Структурная геология - Ажгирей Г.Д.
Скачать (прямая ссылка):
кинематические явления могут вызвать динамометаморфизм и формирование тектонических структурных элементов.
Важные исследования относительно изменений хода химических реакций при высоких давлениях выполнялись в Ленинградском институте высоких давлений академиком Ипатьевым и его сотрудниками (см. Гос. ин-т высоких давлений, сборник работ, 1932).
В последнее время экспериментальные исследования свойств горных пород, подвергнутых большим гидростатическим давлениям и одновременно напряжениям сдвига, были произведены П. В. Бриджменом (1948, стр. 144—158). Аппарат, на котором производились опыты, • прост. Он составлен двумя массивными стальными блоками, на которых имеются очень небольшие цилиндрические (выступы. Эти выступы с противоположных сторон прижимаются гидравлическим прессом к стальной плите. При такой конструкции аппарата область концентрации напряжений локализована в небольшом объеме, окруженном со всех сторон массой сравнительно мало напряженной стали. Между выступом и плитой можно получить напряжение сжатия много выше 50 ООО кг/см2 без разрушения аппарата, в то время как при нормальных условиях та же сталь не выдерживает напряжения сжатия в 30 ООО кг/см2. На таком же аппарате из карболоя вместо стали были достигнуты давления выше 100 ООО кг/см2. Тонкий диск вещества помещается между выступом и плитой. Трение на торцовых поверхностях диска препятствует выдавливанию всего материала. Кроме того, на практике имеет место деформация стальных выступов, диск принимает форму линзы, сужающейся к краям, и во внутренней части диска раздавливаемого вещества имеют место почти гидравлические напряжения.
Если теперь вращать плиту (осью вращения являются оба выступа), измеряя усилия, требующиеся для вращения плиты, можно определить напряжение сдвига, вызывающее течение вещества. С увеличением давления приходится увеличивать напряжение сдвига. В опыте отчетливо проявляется существенное различие между пластическим течением в твердом теле и вязким течением в жидкости: в то время как в жидкости вязкое сопротивление движению прямо пропорционально скорости, сопротивление пластическому течению в твердом теле почти не зависит от скорости вращения плиты.
В одних веществах (обычно в тех, которые кристаллизуются в кубической системе, имеющей много плоскостей скольжения) деформация происходит плавно с постоянным напряжением сдвига. В других веществах пластическое течение происходит рывками, с внутренним разрушением вещества и последующим восстановлением целости под действием высоких напряжений, по<сле чего снова следует цикл ограниченного пластического течения и разрушения. В ряде опытов при этих условиях имели место взрывы. Возможно, что механизм глубоких землетрясений связан с этим явлением.
Д. Т. Григгс (1938) нашел, что гидростатическое давление увеличивает пластичность монокристаллов кальцита при сжатии, причем это увеличение отстает от увеличения пластичности агрегатов кристаллов кальцита. Таким образом, при низких давлениях пластичность монокристалла больше, чем поликристаллического агрегата, а при высоких давлениях — меньше.
П. В. Бриджмен подвергал кристаллы кварца с хорошо выраженными пустотами, частично заполненными жидким CO2, усилию в 30 ООО кг/см2, не получив заметных результатов. Однако много времени спустя в этих кристаллах были найдены трещины, идущие от пустот по
©сем направлениям; очевидно, приложение усилий вызвало некоторую пластическую деформацию, которая была слишком мала, чтобы ее можно было обнаружить после опыта, но с течением времени пластическое последействие привело к образованию трещин.
Вода при высоких давлениях (до 15 000 атм. = около 50 км) диффундирует внутрь плавленного кварца и при снижении давления снова диффундирует наружу.
Д. Р. Бесли (1941) исследовал деформацию мрамора при растяжении под гидростатическим напряжением до 10 000 кг/см2. В этих условиях мрамор обнаружил заметную пластичность при растяжении — были получены удлинения до 25% без разрушения. Прочность на разрыв увеличилась и превосходила 5000 кг/см2.
ГЛАВА ТРЕТЬЯ
СЛОИСТОСТЬ, НЕСОГЛАСИЯ И ПЕРЕРЫВЫ В ГОРНЫХ ПОРОДАХ
СЛОИСТОСТЬ
Слоистость осадочных и пирокластических пород и наслоения в эффузивных породах представляют один из важнейших структурных элементов в строении верхних частей земной коры. Изучение слоистости дает в руки геологу !надежные факты для установления условий залегания и главных тектонических деформаций горных пород. Поверхности наслоения, за немногими исключениями, формируются в горизонтальном (или близком к горизонтальному) положении. Наблюдая современное, нарушенное положение слоев, мы имеем возможность установить, какие тектонические деформации испытали горные породы.
Образование слоистой толщи значительной мощности прямым образом связано с опусканием того участка, где происходит отложение осадков. Наоборот, размыв пород и вынос материала к местам отложения осадков происходят на поднимающихся участках земной коры 1. Отложение и размыв, следовательно, взаимосвязаны, и в слоистой структуре находят отражение не только явления опускания, но и в определенной мере поднятия, происходящие по соседству с местом накопления осадочной толщи.
