Геометризация разрывных и трещиноватых пород

Работа добавлена на сайт samzan.net:

20

Л1. Геометризация разрывных и трещиноватых пород.

Общие сведения о тектонических нарушениях горных пород.

По современным понятиям о Земле выделяют кору 1, верхнюю 3 и нижнюю 5 мантии, внешнее 6 и внутреннее 7  ядра. Схема внутреннего строения Земли Рис 1.1.:

Рис.1.1

Средняя мощность твердой оболочки Земли – земной коры – 32 км. Верхняя мантия отделяется от земной коры поверхностью раздела Мохоровичича (Мохо 2). На глубине 700-900 км верхнюю мантию сменяет нижняя мантия. Их разделяет слой Голицына 4 (нижний слой верхней мантии) толщиной в среднем 400км. На глубине 2900км нижняя мантия граничит с внешним ядром Земли, характеризующимся жидким агрегатным состоянием вещества, далее на глубине 5100 км внешнее ядро сменяется внутренним ядром, которое считают твердым, и состоит из металла (70-80% Fe).

Радиус Земли равен 6378,169км±8м по экватору.

Земная кора и верхняя мантия образуют тектоносферу – область проявления в Земле тектонических процессов.

Выделяют также в верхней мантии слой более пластичный и подвижный по отношению к выше и нижележащим слоям – этот слой называется астеносферой. Под материками этот слой имеет размах 100-250 км.

На астеносфере как бы плавает земная кора и вышележащая мантия – это приводит к явлению изостазии – относительно равновесному состоянию земной коры. Астеносфера приводит также к затуханию движений связанных с перераспределением масс на поверхности земной коры, одновременно служит и амортизатором по отношению к движениям исходящим из более глубоких слоев мантии и генератором движения земной коры, так как в ней происходит маннообразование, а ее подъем вызывает перемещение блоков земной поверхности.

В пределах земной коры по сейсмическим характеристикам выделяют три слоя: верхний осадочный 10-15 км, гранитный 30-40 км, нижний базальтовый 15-20 км.

Земную кору и часть верхней мантии до границы с астеносферой называют литосферой.

В тектоническом строении и развитии земной коры особое значение принадлежит глубинным планетарным разломам, которыми она расчленила на большие по размерам 1000 км «глыбы», каждая глыба расчленяется, в свою очередь, на «блоки»; глубинные разломы и разрывы земной коры являются естественными швами по которым происходят тектонические движения земной коры, которое определяется действием двух независимых полей:

1. гравитационного

2. тектонического, т.е. наличием градиента тектонического движения ввиду неравномерного распределения в пространстве скорости тектонического движения и скорости движения земной коры.

Выделяют две группы факторов влияющих на тектонические процессы в земной коре:

а) внутренние, обусловленные внутренним теплом, гравитационными центробежными и инерционными силами, электромагнитными связями между частицами горных пород;

б) внешние, которые связаны с воздействием из вне на землю, солнца, луны и других космических тел (тепло, солнечная радиация, приливно-отливные движения и т.п.)

Процессы, вызываемые внутренними факторами, называются процессами внутренней динамики. А внешними факторами - процессы внешней динамики (денудацией). При совместимости действий внутренних и внешних факторов горные породы деформируются, и происходит изменение в залегании их слоистости, которое называется дислокациями или тектоническими нарушениями. Дислокации бывают двух видов:

а) пликативная – это такие нарушения горных пород при которых образуются волнообразные изгибы без разрыва их сплошности происшедшие в результате пластической деформации горных пород.

б) дизъюнктивные – называются нарушения в залегании горных пород при котором перемещение отдельных частей сопровождается разрывом сплошности горной породы.

Кроме того выделяют также нарушения которые по своей форме являются переходными от пликативных и дизъюнктивных дислокаций – их называют флексурами Рис.1.2).

Рис.1.2 Нарушения в залегании свиты пластов.

При изучении недр в процессе разведки и разработки полезных ископаемых наблюдают только следствие геологической жизни тектонических процессов, эти следствия проявляются не только в пликативных и дизъюнктивных дислокациях, но и в трещеноватости горных пород. Благодаря изучению трещеноватости горных пород можно проследить процесс образования тектонического нарушения.

Основное движение участков земной коры, вследствие которого возникли пликативные, дизъюнктивные дислокации, а также трещеноватости горных пород разделяют на две генетические группы:

1. радиальная – когда внутренние силы имеют радиальное направления, противоположные действию силы тяжести и породы подвергаются действию разности сил направленных кверху.

