Многоранговый деформационный анализ линейной складчатости на примере альпийского Большого Кавказа

• Автор: Яковлев, Федор Леонидович
• Шифр специальности: 25.00.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 472 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОБЗОР МЕТОДИЧЕСКИХ ПОДХОДОВ И ОСНОВНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ПРОБЛЕМЕ

СКЛАДКООБРАЗОВАНИЯ

1.1. Геотектонические гипотезы, разработанные до середины XX века

1. 2. Возникновение и развитие тектонофизики, развитие исследований в

структурной геологии и тектонофизике середины и конца XX века

1.3. Морфологические типы параллельных и подобных складок; их соотношение с

тектонотипами форланда и хннтерланда

1. 4. Основные умозрительные, «качественные» модели формирования складчатости,

их ключевые параметры
1.4.1 Об использовании термина «механизм складкообразования» в литературе
1.4.2 Анализ методического уровЕвя исследований: классификационный подход
1.4.3 Умозрительные геодинамические модели - тектоника плит
1.4.4 Умозрительные геодинамические модели - фиксизм
1.4.5 Исследования складчатости с использованием идеи о параллельном действии нескольких механизмов
1.4.6 Другие методы и классификациошвые работы: полуколичественные градационные классификации складчатых структур и структурные парагенезы .
1.4.7 Выводы о состоянии методологии исследований складчатых структур в рамках геодиввамики и о вьвборе тех направлений, которые необходимо развивать.
1.5. Механизмы ({юрмирования складчатых структур с позиции механики сплошной
среды; роль анализа полей напряжений в исследованиях складчатости
1.5.1 Начальный период использования методов механиквв в структурной геологии
1.5.2 Современный уровеввь развитввя методов механики для изучения складок
1.5.3 Описания ввапряжений и деформаций в многослойной среде методами механики
1.5.4 Соотношевввве деформаций и напряжений при исследованиях болышвх деформаций
1. 6. Известные методы измерения величин деформаций и способы восстановления
складчатой структуры
1. 6. 1 Методы стрейн-анализа, их методические особенности и ограничения..
1. 6. 2 Построение сбалаввсированных структурных пересечений в пределах
форланда
1. 6. 3 О термиввах и принятых единицах измерений
1. 7 Обзор методологвви исследований складчатости в историческом аспекте
1.7.1 Примеры комплексных исследований природных складчато-ввадвиговых структур с примеввением тевстонофизввческого подхода
1.7.2 Примерввая периодизация исследований складчатых структур методами тектоники и тектонофизики
1. 8. Общая оценка состоянввя методологии в геотектонике (геодинамике)
1.9. Основные 1веобходимые направления исследований
Выводы по в'лаве

