Структурная геология
Покупка
Основная коллекция
ПООП
Тематика:
Геология
Издательство:
НИЦ ИНФРА-М
Год издания: 2023
Кол-во страниц: 342
Дополнительно
Вид издания:
Учебник
Уровень образования:
ВО - Бакалавриат
ISBN: 978-5-16-011004-2
ISBN-онлайн: 978-5-16-103036-3
Артикул: 365900.05.01
Доступ онлайн
В корзину
В учебнике последовательно рассмотрены особенности геологических карт и разрезов; элементы строения слоев, особенности моноклинального и складчатого залегания слоев, морфология складок и разрывов, морфологические особенности вулканических, плутонических и метаморфических комплексов; даны представления о полях напряжения и основных видах деформаций; охарактеризованы главные структурные парагенезы и модели формирования разрывных и складчатых структур. Отдельная глава посвящена кинематике трансформных разломов.
Учебник создан в соответствии с Федеральным государственным образовательным стандартом высшего образования последнего поколения.
Для студентов высшего образования, обучающихся по направлению подготовки 05.03.01 «Геология» (квалификация «бакалавр»).
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
- 05.00.00: НАУКИ О ЗЕМЛЕ
- Среднее профессиональное образование
- 21.02.09: Гидрогеология и инженерная геология
- 21.02.10: Геология и разведка нефтяных и газовых месторождений
- ВО - Бакалавриат
- 05.03.01: Геология
ГРНТИ:
Только для владельцев печатной версии книги: чтобы получить доступ к дополнительным материалам, пожалуйста, введите последнее слово на странице №41 Вашего печатного экземпляра.
Ввести кодовое слово
ошибка
-
Иллюстрации.pdf
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
СТРУКТУРНАЯ ГЕОЛОГИЯ А.В. ТЕВЕЛЕВ 2-е издание, переработанное и дополненное Рекомендовано Учебно-методическим объединением по классическому университетскому образованию в качестве учебника для студентов, обучающихся по направлению 05.03.01 «Геология» Москва ИНФРА-М 2023 УЧЕБНИК
УДК 55(075.8) ББК 26.3я73 Т29 Тевелев А.В. Структурная геология : учебник / А.В. Тевелев. — 2-е изд., пере- раб. и доп. — Москва : ИНФРА-М, 2023. — 342 с. + Доп. материалы [Электронный ресурс]. — (Высшее образование: Бакалавриат). — DOI 10.12737/18076. ISBN 978-5-16-011004-2 (print) ISBN 978-5-16-103036-3 (online) В учебнике последовательно рассмотрены особенности геологических карт и разрезов; элементы строения слоев, особенности моноклинального и складчатого залегания слоев, морфология складок и разрывов, морфологические особенности вулканических, плутонических и метаморфических комплексов; даны представления о полях напряжения и основных видах деформаций; охарактеризованы главные структурные парагенезы и модели формирования разрывных и складчатых структур. Отдельная глава посвящена кинематике трансформных разломов. Учебник создан в соответствии с Федеральным государственным образовательным стандартом высшего образования последнего поколения. Для студентов высшего образования, обучающихся по направлению подготовки 05.03.01 «Геология» (квалификация «бакалавр»). УДК 55(075.8) ББК 26.3я73 Т29 Р е ц е н з е н т ы: Ю.А. Морозов, д-р геол.-минерал. наук, заведующий лабораторией тектоники и геодинамики Института физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН; А.И. Гущин, канд. геол.-минерал. наук, доцент кафедры динамической геологии геологического факультета Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова А в т о р : Александр Вениаминович Тевелев, д-р геол.-минерал. наук, заслуженный геолог Российской Федерации, профессор геологического факультета Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова ISBN 978-5-16-011004-2 (print) ISBN 978-5-16-103036-3 (online) © Тевелев А.В., 2016 Материалы, отмеченные знаком , доступны в электронно-библиотечной системе Znanium