2. тангенциальную – когда внутренние силы направлены по касательной перпендикулярно направлению действий силы тяжести.

В общем случае направление действия внутренних сил составляет угол с направлением силы тяжести и породы подвергаются действию нормальной и тангенциальной составляющих, при преобладании нормальной составляющей дислокации имеют вид купола, при преобладании тангенциально составляющей получается типичная форма складки:                      

Таким образом деформации земной коры выражаются в образовании трещеноватости пликативных и дизъюнктивных форм нарушений между этими формами существует тесная связь и проявляются взаимные переходы они усложняют строение месторождений полезных ископаемых поэтому одной из задач геометрии недр является исследование складки (пликативных дислокаций), разрывов сплошностей (дизъюнктивные дислокации) и трещеноватости горных пород методами геометрии недр в виде планов, разрезов и других изображений выраженные количественными числами.

Л2. Определение геометрических параметров и элементов складки. 

Складками принято называть волнообразные изгибы плоскостных текстур горных пород, а также изгибы уплощённых или удлинённых геологических тел, образующиеся при пластических деформациях. Складки могут быть образованы телами с первичной стратификацией, псевдостратифицированными телами интрузивных метаморфических и метасоматических пород, пластообразными нерасслоенными телами различного генезиса, тектоническими чешуями и пластинами. В зависимости от размера в профильном сечении выделяются:

1.  мегаскладки – размер складки (длина полуволны) 1000 м и более;
2.  макроскладки – 50-1000 м;
3.  мезоскладки – 0.1-50 м;
4.  микроскладки (малые и мелкие) – < 0.1 м.

Складка, очерченная одной поверхностью, называется частной складкой. А когда речь идёт о складке, образованной геологическими телами, её принято называть общей складкой.

Совокупность складок составляет складчатость. Она является результатом пластических деформаций горных пород и развивается только в слоистых породах или породах обладающих структурными плоскостными элементами. При отсутствии тех и других, т.е. в однородной породе, пластические деформации реализуются в других формах, а не в складках.

Знания о складках и о причинах складкообразования базируются: на очень большом эмпирическом материале о формах складчатых пластов, полученном многими поколениями геологов (на изучении геометрии складчатых пластов и т.д.); на экспериментах, воспроизводящих складкообразование; на изучении взаимосвязи складок с другими структурами, особенно с разрывами; на изучении взаимосвязи складчатых поясов с другими главными тектоническими единицами земной коры; на изучении микроструктур, развитых в складчатых породах.

Складки могут образоваться как в результате проявления гипогенных, так и гипергенных процессов. В любом случае процесс образования складок сопровождается перемещением пород и смещением слоёв при изгибе вдоль поверхностей наслоения.

Среди складок выделяются элементарные типы складок – антиклинальные и синклинальные (рис. 2.1), нейтральные, а так же антиформы и синформы (рис.2.2).

Простейшими видами складок являются антиклинали и синклинали. Антиклинали изгиб слоев обращен выпуклостью вверх, у синклинали выпуклостью вниз.

1.

Рис.2.1.Антиклинальная (а) и синклинальная (б) складки

Рис. 2.2. Антиформы (а) и синформы (s) в пересечении

с эрозионной поверхностью РР.

Аниклинальными складками (антиклиналями) называются изгибы, в центральных частях которых располагаются наиболее древние породы относительно их краевых частей.

Синклинальными складками (синклиналями) называются изгибы, в которых центральные части сложены более молодыми породами, чем их краевые части.

Нейтральными называются складки, в которых элементы залегания осевой поверхности (ОП) и шарнира совпадают. Это возможно:

1.  при вертикальном залегании пород, шарнира и ОП складки;
2.  при наклонном залегании пород в крыльях складки и горизонтальном – ОП и шарнира;
3.  при наклонном залегании пород и одинаково наклонном – ОП и шарнира.

В сильно деформированных толщах, где невозможно определить кровлю и подошву слоёв, складки, обращенные выпуклостью вверх, называются антиформами, а обращённые выпуклостью вниз, – синформами (рис. 2.2).

В складке выделяются следующие элементы – замок(свод), крылья, осевая поверхность, осевая линия ( ось складки), шарнир складки, гребень (киль), гребневая (килевая) поверхность, линия перегиба(медианная линия), поверхность перегиба, ядро, замыкание Рис 2.3-2.6

Рис. 2.3. Элементы складок: 1-2 – замок антиклинали (седло); 3-4 – замок синклинали (мульда); 5 – крылья;  1-6-2 – угол складки; 6-7 – биссектриса угла складки или осевая линия; 8 – ось или шарнир складки; 9 – гребень; 10 – киль.

