Структурная геология и геологическое картирование (стр. 7 из 16)
Будем сжимать тело слоистого строения в направлении, параллельном слоистости. В результате тело будет деформироваться (укорачиваться в одном и удлиняться в других направлениях) и приобретет складчатую структуру (возникнут складки разной морфологии и типа).
Ось, по которой происходит максимальное укорочение деформируемого тела, называется осью алгебраически минимальных главных нормальных напряжений тектонического поля, или осью сжатия тектонического поля. На картах и разрезах эта ось обозначается как σ3.
Осью, по которой деформированное тело увеличивает свои размеры (происходит максимальное удлинение деформируемого тела) называется осью растяжения тектонического поля (осью алгебраически максимальных главных нормальных напряжений) и обозначается индексом σ1.
Ось, по которой изменения размеров деформированного тела не происходит (или их величина занимает промежуточное положение между максимальными и минимальными деформациями) называется средней осью тектонического поля и обозначается σ2.Оси σ1, σ2 и σ3 тектонического поля напряжений ориентированы закономерно по отношению к элементам складок и упорядоченных деформационных структур (рис. 19).
Ось сжатия σ3 ориентирована:
-перпендикулярно осевым поверхностям складок;
-перпендикулярно сланцеватости (гнейсовидности) и линейности пород, слагающих метаморфические комплексы.
Оси σ1 и σ2 находятся в плоскости осевой поверхности складок и сланцеватости. При этом ось σ1 направлена в общем случае примерно в направлении падения осевой поверхности складок и параллельно направлению линейности, а ось σ2 ориентирована по простиранию осевой поверхности складок и перпендикулярно линейности.
7. ТРЕЩИНЫ В ГОРНЫХ ПОРОДАХ (разрывы без смещений)
Разрывы в горных породах делятся на две большие группы. К первой группе относятся трещины, представляющие собой разрывы, перемещения по которым имеют очень незначительную величину. Во вторую группу объединяются разрывы с заметными перемещениями пород, разъединяемых разрывами. Совокупность трещин, разбивающих тот или иной участок земной коры, называется трещиноватостью. По степени проявления трещины можно разделить на три группы: открытые, закрытые и скрытые.
Открытые трещины характеризуются четко видимой полостью. В закрытых трещинах разрыв хорошо заметен невооруженным глазом, но стенки трещин оказываются сближенными до такой степени, что заметить полость по разрыву не удается. Скрытые трещины очень тонки и при обычных наблюдениях не заметны, но их легко обнаружить при разбивании или окрашивании горных пород.
Отдельностью называются блоки и глыбы, на которые разделяется трещинами горная порода. Форма отдельности обусловливается расположением трещин. В осадочных горных породах обычно развиваются прямоугольная, кубическая, параллелепипедальная, призматическая, плитчатая, шаровая и глыбовая отдельности; в метаморфических — плитчатая, пластинчатая, ребристая, остроугольная; в лавах— призматическая, столбчатая или шаровая отдельности; среди интрузивных массивов встречаются кубическая, прямоугольная, параллелепипедальная и др.
В геометрической классификации трещин в осадочных и метаморфических породах, обладающих ясно выраженной слоистостью или имеющих неясную слоистость, но четкую сланцеватую текстуру, выделяются (рис. 20):
а) поперечные трещины, секущие в плане слоистость или сланцеватость по направлению падения. В разрезах поперечные трещины могут быть либо вертикальными, либо наклонными;
б) продольные трещины, параллельные линии простирания, но секущие слоистость или сланцеватость в вертикальных разрезах;
в) косые трещины, секущие слоистость или сланцеватость под углом относительно простирания и направления падения;г) согласные трещины, ориентированные параллельно слоистости, или сланцеватости как в плане, так и в разрезах.
В массивных, а также в слоистых и сланцеватых породах нередко трещины удобнее классифицировать по углу наклона.
В таких случаях обычно выделяются следующие виды трещин: вертикальные (с углами падения от 80 до 90°), крутые (с углами падения 45 до 80°), пологие (с углами падения 10 до 45°), слабо наклоненные и горизонтальные (с углами падения от 0 до 10°).
В генетической классификации выделяются следующие типы и виды трещин:
Нетектонические трещины:
1. Первичные трещины.
2. Трещины выветривания.
3. Трещины оползней, обвалов и провалов.
4. Трещины расширения пород при разгрузке.
Тектонические трещины:
1. Трещины отрыва;
2. Трещины скола (скалывания);
3. Трещины раздавливания (сплющивания).
