Файл: Вопросы общей и теоретической тектоники [сборник]..pdf

ВОПРОСЫ ОБЩЕЙ И ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ТЕКТОНИКИ

УДК 551.243

В. К. ЖИВЕТЬЕВ, В. А. КУЛЫНДЫШЕВ и В. А. СОЛОВЬЕВ

ПОНЯТИЕ «СКЛАДКА» И СИСТЕМАТИКА ФОРМ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ТЕЛ

При составлении терминологического справочника «Формы геологических тел» мы столкнулись с противоречивым харак­ тером определений понятия «складка». Действительно, термин «складка» употребляется, по меньшей мере, в шести смыслах как: 1) изгиб слоя; 2 ) изгиб поверхности или поверхностей; 3) деформация (процесс); 4) структура; 5) тело; 6) стоячая волна вещества.

Опыт работы по упорядочению терминологии показал, что ■идти по пути формализации какого-то одного понятия малоэф­ фективно. Необходимо рассматривать его в связи с определен­ ной понятийной системой или подсистемой и уже внутри ее добиваться непротиворечивости определений. Выбор понятий, которые необходимо включать в логический анализ, опреде­ ляется из содержательных задач той области, для которой разрабатывается эта система. В нашем случае мы опираемся на фундамент эмпирических данных структурной геологии. Когда в рамках этой дисциплины говорят о «складке», то воль­ но или невольно обращаются к таким терминам, как «поверх­ ность», «тело», «структура», «форма», «слой», «изгиб», «де­ формация». Целесообразно поэтому рассмотреть эту терми­ нологическую систему и попытаться выявить отношения меж­ ду понятиями, которые представляют эти термины. Сразу до­ говоримся о методологическом принципе, используемом при решении этой терминологической задачи. Все объекты, в том числе и «складку», будем рассматривать в с т а т и ч е с к о м состоянии. Хотя «складка» — это результат какого-то процес­ са, но с самим процессом геолог-структурщик в своей повсед­ невной практике обычно не имеет дела. Кинематику я динами­

107

ку складкообразования-он-может лишь реконструировать, ис­ ходя из геометрических, структурных и вещественных харак­ теристик изучаемого объекта. Так как складку мы рас­ сматриваем как статический объект, то из анализа надо иск­ лючить термины «деформация» и «изгиб», как относящиеся к понятиям механики складкообразования. Задачу упорядоче­ ния терминологии будем решать в рамках предмета м о р ф о- л о г и ч е с к о й т е к т о н и к и или с т р у к т у р н о й г е о л о ­ ги и в собственном смысле этих слов.

Следуя общей аксиоматической схеме построения фунда­ ментальных понятий структурной геологии (Косыгин, Воронин, 1965, Воронин и др., 1967; Гольдин и др., 1970), мы исходим из того, что в геологическом пространстве могут быть замере­ ны некоторые признаки. Поверхность, при переходе через ко­ торую терпят разрыв признаки или их характеристики, пред­

т у р о й. При структурном анализе от «состава» обычно отвле­ каются и рассматривают тела только с точки зрения их «фор­ мы» и «структуры». Чтобы нагляднее продемонстрировать возможность рассматривать тела в различных аспектах, об­ ратимся к блок-схеме.

Наиболее полна информация о составе геологических тел, хотя иерархия их в целом еще не установлена и продолжает разрабатываться (Косыгин и др., 1972). Имеются сведения и

103

о типах структур целого ряда объектов. В отношении изуче­ ния форм геологических тел наблюдается пробел. Если не считать хорошо изученных форм минералов, то о формах остальных рангов тел наши знания еще не систематизирова­ ны. Составление терминологического справочника «Формы геологических тел» показало, что наиболее подготовлены для систематики формы тел второго ранга, т. е. тела, сложенные породами.

Самой распространенной формой здесь является «слой». Поэтому целесообразно начать построение геометрии тел вто­ рого ранга с этой формы.

