Литология. Структурная геология

Р. А. Щеколдин. Конспекты лекций

Литология. Структурная геология

Р. А. Щеколдин. Конспекты лекций

Разрывы в горных породах без смещений - трещины

Следует отметить, что понятие о трещинах как о разрывах горных пород без смещения является в известной степени условным, так как разрывов совершенно без всякого смещения не существует. В природных условиях всегда наблюдается хотя бы незначительное (микроскопическое) смещение или в форме раздвигания краев трещины, или их относительного скольжения параллельно друг другу.

Общая характеристика трещин, их классификация

 

Горные породы обычно расчленены сетью трещин, располагающихся самым различным образом. Совокупность трещин называется трещиноватостью. По степени раскрытия могут быть выделены трещины открытые, закрытые и скрытые.

  • Открытые трещины обладают некоторой полостью, то есть расстояние между стенками трещины заметно невооруженным глазом. Они могут быть зияющими (ничем не заполненными), либо вмещать минеральные жилы и прожилки или тектонические брекчии.
  • Закрытые трещины видны невооруженным глазом, но не имеют заметной полости, их стенки плотно сжаты.
  • Скрытые трещины непосредственно не видны. Они обнаруживаются, например, при разбивании пород молотком во время взятия образцов или при пропитывании породы окрашивающими веществами.

Трещины могут развиваться в пределах отдельных слоев - внутрислоевые трещины; могут они расчленять целые толщи независимо от слоев, эти толщи составляющих,- сквозные секущие трещины. По форме трещины могут быть прямыми, ломаными, изогнутыми; края у них бывают гладкие, неровные и зазубренные.

По углу падения трещины подразделяют на:

  • вертикальные и близвертикальные - углы падения 80-90°,
  • крутые - 45-80°,
  • пологие - 10-45°,
  • слабонаклонные и горизонтальные - 0-10°.

По ориентировке трещин по отношению к залеганию слоев их подразделяют на (рис.1):

  1. продольные (параллельные простиранию слоев, но секущие поверхности напластования);
  2. поперечные (секущие слоистость перпендикулярно ее простиранию);
  3. диагональные (проходящие под углом к простиранию и направлению падения);
  4. послойные (параллельные слоистости).

 

Рис. 1. Виды трещин по их соотношению с напластованием

По отношению к простиранию линейных складок трещины могут быть продольными, поперечными и косыми. По отношению к куполовидным формам, кроме перечисленных видов, приходится говорить о трещинах радиальных и концентрических.

Трещины близкой ориентировки объединяются в "системы" ("ряды"). Пересекающиеся системы часто группируются в закономерные сочетания. Обычно такие сочетания образуются тремя системами трещин.

Пересекающиеся трещины обусловливают отдельность – способность породы раскалываться на блоки (части, куски, глыбы) той или иной формы и того или иного размера (в слоистых породах одна из систем трещин часто располагается в поверхности напластования). Размеры блоков различны – от нескольких сантиметров до нескольких сотен метров.

Одинаковая или близкая отдельность может встречаться у разных по происхождению пород (осадочных, магматических и метаморфических), но некоторые виды отдельности свойственны определенным породам.

Различают отдельность:

глыбовую (близкие определения – щебневая, многогранная, полиэдрическая, остроугольная, неправильно-полиэдрическая) – угловатые куски неправильной формы;

грифельную (карандашную) – обломки в форме тонких палочек;

кубическую (кубовую, прямоугольную) – обломки, близкие к кубу;

листоватую (близкое определение – пластинчатая) – тонкие иногда несколько изогнутые плоские обломки;

матрацевидную большие продолговатые пласты с закругленными краями (характерна для массивно-кристаллических горных пород);

параллелепипедальную обломки, близкие к параллелепипеду;

пластовую формы, похожие на пласты;

плитообразную – образуются крупные более или менее ровные плиты;

плитчатую – отдельные тонкие плитки у тонкослоистых пород;

подушечную части пластов и обломки имеют неправильно-сфероидальную, иногда искривленную сфероидальную форму;

призматическую (столбчатую) – возникают многогранные столбы (главным образом у базальтов, поэтому называется также базальтовой);

ромбоидальную куски, близкие к ромбоэдрам;

скорлуповатую (концентрически-скорлуповатую) – образуются изогнутые куски, подобные скорлупе;

шаровую (сфероидальную) – возникают шары, обычно скорлуповато-отслаивающиеся.