ГЛАВА 2. КРАТКИЙ ОЧЕРК ГЕОЛОГИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ БОЛЬШОГО
КАВКАЗА И ОПИСАНИЕ ХАРАКТЕРА СТРУКТУРНОГО МАТЕРИАЛА
2. 1. Общая характеристика мегантиклинория Большого Кавказа
2. 2. Основные модели формирования мегантиклинория Большого Кавказа
2. 3. Общее геологическое строение восточной части Большого Кавказа
2.4. Геологическое строение Тфанской и Шахдагской зон Юго-Восточного Кавказа
2.5. Г еологическое строение Чиаурской тектонической зоны
2. 6. Геологическое строение Северо-Западного Кавказа, его складчатая структура
2. 7. Структурные разрезы как источник материала для исследования складчатой
структуры
Выводы по главе
ГЛАВА 3. ИЕРАРХИЧЕСКИЕ УРОВНИ СЛОЖНОЙ СКЛАДЧАТОЙ
СТРУКТУРЫ, МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ К РЕШЕНИЮ ПРОБЛЕМЫ СКЛАДКООБРАЗОВАНИЯ
3. 1. Существующие представления о возможных иерархических соотношениях
разномасштабных структур линейной складчатости
3. 2. Основные утверждения, принятые в модели: свойство сохранения объемов
горных пород и плоская деформация для линейных складок
3. 3. Система иерархии структур линейной складчатости (7 уровней)
3. 4. Локальные структуры, не вошедшие в иерархическую систему
3. 5. О направлении исследований механизмов формирования крупных структур от
мелких к крупным или от крупных к мелким
3. 6. О соотношении направлений исследований механизмов формирования
складчатых структур в рамках кинематики и механики (динамики)
Выводы по главе
ГЛАВА 4. ОТДЕЛЬНЫЕ СКЛАДКИ, МЕХАНИЗМЫ ИХ ОБРАЗОВАНИЯ И
МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕЛИЧИНЫ УКОРОЧЕНИЯ
4. 1. Понятие «механизм формирования структуры» применительно к складкам
4.2. Принятая морфологическая классификация складок «подобного» типа
4.3. Складки единичного вязкого слоя
4. 3. 1 Модели формирования, модель расчетов конечно-элементным методом..
4. 3. 2 Исследования природных складок Чиаурской тектонической зоны
4. 3. 3 Исследования складок единичного вязкого слоя и методы определения
величин укорочения в мировой литературе (обсуждение)
4.3.4 Выводы по результатам исследований складок единичного вязкого слоя
4. 4. Складки пачек слоев — механизмы формирования и методы определения
величины укорочения
4.4. 1 Теоретически возможные комбинации кинематических механизмов
формирования складок в компетентном и некомпетентном слоях
4. 4. 2 Кинематическая модель формирования складки пачек слоев (подобная
складка в паре слоев «компетентный/некомпетентный»)
4. 4. 3 Результаты исследования природных складок Чиаурской тектонической

4. 4. 4 Исследования внутрислойных деформаций природных складок
4. 5. Проверка метода определения укорочения складок пачек слоев - сравнение
двух методов по результатам их использования в локальных структурах
4. 6. Общее состояние исследований по анализу отдельных складок в многослойных
средах (обсуждение)
Выводы по главе

ГЛАВА 5. ОПИСАНИЕ ДЕФОРМАЦИИ В СКЛАДКЕ И СКЛАДЧАТОМ
ДОМЕНЕ; МЕХАНИЗМЫ ФОРМИРОВАНИЯ ЛОКАЛЬНЫХ СТРУКТУР
5.1. Складчатые домены
5. 1. 1 Описание деформаций в складчатых доменах
5. 1. 2 Границы складчатых доменов - правила их выделения в природных
структурах и в моделях; домены как однородные структуры
5. 2. Диагностика механизмов для локальных структур в «надвигах южного склона» —
Воронцовский покров
5.2. 1 Тектоническая позиция и геологическое строение Воронцовского покрова
5. 2. 2 Альтернативные кинематические модели формирования складок
5. 2. 3 Анализ природных складок в зоне детачмента Воронцовского покрова и принятие решения
5. 3. Диагностика механизмов для локальных структур в наклонных зонах
пластического простого сдвигания в Северо-Западном Кавказе
5. 3. 1 Характер материала замеров параметров складчатых доменов в регионе
5. 3. 2 Диагностическая диаграмма и выделение на ней ареала специфического
механизма
5. 3. 3 Сравнение модельных трендов и выявленной природной последовательности доменов
5. 3. 4 Некоторые закономерности локализации наклонных зон сдвигания в
пределах Северо-Западного Кавказа
Выводы по главе
ГЛАВА 6. ДОМЕНЫ, СТРУКТУРНЫЕ ЯЧЕЙКИ И ТЕКТОНИЧЕСКИЕ ЗОНЫ - ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕЛИЧИНЫ ДЕФОРМАЦИИ И ВОССТАНОВЛЕНИЕ СТРУКТУРЫ
6. I. Метод построения разрезов, сбалансированных по объему осадочного чехла
6. 1. 1 Методы определения величин деформаций в складчатой структуре
6.1.2 Восстановление досютадчатого состояния домена по трем кинематическим операциям
6.1.3 Операции восстановления складчатой структуры в масштабах всего
осадочного чехла
6. 1. 4 Формирование квазитрехмерной модели осадочного чехла
6. 2. Квазитрехмерная трехстадийная модель развития осадочного чехла Юго-
Восточного Кавказа
6. 2. 1 Характер структурного материала
6. 2. 2 Стратиграфические модели Тфанской и Шахдагской зон
6. 2. 3 Замеры и построение сбалансированной модели структуры
6. 2. 4 Сбалансированная модель структуры - результаты
6. 3. Квазитрехмерная трехстадийная модель развития Чиаурской тектонической
зоны и зоны перехода к Закавказскому массиву
6. 3. 1 Характер структурного материала
6. 3. 2 Общая характеристика выделенных доменов
6. 3. 3 Построение стратиграфических моделей для Чиаурской тектонической зоны
6. 3. 4 Особенности процедур построения сбалансированных разрезов
6. 3. 5 Доскладчатая структура Чиаурской зоны; величины укорочения по ячейкам
6. 3. 6 «Надвиги южного склона Кавказа» как локальные структуры
6. 4. Квазитрехмерная модель развития осадочного чехла Северо-Западного Кавказа
6. 4. I Характер структурного материала
6. 4. 2 Результаты расчетов
6. 5 Строение осадочного чехла и коры Большого Кавказа по геофизическим данным
Выводы к главе