Рис. 2.4. Осевые элементы складок: 1 – ось или шарнир складки;  2 – осевая поверхность; 3 – осевая линия.

Замок (свод) – место перегиба слоёв, в котором их поверхности, примыкающие к перегибу, образуют между собой угол или более сложные фигуры. Замок может иметь плавную (параболическую, гиперболическую) или угловатую (шевронную) форму. Замок антиклинали иногда называют седлом, а замок синклинали – мульдой.

Крылья складки – боковые части складки, примыкающие к своду и представленные поверхностью слоёв, единообразно (вверх или вниз) наклонённых от перегиба. У смежных складок – антиклинали и синклинали одно крыло является общим. Положение крыльев, как плоскостных элементов, определяется азимутом и углом падения. 

Рис. 2.5. Элементы складок: а – очерченных одной поверхностью; б – очерченных серией субпараллельных поверхностей; в – «сложных», очерченных зеркальными поверхностами.

Рис. 2.6. Положение осевой (АБ) и гребневой (ВГ) поверхности в вертикальном поперечном разрезе складки.

Осевой (шарнирной) поверхностью складки называется поверхность, проходящая через точки перегиба слоёв, составляющих складку. Она также определяется азимутом и углом падения.

Следом осевой поверхности (СОП) называется линия пересечения осевой поверхности с поверхностью рельефа. Она характеризует ориентировку складки в плане и на карте проводится путём соединения точек, расположенных в местах перегиба слоёв (в замке складки).

Осью складки (шарниром складки) называется линия пересечения осевой поверхности с поверхностью одного из слоёв (кровлей или подошвой), составляющих складку. Положение шарнира, как линейного элемента, определяется азимутом и углом погружения (воздымания). С осью складки простирание шарнира совпадет только в том случае, когда осевая поверхность складки вертикальна.

Погружается шарнир в сторону расположения более молодых пород. В том случае, когда азимут погружения шарнира меняется на обратный несколько раз, либо величина угла погружения периодически меняется по простиранию, шарнир называют ундулирующим. Угол погружения (воздымания)  шарнира иногда называют углом погружения или воздымания складки (рис. 2.7, 2.8). 

Рис. 2.7. Элементы складок в блок-диаграмме: АБ – положение осевой линии (или СОП); ВГ и В'Г' – положение шарнира; α и β – углы погружения шарнира.

Рис. 2.8. Структурные элементы складки:

Положение шарнира в синклинальной складке в плане (а) и в разрезе (б). Условные знаки для изображения на картах: шарниров синклинальных (в) и антиклинальных (г, д) кладок. Стрелками указано направление погружения, а цифрами – углы погружения шарниров

Гребневой поверхностью называется поверхность, соединяющая самые высокие точки расположения слоёв, образующих складку.

Гребень складки – линия пересечения гребневой поверхности с кровлей или подошвой любого из слоёв складки. Килевой поверхностью называется поверхность, соединяющая самые низкие точки расположения слоёв, образующих складку. Киль складки – линия пересечения килевой поверхности с кровлей или подошвой любого из слоёв складки. Эти элементы складок определяют обычно только при изучении наклонных и опрокинутых складок.

Линия перегиба (медианная линия) – линия, расположенная на крыле складки, которая делит крыло частной складки пополам и ориентирована по направлению шарнира. По обе стороны медианной линии кривизна крыла очерчивается в противоположных направлениях. Поэтому угол падения крыла складки рекомендуется измерять в зоне медианной линии.

Поверхность перегиба – поверхность, проходящая через линии перегиба частных складок.

Ядро складки – внутренняя часть складки в месте её наибольшего перегиба с внутренней стороны изогнутого пласта. Это понятие условное и зависит от морфологии складки и глубины эрозионного среза. За окончание складки принимается участок, где изогнутая поверхность сменяется плоскостью. Замыкание складки определяется по смене азимута погружения шарнира на обратный азимут.

 

Рис. 2.9. Зеркала складок: симметричных (а), асимметричных (б, г) и разнопорядковых (в).

