Структурная геология

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ  
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования  
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ 
ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» 

 
 
 
 
 
 
 
С.К. Кныш  
 
 
 
СТРУКТУРНАЯ ГЕОЛОГИЯ 
 
 
Рекомендовано Учебно-методическим объединением вузов Российской Федерации 
по образованию в области прикладной геологии в качестве учебного пособия  
для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальностям 
21.05.02 «Прикладная геология» и 21.05.03 «Технология геологической разведки»  
укрупненной группы направления подготовки 21.00.00 «Прикладная геология,  
горное дело, нефтегазовое дело и геодезия» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Издательство 
Томского политехнического университета 
2015 

УДК 551.243(075.8) 
ББК 26.324я73 
К53 
 
Кныш С.К. 
   К53 
 
Структурная геология : учебное пособие / С.К. Кныш ; Томский 
политехнический университет. – Томск : Изд-во Томского политехнического университета, 2015. – 223 с. 
 
ISBN 978-5-4387-0587-1 
 
В учебном пособии приводятся общие сведения о формах залегания осадочных, магматических, метаморфических горных пород, складчатых и разрывных нарушений и геологических картах. Кратко охарактеризованы строение 
земной коры и основные тектонические структуры континентов и океанов.  
Предназначено для слушателей магистерской программы «Геологогеофизические проблемы освоения месторождений нефти и газа» направления 
130500 «Нефтегазовое дело», а также для студентов, обучающихся по направлениям подготовки 130200 «Технология геологичекой разведки», 130300 
«Прикладная геология». 
 
УДК 551.243(075.8) 
ББК 26.324я73 
 
 
 
Рецензенты 
 
Доктор геолого-минералогических наук, профессор ТГУ 
В.П. Парначев 
 
Кандидат геолого-минералогических наук 
заведующий сектором литологии лаборатории седиментологии 
ОАО «ТомскНИПИнефть» 
М.В. Шалдыбин 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ISBN 978-5-4387-0587-1 
© ФГАОУ ВО НИ ТПУ, 2015 
© Кныш С.К., 2015 
© Оформление. Издательство Томского  
политехнического университета, 2015 

ПРЕДИСЛОВИЕ 

К настоящему времени большинство месторождений полезных ископаемых, 
залегающих в приповерхностных частях земной коры, в том числе углеводородов, 
разведаны и активно разрабатываются. Поэтому перед геологами ставится задача 
поисков месторождений на более глубоких горизонтах. В нефтяной отрасли все 
больше внимания обращается на структуры фундамента, в породах которого открыто более 200 нефтяных и газовых месторождений, среди которых встречаются и гигантские. В то же время современная концепция тектоники литосферных плит указывает на возрастающую роль в аккумуляции нефти кристаллических и прежде всего магматических пород. Это подтверждается открытием более сотни месторождений нефти и газа в магматических, эффузивных и метаморфических породах. Так, 
в штате Невада выявлено 7 месторождений нефти, связанных с интрузивными породами, которые представлены гранитами и гранодиоритами. Считается, что образование коллекторов в гранитоидах обусловлено активной гидротермальной деятельностью [10]. В России известно несколько десятков нефтяных и газовых месторождений, открытых в породах фундамента, в том числе и в гранитоидных породах. 
Практически все эти месторождения находятся в Западной Сибири. Первая залежь 
нефти в Западной Сибири была открыта в породах фундамента в 1952 г. Колпашевской опорной скважиной. В 1953–1963 гг. были открыты месторождения в гранитах, 
гнейсах и их корах выветривания в Березовском районе Тюменской области. Эти 
факты обязывают рассматривать структуры фундамента и кристаллические породы 
как новый вид пород-коллекторов, с которыми может быть связан огромный углеводородный потенциал. 
Структурная геология является частью геотектоники – науки о строении, движении и развитии земной коры. Объектом изучения структурной геологии являются 
различные типы структурных элементов литосферы мелкого и среднего масштаба. 
Поэтому данная дисциплина является базовой в общей геологической подготовке 
специалистов геологического профиля. Учитывая ограниченный объем пособия, автором изложены только теоретические и практические основы структурной геологии. При написании пособия использованы последние достижения геологической 
науки, учтены новые отечественные данные по геологии Мирового океана, изучения 
земных недр из космоса, бурения сверхглубоких скважин. В основу объяснения 
глобальных тектонических событий положена концепция тектоники литосферных 
плит. С позиции мобилизма освещены проблемы развития Земли и литосферы.  
Учебное пособие «Структурная геология» подготовлено на кафедре общей 
геологии и землеустройства Института природных ресурсов ТПУ. При его подготовке использованы материалы лекционных курсов преподавателей кафедры, а также известные учебные издания отечественных авторов: А.Е. Михайлова «Структурная геология и геологическое картирование»; А.К. Корсакова «Структурная геология»; Л.В. Милосердовой, А.В. Мацеры, Ю.В. Самсонова «Структурная геология» и 
др. Предлагаемый список литературы включает основные источники, которыми 
пользовался автор, эта же литература позволит студентам самостоятельно ознакомиться с решением многих практических задач по структурной геологии и более 
детально ознакомиться с геологическим строением территории России. Учебное пособие предназначено для слушателей магистерской программы «Геологогеофизические проблемы освоения месторождений нефти и газа» направления 

