Сегодня мы с вами говорим о складках. Видели их все, но не все задумывались о том, как они образуются. Что же такое складки? Это волнообразное очертание (форма) неких тел, первоначально имеющих вид пластины или бруска. Если вам в руки дать такое тело, предположим лист бумаги или линейку, и попросить привести его из плоского в складчатое состояние, вы, наверняка, его просто изогнете (рис….). И будете совершенно правы. Действительно, в образовании складок ведущая роль принадлежит изгибу. Это поняли уже давно и подкрепили экспериментами. Хотя имеются и другие взгляды на образование складок, однако они не выдерживают тщательного анализа.
Деформацию будем называть изгибом, если плоские параллельные поверхности, проведенные в теле до деформации, превращаются в кривые поверхности, расстояния между которыми остаются всюду неизменными (рис….). Изгиб – очень распространенный вид деформации слоистых толщ, но часто он осложнен и другими видами деформации, например, удлинением-укорочением и простым сдвигом. Изгиб может представлять собой и трехмерную деформацию (рис. …), но мы ограничимся рассмотрением изгиба в условиях плоской деформации.
|
|
Особенно легко подвергаются изгибу длинные и тонкие тела. Плоские тела могут образовать серию чередующихся изгибов с выпуклостями в разные стороны (рис. …), что и составляет основу складчатой структуры.
Кажется, все ясно. Мы с вами изогнули бумагу или линейку, поняли, что так же образуются и складки в слоистых толщах, о чем же еще можно говорить? Но дело в том, что природные сладки сильно отличаются от «бумажных». Изгибаются не пластины в воздухе, а толщи; каждый слой окружен другими слоями, следовательно, деформация будет идти как-то иначе. Складки пачки листов бумаги у вас получились не такими, как складки линеек, что же тогда говорить о природных слоях и пачках слоев, свойства которых сильно отличаются друг от друга. Изгибая линейку, вы получаете одну складку, в природе, однако, вы наблюдаете всегда серии складок (хотя одну складку получить вроде бы легче). В складке из линейки мощность «слоя» у вас остается неизменной. В природе в большинстве случаев мощность слоев сильно меняется – почему и как? С веществом линейки ничего не произошло, в реальных складках мы очень часто наблюдаем кардинальные перестройки внутренней структуры слоев, что не может не сказываться на ходе деформаций. Я перечислила еще не все проблемы, связанные со складками.
Давайте вначале рассмотрим некоторые особенности изгиба, изученные механиками. Эти сведения не могут исчерпать проблему образования складок, но их нужно обязательно учитывать.
|
|
1. Изгиб – это неоднородная деформация.
2. Плоскости, проведенные до деформации перпендикулярно оси бруска, остаются плоскостями, нормальными к оси бруска (рис. …), но перестают быть взаимно параллельными.
3. Расстояния между этими сечениями на одной стороне изогнутого бруска становятся короче, а на другой – длиннее
4. Есть некоторая поверхность, вдоль которой расстояния остаются после деформации неизменными. Это так называемая нейтральная поверхность, которая отделяет растянутую зону бруска от сжатой (штрих-пунктир на рис. …).
Способность бруска сопротивляться изгибу зависит от размеров и формы сечения и от свойств материала. Для геологов важна огромная роль мощности слоя: чем толще слой, тем больше радиус кривизны образуемых им складок (иными словами, формируются более крупные складки).
То, что говорилось выше об изгибе, относится к так называемому чистому изгибу, который не осуществляется в геологической обстановке. В последней на тела, изгибаемые в складки, действуют, кроме изгибающих моментов, еще так или иначе направленные силы. По способу приложения этих сил – поперек или вдоль длинных осей изгибающихся тел – разделяют два принципиально различных вида изгиба: поперечный и продольный. Поперечный изгиб мы рассматривать не будем. Скажем лишь, что при его участии образуются так называемые складки поперечного воздействия, их называют еще штамповыми складками (рис….). Они встречаются реже, чем складки, связанные с продольным изгибом, которые наиболее характерны для складчатых поясов.