Зеркало складок – условная поверхность, проведённая в пространстве через точки наибольшего перегиба слоя в одновременно возникших одноимённых структурах одного порядка. Такими поверхностями могут быть касательная к замкам симметричных антиклиналей о-о или же касательная к замкам синклиналей s-s (рис. 2.9 а) Параллельна им будет и медианная линия m-m. Аналогичным образом проводится зеркало складок и для асимметричных складок (рис. 2.9 б). При деформации слоистых пород обычно образуются складки нескольких порядков, и для каждого из них можно провести своё зеркало складок, например l1, l2, l3 на рис. 2.9 в, где видно, что, чем крупнее складки, тем зеркало складок всё более приближается к прямолинейному. И из этого можно сделать вывод: залегание (простирание и падение) пачки в целом отражается зеркалом наиболее крупных складок. По углу между зеркалом складок и их осевыми поверхностями можно определить, на каком крыле асимметричной запрокинутой складки находится исследуемое обнажение:

1) на нормальном крыле осевые плоскости дополнительных складок падают круче, чем их зеркало, а на подвёрнутом крыле – положе;

2) угол между зеркалом складок и их осевыми поверхностями в точке перегиба близок к 90º, уменьшается в сторону медианной зоны складки и имеет минимальное значение в медианной зоне подвёрнутого крыла (рис. 2.9 г).

Параметрами складки являются – длина, ширина (полуволна, горизонтальный размах), высота (амплитуда, вертикальный размах) и угол складки (рис. 2.10).

Длина складки – это расстояние вдоль осевой линии между смежными перегибами шарнира, либо между участками, где изогнутая поверхность сменяется плоскостью.

Ширина складки (полуволна) – это кратчайшее расстояние между точками перегиба (рис. 2.10).

Высотой (амплитудой) складки называется кратчайшее расстояние между точкой максимальной кривизны и линией, соединяющей точки перегиба (или медианные линии) (рис. 2.10).

Рис. 2.10. Параметры симметричной  а, б) и асимметричной (в) складок:h и b – высота и ширина симметричной складки; h1 и h2 – высота короткого и длинного крыльев асимметричной складки; b1 – ширина асимметричной складки; А, W/2 – амплитуда и длина полуволны симметричной складки; l - крыло складки (l1 – короткое, l2 – длинное);α – угол между крыльями. 

Углом складки (угол между крыльями складок), называется угол, образованный линиями или плоскостями, являющимися продолжением крыльев складки. Он отражает степень сжатости пластов и обычно принимается как условный показатель интенсивности складчатой деформации.

Размеры и форма складки определяются:

1.  длиной её крыльев в профильном (перпендикулярном к шарниру) сечении;
2.   коэффициентом асимметрии складки (отношением размера длинного крыла к короткому);
3.   углом между крыльями;
4.   шириной складки;
5.  высотой или амплитудой, или же длиной полуволны складки.

В прямоугольной (декартовой) системе координат с осями а, b, с, определяющей (согласно Б. Зандеру), как формальную симметрию складки, так и её кинематические особенности, ось координат b параллельно шарниру, ось координат а лежит в осевой плоскости и перпендикулярна оси b, осевая плоскость – аb, а ось координат с перпендикулярна к ней (рис. 3.12). В кинематическом отношении ось b – это ось вращения или постоянная ось деформации, ось а – ось движения, а ось с – ось укорочения или сжатия. 

Рис. 3.12. Морфологические и геометрические элементы складки:

А – антиклиналь; С – синклиналь; α, b, c – оси координат.

Структурными элементами складки называют линейные, плоскостные и объёмные формы однотипного строения. Одни из них (полосчатость, сланцеватость, линейность) имеют вещественное выражение, а другие (шарнир складки, осевая поверхность и др.) – геометрическое. И те, и другие являются индикаторами складчатых и других деформационных процессов.

К главным структурным элементам, которые необходимо замерять в поле, относятся первичная слоистость (S0), метаморфическая полосчатость (S1+n), сланцеватость различных направлений (Сц1+n), крылья складки (Кр), шарнир складки (Ш), линии пересечения слоистости и сланцеватости, которые в большинстве случаев статистически ориентированы также как и шарниры складок.

К дополнительным структурным элементам, которые также необходимо замерять в поле, относятся – осевая плоскость, след осевой поверхности, линейности разного рода (минеральная, агрегатная, бороздчатость, ребристость, линейность фрагментов, будин и т.д.).

Наблюдение и измерение структурных элементов складок при геологическом картировании имеет большое значение.

Подготовка к ЛР №1: Геометризация складчатых форм залегания (1.2. Определение типа и геометрических элементов складки;  1.3. Построение гипсометрического плана пласта складчатой формы залегания)

Л3. Признаки и методы выявления разрывных нарушений.