3

«Нефтегазовое дело». Может быть использовано в качестве учебного пособия студентами и других геологических специальностей. 

Автор выражает благодарность коллегам-преподавателям кафедры в подго
товке данного пособия, а также заведующему кафедрой общей геологии и геологического картирования РГГРУ, доктору геолого-минералогических наук, профессору 
А.К. Корсакову, взявшему на себя труд прочитать рукопись в первом издании и сделавшим ценные замечания и предложения. 

ЦЕЛЬ ПОСОБИЯ 
Основной целью данного пособия является выяснение истории развития и 
происхождения структур земной коры, которые представляют практический интерес как резервуары не только для нефтяных и газовых углеводородов, но и для других полезных ископаемых. 

ЗАДАЧИ КУРСА 
В задачи дисциплины входит ознакомления читателя с многообразием форм 
залегания горных пород . Ознакомившись с данным курсом, студент должен приобрести следующие теоретические знания и практические навыки: 
1. 
Знать формы залегания геологических тел и уметь их изображать на геологических картах и разрезах. 
2. 
Ознакомиться с основными методами определения их возраста и условиями 
образования. 
3. 
Четко представлять условия формирования структурных форм разного порядка и восстанавливать историю их геологического развития. 
4. 
Познакомиться с закономерностями пространственного и временного размещения тел полезных ископаемых 
5. 
Получить общие представления о закономерностях развития земной коры и 
тектонического строения территории РФ. 
6. 
Овладеть навыками построения и анализа геолого-структурных карт, разрезов 
и стратиграфических колонок. 

4

1. ВВЕДЕНИЕ 

1.1. Предмет структурной геологии 

Структурная геология, (structural geology) – раздел тектоники, изучающий 
морфологию, закономерности размещения и пространственного положения структурных форм в земной коре, а также деформационные процессы, приведшие к этим 
соотношениям. Земная кора сложена горными породами, образующими тела разной 
формы и размера. Предмет изучения структурной геологии – структурные формы: 
слои, складки, трещины, разрывные нарушения со смещением по ним, тела магматического генезиса, седиментационные и гравитационные структуры и пр. В табл. 1 
приведена схема иерархии геологических тел (по П.В. Флоренскому) с изменениями 
и упрощениями. Время их формирования может быть моментальным, а может достигать геологических эпох.  
Структурная геология зародилась в 19 веке в Канаде и США (Ч.Р. Ван Хайз, 
Ч. Лиэз, Б. и Р. Уиллисы). В России вопросами структурной геологии занимались 
Н.А. Головкинский, А.П. Карпинский, В.А. Обручев, в Западной Европе – А. Гейм,  
М. Бертран, Э. Арган. Значительный вклад в развитие структурной геологии внесли 
советские геологи Н.С. Шатский, А.Л. Яншин, И.М. Губкин, В.В. Белоусов, 
А.В. Пейве, В.Е. Хайн и др. [14]. 