Для разных типов пород характерна и отдельность разная:

  • в осадочных породах – плитчатая, кубическая, параллелепипедальная, призматическая, шаровая, глыбовая;
  • в метаморфических породах – плитчатая, пластинчатая, ребристая, листоватая;
  • в интрузивных породах – кубическая, параллелепипедальная, матрацевидная;
  • в эффузивных породах – столбчатая, шаровая, подушечная.

Иногда трещины объединяются в группы, которые по взаимному расположению получают особые названия – кулисообразные и ветвящиеся трещины.

Под кулисообразными понимают серии параллельных, относительно коротких трещин, направленных под косым углом к общему простиранию всей серии. Ряды кулисообразных трещин в плане могут быть разделены на правые (а) и левые (б). В левых рядах трещины (если смотреть в плане вдоль полосы с трещинами) уходят влево вверх, в правых – вправо вверх (рис. 2).

При ветвлении трещин образуются пучки их, которые при разветвлении в одну сторону создают так называемые структуры конского хвоста (рис. 3) Иногда трещины после разветвления вновь объединяются.

 

Рис. 2. Кулисообразные трещины: а – правые; б – левые

Рис. 3. Структура конского хвоста (ветвящиеся трещины)

По происхождению выделяются следующие типы и виды трещин (Михайлов А. Е., 1967):

 

Нетектонические

  1. первичные трещины
  2. трещины выветривания
  3. трещины оползней, обвалов и провалов (гравитационные)
  4. трещины расширения пород при разгрузке

Тектонические

  1. трещины отрыва
  2. трещины скалывания
  3. трещины кливажа

Нетектонические трещины

Первичные трещины возникают в горной породе одновременно с ее образованием. В осадочных породах они появляются главным образом при процессах диагенеза, т. е. процессах превращения осадка в горную породу, когда осадок теряет влагу и уплотняется. Тело слоя не стягивается целиком в процессе уменьшения своего объема, а распадается на большое число небольших блоков, разделенных трещинами, в пределах каждого из которых и происходит стяжение (т. н. трещины синерезиса). Трещины эти являются, как правило, внутрислоевыми, обычно перпендикулярными к напластованию, а также менее выраженными параллельными напластованию. Частота этих трещин тем меньшая, чем жестче породы и чем больше их мощность. К первичным трещинам осадочных пород можно также отнести трещины усыхания.

В магматических породах первичные трещины возникают главным образом за счет напряжений, вызванных уменьшением объема породы при остывании, а также вследствие давления, оказываемого магматическим расплавом на уже застывшую магму.

Трещины выветривания возникают в процессе выветривания пород, когда раскрываются и расширяются уже существовавшие различные трещины и образуются новые - собственно трещины выветривания. Трещины выветривания широко используют делимость горных пород. Отличить собственно трещины выветривания от других зачастую бывает затруднительно.

Трещины оползней, обвалов, провалов (гравитационные). Имеют достаточно широкое распространение в соответствии с явлениями, с которыми они связаны. Возникают в основном в результате действия силы тяжести. Весьма широко используют любые виды существующих трещин, так что практическое выделение собственно гравитационных трещин весьма затруднительно, хотя существование их не вызывает сомнений. По этим трещинам, в отличие от других, часто происходят смещения.

Трещины расширения пород при разгрузке. Представляют собой группы трещин сложного происхождения, изучаемых специальной наукой о горном давлении. Известно, что горные породы в земной коре находятся в сильно сжатом (напряженном) состоянии. Основной причиной этого считается сила тяжести - вес горных пород. Другая важная причина заключается, по-видимому, в тектонических напряжениях, связанных с другими, помимо силы тяжести, причинами, порождающими напряжения в земной коре, требующими еще выяснения.

Оставляя вне рассмотрения трещиноватость, наблюдаемую в глубоких горных выработках, остановимся здесь на поверхностных проявлениях разгрузки в виде трещин отслаивания и трещин бортового отпора.

Трещины отслаивания образуются параллельно обнаженной поверхности. Они часто и хорошо выражены вблизи нее, но становятся более редкими и менее ясными с глубиной.