Основными признаками разрывных нарушений является наличее трещины смещения и стратеографическое несоответствие горных пород по обе стороны сместителя.

Для установления разрывных нарушений при геологическом картировании и других исследованиях существует ряд признаков, которые можно выявить как прямыми наблюдениями, так и косвенными методами.

При прямимом наблюдении к  признакам наличия разрывного нарушения  относятся:

1) Геологические:

1.1 смещение слоёв вдоль сместителя, когда по линии разрывного нарушения (в плане или в разрезе) соприкасаются породы, различающиеся по составу и нередко по возрасту;

1.2 повторение выхода маркирующего пласта параллельно или под углом к линии разрывного нарушения (например, у продольных и диагональных сбросов) или сдваивание разреза;

1.3 исчезновение маркирующего пласта в одном из блоков разрывного нарушения (например, у продольных сбросов);

1.4  различие в элементах залегания пород в боках вдоль линии сброса (например, у шарнирных сбросов);

1.5  наличие шва разрыва или трещины (нередко открытой), по которой произошло смещение;

1.6  наличие тектонических брекчий (угловатых обломков горных пород, сцементированных более мелкой фракцией этих пород и/или отложениями минеральных растворов), заполняющих иногда зияющие трещины сбросов;

1.7  наличие милонитов (тонкораздробленной и перекристаллизованной роговиковоподобной породы, обычно рассланцованной параллельно сместителю);

1.8 наличие зеркал скольжения, т.е. гладких отполированных поверхностей по сместителям, нередко со штрихами и бороздами, указывающими направление движения блоков;

1.9  резкий обрыв пласта, а если это хорошо выражено в рельефе, то сбросовый уступ;

1.10  зона разломов и связанную с ней минерализацию вдоль трещин, с последующим образованием в них жильных пород.

При косвенном наблюдении к  признакам наличия разрывного нарушения (скрытого под наносами)   относятся:

2)  Геоморфологические:

2.1 приуроченность прямолинейных депрессий и речных долин к разрывам;

2.2 приуроченность долин рек и ручьёв с предпочтительной ориентировкой к разрывам;

3)  Гидрологические - приуроченность выходов подземных вод и минеральных источников к линиям разрывов;

4)  Геофизические - выявляемым разными геофизическими методами;

4.1 повышенная магнитность, обусловленная приуроченностью магнитных минералов, образовавшихся в результате гидротермальной деятельности, к разломам и зонам дробления (магниторазведка);

4.1 повышенная электропроводимость, обусловленная обводнённостью разломов и зон дробления (электроразведка);

4.2 повышенные эманации радиоактивных элементов, гелия и др. (эманационная съёмка);

4.3  разница плотностей горных пород в перемещённых по линии сброса и затем денудированных блоках (гравиразведка);

4.4 наличие отражающих площадок, ориентированных дискордантно по отношению к напластованию (сейсморазведка, метод преломлённых волн).

Каждый из названных методов имеет свои достоинства и недостатки, поэтому для получения полной информации о месторождении чаще всего используются они совместно.

На геологической карте, как и на местности, нарушение может быть обнаружено по:

1.  перемещению пластов вдоль линии разлома;
2.  повторению выхода пласта;
3.  исчезновению выхода пласта;
4.  изменению простирания пород вдоль линии шарнирного сброса.

Л4. Значение трещиноватости в горном деле и геологии

Развитие горнопромышленного комплекса невозможно без всестороннего изучения и учета геологических условий при открытой и подземной разработке месторождений полезных ископаемых, при опенке участков подземного строительства, при ведении буровзрывных работ и т.д.

Среди геологических условий одно из наиболее важных мест занимает трещиноватость горных пород.

Ориентировка, частота, тип и вид трещин оказывают существенное влияние на важнейшие физико-механические свойства пород, определяющих устойчивость горных выработок, условия их обводнения (гидрогеологический режим рудничных вод), разрабатываемость месторождения. Поэтому трещиноватость является одним из главных показателей пород, определяющих организацию горно-технического производства. Детальное изучение трещиноватости способствует повышению безопасности и производительности труда. Трещиноватость может иметь положительное значение при разработке месторождений. Однако, в большинстве случаев трещиноватость способствует развитию вредных для горного производства горно-геологических процессов и явлений (сдвижение пород, горные удары, обвалы и т.п.).