1.2. Структурная геология и ее связь с науками о Земле 

Структурная геология, по С.С. Смирнову, является прикладной наукой. Она 
служит фундаментом геологического картирования, дешифрирования аэро- и космоснимков и решения многих теоретических и практических задач поиска, разведки и 
добычи полезных ископаемых. Геологические особенности строения земной коры 
получают правильную оценку тогда, когда учитывается не только форма залегания, 
но также условия и время образования пород, отличительные черты их состава и т. д. 
Поэтому структурная геология, кроме анализа чисто геометрических форм залегания 
горных пород, опирается на обширные данные минералогии, петрографии, палеонтологии, исторической геологии, литологии, геоморфологии и других наук (рис. 1). 
Структурная геология как учебная дисциплина сама служит основой для изучения: 
 
геотектоники; 
 
полезных ископаемых (особенно она важна для прогноза, поисков и разведки залежей нефти и газа, формирование и размещение большей части которых 
прямо или косвенно предопределяется структурными соотношениями вмещающих 
их толщ горных пород); 
 
геоинформатики; 
Тесная связь структурной геологии с геофизикой, геохимией, минералогией, 
петрографией, исторической геологией и стратиграфией, геоморфологией и многими другими науками заключается в том, что она: 
 
пользуется в своих моделях фактами и закономерностями, установленными этими науками; 

5

Таблица 1 

Иерархия геологических объектов [14] 

 

 
Линейный  
размер 
Масштаб  
изображения 

Примеры объектов 
Анализируемые материалы
Тектонические науки,  
изучающие объекты 
Вещественные 
Временные 
Латеральные 
Вертикальные 

Глобальный 
10 000 км 
1:10 000 000 
Поверхность планеты
Стратисфера 
История планеты, 
литосферы 

Изображения планеты  
и карты континентов  
и океанов 

Планетология,  
геодинамика, общая  
тектоника 

Континентальный 
1000 км 
1:2 500 000 
Платформа, складчатая область 
Эратема, структурные этажи 
Эра 
Космоснимки,  
геофизические  
и структурные карты 

Региональная тектоника, 
структурная  
геология 

Региональный 
100 км 
1:1 000 000 
Щит,  
антиклиза, синеклиза, 
авлакоген, батолит 
Система, свита 
Период 
Космические снимки,  
геофизические  
и структурные карты 

Региональная тектоника, 
структурная  
геология 

Локальный 
10 км 
1:200 000 
Вал, свод силл,  
разлом, формация 
Отдел 
пачка 
Эпоха 
Аэро- и космоснимки,  
геолого-геофизические  
и структурные карты 

Структурная геология,  
экспериментальная  
тектоника 

 
 
 
 
 
 
Региональное  
несогласие 
Региональный 
перерыв 
 
 
 
 

Детальный 
1 км 
1:50 000 
Шток, складка, 
разрыв,  
фация 

Ярус, 
пачка 
Век 

Аэро- и космоснимки, 
структурные, геологические 
карты, данные детальной 
сейсморазведки 

Структурная геология,  
экспериментальная  
тектоника 

 
 
 
 
 
 
Локальные несогласия 
Локальные  
перерывы 
 
 
 
 

Макроуровень 
100–10 м 
1:1000 
Дайка, складка, 
разрыв 
Слоистость  
и ритмичность 
Эпоха 
Описание разрезов  
и результаты ГИС 

Структурная геология,  
экспериментальная  
тектоника,  
петротектоника 

Мезоуровень 
10 м–1 см 
1:1 
Слои, трещина, 
жила 
Слой, поверхность 
напластования 
Век 
Описание обнажений  
и образцов керна, данные 
ГИС 

Структурная геология,  
петротектоника 

Микроуровень 
1 см и менее 
1:1–200 
Структура и текстура горных пород 
 
Описание  
шлифов 
Петрография,  
петротектоника 

6

 
изучает фактический геологический материал и на основе его создает теоретические модели; 
 
пользуется их методами и сама разрабатывает для них методы. Особенно тесно 
структурная геология связана с геологической картографией, геологической 
съемкой, геометризацией недр, а также с геологическим дешифрированием 
материалов аэро- и космических съемок. 

 
Рис. 1. Связь структурной геологии с науками о Земле прикладных наук, занимающихся 
подсчетом запасов и оценкой ресурсов полезных ископаемых 

Для геологии нефти и газа структурная геология – одна из базовых дисциплин. 
Наряду с тектоникой она составляет основу для нефтегазогеологического районирования, а также служит базой для поисков ловушек в земной коре – структурных 
форм, в которых могут образовываться скопления углеводородов. 
Без знания структурной геологии невозможно изучение таких дисциплин, как 
геотектоника, региональная геология, гидрогеология и инженерная геология, а также 
освоение материала учебных и производственных полевых геологических практик. 

