Статистичні особливості та аналіз тектонічної тріщинуватості крейдово-неогенових відкладів українських карпат

Abstract

Показати особливості та закономірності розподілу і згрупування даних про орієнтацію понад 8 тис. тектонічних тріщин у флішових і моласових відкладах Скибового та Бориславсько-Покутського покривів за деякими статистичними параметрами (К, С); проаналізувати переважаючі системи тріщин, співвідношення їхніх кутів падіння тощо. Встановити взаємозв’язок між статистичними собливостями тріщин та віком порід, тектонічною позицією, геологічною історією розвитку Українських Карпат. Методика. Підрахунок статистичних параметрів для даних про орієнтації тектонічних тріщин здійснено на основі методу співвідношення власних значень (eigenvalue ratio method) Н. Вудкока. Результати. На ділянках Скибового та Бориславсько-Покутського покривів визначено два статистичні параметри для тектонічних тріщин: С (strength parameter), який вказує на ступінь згрупування орієнтацій тріщин навколо певного напрямку, та K (shape parameter), що відображає форму розподілу елементів алягання тріщин на стереограмах – у вигляді груп (кластерів) або дуг. Проаналізовані елементи залягання (азимути простягання, азимути падіння та кути падіння) тріщин з більш ніж 150 точок спостережень у руслах і берегах річок Рибник та Опір (басейн р. Стрий), Сукіль, Бистриці Надвірнянської, Прута, а також у кар’єрах та відслоненнях на околицях населених пунктів Болехова, Долини, Надвірної. За допомогою програм Stereo 32 (K. Röller, C. Trepmann) та Fabric 8.0 (E. Wallbrecher) побудовано розидіаграми, гістограми кутів падіння, стереограми полюсів у ізолініях елементів залягання тріщин, діаграми Вудкока. Наукова новизна. Визначені системи, що переважають, співвідношення перпендикулярних та косих до напластування тріщин, ступінь їхнього згрупування і розподіл у флішових і моласових формаціях характеризують тектонічні режими у межах Скибового та Бориславсько-Покутського покривів. Молодші тріщини здебільшого мають дуговий розподіл (0  К  1), тоді як давніші – як дуговий, так і кластерний (0  К  ∞). Усі заміряні тектонічні тріщини утворюють шість головних систем. Вперше встановлено взаємозв’язок між віком, літологічними особливостями порід, виявленими статистичними і кількісними параметрами тріщин у різних тектонічних одиницях (скибах, покривах) та змінами напружено-деформованого стану упродовж геологічної історії формування Українських Карпат. Низький ступінь згрупування та дуговий розподіл тріщин свідчать про безперервний процес утворення різних їхніх парагенезисів у товщах гірських порід у кінці осадонакопичення нижньокрейдових порід і протягом усього кайнозойського часу. Практична значущість. Низькі значення статистичних параметрів С, К тріщин вказують на складний напружено-деформований стан досліджуваної території та підтверджують зміну полів палеонапружень, ротацію осей максимального стиснення і розтягнення (σ1, σ3), визначених за тектонофізичними дослідженнями, протягом складчасто-насувного процесу в Українських Карпатах. Результати, отримані методом співвідношення власних значень, необхідно враховувати під час реконструкцій полів палеонапружень структурно-парагенетичним методом як спосіб контролю за виділенням одновікової групи парагенезисів тектонічних тріщин, що сформувалися в однорідному деформаційному режимі. Показать особенности и закономерности распределения, группирования данных ориентации более чем 8 тыс. тектонических трещин во флишевых и молассовых отложениях Скибового и Бориславско-Покутского покровов по некоторым статистическим параметрам (К, C); проанализировать преобладающие системы трещин, соотношение их углов падения. Установить взаимосвязь между статистическими особенностями трещин и возрастом пород, тектонической позицией, геологической историей развития Украинских Карпат. Методика. Определение статистических параметров по данным об ориентации тектонических трещин осуществлено с использованием метода соотношения собственных значений Н. Вудкока (eigenvalue ratio method). Результаты. На участках Скибового и Бориславско-Покутского покровов определены два статистических параметра тектонических трещин: С (strength parameter), указывающий на степень группирования ориентаций трещин вокруг определенного направления, и K (shape parameter), отображающий форму распределения элементов залегания трещин на стереограммах – в виде групп (кластеров) или дуг. Проанализированы элементы залегания (азимуты простирания, азимуты падения и углы падения) трещин в более чем 150 точках наблюдения в руслах и берегах рек Рыбник и Опор (бассейн р. Стрый), Сукиль, Быстрицы Надворнянской, Прута, а также в карьерах и обнажениях на окраинах населенных пунктов Болехова, Долины, Надворной. С помощью программ Stereo 32 (K. Röller, C. Trepmann) и Fabric 8.0 (E. Wallbrecher) построены розы-диаграммы, гистограммы углов падения, стереограммы полюсов в изолиниях элементов залегания трещин, диаграммы Вудкока. Научная новизна. Определены преобладающие системы, соотношение перпендикулярных и косых к напластованию трещин, степень их группирования и распределение во флишевых и молассовых формациях характеризуют тектонические режимы в пределах Скибового и Бориславско-Покутского