Геологический факультет МГУ, кафедра исторической и региональной геологии, тел.939-49-72.

Автор - доц. Милеев Владислав Сергеевич.

Курс читается в 4 и 5 семестрах для студентов специальности 011100 - геология.

Объем курса - 124 часа, лекции - 56 часов, лабораторные занятия - 68 часов.

Форма контроля. Еженедельная приемка лабораторных работ, коллоквиум в середине каждого семестра; экзамен в 4 и 5 семестрах.

Аннотация. Часть 1. Вводный раздел. Геологическая карта. Материалы аэрокосмических съемов. Структурные координаты, элементы залегания. Слой, слоистость и строение слоистых толщ. Несогласия. Основы представлений о деформациях горных пород и геологических тел.

Часть 2. Деформационные (вторичные) структурные формы геологических тел. Горизонтальная, моноклинальная и складчатая структуры. Разрывные нарушения. Мезомасштабные (малые) структурные формы. Структуры магматических и метаморфических комплексов. Катакластические образования. Мегаструктурные парагенезы и ассоциации. Представления о генезис мега- и макростуктурных форм. Основные структурные элементы континентальной земной коры.

Часть 3. Геологическая съемка. Виды и масштабы геологических съемок. Государственные геологические съемки. Требования к геологической съемке. Этапность геологосъемочных работ.

1. Вводный раздел

Структурная геология - раздел геотектоники, изучающий морфологию, генезис и историю развития разномасштабных структурных форм.

История становления структурной геологии и геологического картографирования. Геологическая съемка и геологическая изученность территории России.

Методы структурной геологии: морфологические - геологическое картирование; генетические - кинематический и динамо-кинематический анализ (стрейн-анализ).

1.1. Геологическая карта (ГК). Геологическая съемка как главным методом региональных геологических иссследований, а геологическая карта - основным элементом государственной геологической информационной системы.

Типы и масштабы ГК. Содержание и принципы составления ГК: раскраска - геологические индексы, литологические крапы, знаки наложенных процессов, типы геологических границ и разрывов и др. знаки. Государственная геологическая карта масштаба 1:200000, ее назначение, составные элементы и правила их оформления. Условные обозначения и принципы их составления. Геологические разрезы и стратиграфическая колонка. Инструкция по составлению и подготовке к изданию листов государственной геологической карты Российской федерации масштаба 1:200000 (М.:1995).

1.2. Материалы аэрокосмических съемок (МАКС). Аэрофотометод в комплексе геологической съемки. Центральная проекция. Масштаб и искажения аэрофотоснимка. Материалы аэрофотосъемки. Стереоскопическая модель и стереоскоп. Геологическое дешифрирование: задачи и геологические дешифрировочные признаки. Материалы других дистанционных методов.

1.3. Структурные координаты и элементы залегания. Элементы залегания: линия простирания, линия падения-восстания и их азимуты, угол падения. Структурные координаты a, b, c (x, y, z). Горный компас и магнитное склонение. Определение элементов залегания поверхности по трем точкам с известными альтитудами; углов наклона в сечениях неперпендикулярных к простиранию; угла падения по двум видимым в косых сечениях.

1.4. Слой, слоистость и строение слоистых толщ. Слой, его элементы и строение. Признаки прямого и перевернутого залегания слоев. Слоистость и ее типы. Определение мощности слоя при различных соотношениях направлений и углов наклона слоя и склона в разных сечениях. Первичные (литогенетические) структурные формы. Литификационные изменения в строении и мощности в осадках разного состава. Строение и взаимоотношения слоистых толщ: трансгессивное (ингрессивное), регрессивное и миграционное - латерального наращивания.

1.5. Несогласия. Несогласие, его признаки и элементы. Стратиграфический и геохронологический объемы несогласия. Классификации несогласий: по выраженности поверхности, по площади проявления, по геохронологическому и стратиграфическому объему, по морфологии. Морфологическая классификация несогласий: классы несогласий - облекание, налегание, прилегание; типы несогласий - географическое (параллельное), угловое, азимутальное. Структурное значение разных типов и классов несогласий; структурные несогласия. Выражение несогласий на геологических картах и аэрофотоснимках.

1.6. Основы представлений о деформации горных пород и геологических тел. Силы в земной коре: внешние и внутренние. Напряжения нормальные и касательные. Главные нормальные напряжения: максимальное (растяжение), среднее, минимальное (сжатие). Трехосное напряженное состояние в земной коре. Литостатическое давление и девиатор. Эллипсоид напряжений. Диаграмма Мора.

