При рассмотрении форм залегания горных пород (структурных форм) необходимо помнить, что первичные структурные формы (слой, пласт и т.д.) образуются одновременно с образованием горных пород, а вторичные - возникают в результате деформации первичных структурных форм. Особое внимание следует обратить на изучение разнообразных форм складчатых и разрывных дислокаций и влияние их на условия ведения горных работ и шахтного строительства. Необходимо ознакомиться с современной классификацией трещиноватости горных пород, методами изучения трещин.

Студент должен понять значение трещиноватости горных пород для оценки их фильтрационных, прочностных и деформационных свойств.

горный порода минералогический геологический

Задание

Опишите одну из форм дислокаций горных пород, взятую в соответствии с номером варианта из таблицы 4. Необходимо дать характеристику дислокации, привести схематический рисунок и оценить ее влияние на условия ведения горных работ и шахтного строительства

Таблица 4

Номер варианта	Дислокация	Номер варианта	Дислокация
1	Взброс	6	Надвиг
2	Грабен	7	Моноклиналь
3	Сдвиг	8	Флексура
4	Синклинальная складка и ее элементы	9	Сброс
5	Горст	10	Антиклинальная складка и ее элементы

Моноклиналь [от моно... и греч. klнnф -- наклоняю(сь)], форма залегания слоев горных пород, характеризующаяся их пологим наклоном в одну сторону. Представляет собой обычно крыло какого-либо обширного и пологого поднятия или прогиба слоев. Миноклиналь особенно характерен для платформ, где они приурочены к крыльям антеклиз и синеклиз.

Примером Моноклинали является структура, образуемая палеозойскими толщами от южного склона Балтийского кристаллического щита к центру Московской синеклизы; наклон слоев исчисляется в 2--2,5 м на 1 км длины.

Структура, в которой слои наклонены в одну сторону.

Ступенчатый перегиб, изменяющий горизонтальное или близкое к нему залегание.

Существенной особенностью моноклинали является связь между двумя блоками слоистых пород, перемещенных друг относительно друга по вертикали. Обычно устанавливается, что крутопадающая часть претерпела изгиб

Моноклиналь - (греч. monos -- один и klino -- наклоняюсь) -- наклон земных слоев в одну сторону, что обычно для осадочных горных пород, прикрывающих склоны платформенных щитов. Например, Алданский щит имеет наклон в сторону Центрально-Якутской низменности (Вилюйской синеклизы), Балтийский -- к юго-востоку (к Московской синеклизе). В рельефе моноклинали отчетливо выражены в виде куэст (Рис. 3).



Рис. 3 Лено - Алданская моноклиналь

Примером Моноклиналь является структура, образуемая палеозойскими толщами от южного склона Балтийского кристаллического щита к центру Московской синеклизы; наклон слоев исчисляется в 2--2,5 м на 1 км длины.

Земная кора обладает различной подвижностью. На поверхности Земли постоянно возникают горные системы и океанические впадины. Осадочные породы первоначально залегают горизонтально. Тектонические движения (сейсмические явления, землетрясения, вулканизм) выводят пласты из горизонтального положения, нарушают первичную форму залегания. Эти нарушения получили название дислокации (или вторичные формы залегания). Дислокации в зависимости от вида тектонических движений разделяют на складчатые (неразрывные) и разрывные. Складчатые дислокации формируются без разрыва сплошности слоев. К ним относятся моноклиналь, складка и антиклиналь (Рис. 4).

Рис. 4 Складчатые дислокации: 1 - моноклиналь, 2 - флексура

Моноклиналь - наиболее простая форма связанных тектонических нарушений в слоистых горных породах, связанная с наклонным залеганием слоев, которые однообразно падают в одном направлении (от 5 и более градусов).

Флексура - моноклинальное и горизонтальное залегание слоев нарушается коленообразным изгибом, обусловленным возведением на породы тангенциальных тектонических сил.

С инженерно-геологической точки зрения наиболее благоприятными местами строительства являются горизонтальное залегание горных пород, где присутствует большая их мощность, однородность состава. Фундаменты зданий и сооружений располагаются в однородной грунтовой среде, при этом создается равномерная сжимаемость слоев под весом сооружения и создается наибольшая их устойчивость

Наличие дислокации резко изменяет и усложняет инженерно-геологические условия строительства - нарушается однородность грунтов основания фундамента сооружений, образуются зоны дробления (разрывы), снижается прочность пород, по трещинам разрывов происходят смещения, нарушается режим подземных вод. Это вызывает неравномерную сжимаемость грунтов и деформацию самого сооружения вследствие неравномерной осадки различных его частей

Рис. 5 Неблагоприятные (а) и благоприятные (б) условия строительства

Вопросы для самопроверки

1. Объясните различия в строении земной коры в пределах платформ и геосинклиналей.