НЕТЕКТОНИЧЕСКИЕ ТРЕЩИНЫ
Образование нетектонических трещин в горных породах обусловлено изменениями внутренних свойств пород под влиянием сил, проявляющихся при экзогенных процессах на поверхности Земли или вблизи нее.
Первичные трещины развиваются в результате проявления внутренних сил, возникающих в породах при их усыхании, уплотнении, изменении объема и температуры и физико-химических превращениях.
Первичные трещины в осадочных породах, или диагенетические трещины, возникают преимущественно при процессах диагенеза, т. е. в стадии превращения осадка в горную породу.
Первичные трещины в эффузивных породах развиваются под воздействием напряжений, возникающих при их охлаждении. Уменьшение объема всегда вызывает появление растягивающих усилий, в результате которых образуются трещины.
Трещины выветривания. При выветривании порода теряет свою монолитность. Разрушение ее происходит главным образом за счет раскрытия и расширения ранее существовавших в ней трещин и образования новых — трещин выветривания.
Трещины оползней, обвалов и провалов. В описываемую группу объединены трещины, довольно разнообразные по происхождению. Они обычно часты и четко выражены, но имеют местное распространение.
Трещины расширения пород при разгрузке. Горные породы в земной коре находятся в сильно сжатом состоянии. Одна из основных сил, действующая повсеместно, вызывается тяжестью вышележащей толщи. При высвобождении пород от действия сжимающих сил, что происходит у поверхности Земли, в горных выработках, в бортах речных и овражных долин и при других подобных условиях, породы начинают выдавливаться в свободное пространство. В выработках выдавливаются боковые стенки, кровля и почва, стремящиеся заполнить все ее сечение; у поверхности Земли развиваются трещины отслаивания; в бортах речных долин и оврагов появляются характерные трещины бокового отпора.
Трещины отслаивания возникают параллельно обнаженной поверхности. Они часты и хорошо выражены вблизи нее, по становятся более редкими и менее ясными в глубине.
Трещины бортового отпора (отседания, откоса) развиваются в бортах долин рек и оврагов, врезанных в различные скальные и полускальные породы.
ТЕКТОНИЧЕСКИЕ ТРЕЩИНЫ
Тектонические трещины появляются в горных породах под влиянием тектонических сил, вызываемых в земной коре эндогенными процессами.
Тектонические трещины во многом, отличаются от трещин нетектонических. Различия выражаются прежде всего в том, что эти трещины более выдержаны как по простиранию, так и по падению и ориентированы по единому плану в различных по составу породах.
Трещиноватость горных пород – это совокупность рассекающих их трещин.
По условиям образования и морфологии среди тектонических трещин выделяются 3 основных типа:
- трещины отрыва;
- трещины скола (скалывания);
- трещины раздавливания (сплющивания).
Трещины отрыва имеют обычно линзовидную (иногда S – образную) форму. Трещины отрыва нередко образуют кулисообразные ряды.(рис.21).
Они образуются в результате раздвигания (приоткрывания) стенок трещин: прямого (трещины отрыва) или косого (трещины разрыва). Обычно трещины выполнены различными жильными минералами (кварц, карбонаты, рудные и др.) и / или дайками магматических пород.
Ось алгебраически максимальных главных нормальных напряжений (σ1) в период формирования трещин отрыва ориентирована в направлении, нормальном (перпендикулярном) их плоскостям.
Оси σ2 и σ3 залегают в плоскости трещины отрыва: в общем (простейшем) случае ось σ3 залегает в направлении простирания формирующейся трещины отрыва, а ось σ2 – совпадает с линией её падения (рис. 21).
Трещины скола – по морфологии прямолинейны или слабоизвилисты и характеризуются притертыми (тесно сжатыми) краями и наличием на плоскостях трещин штрихов (борозд) скольжения. Последние свидетельствуют о перемещении стенок трещин относительно друг друга. Трещины обычно «пустые» (без выполнения) и лишь в местах изгибов при перемещении стенок трещин могут возникнуть пустые (позднее выполненные жильными минералами) небольшие по мощности полости.Обычно одновременно формируются не менее 2 систем так называемых сопряженных во времени и пространстве (синхронных) трещин скола. В кинематическом отношении эти трещины относятся к категории взбросов (взбросо-сдвигов, сдвигов и др.).(рис.21.).
Для правильного понимания динамики процесса трещинообразования необходимо дать определения двух терминов.
Квадрант сжатия – область, заключенная между трещинами скалывания, в которой расположена ось сжатия (σ3).
Квадрант растяжения – область, заключенная между трещинами скалывания, в которой расположена ось растяжения (σ1).