Деформации. Деформации однородные и неоднородные. Трехосная деформация в земной коре, эллипсоид деформации. Виды деформации - упругая, пластическая, разрушение. Пределы упругости, текучести и прочности. Упругая деформация и ее модули. Пластическая деформация. Вязкость, ползучесть, релаксация. Механизмы пластической деформации. Разрушение хрупкое и вязкое. Теории прочности. Прочностные типы горных пород. Изменчивость свойств горных пород в различных условиях в зависимости от температуры, всестороннего давления, нормального и касательного напряжений, скорости деформации и присутствия флюидов. Особенности тектонических деформаций в земной коре. Тектонофизика и ее значение в структурной геологии.

2. Деформационные (вторичные) структурные формы залегания геологических тел

Масштабы структурных форм: мега-, макро-, мезо- и микроструктуры.

2.1. Горизонтальная структура. Распространение горизонтально залегающих комплексов в природе и их признаки. Особенности отражения горизонтальнозалегающих комплексов на геологической карте и на аэрофотоснимках. Правила построения разрезов. Методы картирования горизонтальной структуры.

2.2. Моноклинальная структура. Наклонное залегание слоев, их распространение и условия возникновения. Выражение моноклиналей на геологической карте и аэрофотоснимках - зависимость конфигурации и ориентировки пластовых фигур слоев от направления и угла наклона пласта и склона (правило пластовой фигуры). Правила построения разрезов моноклинально залегающих комплексов. Флексуры, их элементы и типы. Структурные террасы, носы и впадины. Методика картирования моноклинально залегающих комплексов.

2.3. Складчатая структура. Складки и их элементы. Синформы и антиформы, синклинали и антиклинали. Идеальные (цилиндрические, конические) и реальные складки: ундуляции шарниров, виргация и вергентность. Параметры складок. Частные и общие параметрические коэффициенты.

Основные свойства складчатой структуры: 1)сопряженность син - и антиформ, 2) чередование зон син - и антиформных складок, 3) пространственная параллельность шарниров в син - и антиформных зонах, 4) эшелонированное (кулисообразное) расположение в пространстве ядер син- и антиформ.

Характеристика складки при полевом описании.

Морфологические классификации складок: по положению в пространстве осевой поверхности, по степени симметрии, по углу складки, по форме замка, по отношению высоты к ширине и длины к ширине, по выдержанности мощности в разных элементах складки. Осложняющие каскадные и дисгармоничные складки. Дисгармония и ее причины. Постседиментационные и конседиментационные складки. Правила построения разрезов складчатой структуры.

Морфологическая классификация складчатостей В.В.Белоусова: полная, прерывистая, промежуточная. Интерференционная складчатость. Диапировая складчатость, условия и причины проявления. Соляные диапиры, их типы, внутреннее строение и меж - и надкупольные структуры. Глиняные и угольные диапиры.

Длительность складкообразования. Определение возраста складчатости. Фазы складчатости.

Складчатые системы и их строение. Зеркало складчатости. Антиклинории и синклинории, их типы; моноклинории. Поперечная структурная зональность.

Методика картирования складчатой структуры.

2.4. Разрывные нарушения и их проявление в природе. Условия возникновения разрывных нарушений. Элементы разрывных нарушений. Амплитуда смещения и ее составляющие. Трещины и разрывы (разломы).

Тектоническая трещиноватость, распространение, особенности проявления и значение ее изучения. Типы и системы трещин. Методы изучения трещиноватости и диаграммы трещиноватости.

Разрывы (разломы). Сместитель, его строение, зона динамического влияния разлома. Выражение разрыва в разрезе, на геологической карте и на аэрофотоснимках. Морфологическая и кинематическая классификации разломов. Разломы смешанных типов. Хрупкие и вязкие разломы. Тектонические послойные срывы (детачменты, деколлементы) и по границам структурных комплексов (пассивные тектонические контакты). Роль флюидов в разрывообразовании. Разрывы постседиментационные и конседиментационные; доскладчатые, соскладчатые и постскладчатые. Возраст разломов, полихронные разломы. Методы изучения разломов.

2.5. Мезомасштабные (малые) структурные формы. Зеркала и борозды скольжения на сместителях. Кливаж, сланцеватость и их типы. Альпийские жилы. Зоны излома, плойчатость и шевронные складки. Птигматитовые складки. Линейность и ее типы. Муллион - и роддинг - структуры. Будинаж. Соскладчатые и соразрывные малые структурные формы.