Геосинклиналях называют участки земной коры, характеризующихся активными дифференцированными тектоническими движениями с преобладанием опускания литосферы, усиленным накоплением осадочных отложений, интенсивным проявлением магматизма и процессами горообразования.

Платформами называют малоподвижные участки земной коры, которые закончили геосинклинальный путь развития.

Геосинклинали - обширные подвижные сильно расчленённые участки земной коры с разнообразными по интенсивности и направленности тектоническими движениями.

Платформы - обширные наиболее устойчивые, преимущественно равнинные блоки земной коры.

Платформы имеют двухъярусное строение. В основании платформ лежит твердый кристаллический фундамент, сложенный магматическими и сильно метаморфизированными породами докембрийского возраста (гранитами, гнейсами, кварцитами, кристаллическими сланцами). Фундамент обычно покрыт чехлом горизонтально залегающих осадочных пород. В пределах платформ выделяются плиты и щиты.

2. Каковы формы залегания осадочных пород? Охарактеризуйте различные виды несогласий.

Для большинства осадочных пород свойственна слоистая форма залегания - результат длительного накопления осадков. Отдельные слои отличаются друг от друга составом и величиной минеральных зерен, окраской, плотностью сложения.

При резком различии слоев по составу, например, слой песка лежит на слое известняка, более или менее постоянной мощности и сравнительно большой занимаемой площади слои называют пластами. При этом верхнюю плоскость пласта называют кровлей, нижнюю - ложем, а расстояние между ними - мощностью пласта (слоя).

Слои образуются в результате накопления осадков в морях, озерах, долинах рек и т.д. Это обуславливает образование слоев различной формы как по размерам в плане, так и по очертаниям по вертикали.

Для континентальных отложений характерны:

- нормальный слой - наиболее часто встречается, для него характерна большая мощность и протяженность, ложе и кровля расположены параллельно друг другу

- линза - слои, занимающие малые площади, с выклиниванием мощности по краям.

- выклинивание пласта - постепенное снижение мощности пласта в одну сторону вплоть до полного его исчезновения.

- пропласток (прослоек) - небольшой по мощности слой, залегающий внутри более крупного слоя (пласта) и отличающийся от него особенностями состава или строения.

- пережим пласта (слоя) - резкое локальное уменьшение мощности пласта.

- раздув пласта - резкое увеличение мощности пласта

В некоторых осадочных породах слоистость не наблюдается (например, в коралловых известняках, в ледниковых отложениях).

Фациальный переход - комплекс отложений, отличающихся составом и физико-географическими условиями образования от соседних отложений того же стратиграфического отрезка.

Слоистость - внутренняя текстура (строение) слоя, выражающаяся в чередовании тонких (от долей миллиметра до нескольких сантиметров) прослоев.

Выделяют три типа слоистости:

· горизонтальная слоистость или близкая к горизонтальной - прослои горизонтальны и параллельны между собой, характерна для морских и озерных отложений;

· косая слоистость - первичное наклонное (негоризонтальное) залегание прослоев внутри пласта, образуется при отложении осадков в подвижной среде (водной или воздушной), на неровных поверхностях, возникших в результате размывания дна, выдувания или неравномерного отложения осадков;

Волнистая слоистость - прослои волнисто изогнуты при сохранении взаимной параллельности.

Текстура осадочных горных пород может быть как рыхлой (щебень, галечник, пески), так и плотной (брекчия, конгломерат, песчаник). Некоторые породы в сухом состоянии плотны (каолинит), но легко размокают под действием воды. Рыхлые горные породы сыпучи, но при соответствующих условиях могут быть превращены в сцементированные (алевролит, лимонит, опока).

При определении осадочных пород прежде всего необходимо на основании их структуры и текстуры отнести рассматриваемую породу к одной из вышеуказанных подгрупп. Затем, изучая породы органического и химического происхождения, следует определить минеральный состав. Он даст возможность установить наименование большинства их.

Для уточнения наименования пород органического происхождения важно определить, в каком виде представлены органические остатки. Породы, состоящие из хорошо сохранившихся окаменелых раковин, имеют биоморфную структуру; породы, состоящие из обломков скелетов организмов, имеют детритусовую структуру. Структура пород химического происхождения, как правило, зернистая.

Различные типы несогласий:

Стратиграфические несогласия по ряду различных признаков (по величине угла несогласия, отчетливости выражения поверхности несогласия, площади распространения, условиям возникновения и др.) могут быть разделены на несколько видов.

1. По величине угла несогласия могут быть выделены параллельное, угловое, азимутальное угловое и географическое несогласия.

