Файл: Косыгин, Ю. А. Основы тектоники.pdf

При многих геологических построениях может оказаться удоб­ ным определять размеры геологических тел и структурных форм не по объемам (при неизвестной глубине распространения тела пред­ ставления о его объеме могут быть лишь гипотетичными; таковы, например, представления об объеме плутонов), а по занимаемым ими площадям.

К первому порядку будет принадлежать, например, Тихоокеан­ ский талассократон, ко второму порядку — Русская и Сибирская платформы, Западно-Сибирская плита, Верхояно-Чукотская склад­ чатая область, крупные щиты, такие, как Балтийский и Аравийский, к третьему порядку — Колымский, Охотский, Центрально-Фран­ цузский массивы, Днепровско-Донецкая и Прикаспийская впадины, Кузнецкий бассейн, складчатые системы Альп, норвежские каледониды, мелкие щиты (Украинский), синеклизы и антеклизы, к чет­ вертому порядку — крупнейшие плутоны, а также соляные мас­ сивы — гиганты чалкарского типа, платформенные валы и т. д.

Форма тела. Описание формы тела, так же как и описание его состава, должно проводиться в соответствии с задачами и масшта-

62

бом исследования. Так, при собственно стратиграфических иссле­ дованиях, по-видимому, достаточно указать, что исследуемое тело имеет форму слоя. Изгибание слоя, его нарушенность сбросами, раздувы мощностей, массивообразные выступы, связанные с пласти­ ческим течением в ядре складок, и т. д. при таком исследовании не рассматриваются и в описание форм не входят. C другой стороны, в случае приуроченности к слою залежей полезных ископаемых такое описание совершенно недостаточно. Следует указать контуры этой пластообразной залежи, определить положение мощных (тол­ стых) и маломощных (тонких) ее участков, выяснить ее изгибы, глубины залегания и т. д. При описании формы тела, так же как при описании его размера, необходимо иметь соответствующий «масштаб». Роль его в данном случае должна играть классификация

формы тела может быть достигнуто эталонным и матричным спосо­ бами.

Эталонный способ описания формы тела заключается в том, что за основу принимается некоторое конечное число эталонов простых форм. Форма тела, которая может быть сведена к одному из таких эталонов, называется простой формой, а форма, которая может быть представлена только как совокупность нескольких эталонов, называется сложной формой.

Рассмотрим два варианта эталонного способа. Во-первых, он может быть основан на распространенных типовых формах геологи­ ческих тел, принимаемых как эталонные (простые). Допускается, что каждая данная простая форма может сколько угодно широко варьировать в пределах своего типа. В качестве простых форм можно указать слои и их разновидности: смятые, нарушенные, смятые нарушенные слои, а также блоки, массивы, жилы и т. д. Сложными формами в таком случае будут, например, массивы с ответвлением в виде слоев, слои, расчлененные на блоки, и т. д. Приведенный здесь перечень простых форм основан на опыте описания природных геологических тел и необходим при классификации геологических структур. В зависимости от особенностей строения интересующей нас части геологического пространства и задач исследования могут быть приняты различные иные перечни простых форм и по-разному классифицированы геологические структуры. Так, в некоторых случаях простыми формами, возможно, следует считать дайки, трубки, линзы и т. д. Такие перечни не являются формальными. Эталонный способ описания включает в себя и процедуру предста­ вления описываемых форм через эталонные. В геологической прак­ тике в качестве такой процедуры при описании сложных форм исполь­ зуется разбиение тел с помощью условных границ второго типа. Например, смятый слой разбивается на антиклинали и синклинали, а описание соляного массива с шипом проводится путем разбиения его на массив и шип. Такая процедура также не формальна и выте­ кает из геологического опыта.

63

Во-вторых, эталонный способ описания предполагает наличие формально заданного перечня эталонных форм и процедуры пред­ ставления форм тел через эталонные. Ясно, что в этом варианте возможны различные системы описания формы в зависимости от принятого перечня эталонных форм и процедуры представления, которые во всех случаях задаются формально. Способ описания, в котором формализованы только перечень или только процедура представления, не может рассматриваться как формальный.

В качестве простейшего перечня эталонных форм может быть приведено широко распространенное разделение геологических тел по форме—на линейные, пластинчатые (пластообразные) и изометричные.