Малые структурные формы в кинематическом и динамо - кинематическом анализе (стрейн - анализ). Мезоструктурные парагенезы, синхронные структурные ансамбли и полихронные ассоциации. Тектонофации и тектонофациальный анализ.

2.6. Структуры магматических образований. Магматические плоскоскостные и линейные текстуры и их структурное значение.

Формы залегания интрузивных тел. Интрузивный контакт, эндо - и экзоконтактные зоны. Структуры жидкой и твердой фазы. Фации, фазы и комплексы интрузивов. Согласные, полусогласные и несогласные интрузивы, их состав и форма. Комплекс параллельных даек. Определение возраста интрузивов. До-, со- и постскладчатые интрузивы.

Формы залегания вулканических тел. Структурные формы покровных, жерловых и субвулканических тел. Вулкано-тектонические поднятия и депрессии.

Проблемные образования. Серпентинитовые протрузии, их строение, проблемы экзоконтактов и механизма внедрения. Криптовулканические структуры или астроблемы. состав.

Построение разрезов магматических образований. Методы картирования магматических тел и роль аэрофотоснимков и геофизических материалов при их изучении.

2.7. Структуры метаморфических комплексов. Метаморфические текстуры: полосчатость, сланцеватость, линейность - и их генерации. Структура и метаморфизм. Супраструктура: одноактная простая складчатость; одно- и многоактная интерференционная складчатость. Инфрасруктура: гнейсовые и гранито - гнейсовые купола и валы; окаймленные купола и диапиризм. Мигматиты. Основы методов картирования метаморфических комплексов.

2.8. Катакластические образования и меланжи. Условия образования катакластических и стресс-метаморфических образований (тектонитов). Текстуры и типы тектонитов. Тектонические меланжи, их признаки и типы (автокластический и аллокластический). Состав блоков, обломков и матрикса.

2.9. Мегаструктурные парагенезы и ассоциации, их значение для понимания региональных структур.

Простейшие мегаструктурные парагенезы. Сбросы, взбосы и флексуры, грабены, горсты, коробчатые, гребневидные и килевидные складки. Соляные диапиры, сбросы, структура битой тарелки, центральные грабены. Вергентные складки, надвиги и сдвиги.

Сложные мегаструктурные парагенезы. Шарьяжи (тектонические покровы) и их элементы. Роль комплексов и поверхностей срыва (детачментов, деколлементов). Синшарьяжные образования: олистостомы, меланжи. Принцип дивертикуляции, ретрошарьяжи, тектоническое сближение фаций. Типы шарьяжей. Доскладчатые и соскладчатые покровы.

Региональные сдвиги и мегапарагенезы зон сжатия, растяжения и их взаимное расположение. Трансформные разломы и спрединг.

Зоны смятия, их признаки, свойства и генезис. Зоны глубинных разломов, их признаки, особенности и выражение в земной коре.

2.10. Представления о генезисе мега- и макроструктурных форм. Состояние проблемы. Примеры генетических классификаций складчатости (Г.Штилле, В.В.Белоусов, В.Е.Хаин и др.). Механическая классификация складчатости. Роль флюидов при складчатых и разрывных деформациях.

Концепции складкообразования и их критическое рассмотрение.

2.11. Основные структурные элементы континентальной земной коры. Структурные комплексы, этажи и ярусы. Платформы, их фундамент и чехол, щиты и плиты. Авлакогены, синеклизы и антеклизы, перикратонные прогибы, плакантиклинали (валы) и плакосинклинали, области соляного диапиризма и платформенного магматизма. Древние платформы и молодые плиты.

Складчатые пояса, области и системы. Складчатые системы, их поперечная и продольная зональность, проявление магматизма, разломы, их типы и значение, формы сочленения с платформами (краевые швы, прогибы, вулкано-плутонические пояса), срединные и краевые массивы. Основные эпохи складчатости.

Орогенные и субсеквентные вулканические структуры. Рифты.

Цикл Вилсона. Принципы составления тектонических карт.