Предисловие За последние четверть века в структурной геологии происходило не только накопление фактического материала, но и появились новые направления и интерпретации. Учебники по структурной геологии А.Е. Михайлова (1984) и В.В. Белоусова (1986), выдержавшие по 3–4 издания и ставшие уже классическими, в настоящее время в значительной степени устарели и не отражают в полной мере содержания современных курсов по структурной геологии. К сожалению, это несоответствие не устранено и учебными пособиями, выпущенными разными авторами в последнее десятилетие. Западные учебники по структурной геологии и подобные им издания также, к сожалению, пока недоступны для подавляющей части студенчества, за исключением переведенных на русский язык книг Э.У. Спенсера (1981), А. Николя (1992) и справочного трехтомника «Структурная геология…» (1990–1991). Почти все предшествующие определения «Структурной геологии» сводили ее к чисто описательной дисциплине, которая не рассматривает механизмов формирования структур. Так, Геологический словарь (1978) трактует «Структурную геологию» как «раздел тектоники, изучающий формы залегания и деформации геологических тел, закономерности их размещения и сочетания в земной коре», а В.В. Белоусов (1986) дает следующее определение: «Структурная геология изучает формы залегания горных пород в земной коре». Вместе с тем современный подход к структурной геологии требует рассмотрения не только морфологии структур, но и механизмов их формирования, поэтому определение из Геологического словаря следует дополнить: «Структурная геология — это раздел тектоники, изучающий формы залегания и деформации геологических тел, закономерности их размещения и сочетания в земной коре, а также механизмы формирования структур». Настоящий учебник преследует две взаимосвязанные цели. Обе они сводятся к тому, чтобы научить студентов читать: • во-первых, информацию, заложенную в геологических картах и других материалах геологических исследований, и правильно интерпретировать ее при построении вторичной геологической графики (разрезов, стратиграфических колонок и т.д.); • во-вторых, информацию, заложенную непосредственно в природных объектах, и правильно изображать ее на геологических картах. Но если подходить к целям курса с другой стороны, то цель студентов — научиться всему этому и профессионально использовать эти знания в своей работе.
К главным конкретным задачам курса надо отнести задачи изучения: 1) геометрических характеристик слоев стратифицированных образований и признаков их подошвы и кровли; 2) геометрических характеристик и механизмов образования складок, разрывов и их структурных парагенезов; 3) типов и способов образования мезоструктурных элементов и меланжей; 4) основ теории напряжений и деформаций, а также применения их для восстановления условий формирования природных объектов; 5) форм залегания и механизмов формирования структур вулка- нических, плутонических и метаморфических комплексов, а также астроблем. Автор бесконечно благодарен профессору Аркадию Вениа- миновичу Тевелеву за консультации, многократные обсуждения различных разделов курса и помощь в подборе материалов по ки- нематике сдвигов. Особо признателен доценту П.А. Фокину, с ко- торым многие годы вел курс «Структурной геологии и геологиче- ского картирования» и обсуждал различные его аспекты. Кроме того, Павел Анатольевич тщательно изучил первое издание книги и сделал большое количество ценных замечаний. Искреннее спасибо И.А. Кошелевой и А.В. Рудаковой за выполнение части рисунков, а также моим друзьям и коллегам Е.Ю. Барабошкину, Е.И. Без- углых, А.В. Беловой, Е. Вапнику, Ю.Д. Гриценко, В.П. Ершовой, С.А. Зимину, М.Я. Кацу, А.Б. Кирмасову, Д.А. Козыревой, И.А. Ко- шелевой, А.Г. Кошелеву, Е.В. Лаврушиной, Ю.А. Лиону, А.М. Ники- шину, Т.А. Осиповой, Н.В. Правиковой, А.В. Рудаковой, С.В. Рудько, А.В. Рязанцеву, Е.А. Сотниковой, А.В. Старовойтову, В.В. Травину, Арк.В. Тевелеву, П.А. Фокину, А.А. Фрыгиной, А.Ф. Читалину, Е.А. Шмоновой, а также ОАО «Челябинскгеосъемка» за любезное разрешение использовать в учебнике фотографии интересных и даже уникальных геологических объектов, сделанные в различных ре- гионах России и зарубежья (фотографии, для которых авторство не указано, сделаны самим автором). Автор также признателен кол- легам В.С. Федоровскому за предоставленную подборку западной литературы по структурной геологии и А.В. Ершову за ценные за- мечания по разделу «Деформации и напряжения». Отдельная благо- дарность Ирине Алексеевне Кошелевой за терпение, многолетнюю моральную поддержку и помощь на всех этапах работы.