Матричный способ описания формы тела в геологии практиче­ ски не применяется. Суть его сводится к следующему. Описываемые тела разбиваются заданной сетью с определенной величиной ячеек. Выбор этой величины зависит как от целей, так и от масштаба иссле­ дований. Затем выбирается любая точка, лежащая на пересечении границы тела с сетью (первая граничная точка), и измеряются ее расстояния г до всех других аналогичных точек, число которых

точки, отнесенное к наибольшему расстоянию между граничными точками. Такое описание формы не звисит от размеров и положения тела в пространстве. Например, описание двух шаров разной вели­ чины будет характеризоваться одинаковыми числами, ибо отноше­ ния расстояний равноименных граничных точек от первой гранич­ ной точки к диаметру шара в каждом из этих случаев будут равны. К аналогичному выводу придем, рассматривая разновеликие эллип­ соиды с равными отношениями осей. В последнем случае на описа­ ние не влияет и положение осей эллипсоидов (например, длинных) относительно друг к другу. Отсюда вытекает, что матричный способ позволяет описывать тела с точностью до преобразования движения и подобия. Чтобы сравнить тела, описанные матричным способом, необходимо разработать способ сопоставления матриц или, говоря иначе, установить метрику на множестве матриц.

Состав тела. Состав простого тела может быть описан по край­ ней мере тремя способами.

Первый способ описания состава простого тела заключается в его характеристике по среднему значению свойств. В этом случае не указывается, как изменяются значения свойств внутри тела. В качестве примера приведем такое литологическое описание свиты: «Венгерийская свита (по р. Венгери на Сахалине). Глины песча­ нистые, слоистые, оскольчатые, темно-серого цвета с прослоями серого песчаника. Мощность около 900 м» [150, стр. 1911; или такое петрографическое описание гранитного массива: «Билляхский массив . . . сложен розовато-серыми крупнозернистыми порфировид­ ными гранитоидами, часто с гнейсовидной структурой, и подчинен­ ными им гранитами, гр аносиенитами и кварцевыми диоритами, связанными между собой взаимными переходами» [160, стр. 204].

64

К описанию состава по среднему значению свойств относится также описание состава Земли ее средней плотностью, описание состава земной коры таблицей процентного содержания в ней окислов или элементов и т. д.

В модели простого тела, описанного первым способом, нельзя провести условные границы первого типа на основании свойств, по которым описан состав тела.

Второй способ описания состава простого тела заключается в том, что значения свойств указываются для некоторого дискрет­ ного ряда точек внутри него и, таким образом, описываются измене­ ния значений свойств внутри тела. Так, при описании пласта пес­ чаника могут быть указаны значения его пористости (проницаемо­ сти, фракционного состава, процентное содержание одного из терри­ генных компонентов и т. д.) в нескольких точках, в которых были проведены соответствующие измерения. В результате может быть построена модель простого тела, а в ней проведены условные гра­ ницы первого типа на основании свойств, по которым описан со­ став тела. Примерами моделей простых тел, построенных вторым способом, могут служить представленные в изолиниях карты пори­ стости и проницаемости, процентного содержания химических эле­ ментов и т. д.

Третий — функциональный способ описания состава простого тела применим в тех случаях, когда в пределах последнего уста­ новлены закономерные изменения состава, описываемые достаточно простыми функциями. Так, если внутри массива изверженных пород химический состав меняется от центра к периферии пропорционально расстоянию, то состав будет описываться линейной функцией, на основании которой он может быть вычислен для любой точки.

Кроме указанных способов возможны еще различные статисти­ ческие описания тел.

Описание сложных и составных тел. Чтобы описать сложное тело,

надо прежде всего описать его в качестве простого тела, имея в виду существование характеристик, по которым каждое сложное тело может быть выделено как простое. Сложное тело подразделяется на ряд простых тел, которые по отношению к этому сложному телу являются структурными элементами. Поэтому описание сложного тела должно быть дополнено описанием его структурных элементов с точки зрения их размеров, формы и состава (это описание может быть статистическим).

Поскольку для характеристики сложного тела важно не только описание структурных элементов, как таковых, но и определение их взаимоотношений в пространстве, необходимо описать положе­ ние центров их масс и ориентировку. Центр массы структурного элемента определяется в предположении его однородности (центр масс совпадает с положением центра тяжести тела). Положение центра масс определяется координатами, число которых соответ­ ствует мерности тела. Совокупность центров масс структурных эле­ ментов сложного тела составляет его структурную решетку.