Трещины бортового отпора (отседания, откоса) (рис. 4) развиваются в бортах оврагов и долин рек, врезанных в твердые породы. Они бывают наклонены под углом 30-50° в сторону долины и распространяются до уровня дна рек и оврагов, простирание их совпадает либо с современными, либо с древними долинами. Ширина захвата долин трещинами отпора зависит от глубины эрозионного среза и от характера пород. При прочих равных условиях при большей глубине долины ширина зоны развития трещин будет соответственно больше. Крепкие и менее выветрелые породы сокращают ширину зоны. Образование трещин бортового отпора связано с отсутствием силы со стороны открытого пространства, способной уравновесить окружающее давление.

Рис. 4. Образование трещин бортового отпора

Нетектонические трещины часто трудно выделить достаточно надежно. Особенно сложно решить вопрос о выделении первичных (диагенетических) трещин, когда на них накладываются тектонические деформации. Даже в платформенных структурах исследователям не всегда удается разделить трещины на диагенетические и тектонические.

Тектонические трещины

Тектонические трещины появляются в горных породах под влиянием тектонических сил.

Основными видами тектонических трещин являются трещины отрыва и трещины скалывания. Первые отражают явления растяжения, вторые – сжатия. Но это в первом, грубом приближении. В определенных условиях и при растяжении могут возникать трещины скалывания, а при сжатии – трещины отрыва, т. е. при каждом из этих видов деформации могут возникать оба вида трещин.

Трещины отрыва

Трещины отрыва образуются в горных породах при возникновении нормальных напряжений, превышающих предел прочности. Они ориентированы перпендикулярно максимальным нормальным напряжениям при растяжении и параллельно максимальным нормальным напряжениям при сжатии.

Обычно они открытые, полость между стенками часто заполняется в дальнейшем различными образованиями (гидротермальными, магматическими, иногда кластическими). Поверхности их неровные, иногда зазубренные.

Если трещина отрыва пересекает гальки и крупные минеральные зерна, они могут выдергиваться и отходить с одной стороны, оставляя соответственные выемки на другой. Сами трещины также неровные, извилистые, невыдержанные по простиранию. Это в значительной степени связано с механизмом их формирования. При разрастании трещин отрыва выделяется несколько последовательных стадий их роста. Вначале появляются редкие, удаленные друг от друга трещины, затем при увеличении их числа и размеров они как бы заходят друг за друга и на последней стадии соединяются между собой с образованием коротких косых смыкающихся разрывов.

Трещины отрыва могут иметь как региональный, так и локальный характер на платформах и в складчатых зонах, часто определяя макро- и особенно микрорельеф, что хорошо иллюстрируется аэрофотоснимками (рис. 5). 

Региональные трещины отрыва особенно хорошо развиты в чехлах платформ и в орогенных комплексах, испытавших общее растяжение или неравномерные вертикальные перемещения под влиянием движений фундамента. Трещины отрыва интенсивно развиваются на пологих смыкающих крыльях региональных флексур, совпадая с их общим простиранием. 

Региональные трещины отрыва развиваются также на бортах многих платформенных прогибов, подвергающихся растяжению в связи с погружением.

Рис. 5. Аэрофотоснимок синклинальной складки, в ядре которой отчетливо видны системы параллельных трещин в виде тонких прямых темных полос

Региональные трещины отрыва имеют ряд характерных черт. Это обычно крутые или вертикальные ровные трещины, выдержанные по простиранию и по падению на десятки и сотни метров. Они бывают открытыми, и очень часто речная и овражная сеть вырабатывается согласно с расположением таких трещин. Такие трещины на обширных пространствах развиты в палеозойских карбонатных толщах в чехле Восточно-Европейской платформы.

Местные трещины отрыва образуются на участках, испытавших растяжение при формировании складок и разрывов. Они возникают на сводах пологих куполовидных поднятий, на участках крутого погружения шарниров и в ядрах складок, на смыкающих крыльях флексур.

При линейных складках трещины отрыва располагаются параллельно осевым линиям складок. При куполовидных поднятиях характерно радиальное и концентрическое их расположение. Отмечается предпочтительная приуроченность их к участкам перегиба структур (места продольных изгибов в флексурах и складках, поперечных перегибов в складках), где развиваются явления растяжения. Часто трещины отрыва оперяют трещины сбросов, которые сами иногда используют более древние трещины отрыва.

