Главные (элементарные) геодинамические обстановки

Назовем элементарной геодинамической обстановкой (эти обстановки часто называют также механическими) такую обстановку, когда главные оси нормальных девиаторных напряжений или оси максимальных касательных напряжений ориентированы ортогонально, т.е. в горизонтальном или вертикальном направлении. Принцип выделения этих обстановок подробно изложен в Учебнике (стр. 171-173). Следует подчеркнуть, что выделять такие обстановки имеет смысл только в условиях гравитации, существование которой позволяет нам различать верх и низ, а также приводит к образованию слоистости, т.е. пространственной анизотропии. Если говорить об обстановках простого сдвига, то к граням куба касательные напряжения могут быть приложены тремя различными способами (см. рис.1). В случае деформации чистого сдвига определяющим является ориентировка сжатия или растяжения по отношению к слоистости (компенсационное соответствующее растяжение или сжатие ориентировано вертикально). Если же обе оси (растяжения и сжатия) лежат в плоскости слоистости, то такая обстановка считается идентичной обстановке горизонтального сдвига в вертикальной плоскости.

Итак, можно насчитать 5 основных элементарных обстановок, принцип выделения которых показан на рис.1:

· горизонтальное сжатие (а)

· горизонтальное растяжение (б)

· горизонтальный сдвиг в вертикальной плоскости (г). Если геологи говорят о разрыве, называя его сдвигом, то именно этот сдвиг по умолчанию и имеется в виду.

· вертикальный сдвиг (д)

· горизонтальный сдвиг в горизонтальной плоскости (горизонтальное скашивание (в).

На рис.2 изображены те же 5 обстановок, но с принципиальной схемой сформировавшихся в них структур. Обстановка 5 не встречается самостоятельно, поэтому никакие структуры в соответствующем параллелепипеде не показаны.

В природе часто наблюдается сочетание обстановок. Наиболее известны сочетание горизонтального сжатия со сдвигом – транспрессия и сочетание горизонтального растяжения со сдвигом – транстенсия, хотя в широкий обиход эти понятия вошли не так уж давно. Реже говорят о сочетании горизонтального сжатия с горизонтальным скашиванием. Последняя из названных сложных обстановок встречается очень часто и обусловливает вергенцию складчатости и образование надвигов. Совсем недавно М.А. Гончаровым (Гончаров и др., 2009) на основании наших работ по сдвигам Западной Сибири было предложено выделять еще одну сложную обстановку. Это сочетание горизонтального сдвига в вертикальной плоскости (или просто сдвига) с горизонтальным скашиванием. Такую обстановку он предложил называть трансламинацией.

Кроме того, следует иметь в виду, что перечисленные обстановки могут сменять друг друга с течением времени. Например, для складчатых областей характерно смена обстановки горизонтального сжатия сочетанием такого сжатия с горизонтальным скашиванием.

Наконец, надо учитывать, что напряженное состояние в рамках одного типа обстановки может быть разным. Пример: горизонтальный сдвиг в вертикальной плоскости. Он может быть как однородным так и неоднородным – по горизонтали, по вертикали и одновременно по горизонтали и вертикали.

Возникает вопрос – какие структуры возникли бы в рассматриваемых обстановках в неслоистой среде? Могли бы в такой среде образоваться складки? Ответ очевиден – конечно, нет. Этот пример показывает, что такое свойство среды, как слоистость, играет очень важную роль в структурообразовании. Слоистость – это одна из форм проявления неоднородности геологической среды. На самом деле эта среда неоднородна на разных уровнях и все тектонические процессы протекают именно в неоднородной среде. Неоднородность – неотъемлемое свойство геологической среды.