сокращения для центрального и восточного сегментов Большого Кавказа можно оценить в разумных пределах цифрой 200 ± 50 км» ([Дотдуев, 1986]). После обсуждения информации о существующих надвигах и покровах С.И. Дотдуев приходит к выводу о реальности существования срыва гранитно-метаморфического слоя Скифской плиты по глубинному надвигу относительно «северной границы орогена» с амплитудой 100-125 км, что приводится на нескольких структурных пересечениях. Судя по рисункам (рис. 1-7), эту амплитуду следовало бы дополнительно добавить к общему укорочению в 200 км.
В связи с тем, что систематическое описание всех значимых моделей Большого Кавказа, разработанных в рамках мобилистских представлений, может занять слишком большой объем, ограничимся только перечислением основных таких моделей и их особенностей.
Грузинские геологи П.Д. и И.П. Гамкрелидзе [1977] оценивают сокращение только для надвигания южных зон на структуры Закавказского массива в 50-60 км (район Кахетии). В работах с участием Ш.А. Адамии [Адамия и др., 1982; Адамия и др., 1987; Адамия и др., 1989] рассматриваются многие стороны истории развития Большого Кавказа, времени проявления складчатых движений, характерные черты метаморфизма и магматизма сооружения с позиций тектоники плит. Важные работы по описанию складчато-разрывной структуры Большого Кавказа и по анализу возможных механизмов ее формирования принадлежат Т.В. Гиоргобиани [Гиоргобиани, Закарая, 1989; Гиоргобиани, 1987, 1991, 1997, 2008, 2010], который, один из немногих, дает небольшие цифры сокращения (30-35%, до 48%). М.Л. Копп ([Копп..., 2007], стр. 287) предполагает существование А-субдукции бассейна Большого Кавказа на юг под Закавказский срединный массив на расстояние 400-600 км, которая им «добавляется» к обычным 200 км сокращения. Существование масштабных покровных структур обосновывается описаниями «сближения фаций» в работах Д.И. Панова [Панов, Гущин, 1987;
Рис. 1-7. Концептуальные пересечения Большого Кавказа (по С.И. Дотдуеву [1986]). Постулируется существование двух основных надвигов
(вверху), между которыми
расположена моновергентная структура со складками и многочисленными надвигами, соответствующая типу модели «аккреционная призма» (ниже, часть соседнего профиля).

Вщнеку
ь + +

+ + ч- ч- з- + т- 4- + +
Закавказская плита