7

2. МЕТОДЫ СТРУКТУРНОЙ ГЕОЛОГИИ И ГЕОЛОГИЧЕСКОГО КАРТИРОВАНИЯ 

2.1. Методы структурной геологии 

В структурной геологии используют различные методы научного анализа, которые можно разделить на общие и специальные. К общенаучным относятся методы, разработанные в философии. В структурной геологии чаще всего применяются: 
сравнительный, сравнительно-исторический, актуалистический и метод моделирования. 
Сравнительный метод устанавливает сходство и различие объектов исследования.  
Сравнительно-исторический метод предполагает изучение всех объектов в природе с позиций их тесной связи, взаимодействия с окружающей средой и исторической последовательности с выяснением их происхождения и последующего развития.  
Актуалистический метод на основании изучения современных явлений позволяет создать представление о геологических процессах прошлого, что в определенной степени может заменить эксперимент и моделирование.  
Метод моделирования – главный в структурной геологии. Геолог практически 
никогда полностью не видит те тела, которые он изучает, – или они слишком велики, или доступны непосредственному наблюдению фрагментарно, или полностью 
скрыты в недрах Земли. Кроме того, природные тела имеют очень сложное строение. Поэтому мы чаще всего обобщаем имеющиеся данные об объекте или явлении 
на основании опыта, господствующих теорий, собственных взглядов и создаем модель геологического тела. Чем детальнее изучен геологический объект, тем более 
верная и адекватная модель формируется. В структурной геологии наиболее распространены следующие виды моделирования: 
1. Графическое моделирование. К графическим моделям относятся разнообразные геологические карты, геологические разрезы, другие чертежи. Поэтому так 
важно для структурной геологии геологическое картирование – прикладная наука о 
составлении геологических карт.  
2. Физическое моделирование – это замена интересующего нас явления, протекающего в природе, изучением явления на подобной ему модели. Существуют три 
основные группы физических моделей: 
 
фрагменты естественных объектов;  
 
модели, построенные на эквивалентных материалах;  
 
модели, созданные на оптически активных материалах. 
Эквивалентные материалы отличаются по механическим свойствам от свойств 
изучаемых горных пород пропорционально их отличиям в геометрических размерах. Чем меньше геометрический размер модели, тем мягче должен быть ее материал, быстрее по сравнению с природными процессами должны происходить в ней 
изменения и т. д. На рис. 2 приведен пример моделирования складчатой зоны (по 
Н.Б. Лебедевой). Модель составлена из примыкающих разновозрастных блоков, состоящих из канифоли и машинного масла и разделенных первоначально бумажными перегородками. Блоки имели слоистое строение, в ряде блоков (середина и правая сторона) существовала инверсия плотностей (нижележащие слои легче вышележащих). Особенно большой контраст плотностей был создан в середине модели. 

8

 
Рис. 2. Модель складчатой зоны: 1 – смесь канифоли и машинного масла  
плотностью 0,99 г/см3; 2 – смесь канифоли и машинного масла плотностью 1,06 г/см3;  
3 – смесь канифоли и скипидара плотностью 1,00 г/см3; 4 – смесь петролатума с песком 
плотностью 1,8 г/см3; 5 – смесь канифоли и скипидара с волосками плотностью 1,00 г/см3;  
6 – разрывы; 7 – границы между пачками разных блоков;  
I–XI – разновысотные блоки (по Н.Б. Лебедевой) [14 ] 