Глава 1. ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА Геологические карты отображают элементы геологического строения верхней части земной коры и составляются на топографической основе. Они служат основой для поисков полезных ископаемых, проектирования инженерных и гидротехнических сооружений и других работ. Особенность геологических карт состоит в том, что их содержание зависит не только от количества и качества имеющихся данных (они всегда неполны и дискретны), но и от наличия у составителя научной концепции геологического строения и истории геологического развития региона. Поэтому геологическая карта (при соблюдении всех требований к точности и достоверности!) является графической моделью, отражающей представления автора о геологическом строении и истории развития конкретного региона или района. И именно поэтому важно, чтобы автор геологической карты обладал необходимыми знаниями и опытом. Основным способом составления геологических карт является геологическое картирование. Под геологическим картированием обычно понимают комплекс методов изучения разнообразных геологических тел, выходящих на поверхность Земли, а также их взаимоотношений для изображения полученной информации на геологической карте. Геологическое картирование не следует путать с гео- логической съемкой, которая представляет собой целый комплекс геологических исследований, направленных на создание научной картографической основы для разностороннего и рационального использования недр, включающий в себя геологическое картиро- вание в качестве составной, хотя и основной части. В геологическую съемку также входят: 1) изучение фондовой и опубликованной ли- тературы; 2) поисковые работы; 3) горные и буровые работы; 4) раз- личные виды опробования; 5) геофизические работы; 6) аналитиче- ские исследования; 7) составление комплекта дополнительных карт и схем геологического содержания и т.д. Геологическая съемка — основной способ получения информации о геологическом строении территорий. В зависимости от решаемых задач геологическая съемка подразделяется на мелкомасштабную (1:1 000 000), среднемасштабную (1:200 000), крупномасштабную (1:50 000) и детальную (1:10 000). До проведения геологической съемки, включающей несколько этапов, подготавливается ее то- пографическая основа и комплект геофизических, геохимических
и других карт. На подготовительном этапе собирается, анализируется и систематизируется вся имеющаяся информация о геологическом строении, полезных ископаемых, экологической обстановке и других особенностях территории работ; составляются предварительные геологические карты и компьютерные базы данных; разрабатыва- ется проектно-сметная документация, которая служит основанием для проведения геологической съемки. На полевом этапе геологи проводят маршрутные исследования, в которых изучают состав, структуру и площади распространения комплексов горных пород, строение зон разломов и т.д. Особое внимание уделяют изучению за- кономерностей размещения месторождений полезных ископаемых. Маршруты сопровождаются описанием геологических объектов на точках наблюдения, отбором проб на различные виды анализов, сбором ископаемых органических остатков, зарисовкой и фото- съемкой объектов. Густота сети точек наблюдения зависит от мас- штаба и задач геологической съемки, а их координаты определяют с помощью приемников системы наземного позиционирования (GPS-приемников). Контуры изученных геологических тел, разломы и другие картируемые объекты наносятся на аэрофотоснимок или топографическую карту. На камеральном этапе проводятся обработка, систематизация и интерпретация всех накопленных, в том числе аналитических, данных, составляются компьютерные базы данных. Результатом гео- логической съемки является комплект взаимоувязанных карт геоло- гического содержания, выполненных в виде компьютерной географи- ческой информационной системы (ГИС), и отчет, содержащий полные сведения о геологическом строении района, закономерностях разме- щения и прогнозе полезных ископаемых и др. Поскольку большая часть территории России уже покрыта геоло- гической съемкой различных масштабов, в настоящее время геоло- гическая съемка проводится в виде геологического доизучения ранее заснятых площадей (ГДП) для обновления и создания современных геологических карт. На геологических картах специальными знаками изображаются площади распространения различных комплексов горных пород, их возраст, состав, элементы внутреннего строения и т.д. Принципы составления геологических карт закреплены традициями и ин- струкциями. Каждому комплексу горных пород присваивается собственный буквенно-цифровой индекс и цвет раскраски. Стратифицированные образования (последовательно накопившиеся на поверхности Земли) раскрашиваются в соответствии с Международной стратиграфической шкалой, а интрузивные (внедрившиеся в виде магматических расплавов и застывшие на некоторой глубине) — соответственно их составу и последовательности внедрения. Различия