В процессе формирования месторождений полезных ископаемых значение трещиноватости состоит в том, что она определяет пространственную ориентировку и форму рудных столбов, рудных тел, влияет на особенности их внутреннего строения - распределение полезного компонента по рудному телу, распределение технологических и минералогических типов руд и др. Трещины служат путями миграции рудоносных растворов и вмещают рудную минерализацию, формируя месторождения полезных ископаемых жильного типа.

Трещины служат путями миграции и являются коллекторами подземных вод, газа, нефти - более половины мировой добычи нефти производят из коллекторов нефти трещинного типа. Трещины используются для выявления и изучения складок, разломов, восстановления древних и современных полей тектонических напряжений.

Трещиноватость горных пород может возникнуть при образовании самих горных пород (первичная трещиноватость) или под воздействием более поздних экзогенных или эндогенных процессов. В осадочных горных породах первичные трещины образуются при диагенезе, сопровождаемом уплотнением и обезвоживанием осадка. В магматических горных породах возникают первичные контракционные трещины, компенсирующие уменьшение объёма охлаждающихся магматических тел. При экзогенных процессах развиваются трещины выветривания, трещины, связанные с расширением пород при снятии с них нагрузки (на склонах и в днищах речных долин и оврагов), трещины, сопровождающие образование оползней, обвалов и провалов. При эндогенных процессах образуются трещины отрыва и скалывания.

По степени проявления трещины могут быть открытые, закрытые и скрытые. Блоки и глыбы, на которые горные породы делятся трещинами, называются отдельностями. По положению в пространстве различают вертикальные, наклонные и горизонтальные трещины. В слоистых толщах пород по отношению к слоистости трещины могут быть поперечными, диагональными или параллельными.

Трещины отрыва развиваются в направлении максимальных нормальных растягивающих напряжений, перпендикулярно к растяжению пород или в направлении их сжатия; они коротки, имеют неровные шероховатые поверхности и широко распространены в замках складок на сводах куполов, крыльях разрывов. Трещины скалывания возникают в направлении максимальных касательных напряжений под углом около 45° к оси сжатия или растяжения; они ровные, прямые, нередко со следами притирания, вытянутые на десятки и сотни м на земной поверхности и в глубину. Существует несколько классификаций горных пород по трещиноватости, в основу которых положены генетические, морфологические, горнотехнические и другие признаки. В настоящее время при определении горного давления, расчетах крепи, определении удельного расхода взрывчатых веществ в горном деле пользуются классификацией:

Классификация пород по трещиноватости Межведомственного Совета.

Категории по трещиноватости	Степень трешиноватости (блочности) массива	Среднее расстояние между трещинами, м	Цельная трешиноватость, м -1
1	Чрезвычайно трещиноватые (мелкоблочные)	До 0,1	Более 10
II	Сильнотрещиноватые (среднеблочные)	0,1-0,5	10-2
III	Среднетрещиноватые (крупноблочные)	0,5-1	2-1
IV	Малотрещиноватые (весьма крупноблочные)	1-1,5	1-0,65
V	Практически монолитные	Свыше 1,5	До 0,65

Основные понятия

Трещина - это разрыв сплошности горных пород, перемещение по которому" либо отсутствует, либо имеет незначительную величину. Форма трещин отличается от формы других полостей в породах (пор, каверн и др.) резким преобладанием протяженности во всех направлениях стенок трещин над расстоянием между стенками. Трещины образуются при действии на породу сил, превышающих предел прочности породы. Эти силы возникают в результате различных эндогенных, экзогенных геологических и антропогенных процессов и могут быть как внешними для породы (тектонические, гравитационные и др. силы), так и внутренними, возникающими при изменении температуры, влажности, плотности породы.

Трещиноватость или сеть трещин - это совокупность всех трещин, совместно развитых в конкретном объеме горной породы.

Система трещин - это совокупность трещин, совместно развитых в конкретном объеме породы и имеющих близкую пространственную ориентировку. Как правило, одновременно бывает развито несколько систем трещин.

Отдельность - это характерная форма блоков (глыб, кусков) горной породы, образующаяся при раскалывании породы. Размеры блоков различны - от нескольких сантиметров до сотен метров в поперечнике. Отдельность обусловлена наличием пересекающихся систем трещин. Поэтому вид отдельности и размеры блоков пород определяются ориентировкой, интенсивностью и частотой систем трещин. В осадочных породах и, в частности, в угленосных толщах распространены кубическая, параллелепипедальная. плитчатая, призматическая, сферическая, чешуйчатая отдельности.

Зона трещиноватости – это линейно вытянутый участок земной коры, в пределах которого трещины развиты более интенсивно, чем в окружающих породах. Образуются обычно на небольшой глубине.