покровов. Более молодые трещины, в основном, имеют дуговое распределение (0  К  1), тогда как древние – как дуговое, так и кластерное (0  К  ∞). Все замеренные тектонические трещины образуют шесть главных систем. Впервые установлена взаимосвязь между возрастом, литологическими особенностями горных пород, статистическими и количественными параметрами трещин в различных тектонических единицах (в покровах, скибах) и изменениями напряженно-деформированного состояния на протяжении геологической истории формирования Украинских Карпат. Низкая степень группирования и дуговое распределения трещин свидетельствуют о непрерывном процессе образования различных их парагенезисов в толщах горных пород в конце осадконакопления нижнемеловых пород и в течение всего кайнозойского времени. Практическая значимость. Низкие значения статистических параметров С, К трещин указывают на сложное напряженно-деформированное состояние исследуемой территории, и одтверждают изменение полей палеонапряжений, ротацию осей максимального сжатия и растяжения (σ1, σ3), определенных по тектонофизическим исследованиям, во время складчато-надвигового процесса в Украинских Карпатах. Результаты, полученные методом соотношения собственных значений, необходимо учитывать при реконструкциях полей палеонапряжений структурно-парагенетическим методом как способ контроля выделения одновозрастной группы парагенезисов тектонических трещин, сформировавшейся в однородном деформационном режиме. Statistical features and the distribution of the data orientation over 8 000 tectonic joints from flysch and molasses deposits of Skyba and Boryslav-Pokuttya nappes with some statistical parameters (K, C) are demonstrated. The main system of joints and the ratio of dip angles are analyzed. Relationship between statistical features of joints, the age of rocks, the tectonic position and the geological history of the Ukrainian Carpathians are defined. Methodology. The statistical parameters for the data of the tectonic joints orientation were calculate with use the eigenvalue ratio method N. Woodcock. Results. Two statistical parameters for tectonic joints are determined in the areas of the Skyba and Boryslav-Pokuttya nappes: C (strength parameter), which indicates the degree of grouping of joints orientations data around the direction, and K (shape parameter), which shows the shape of the distribution of joints orientations data on the stereogram – cluster or girdle distributions. Analyzed joints orientation data (strike, dip direction and dip angle) from more than 150 points of observation in the streams and valleys of Rybnyk and Opir rivers (basin of Stryy River), Sukil River, Bystrytsya Nadvirnianska River, Prut River, and from outcrops near the settlements of Bolekhiv, Dolyna, Nadvirna. Rosediagrams, histograms of dip angle, stereograms of poles in isolines of joints orientations data, Woodcock diagrams were built with software Stereo 32 (K. Röller, C. Trepmann) and Fabric 8.0 (E. Wallbrecher). Originality. The major systems, the ratio of perpendicular (to the stratum) and oblique joints of flysch and molasses deposits, the strength parameter and shape parameter characterize tectonic regimes of Skyba and Boryslav-Pokuttya nappes. Younger joints have mainly girdle distribution (0  К  1), but older ones have girdle and cluster distributions (0  К  ∞). All measured tectonic joints are formed six major systems. For the first time the correlation between age, lithological features of rocks, statistical and quantitative parameters of joins in different tectonic units (the nappe, thrusts) and the change of stress and strain state during geological history of the formation of the Ukrainian Carpathians have been determined. Low degree and the girdle distribution of joints indicate the uninterrupted process of different parageneses joints formation in deposits during the end of Upper Cretaceous to Cenozoic. Practical significance. Low values of the statistical parameters of joints (C, K) indicate a complex stress and strain state of the study area and confirm the changes of stress fields, the rotation axis of maximum compression and tension (σ1, σ3), determined by the tectonophysical research, during the foldthrust process in the Ukrainian Carpathians. The results obtained by the eigenvalue ratio method can be used in the reconstruction of stress fields with structural-paragenetic method as a way to control for the dividing the even-aged group parageneses of the tectonic joints that formed in the homogeneous deformation regime. Ukrainian Carpathians; jointing; eigenvalue ratio method; Woodcock diagrams; cluster and girdle distributions; system of joints (C, K) indicate a complex stress and strain state of the study area and confirm the changes of stress fields, the rotation axis of maximum compression and tension (σ1, σ3), determined by the tectonophysical research, during the foldthrust process in the Ukrainian Carpathians. The results obtained by the eigenvalue ratio method can be used in the reconstruction of stress fields with structural-paragenetic method as a way to control for the dividing the even-aged group parageneses of the tectonic joints that formed in the homogeneous deformation regime.