Параллельное несогласие - такое несогласие, когда два соприкасающихся разновозрастных комплекса залегают одинаково. Оно выражается перерывом в осадконакоплении и параллельным залеганием слоёв выше и ниже поверхности несогласия. Легко устанавливается, если по обе стороны поверхности несогласия состав пород разный или разновозрастные руководящие остатки ископаемой фауны и флоры, либо есть поверхности подводного размыва или наземной денудации (коры выветривания и др.).

Угловое несогласие - такое несогласие, когда два соприкасающихся комплекса залегают под разными углами. Оно выражается перерывом в осадконакоплении, в промежуток которого произошло нарушение нижележащих слоёв (изменение угла наклона, складчатость), что привело к разному углу наклона слоёв, расположенных по обе стороны поверхности несогласия.

Азимутальное угловое несогласие - такое несогласие, когда простирание и углы залегания двух соприкасающихся разновозрастных комплексов разные. Оно обусловлено перерывом в осадконакоплении, в промежуток которого произошло нарушение нижележащих слоёв (изменение угла наклона, складчатость), что привело к разному углу наклона слоёв, расположенных по обе стороны поверхности несогласия. Только перерыв этот должен быть более продолжителен.

Географическим несогласием называется угловое несогласие с углом менее 1є. Такое несогласие может быть установлено только при картировании обширных территорий, когда можно проследить налегание одного горизонта на разные подстилающие стратиграфические горизонты без видимого нарушения параллельности положения поверхностей наслоения тех и других.

2. По отчетливости поверхности несогласия различают: явное несогласие (с отчётливо выраженными поверхностями несогласия) и скрытое несогласие (с неопределённым положением поверхности несогласия).

Скрытое несогласие может быть между одинаковыми по составу, но разными по возрасту породами. В «немых» толщах его выделит очень трудно. Оно выделяется также там, где трудно выявить и провести поверхность несогласия (например, залегание аркозовых песчаников на сильно выветрелых гранитах, туфопесчаников на туфах и т.д.).

3. По площади распространения выделяются региональные и местные несогласия.

Региональные несогласия проявляются на огромных территориях, вызываются общими для больших площадей вертикальными поднятиями, и знаменуют важные геотектонические события (например, несогласие между палеозоем и мезозоем в Средней Азии, между нижним и средним палеозоем на Урале и т.д.).

Местные несогласия не имеют широкого распространения и отражают движения и рост отдельных структур. Они образуются обычно в прогибах на локальных структурах поднятия, если поверхность осадконакопления оказывается в пределах действия волновых колебаний или выше уровня воды.

4. По условиям возникновения несогласия делятся на истинные, ложные и внутриформационные несогласия.

Истинные несогласия фиксируют перерывы в отложении осадков, вызванные вертикальными движениями земной коры (поднятиями). Они формируются в длительные отрезки времени.

К ложным несогласиям относятся различные сложные, но всегда местные размывы в сериях косослоистых пород, сопровождающиеся иногда видимыми угловыми несогласиями (краевое, рассеянное, дисгармоничное).

Внутриформационные несогласия включают несогласия, возникающие в результате размыва, происходящего одновременно (сингенетично) с накоплением осадков.

3. Каковы формы залеганий магматических горных пород?

Магматические породы образовались непосредственно из магмы (расплавленной массы преимущественно силикатного состава), в результате ее охлаждения и застывания. В зависимости от условий застывания различают интрузивные (глубинные) и эффузивные (излившиеся) горные породы. Формы залегания магматических пород зависят от условий их образования.

Наиболее разнообразные условия могут возникать при формировании интрузивных горных пород, образование которых происходит на разных глубинах при различных сочетаниях условий давления, температуры, количества магмы, ее состава, а также тектонических условий, при которых затвердевает расплав. Разнообразие условий приводит к образованию специфичных и разнообразных форм залегания интрузивных горных пород, называемых интрузивными массивами, или интрузивами, или плутонами. Обычно на дневную поверхность выступает только часть интрузивного тела.

По размерам (по площади на карте) различают интрузивы крупные - более 100 км2, средние - 100-10 км2 и мелкие - менее 10 км2.Интрузивныетела делятся на секущие (интрузивы прорывают вмещающие породы) рис.1, согласные (интрузивы залегают согласно с вмещающими породами) рис.2 и частично согласные (интрузивы располагаются между складчатой и полого залегающей толщами). К наиболее широко распространенным секущим интрузивам относятся батолиты, штоки, дайки, магматические диапиры рис.1. Основными согласными интрузивными телами являются лополиты, лакколиты, факолиты, силлы рис.2, а частично согласные - гарполиты, магматические диапиры рис.1 (II в, г).