Зона дробления (брекчировання) - это линейно вытянутый участок земной коры (независимо от размеров), в пределах которого горные породы разбиты трещинами на небольшие блоки, смещенные и повернутые относительно первоначального залегания. Образуются в условиях небольших глубин.

Кливаж - способность породы раскалываться на отдельные элементы размером до 1 см в поперечнике по густо развитой системе параллельных поверхностей, секущих слоистость или согласных с ней. Кливаж возникает за счет ориентировки минералов или образуется независимо от такой ориентировки по сети параллельных трещин.

Практическое значение трещиноватости:

1. Трещины и трещинные зоны служат проводниками и коллекторами как нефти и газа, так и различных рудоносных растворов (гидротерм) и магматических газов (при возгонке и пневматолитическом метасоматозе). С ними связаны многочисленные жильные и контактово-метасоматические месторождения рудных и нерудных полезных ископаемых.

2. Трещинные зоны дробления кристаллических (магматических и метаморфических) и осадочных пород нередко бывают водоносными.

3. Данные по трещиноватости пород обязательно учитываются при гидротехнических, градостроительных работах, при постройке туннелей, железных дорог важных технических объектов и т.д.

4. Изучение тектонических трещин позволяет восстанавливать кинематику и динамику деформаций, а также историю геологического развития участка, района или региона.

5. Данные по трещиноватости всегда учитываются при оценке горных пород в качестве строительного или облицовочного материала. Например, если необходим материал для получения щебёнки наиболее благоприятными будут интенсивно трещиноватые породы, а для облицовки – наоборот.

6. При геологическом картировании данные по трещиноватости позволяют выявлять компетентные и некомпетентные слои, крупные складки, запрокинутые и нормальные крылья складок, положение шарниров складок и т.д.

Л5. Типы трещин в горных породах

Существуют различные классификации трещин: геометрические, генетические и специальные. Все они характеризуют трещины с различных точек зрения и потому не исключают, а дополняют друг друга:

а) По степени открытости и проявленности различают скрытые (микротрещины, не видимые невооруженным глазом и обнаруживающиеся лишь при раскалывании породы, которая ломается по этим трещинам), закрытые (хорошо заметные, но с плотно прижатыми стенками) и открытые (обладающие некоторой полостью) трещины.

б) По размерам выделяют малые или внутрипластовые трещины, когда они не выходят за пределы одного пласта, и большие трещины, секущие несколько пластов; абсолютная длина большинства трещин - метры и десятки метров, но она может колебаться от миллиметров до сотен метров.

в) По форме выделяют прямые, дуговидные, кольцевые, изломанные трещины с гладкими или неровными краями.

г) Угол падения трещин может изменяться от 0° до 90°. По углу падения выделяют горизонтальные (0-5°), пологие (5-20°), слабонаклонные (20-45°), крутые (45-80°). вертикальные (80-90°).

д) По отношению к залеганию слоев трещины могут быть продольными (параллельные простиранию породы), поперечные (рассекающие породу в направлении падения), косые (рассекающие породу в любом промежуточном направлении), согласные (следующие параллельно слоистости и сланцеватости).

На округлых складках могут быть выделены радиальные и концентрические трещины.

е) По отношению к оруденению выделяют дорудные. внутрирудные и послерудные трещины.

ж) По характеру действия сил. приведших к возникновению тектонических трещин, все трещины горных пород, независимо от источника сил. делятся на трещины отрыва и трещины скалывания.

Трещины отрыва (раскола) образуются в плоскости, параллельной сжимающим силам и перпендикулярной растягивающим силам, когда величина последних превышает предел прочности породы на отрыв.  В момент образования эти трещины открыты. Вдоль стенок трещин отрыва наблюдаются только небольшие смешения, т.к. перемещение в породе направлено перпендикулярно к стенкам трещины.

Размеры трещин отрыва колеблются в широких пределах - от микроскопических (не видимых глазом) до нескольких десятков и сотен метров в длину, при ширине открытия от мм до м.

К трещинам отрыва часто приурочены дайки магматических пород, рудные и нерудные жилы. Они могут быть коллекторами нефти и газа, подземных вод. Открытые трещины отрыва часто водоносны и нередко они обуславливают большой приток подземных вод к горным выработкам, а также большие потери воды на фильтрацию из каналов, водохранилищ, из-под тела плотин.