В ядрах линейных складок трещины отрыва могут возникнуть по одному или двум направлениям. Одно из них совпадает с простиранием осей складок, другое - поперечное. Появление продольных трещин объясняется общим растяжением пород в замках складок изгиба; поперечные трещины возникают при ундуляции шарниров, там, где шарниры складок образуют антиклинальные перегибы. Растяжения, которые испытывают при этом породы, направлены вдоль оси складки и приводят к образованию поперечных трещин отрыва (рис. 6). На периклинальных погружениях складок растяжение пород в направлении осевой линии также может привести к образованию трещин отрыва, поперечных к простиранию складки.

Рис. 6. Схема расположения трещин отрыва в замке антиклинали

Трещины отрыва образуются не только при растяжении, но и при сжатии пород и действии пары сил. При сжатии они возникают параллельно оси сжатия и нормально к оси поперечного растяжения. При действии пары сил трещины отрыва располагаются кулисообразно перпендикулярно к диагонали растяжения и под тем или иным углом к направлению действия сил, зависящим от свойств пород (рис. 7). Они обычно короткие, нередко четковидные с ветвлениями на концах.

Рис. 7. Образование трещин отрыва под действием пары сил

Строение поверхности трещины отрыва

Основные элементы трещины - главная поверхность и оторочка (рис. 8).

На главной поверхности трещины развиты скульптурные элементы - перья и рёбра

Исходная точка отмечает место начала движения трещины. Исходная точка – обычно ослабленное место, какой-либо дефект. В осадочных породах – фрагменты ископаемых, конкреции, ходы илоедов.

Край поверхности трещины отмечен резким переходом от ровного плоского раскола к грубо насеченным оторочкам, где единая поверхность трещины замещается многочисленными кулисообразно смещенными короткими трещинами под углом 20-25° к главной плоскости трещины.

Рис. 8. «Идеальная» поверхность трещины с основными её скульптурными элементами

Перья фиксируют направление распространения. Они представляют собой крошечные хребтики и ложбинки, причем выступы на одной стенке трещины точно совпадают с ложбинками на противоположной стенке (рис. 9). 

Рис. 9. На фото хребтики подчеркнуты мелом. (G. H. Davis et al., 2011).

Рёбра отмечены небольшим сдвигом в ориентировке трещины, где скорость распространения трещины замедлилась или приостановилась. Ребра, как правило, концентричны относительно начальной точки. Кроме того, в любой точке на основной поверхности трещины ребра перпендикулярны перьям. Каждое ребро фиксирует положение фронта продвижения трещины в определенный момент времени (рис. 10, 11).

Рис. 10. Ребристо-перистая скульптура на стенке трещины отрыва (G. H. Davis et al., 2011)

Рис. 11. Трещина отрыва в песчанике, Новая Земля

Трещины скалывания

 

Трещины скалывания образуются в направлении максимальных касательных напряжений при нагрузках, превышающих прочность пород. Стенки трещин скалывания обычно плотно сжаты и имеют гладкую поверхность, нередко покрытую штрихами скольжения. Гальки и крупные зерна, пересекающиеся трещинами скалывания, срезаются, а не выдергиваются из своих гнезд, как в случае трещин отрыва. Трещины скалывания обладают большой протяженностью и сохраняют свою ориентировку по простиранию и падению.

Трещина скалывания может быть результатом одного события, при котором образование поверхности трещины и сдвиг вдоль нее происходят одновременно. С другой стороны, данное сдвиговое смещение может представлять собой результат реактивации и скольжения по поверхности трещины отрыва, образовавшейся гораздо раньше при иных напряжениях.

Широко распространены трещины скалывания на участках, нарушенных сбросами и сдвигами. В крыльях разрывов, вблизи поверхности сместителей, образуются многочисленные трещины скалывания и отрыва, получившие название "оперяющих трещин". У сбросов трещины отрыва направлены в противоположную сторону по отношению к наклону сместителя и перпендикулярно к оси наибольших растягивающих напряжений (рис. 12). Один из рядов трещин скалывания параллелен поверхности сместителя, второй соответствует второму направлению максимальных касательных напряжений (чаще всего практически перпендикулярен сместителю). При взбросах ориентировка трещин скалывания и отрыва будет иной (рис. 13), (σ1max, σ2max – максимальные нормальные напряжения;τ1max, τ2max – максимальные касательные напряжения).