3. Геологическая съемка и ее организация

3.1. Геологическая съемка (ГС) как основной метод региональных геологических исследований. "Региональное геологическое изучение недр проводится с целью получения комплексной геологической информации, составляющей фундаментальную основу системного геологического изучения территории страны и прогноза полезных ископаемых в недрах." (Концепция регионального геологического изучения недр РФ - постановление коллегии Роскомнедра N 4 от 29.3.94). Государственные геологические съемки, их масштабы и виды. Общие обязательные требования к ГС: выделение местных стратиграфических подразделений, детальность расчленения стратифицированных и интрузивных образований, точность, достоверность и обоснованность выделенных подразделений, использование МАКС, комплексность работ, опережающие и сопровождающие геофизические работы, использование материалов предшествующих исследований. Государственная геологическая карта (ГГК) масштаба 1:200000 как основной источник информации для обоснования прогнозных ресурсов всех видов полезных ископаемых и решения крупных федеральных и региональных проблем развития минерально-сырьевой базы, экологии и др. аспектов хозяйственной деятельности и регулирования пользования недрами на суше и прилегающих акваториях. Комплекс материалов ГГК. Содержание и принципы составления ГГК: способы отражения возраста, состава, генезиса геологических образований, наложенных процессов, структурных элементов и других знаков. Правила оформления геологических карт и зарамочных элементов. Инструкция по составлению и подготовке к изданию листов государственной геологической карты Российской федерации масштаба 1:200000 (М.:1995).

3.2. Этапность проведения геологосъемочных работ

3.2.1. Подготовительный период и его задачи. Сбор и изучение литературных, фондовых и коллекционных материалов. Подбор топографических карт и МАКС. Предварительное дешифрирование МАКС и интерпретация геофизических материалов. Выбор точек для скважин структурно-параметрического бурения.

3.2.1. Полевой период. Полевая партия, состав, оснащение, транспорт. Организация работы. Маршрутные наблюдения вкрест простирания и по простиранию, изучение замыканий и их задачи. Изучение стратифицированных, рвущих образований, структурных форм и общие поиски. Геоэкологические исследования. Работа с МАКС, геофизическими и геохимическими материалами в маршруте. Формы документации и опробование. Горные и буровые работы и их назначение. Текущая полевая обработка материала. Карта фактического материала и полевая геологическая карта. Особенности проведения ГС на платформе и в складчатых областях. Природоохранные мероприятия при ГС. Правила техники безопасности.

3.2.3. Камеральный период. Систематизация, аналитическая обработка и изучение коллекционного материала. Интерпретация всех геофизических материалов. Составление обязательной и иллюстрирующей графики. Содержание отчета по ГС. Порядок апробации, защиты и передачи в фонды отчетов. Подготовка к изданию и издание ГГК.

На лабораторных занятиях ведется анализ геологического строения по картам, результаты которого отражаются на геологических разрезах, составляются структурные и тектоническая карты; проводится геологическое дешифрирование аэрофотоснимков, строятся диаграммы трещиноватости, определяется положение осей палеотектонических напряжений и решаются задачи по определению элементов залегания и мощностей, а также осваиваются правила оформления геологической графики.

Отдельные аспекты курса более углубленно рассматриваются в последующих спецкурсах, образующих единый цикл: "Методы картирования магматических пород", "Методы картирования сложнодислоцированных комплексов", "Дистанционные методы исследований", "Интерпретация геофизических материалов", "Физические основы тектонических деформаций", "Структурные парагенезы" и в ряде спецкурсов, изучающихся на альтернотивной основе по выбору.

Основная

Атлас учебных геологических карт. 2-е изд. /Ред. М.М.Москвин, Ю.А.Зайцев. 1972. 3-е изд. / Ред. Ю.А.Зайцев, В.В.Козлов, М.М.Москвин. М., 1987.

Атлас схематических геологических и бланковых карт./ Ред. М.М.Москвин. М., МГУ, 1976.

Белоусов В.В. Структурная геология. М., МГУ, 1986.

Инструкция по составлению и подготовке к изданию листов Государственной геологической карты Российской федерации масштаба 1:200000. М., Роскомнедра, 1995.

Михайлов А.Е. Структурная геология и геологическое картирование. М., Недра, 1984.

Михайлов А.Е., Рамм Н.С. Аэрометоды при геологических исследованиях. М., Недра, 1975.

Пертусевич М.Н., Казик Л.И. Практическое руководство по аэрогеологии. М., МГУ, 1977.

Дополнительная

Земля (Дж.Ферхуген, Ф.Тернер, Л.Вейс, К.Вархафтиг, У.Файф). Т.2. М., Мир, 1974.

Николя А. Основы деформации горных пород. М., Мир-Эльф Акитен, 1992.

Очерки структурной геологии сложнодислоцированных комплексов. / Ред. В.В.Белоусов, В.В.Эз. М., Недра, 1977.

Спенсер Э.У. Введение в структурную геологию. Л., Недра, 1981.

Уилсон Дж. Геологические структуры малых форм. М., Недра, 1981.