в составе и структуре пород изображаются штриховыми знаками (крапом). Границы между комплексами, в том числе разрывные нарушения (разломы), показываются линиями различного начертания, обозначающими типы соотношений между комплексами (согласное и несогласное залегание, тектонические контакты и др.). Особыми знаками отображаются породы, претерпевшие значительные изменения состава (метаморфизм). Отдельная группа знаков характеризует пространственную ориентировку пластов, контактов, разрывных нарушений и внутренних структурных элементов геологических тел. Кроме того, на геологические карты наносятся места находок ископаемых органических остатков, пункты, для которых имеются изотопно-геохронологические определения возраста горных пород и минералов, палеомагнитные данные, а также местоположение бу- ровых скважин, важные геологические объекты и др. Обязательным элементом геологических карт является легенда (система условных обозначений), в которой приводится словесная расшифровка всех примененных обозначений. Неотъемлемая часть геологических карт среднего и крупного масштабов — стратиграфи- ческая колонка, на которой в сопровождении текстового описания детально изображаются: последовательность формирования слоев, их мощность и соотношения; структурно-текстурные особенности пород; фаунистическая характеристика и т.д. К большинству геологических карт также в качестве обязательных прикладываются геологические разрезы, изображающие геологи- ческое строение верхней части земной коры в вертикальном се- чении. Геологические разрезы являются важнейшим дополняющим элементом геологической карты и выполняются в той же легенде и том же масштабе. Они составляются по данным геологических на- блюдений, но главным источником информации о глубинном стро- ении земной коры являются геофизические исследования и бурение скважин. Поэтому линии геологических разрезов на карте обычно проводят по трассам геофизических профилей, через хорошо из- ученные участки, глубокие скважины. Геологическое строе ние на геологическом разрезе отображается от поверхности Земли до глубины, определяющейся масштабом карты и количеством имеющихся данных. Геологический разрез, подобно геологической карте, но в еще большей степени является графической моделью глубинного строения территории. Государственная геологическая карта масштаба 1:200 000 Особым видом геологических карт являются комплекты Государ- ственных геологических карт масштаба 1:200 000 (Госгеолкарта-200), которые составляются и издаются сериями листов по единым ле-
гендам. В каждый комплект кроме собственно геологических карт входят их производные и специальные карты и схемы: закономер- ностей размещения полезных ископаемых; четвертичных образо- ваний; тектоническая; геоморфологическая; прогноза полезных ис- копаемых; гидрогеологическая; эколого-геологических условий и др. В настоящее время в России составлением геологических карт руководит Федеральное агентство по недропользованию РФ (Рос- недра) через свои региональные подразделения и отраслевые НИИ. Контроль качества геологических карт осуществляет Научно-ре- дакционный совет (НРС) по геологическому картированию терри- тории Роснедра МПР при Всероссийском геологическом институте (ВСЕГЕИ). За рубежом составлением геологических карт занима- ются государственные геологические службы и частные геологи- ческие компании. При Международном геологическом конгрессе функционирует Комиссия по геологической карте мира. Первая геологическая карта всей территории России в со- ставе СССР масштаба 1:5 000 000 была издана в 1937 г., масштаба 1:2 500 000 — в 1940 г. (3-е издание — 1965). В 1964 г. завершено состав- ление всех листов Государственной геологической карты масштаба 1:1 000 000, к началу 1980-х гг. — 1-е издание геологической карты масштаба 1:200 000 всех экономически освоенных районов. В конце XX в. началась разработка комплектов Государственных геологиче- ских карт 2-го издания. В России также составляются геологические карты континентов и всего мира; создан геологический глобус в мас- штабе 1:15 000 000 (1975), электронный «Геодинамический глобус» (в Геологическом музее им. В.И. Вернадского РАН). Для современной геологической картографии характерны тенденции к составлению разнообразных по содержанию геологических карт не только суши и шельфа, но и дна океанов. Имеется опыт составления «геологиче- ских» карт Луны, Марса, Венеры и других небесных тел. По масштабу геологические карты делятся на 5 групп: 1) обзорные (1:2 500 000 и мельче) — составляются в произ- вольных границах на крупные регионы: страну, континент и т.д.; 2) мелкомасштабные (1:1 000 000) — относятся к разряду государ- ственных, составляются полистно на топографические планшеты размером 6 × 4°; 3) среднемасштабные (1:200 000) — относятся к разряду государ- ственных, составляются полистно на стандартные планшеты раз- мером 1° × 40; 4) крупномасштабные (1:50 000) — составляются полистно или в произвольных границах для районов, перспективных на различные виды полезных ископаемых; 5) детальные (1:10 000 и крупнее) — составляются в произ- вольных границах для отдельных рудных объектов.