Рис. 12. Трещины оперения сброса

Рис. 13. Трещины оперения взброса

Трещины кливажа

Кливаж [англ. cleavage - раскол] - способность породы раскалываться на пластинки и призмы по густо развитой системе параллельных поверхностей, секущих слоистость или согласных с ней. Возникает за счет параллельной ориентировки удлиненных минералов или образования независимой от такой ориентировки сети параллельных трещин. Нередко маскирует истинную слоистость (напластование) породы. Термин введен Седжвиком (Sedgwick, 1835), применившем его при описании раскалывания пород на тонкие пластинки.

В складчатых районах широко развиты правильные и обычно весьма сближенные поверхности делимости или трещиноватости, ориентированные разнообразно, но вполне закономерно относительно изогнутых в складки слоев горных пород. Согласно Г.Д. Ажгирею, только к этим системам трещиноватости и делимости применим термин кливаж. Он выделяет три кинематических способа образования кливажа и соответствующие им кинематические типы кливажа — кливаж течения (рис. 14) и кливаж разлома (рис. 15). Промежуточное положение между ними занимает кливаж скалывания (рис. 16).

Рис. . Кинематические типы кливажа: а - кливаж течения; б - кливаж разлома; в - кливаж скалывания

Кливаж течения связан с закономерной ориентировкой плоских и удлиненных минералов горной породы вдоль параллельных плоскостей, которые в свою очередь приблизительно параллельны осевым поверхностям складок, образуемых этими породами. В связи с единообразной ориентировкой минералов породы приобретают свойство легкой делимости вдоль поверхностей кливажа течения. В зоне выветривания, по направлениям легкой делимости в породе образуются тонкие трещины, которые и представляют в данном случае трещины кливажа течения, хотя образование кливажа течения отнюдь не предполагает обязательного формирования трещиноватости. Порода, пересеченная плоскостями кливажа течения вне зоны выветривания может быть монолитна.

Характерной особенностью кливажа течения является участие в его образовании всего вещества горной породы; минеральные зерна оказываются закономерно ориентированными во всей массе породы, которая, таким образом, целиком во всех своих мельчайших участках подверглась деформации. Это настоящее течение в твердом состоянии вещества породы в целом.

Кливаж разлома в отличие от кливажа течения представляет систему часто расположенных, взаимно параллельных тонких трещин, расчленяющих горную породу на пластинки. При образовании кливажа разлома минеральные зерна, составляющие горную породу в промежутках между трещинами, не испытывают переориентировки, и только непосредственно около плоскостей трещинок иногда наблюдаются слабые признаки ориентировки некоторых зерен минералов параллельно трещинам кливажа.

Таким образом, при формировании кливажа разлома не наблюдается существенной деформации всего вещества горной породы, и деформация осуществляется в основном только скольжением вдоль расположенных на некотором расстоянии друг от друга параллельных поверхностей. Поэтому интенсивность деформации в случае образования кливажа разлома, очевидно, значительно меньше интенсивности деформации при формировании кливажа течения.

Кливаж скалывания занимает промежуточное, переходное положение между кливажем течения и кливажем разлома. Зерна породообразующих минералов при формировании кливажа скалывания ориентируются около поверхностей кливажа. С другой стороны, сами трещины кливажа теряют свою отчетливость, поскольку деформация породы происходит не по индивидуализированным поверхностям, как это наблюдается при образовании кливажа разлома, а по пачкам сближенных поверхностей.

Таким образом, между типичным кливажем течения и кливажем разлома можно наблюдать все переходы, объединяющие оба этих главных типа кливажа.

По соотношениям с напластованием пород и осевыми плоскостями складок различают несколько типов кливажа, которые можно свести к трем основным.

Внутрислоевой (послойный, по В. В. Белоусову) кливаж, параллельный слоистости. Создается течением материала при сплющивании породы в крыльях и выжимании ее в замок складки (рис. 17).

Рис. 17. Внутрислоевой кливаж

Межпластовый кливаж (по Г. Д. Ажгирею), ориентированный под углом к напластованию. Величина угла закономерно меняется в зависимости от литологического состава пластов, вследствие чего на поверхностях их раздела происходит своеобразное "преломление" кливажа (рис. 18). 