Морфологические признаки трещин отрыва. Трещины отрыва легко отличаются от трещин скалывания по изогнутой, непрямолинейной форме. Стенки их неровные, шероховатые, рваные. Ориентировка трещин отрыва зависит от физико-механических свойств пород: эти трещины обычно огибают участки более твердых пород (например, гальку в конгломерате), часто меняют ориентировку при переходе из одного вида породы в другой или совсем затухают. По простиранию и падению трещины отрыва быстро выклиниваются. Жилы, приуроченные к трещинам отрыва, имеют неправильную форму с раздувами и пережимами.

Трещины скалывания возникают вдоль плоскостей, в которых действуют максимальные скалывающие напряжения, когда величина последних превышает предел прочности породы на сдвиг. Эта трещины теоретически располагаются под углом 45° к сжимающим и растягивающим силам, образуя сопряженные системы трещин скалывания. В верхней части земной коры этот угол меньше 45° и колеблется в пределах 35 - 45° к оси сжатия. Эта особенность используется для реконструкции направления сжимающих сил (ось сжатия располагается в остром углу между трещинами скалывания. В момент образования трещины скатывания были закрытыми. Вдоль стенок трещин скалывания при их образовании происходит некоторое смещение блоков пород, о чем свидетельствуют следы перемещения на стенках трещин: глинка трения (продукт тонкого перетирания породы), штрихи, борозды, ступени скольжения (они ориентированы в направлении скольжения), зеркала скольжения. В результате перемещения вдоль трещины может возникнуть тектоническая брекчия, могут смешаться геологические границы. Трещины скалывания часто имеют большую протяженность и обычно образуют системы трещин.

Трещины скалывания, как правило, не водоносны или слабо водоносны, водопроницаемость по ним небольшая. При разработке горных пород, вскрытии их подземными и глубокими открытыми выработками по трещинам скола могут возникать значительные деформации - отслаивание и смешение больших масс пород. В процессе рудообразования и магматизма сколовые трещины могут приоткрываться и вмешать рудные жилы и дайки магматических пород.

Морфологические признаки трещин скалывания. Типичные трещины скалывания, в отличие от трещин отрыва, прямолинейны, стенки их ровные, притертые, часто как бы отполированные. Их ориентировка не зависит от физико-механических свойств пород - они срезают зерна минералов, гравий, гальку и другие включения в породе. По трещинам скола фиксируются смешения соседних блоков пород. Если к таким трещинам приурочены жилы или дайки, то они имеют форму пластин более или менее постоянной мощности.

Необходимо иметь в виду, что механизм образования трещин отрыва и скалывания одинаков, как для микротрещин, так для крупных трещин и даже разломов. Источник сил для образования трещин отрыва и скалывания может быть самым различным: тектонические силы, метеоритный удар, удар молотком по породе и т.д.

1. . Ад Даджаль 2.
2. Методические рекомендации по написанию курсовых работ по методике преподавания физики
3. Пиратское фэнтези- Азбукаклассика; СПб; 2010 ISBN 9785998509865 Аннотация Восхитительная смесь захватывающ
4. тематическом анализе; комплексные числовые ряды изучаются в комплексном анализе; Важнейший вопр
5. Революции 1848-1849 гг в Европе
6. Ассоциативный ряд со значением home-дом- Психолингвистический эксперимент
7. Контрольная работа- Сравнительный анализ основных показателей деятельности предприятия
8. И Скрыпник О государственной и информационной безопасности России В России на протяжении последних двух
9. Тема 2 Правові та організаційні основи охорони праці План Конституційні засади охорони праці в Укра
10. ТЕМА АГЕНТСТВО НЕДВИЖИМОСТИ Пояснительная записка к курсовой работе Кур
11. Острый гастрит Этиология и патогенез В развитии острого гастрита велика роль раздражения слизистой обо
12. I It is locted on the Kubn River nd is the dministrtive center of Krsnodr region
13. Методика вивчення основних послуг Інтернет
14. Не секретные материалы появился год тому назад часть материалов из этих статей использовала Комсомольск
15. Развитие межбюджетных отношений в Российской Федерации2
16. Тема 2. Правовое регулирование трудовых отношений в спорте
17. Тема- рекурсивные алгоритмы
18. Історія України від найдавніших часів до середини XV ст
19. Проектирование базы данных Библиотека
20. ПО ТЕМІ ЗМІСТ ЗАСОБИ ТА ЦІЛІ ЕКОНОМІЧНОЇ ДІЯЛЬНОСТІ Варіант 1 1.

Материалы собраны группой SamZan и находятся в свободном доступе