Специальные карты геологического содержания составляются на базе собственно геологических карт, но требуют проведения спе- циальных съемок: • карты четвертичных образований, на которых показывается воз- раст, состав, генетический тип и мощность покрова четвертичных отложений; • геохимические карты отражают пространственное распределение химических элементов, зоны их аномальных концентраций и т.д.; • геофизические карты демонстрируют структуру гравитационного, магнитного и других полей; • на эколого-геологических картах отмечаются районы загрязнения почв и водоемов, участки с неустойчивым ландшафтом, опасные техногенные и другие объекты; • на гидрогеологических картах показывают распределение водо- носных и водоупорных горизонтов, типов подземных вод и их химические характеристики, водосборные бассейны и области разгрузки и т.д.; • инженерно-геологические, геокриологические и др. Производные карты геологического содержания составляются на ос- нове собственно геологических и специальных карт камеральным путем и отражают более высокий уровень обобщения и интерпре- тации исходных данных: • карты закономерностей размещения и прогноза полезных иско- паемых содержат сведения о полезных ископаемых и рудных формациях; • тектонические карты показывают структуру района — морфологию складок, типы разломов, возраст тектонических деформаций и т.д.; • формационные, фациальные, литологические, петрографические карты отображают состав горных пород и его изменения по площади; • геоморфологические карты отражают характер процессов, формирующих рельеф, а также определяющих его развитие и связь с ними современных отложений. Наиболее высокому уровню обобщения исходных данных отвечают геодинамические, палеотектонические, металлогенические и другие карты, раскрывающие самые общие закономерности строения и историю развития регионов, приуроченности полезных ископаемых к крупным структурным элементам и этапам развития земной коры. В хорошо сделанной геологической карте всегда присутствует элемент изящества, поскольку составление ее не только наука, но и в большой степени — искусство. Как говорил когда-то замечательный геолог М.М. Москвин: «Правильная геологическая карта
всегда красива!» Это не означает, правда, что красивая карта всегда правильна, однако некрасивая карта неправильна наверняка! Поскольку эстетическая составляющая в геологических картах важна и даже обязательна, наука их составления не может считаться «точной наукой» или только наукой. Вместе с тем с точки зрения картографии составление геологических карт — наука очень точная, поскольку предъявляет весьма жесткие требования именно к точности нанесения геологических границ, плавности линий, методам генерализации и т.д. Эти требования зависят от масштаба карт. Инструкция по составлению Государственных геологических карт масштаба 1:200 000 Правила составления геологических карт регламентируются, с одной стороны, инструкциями, а с другой — традициями. Инструкции разрабатываются для того, чтобы карты выполнялись по одним принципам и в единой системе условных обозначений. Следовательно, чтобы легко читать геологические карты, надо хорошо знать эти инструкции. Большая часть правил, изложенных в инструкции, — это главным образом легализация традиций, но есть и вновь изобретенные положения, введение которых связано с развитием геологической съемки, совершенствованием методов геоло- гического картирования и картографии, т.е. способов изготовления геологических карт. Основным сводом правил составления геологических карт до последнего времени была «Инструкция по составлению и подготовке к изданию Государственных геологических карт масштаба 1:200 000» (1995). В настоящее время «Инструкция-95» переработана ( актуализирована) специалистами ВСЕГЕИ и утверждена Управлением геологических основ, науки и информатики Роснедра в виде «Методического руководства по составлению и подготовке к изданию листов Государственной геологической карты Российской Федерации масштаба 1:200 000 (второго издания)» (2010). Современные технологии картографирования предполагают полную унификацию средств изображения геологической ситуации и хранения геологической информации. Поэтому в качестве приложения к «Методическому руководству…» разработаны «Требования к составу, структуре и форматам представления в НРС Роснедра цифровых материалов по листам Государственной геологической карты Российской Федерации масштаба 1:200 000 второго издания (вторая редакция)» (2010), а также компьютерная «Эталонная база изобра- зительных средств Госгеолкарты-200», которая содержит все цвета раскраски основных подразделений, крапы различных пород, знаки полезных ископаемых, знаки элементов залегания и т.д. Эталонная база позволяет совершенно одинаково оформлять различные карты
Доступ онлайн
В корзину