Рис. 18. Преломление кливажа

Последнее обычно связывают с деформацией сдвига, возникающей внутри пласта при изгибе из-за трения о смежные пласты в результате их взаимного проскальзывания, сопровождающегося местным подворотом кливажных поверхностей (S-образная форма кливажа) (рис. 19). Независимо от этого, поверхности кливажа, особенно в сравнительно однородных породах, сохраняют общую направленность, располагаются под острыми углами к осевой плоскости складки и веерообразно сходятся под антиклиналями, расходятся под синклиналями. Этот кливаж большинство исследователей относит к типу кливажа скалывания.

Рис. 19. S-образный кливаж

Кливаж осевой поверхности (по Г. Д. Ажгирею), или главный кливаж (по В. В. Белоусову), параллелен осевой плоскости складки, занимает секущее положение к слоям на ее крыльях и в замке, нередко сопровождается дифференциальными ступенчатыми смещениями поверхностей наслоения, придающими им зазубренные очертания. Кливаж этого типа почти все исследователи считают наложенным на сформировавшиеся складки, независимым от их внутреннего строения и возникшим в результате объемного пластического течения пород в плоскости, перпендикулярной направлению общего сжатия (рис. 20).

Рис. 20. Кливаж осевой поверхности: а - в прямой складке; б - в наклонной складке

Залегание кливажа меняется в соответствии с конфигурацией складки. Внутрислоевой кливаж строго подчинен ее форме, а межслоевой ориентирован к напластованию под определенным углом и с выполаживанием пласта приобретает все более крутое залегание, приближающееся к залеганию осевой поверхности складки. Поэтому внутрислоевой кливаж по отношению к крыльям складки имеет согласное залегание, а межпластовый – поперечно-веерообразное.

Зависимость кливажа от свойств пород

Кливаж развит интенсивно только в наиболее пластичных породах (глинистые сланцы, существенно глинистые мергели), слабее затрагиваются им породы с меньшей пластичностью (известняки, алевролиты и др.), а в хрупких, зернистых и кристаллических породах (песчаники, кварциты, магматические породы) он практически отсутствует (рис. 21).

Рис. 21. Переслаивание туфопесчаников и туфоаргиллитов. Кливаж, интенсивно проявленный в туфоаргиллитах, не проникает в туфопесчаники

Если деформации сжатия в крыле складки подвергается сочетание пластов пластичной А, умеренно-хрупкой Б и хрупкой В пород (рис. 22), то по схеме эллипсоида порода А будет характеризоваться большим углом скалывания (α1), чем Б (α2) и, наоборот, соответственно меньшим (β1) и большим (β2) углами между кливажем и поверхностями напластования. Поэтому выдержанность направления кливажа в складке зависит от меры различия состава и деформационных свойств пластов. При однородном их составе кливаж сохраняет относительную прямолинейность, при неоднородном - дает изломы на переходах от одного пласта к другому, хотя и подчиняется общему направлению. Что же касается пласта хрупкой породы В, то в ней кливаж вообще не образуется, а возникают трещины отрыва, нормальные поверхностям напластования.

Рис. 22. Зависимость кливажа от свойств пород

На стадии пластической деформаций возникают только два вида кливажа – внутрислоевой пластического течения и межпластовый пластического скалывания. Оба они не выходят за пределы пласта, их распространение строго ограничено поверхностями напластования.

Кливаж осевой поверхности представляет собой кливаж течения и возникает после смятия пород в складки, когда возможнось пластической деформации исчерпана и достигнут предел прочности, то есть отвечает стадии перехода от пластической деформации к хрупкой – стадии потери прочности перед разрывом.

При геологическом картировании взаимоотношения кливажа осевой плоскости и поверхностей истинной слоистости дают сведения, зачастую единственные, для расшифровки складчатой структуры. Широко используется самая характерная черта этого типа кливажа – его тесная связь с положением осевых плоскостей складок. Простирание кливажа указывает на простирание осевых плоскостей складок, падение кливажа соответствует направлению падения осевых плоскостей складок, а пересечение поверхностями кливажа слоев горных пород дает возможность установить направление и угол погружения шарнира главной складки (рис. 23). Конечно, для того, чтобы угол погружения оси не был искажен, надо выбирать для замеров такие участки, где кливаж пересекает простирание слоистости под прямым углом или во всяком случае в близком к этому положении.

