Трещиноватость горных пород, её влияние на изменения физико-механических свойств пород на примере месторождения Нойон-Тологой (стр. 2 из 5)

Рисунок 2.3 – Матрицевидная (а), плитчатая (б), шаровая (в) отдельность (продолжение рисунка)

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.

1.2.1 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) (рисунок 4).

На округлых складках могут быть выделены радиальные и концентрические трещины.

1- поперечная; 2- согласная; 3 – косая; 4 – продольная.

Рисунок 2.4 – Трещины в осадочных породах

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 (рисунок 5). В момент образования эти трещины открыты. Вдоль стенок трещин отрыва наблюдаются только небольшие смешения, т.к. перемещение в породе направлено перпендикулярно к стенкам трещины (рисунок 6).

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.

Рисунок 2.5 – Трещины отрыва образующиеся при сжатии (а), растяжении (б) и сдвиге (в). Р- внешние силы; Стрелки – смещения блоков породы относительно трещин отрыва

К трещинам отрыва часто приурочены дайки магматических пород, рудные и нерудные жилы (рисунок 7). 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.

Рисунок 2.6 – Конусообразный ряд трещин отрыва в природе

1-углистые сланцы; 2- граниты; 3- кварц-касситеритовые жилы; 4- метаморфические сланцы; 5- гранит – аллиты; 6 – простирание оси антиклинали

Рисунок 2.7 – Схема строения оловянного месторождения, приуроченного к системе трещин отрыва

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 (рисунок 8). 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.

Рисунок 2.8 – Трещины отрыва (1) и скалывания (2) в конгломерате

1.2.1.2 Трещины скалывания

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 уголменьше 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.

2. Сведение об объекте изучения

Рис. 3.1 Обзорная карта района работ.

Масштаб 1:500 000

- контур месторождения Нойон-Тологой

Нойон-Тологойское месторождение полиметаллических руд расположено на территории Александрово-Заводского района Забайкальского края Российской Федерации.

В орографическом отношении район месторождения охватывает северо-западные отроги Кличкинского хребта, а также область межгорья между ними и юго-восточными отрогами Нерчинского хребта. Рельеф низко среднегорный с абсолютными высотными отметками от 650 до 1050 м. Крутизна склонов до 25-30º. Климат района сухой, резко континентальный с большими колебаниями годовых и суточных температур. Наиболее холодными месяцами являются декабрь-январь (-40º-45º), в летний период температура колеблется от +20º до +35º, иногда достигает +44º. Среднегодовая температура -3º. Осадков в районе выпадает не более 400 мм, основное их количество приходится на июль-август месяцы. Устойчивый снежный покров образуется в ноябре, его высота не превышает 25 см, снег окончательно сходит в апреле. Многолетняя мерзлота в районе отсутствует, сезонная, мощностью до первых метров держится до мая-июня месяца. В весенне-осеннее время характерны сильные (до 18 м/сек) ветры, преимущественно северных румбов.

Открытие полиметаллического месторождения Нойон-Тологой относится к 1964 году, когда при проведении геолого-съемочных работ масштаба 1:50000 (И.К. Абрамов, 1964 г.), в осевой части выявленной геохимической аномалии двумя канавами была вскрыта зона дробления с лимонитовыми охрами, с повышенным содержанием свинца (до 5%), цинка (0,3 0,5%) и сопутствующих элементов.

2.1 Инженерно-геологические условия месторождения

Предварительная характеристика инженерно-геологических условий Нойон-Тологойского месторождения выполнена на основе анализа материалов, полученных по данным документации геологоразведочных и гидрогеологических скважин, результатов определений физико-механических свойств вмещающих пород и руд с привлечением данных по месторождениям-аналогам.