдении в плане смещение по сдвигу происходит слева направо в противоположном от наблюдателя крыле (независимо от того, как карта ориентирована), сдвиг называется правым, тогда как сдвиг с перемещением справа налево в противоположном от наблюдателя крыле будет называться левым сдвигом.

Взбросы и сбросы во многих случаях характеризуются наличием горизонтальной составляющей перемещения и, таким образом, превращаются в взбросо-сдвиги и сбросо-сдвиги. Об этом ВАЖНОМ обстоятельстве необходимо всегда помнить, анализируя происшедшие вдоль разрыва перемещения, потому что в чистом виде взбросы, сбросы и сдвиги встречаются нечасто, и недооценка вертикального или горизонтального элемента перемещения может привести к большим ошибкам.

Вдоль плоскостей разрыва часто прослеживаются зоны дробления (шириной от нескольких сантиметров до нескольких метров) заполненные тектонической брекчией массой угловатых обломков пород и тонким глинистым материалом, которые образуются за счет трения блоков. При отсутствии тектонических брекчий породы в плоскости разрыва могут быть сильно притерты и отполированы или изборождены царапинами и называются зеркалами скольжения (шоссе Севастополь-Ялта, над ущельем Бати лиман Зеркало скольжения; штрихи показывают направление смещения; плоскость разрыва вертикальная; определяется как сбросо-подвиг) в большинстве случаев крупные разрывные структуры, тянущиеся на сотни километров, представляет собой целую зону нескольких почти параллельных разрывов, которые проявляются на поверхности в виде четко выраженных обнажений - уступов, обрывов (положительных форм рельефа).

Они являются ослабленными зонами, в которых пород легче поддаются разрушению и могут быть местами развития оврагов, руслами рек и заполнены выветренным обломочным материалом.

Нормальные сбросы часто группируются в две параллельные системы разрывов с плоскостями, наклоненными навстречу друг другу, между которыми ступенчато опущены крупные блоки пород, такие разрывные структуры называют грабенами или рифтовыми доменами, представляющими собой узкие вытянутые понижения рельефа, в которых обычно развиваются крупные озерно-речные системы.

Разрывные структуры, образованные в результате воздымания пород между параллельными системами разрывов называются горстами или блоковыми горами. Пример: горы Гари в Восточной Германии.

Надвиги могут возникать на подвернутых крыльях лежачих складок. Системы очень полых надвинутых пластин пород называются надвиговыми покровами или марьяжами и бывают надвинуты как на пластичные молодые, так и на жесткие породы древнего складчатого основания (Северошотландское нагорье), где была установлена часть пород и была перемещена с места первичного залегания примерно на 16 км.

Нарушение сплошности в породах без перемещения блоков называется трещинами.

Возникновение их обусловлено различного рода напряжениями, возникающими при движении земной коры. В местах их распространения в породах возникают ослабленные зоны, легко поддающиеся воздействию выветривания, поэтому они играют важную роль в формировании рельефа и гидрографической сети.

Различают такие типы трещин:

Трещины сокращения (усадки) и уплотнения образовавшихся в процессе диагенеза, когда возникшие из осадка породы полностью обезвоживаются и становятся более плотными под влиянием веса вышележащих слоев.

Трещины остывания - вертикальные, характерны для магматических лав.

Трещины параллельные контактам интрузии с вмещающими породами. Считают, что возникновение их было вызвано расширением пород, когда первоначальные силы сжатия были устранены в результате разрушения и сноса вмещающих пород. Интрузии рассекаются также системными взаимно перпендикулярными трещинами, возникающими при остывании и затвердении магматических разрывов. Часто определяют характер гидрографической сети.

Землетрясения

Землетрясения - это сотрясение земной коры, вызванное мгновенной разрядкой напряжений, накапливающихся в разных участках земной коры. Регистрируются землетрясения сейсмографами установленными на сейсмических станциях (в мире их свыше 700). Ежегодно они регистрируют несколько миллионов землетрясений. Среди них около ста разрушительных, одно-два опустошительных.

Место в земной коре или в верхней мантии, где произошло смещение масс, вызвавшее упругие волны в теле Земли, называется гипоцентром (очаг или фокус) землетрясения. Волны от гипоцентра расширяются, постепенно затухая, во все стороны. Скорее всего волны достигают поверхности Земли в области, лежащей над гипоцентром, т.к. они направлены к поверхности Земли. Область поверхности Земли, где наблюдаются вертикальные удары, называется эпицентром. При увеличении расстояния от эпицентра в два раза энергия очага убывает в 10-12 раз и т.д.

Во время Ашхабадского землетрясения 1948 г. при глубине очага 15-20 км. эпицентральная область достигает 100 км., а ширина 10 км. За последнее время катастрофические землетрясения произошли в Чили (1960 г.), Аляске (1969 г.), Китае (1976 г.). В СССР: Ташкентское (1966 г.), Дагестанское (1970,1976,1984 гг.) и Спитакское в Армении (1988 г.).

Для определения силы интенсивности землетрясений на поверхности Земли разработаны сейсмические шкалы. Каждый балл шкалы условно выражается цифрой, соответствующей определенной системе, разрушению построек, почвы, психологическому состоянию людей и т.д.

В нашей стране используют 12-бальную шкалу С.В. Медведева, В. Шпонхойера (ГДР) и В. Карника (Чехословакия) - LMSK - 64¦, которая положена в основу международной шкалы. В Европе и Америке используют шкалу американского геофизика Ч. Рихтера, предложенную им в 1935 г., которая изменяется от 0 до 8,8.

Графическое изображение хода землетрясения - сейсмограмма. По данным сейсмографов строят карты изосейст (линии, соед. точки одинаковой силы землетрясения).

При землетрясениях высвобождается огромная энергия. Сейсмологи применяют условную энергетическую характеристику - магнитуду М или мощностью землетрясений.

Землетрясениям обычно предшествуют и сопровождают подземный гул, дефорсиация почвы, разрывы в земной коре, камнепады, обвалы, оползни. Сейсмические области. Сильные и частые землетрясения наблюдаются в периферической части Тихого океана.

Тихоокеанический сейсмический пояс, где они связаны с глубинными разломами. Очаги здесь сосредоточены в не широкой (70-80 км.) зоне, наклоненной в сторону материков под углом 30-60°: зоны Беньофа-Заварицкого.

Трансъевроазиатский или Средиземно-Индонезийский пояс, охватывающий складчатые сооружения от Гибралтара до Малайского архипелага.

Атлантический пояс - приурочен к срединно-океаническому хребту. В нем в последние два десятилетия сильно активизировались сейсмические процессы.

Индийско-Африканский пояс - охватывает хребты Индийского океана, районы, прилегающие к великим грабенам Центральной Африки, к грабенам Красного моря, Палестины, Сирии.