В мощных сланцевых толщах зачастую бывают развиты сильно сжатые опрокинутые складки, замки которых, как правило, не распознаются, и выявление антиклинальных и синклинальных складок возможно только по признаку взаимоотношений слоистости с кливажем (рис. 24). В опрокинутых крыльях складок кливаж залегает положе слоистости, а в нормальных крыльях – круче слоистости

 

Рис. 23. Определение направления и угла погружения шарнира по кливажу

Рис. 24. Определение опрокинутого крыла складки по кливажу (тонкие линии)

В связи с важностью и разнообразием сведений, доставляемых наблюдениями над кливажем осевой плоскости, даже отрывочные данные о залегании кливажа и его взаимоотношениях со слоистостью имеют большую ценность. Но особенно важно систематическое нанесение на геологическую карту всех элементов залегания кливажа осевой плоскости и слоистости с целью получения общей схемы складчатой структуры района.

Полевые наблюдения над трещиноватостью в горных породах и обработка их результатов

Изучение трещиноватости в горных породах должно быть основано в первую очередь на полевых наблюдениях. Это изучение преследует следующие задачи:

  • выяснить генезис трещин;
  • определить время их возникновения;
  • установить возрастные и пространственные взаимоотношения;
  • дать количественную оценку трещиноватости;
  • охарактеризовать строение поверхности трещин;
  • выявить минерализацию трещин и их обводненность.

Все перечисленные вопросы должны решаться комплексно.

При крупномасштабных съемках изучение трещиноватости лучше производить на специально подобранных участках. Располагаются они так, чтобы в результате можно было дать характеристику трещиноватости для различных структурных элементов, например: крыльев складок, их осевых частей и погружений; крыльев разрывов; пород различного состава или комплексов пород; отдельных свит, толщ и структурных этажей в целом.

Число участков зависит от сложности геологического строения: чем оно сложнее, тем больше участков приходится подбирать. Размер площадки должен быть таким, чтобы на ней располагалось не менее 50-70 трещин. Однако для более полных наблюдений необходима площадка, на которой можно произвести 100- 200 замеров.

При определении ориентировки трещин в пространстве элементы залегания поверхности трещин измеряют точно так же, как элементы залегания пластов горных пород. Замеряют азимут простирания, азимут падения и угол падения.

Запись результатов наблюдений над трещинами следует сводить в таблицы непосредствено в поле. При специальных исследованиях трещин указываются дебит, температура и состав трещинных вод, длина и ширина трещин, состав заполнителей и другие сведения.

Результаты замеров отображаются с помощью графических построений. Наиболее распространенными являются два способа отображения - розы-диаграммы и круговые диаграммы.

С помощью роз-диаграмм (рис. 25) обычно отображают азимуты простирания крутопадающих трещин. На полукруге произвольного размера проводятся радиусы - меридианы. Интервалы между меридианами могут быть различными, в зависимости от желаемой точности построения. На концах радиусов проставляется соответствующее градусное значение в северных румбах. В качестве масштаба берется отрезок, соответствующий отдельному замеру. Единичный отрезок откладывается столько раз от центра полукруга по данному радиусу, сколько имеется трещин с простираниями данных азимутов (значения азимутов округляются до половины интервала между радиусами-меридианами). После нанесения всех данных конечные точки, отложенные на всех радиусах, соединяются прямыми, а образовавшийся контур затушевывается.

Рис. 25. Роза-диаграмма тещиноватости

Диаграмма на сетке Вальтера-Шмидта. Сетка Вальтера-Шмидта сохраняет равенство площадей, заключенных между меридианами и параллелями, за счет нарушения пропорциональности изображения угловых значений. Применение такой сетки необходимо для количественной оценки замеров. Обычно на одну диаграмму наносят не более 300-400 замеров. После нанесения и подсчета количества точек проводятся изолинии, отражающие плотность точек на 1% площади круга.

Точки, расположенные в центре диаграммы, соответствуют горизонтальному залеганию, на окружности – вертикальному, промежуточные – наклонному (рис. 26).

Рис. 26. Диаграмма тещиноватости на сетке Вальтера-Шмидта