Там же мощность легкого материала была максимальной, блок был массивным, неслоистым. Материал имитировал породы в состоянии метаморфизации и 
гранитизации. Разная высота блоков изображала результат происшедших раньше 
вертикальных глыбово-волновых движений земной коры. С точки зрения физического подобия эта модель отвечает соотношениям размеров природных складчатых 
зон. Общая длина модели соответствует ширине складчатой зоны в 150 км, высота 
наиболее поднятых блоков до начала движений – 5 км. Когда бумажные перегородки между блоками убрали, модель оставили в покое на 48 часов. За это время из-за 
механической неустойчивости (инверсия плотностей и разная высота блоков) в ней 
произошли разнообразные движения. Первоначально неровная поверхность стала 
почти горизонтальной, мощность материала на поднятых блоках уменьшилась, слои 
удлинились. Это вызвало смятие их в складки и образование надвигов, горизонтальная амплитуда которых соответствует после пересчетов 15 км. Образовалась 
складчатость, характерная для геосинклинальных систем. 
Оптически активные материалы – плексиглазы, желатины. Испытывающая 
деформации модель из прозрачного эквивалентного материала просвечивается поляризованным светом на установке, подобной поляризационному микроскопу, но с 
широким рабочим полем. По интерференционному окрашиванию изображения модели на экране определяется относительная и абсолютная величины максимальных 
касательных напряжений, действующих в различных ее частях. Этот метод позволяет непосредственно наблюдать напряжения при приложении сил. Наиболее широко 
в настоящее время метод физического моделирования для структурной геологии 
развивается в лаборатории экспериментальной тектоники на геологическом факультете МГУ им. М.В. Ломоносова и в Уппсальском университете (Швеция) [14]. 
3. Математический метод получил широкое распространение в последнее 
время в связи с усиливающимися тенденциями формализации и математизации в 
геологии. С его помощью с большей точностью и высокой производительностью 
можно исследовать количественную сторону природных явлений. Выделяют три 
группы математических моделей. 
4. Непосредственно формы залегания и пространственные соотношения геологических тел изучаются главным образом при геологическом картировании. Цель 
геологического картирования – составление геологической карты какого-либо 

9

участка земной поверхности или ее глубоких горизонтов в том или ином масштабе. 
Основными методами геологического картирования являются:  
 Метод геологической съемки. При геологической съемке детально изучаются естественные и искусственные обнажения (выходы на поверхность) горных пород с целью определения их состава, возраста, происхождения, форм залегания и 
изображения их распространения на карте.  
Для более полного изучения свойств горных пород, условий их залегания, а 
также выяснения глубинного строения геологическая съемка сопровождается проходкой шурфов, канав, бурением скважин, изучением материалов аэро- и космосъемок земной поверхности, комплексом геофизических наблюдений (электроразведка, 
радио-, грави-, магнито- и сейсмометрия). 
При определении состава и происхождения горных пород используют минералогический, петрофизический, химический и другие методы изучения, а также палеогеографический и палеонтологический анализы. Для определения возраста горных пород применяют стратиграфический, палеонтологический методы и методы 
абсолютной геохронологии. 
Геологическое картирование лежит в основе многих направлений геологических исследований. С его помощью можно увязывать все геологические объекты в 
пространстве, выяснять их взаимные связи и генезис. Одновременно устанавливается и перспективность закартированной территории в отношении полезных ископаемых, расположенных как на поверхности, так и на глубине. 
 
Метод дистанционного изучения. Заключается в исследовании свойств 
нашей планеты с летательных аппаратов, самолетов, спутников и станций, находящихся в атмосфере и космическом пространстве. Основная роль отводится фотографированию земной поверхности, а также изучению магнитных и других свойств 
горных пород. 
 
Методы структурного анализа. Заключаются в изучении взаимного положения в пространстве тектонических нарушений – складок, трещин, разрывов со 
смещением, внедрений магматических и пластических осадочных пород, ориентировки минералов. Исходные данные структурного анализа получают в процессе 
геологической съемки, изучения ориентировки минералов (микро- или петроструктурный анализ), регионального структурного анализа. 
 
Геофизические методы. При изучении форм геологических тел, особенно 
для целей нефтегазовой геологии, повсеместно применяются геофизические и особенно сейсмические методы. Эта область геофизики иногда так и называется – 
«структурная геофизика». 
Последние четыре метода – главные в структурной геологии. Причины возникновения и история развития структурных форм изучаются главным образом 
сравнительно-историческим методом, а также с помощью фациального анализа, 
анализа мощностей, методами тектонического и математического моделирования. 
Геометрия структурных форм изучается в первую очередь с помощью геологического картирования и геологического дешифрирования материалов аэро- и космических съемок. Поля напряжений, сформировавшие структурные формы, изучаются с 
помощью структурного анализа. 
 

10