Пусть выражением Xi= jx:|xo—х | - R) задан шар*, кото­ рый будем считать моделью Земли, где хо— центр Земли, х —

радиуса R—Ь,где (R>h>0). Тогда X=Xi X» замкнутое множе­ ство точек, представляющее собой сферическую оболочку тол­ щиной h, которая может рассматриваться как идеальная модель геологической оболочки Земли. «Верхняя» граница сфериче­ ской оболочки определяется из условия G = |х: |хо—х J=R |, а. «нижняя» G-i- = | х: [хи—х |=R—h}. По построению G ^ П

= 0 не пересекаются (рис. 1 ).

*На рассматриваемые далее поверхности и тела накладывается ус­ ловие связности и односвязности.

**Открытый шар — шар без граничных точек (Бакельман, 1967).

109

Зададим на G1' такую замкнутую самонепересекающуюся кривую Г* (понимаемую в элементарном смысле), которая

разобъет G+ на G|" —внутреннюю и G^—внешнюю. Область Gf может быть либо выпуклой (рис. 2 ), либо невыпуклой

(рис. 3). Причем выпуклость области Gl^ понимается в том смысле, что если две точки этой области соединены геодезиче-

* Кривая Г может интерпретироваться как геологическая граница 1-го типа, которая фактически понимается как граница нашего знания о естественных границах тела, находящегося внутри сферической оболоч­

ки, проекция которого на G ^ k дает Gl~ • Геологически это соответству­

ет границам выходов слоев, пластов, складок и других геологических тел на дневную поверхность.

ПО

ской линией* (в данном случае дугой большого круга), то

все точки этой линии принадлежат области Gi4- . Невыпуклые области будем аппроксимировать выпуклыми. При описании выпуклых областей можно пренебречь их истинной (сфериче­ ской) геометрией, так как линейные размеры выделенных об­ ластей обычно на несколько порядков меньше R, т. е. можно провести «линеаризацию» геологического пространства. Под линейными размерами для выпуклых областей будем пони­ мать длину максимальных геодезических в данной области.

Проецируя кривую Г (считая центром проектирования хо) на G- , получим в качестве ее образа кривую Г1, которая ана­

логичным образом разбивает G~ на GT и Go” . Множество точек, определяемое условием \z \ = | z:min d(z, х) J~ min

* Геодезические линии — линии на поверхности, геодезическая кри­ визна (кривизна проекции рассматриваемой кривой на плоскость, касаю­ щуюся поверхности в данной точке) которых в каждой точке равна нулю.

111

d(z, у) =h] можно интерпретировать как геологическое тело без боковых границ, мощность которого определяется величи­

(рис. 4) будем понимать здесь как множество точек (z ), за­

гические границы, определяющие вертикальную протяженность Т, G1— произвольная геологическая граница, определяющая горизонтальную протяженность*. В общем случае области

G f и Gf могут и не включаться соответственно в G4- и G , т. е. они могут быть некоторыми подмножествами сферической оболочки, но пока мы ограничимся простейшей моделью, где G f c G - f a G f C G ~ . Это могут быть любые геологические

границы, проведенные внутри сферической оболочки.. Линейные размеры геологического тела Т определим по

кривой Г. Возьмем на Г две тонких, и х-(рис. 5) и будем счи­

тать, что одним из линейных размеров, характеризующих го­ ризонтальную протяженность тела, является максимум вели­ чины d (х ^, х |) , т. е. |L| =max d(x. , х ■), где | L| назовем пер­

вым линейным размером геологического тела Т, a L — соот­ ветствующая дуга. Второй линейный размер выбирается из множества геодезических, отвечающих условию:! 1j-L L. 1sпе­

ресекает L ( ? — индекс, пробегающий континуум точек L) и определяет две точки х1. и х1. на Г. Длину дуги 1, проходящей

можность выделить основные формы (форма трактуется в гео­

* Вертикаль и горизонталь понимается в естественном смысле, в рам­ ках модели — это любой луч из х0 п, соответственно, перпендикуляр к нему.

112