Глубинные интрузивные породы в земной коре образуют обычно батолиты, гарполиты, лополиты и крупные штоки, а полуглубинные - более мелкие тела: штоки, дайки, лакколиты, факолиты, силлы, магматические диапиры.

Условия образования вулканических горных пород, формирующихся на земной поверхности, менее разнообразны.

Выделяют следующие типы глубинных тел (интрузий) среди согласных - силл (залежь, пластовая интрузия), лополит, этмолит, лакколит, бисмалит, факолит; среди несогласных -- хонолит, дайка, апофиза, центральная кольцевая интрузия (кольцевая дайка, субвулкан), батолит, шток и гарполит.

Эффузивный магматизм сопровождается излиянием лавы на земную поверхность. Однако нередко извержения вулканов носят взрывной характер, при котором магма не изливается, а взрывается и на земную поверхность выпадают тонкораздробленные кристаллы и застывшие капельки стекла - расплава. Подобные извержения называются эксплозивными (лат. "эксплозио" - взрывать).

Главной движущей силой эксплозивного извержения является тепловая энергия магмы и потенциальная энергия растворенных в ней летучих компонентов. Непосредственными причинами катастрофических извержений считаются пузырение и приконтактовое остывание, приводящие к понижению вязкости расплавов и закупорке подводящих каналов. Массовое самопроизвольное образование газовой фазы становится мощным охладителем, как только пузырьки приобретают возможность свободного перемещения. Поэтому раскаленная лава может сочетаться с выбросами относительно холодного пеплового материала в пределах даже одного вулканического аппарата. Обломочный материал (тефра, лапилли, пепел) рассеивается в радиусе до 100-300 и более километров. Все зависит от направления и силы взрыва, а также от скорости и устойчивости атмосферного потока.

Излившаяся на поверхность магма образует различные эффузивные тела, среди которых выделяются: лавовый по-кров, лавовый поток, некк (жерловина), вулканический (экстру-зивный) купол (пик, игла) и диатрема (трубка взрыва), вулканический конус, стратовулкан, щитовидный вул-кан.

По типу извержений выделяют трещинные, или линейные, и центральные извержения, что также находит отражение в форме тел.

Эффузивный магматизм трещинного типа проявляется в из-лиянии на земную поверхность базальтовой лавы по крупным трещинам или расколам земной коры. Базальтовые породы трещинных излияний обеднены кремнеземом (около 50%) и обогащены двухвалентным железом (8--12%). Лавы жидкие, подвижные, прослеживаются на многие десятки километров от места своего излияния. Мощность отдельных потоков 5--15 м. По-видимому, накопление километровых толщ происходило постепенно, пласт за пластом многие годы. Такие лавовые образования с плоской поверхностью и характерной ступенчатой формой рельефа получили название платобазальтов, или траппов (швед.--лестница)

Эффузивный магматизм центрального типа наиболее распространен в современных ус-ловиях. Он сопровождается образованием конусообразных вул-канических гор (вулканов).

По выражению в рельефе формы залегания эффузивных пород могут быть как положи-тельными (покровы, потоки, некки, вулканические купола, диатремы, вулканические конусы, стратовулканы, щитовидные вул-каны), так и отрицательными (кратеры, маары, лавовые колодцы, кальдеры).

4. Каковы формы залеганий метаморфических горных пород?

Так как исходным материалом метаморфических горных пород являются осадочные и магматические породы, их формы залегания должны совпадать с формами залегания этих пород. Так на основе осадочных пород сохраняется пластовая форма залегания, а на основе магматических -- форма интрузий или покровов. Этим иногда пользуются, чтобы определить их происхождение. Так, если метаморфическая порода происходит от осадочной, ей дают приставку пара- (например, парагнейсы), а если она образовалась за счёт магматической породы, то ставится приставка орто- (например, ортогнейсы).

5. Какие основные типы складок встречаются в земной коре и их влияние на условия ведения горных работ и шахтного строительства?

Основные виды складок -- синклинальная и антиклинальная. В синклинальной складке в ядре (центральной части) находятся породы более молодые, чем на ее крыльях. Антиклинальная складка, напротив, имеет в ядре более древние породы. Как бы испытав давление снизу, она изогнулась вверх. В природе огромные складки таких типов часто являются отрицательными формами рельефа -- долинами

Складки - это изгибы слоев горных пород без разрыва сплошности, под действием давления. Складки являются основной формой пликативных дислокаций. Они бывают двух основных видов -- антиклинальные и синклинальные. Антиклинальными называются выпуклые складки, в которых пласты падают в противоположные стороны, а в центральных частях залегают более древние породы, чем на периферии (рис. 48, а). Синклинальными называются вогнутые складки, в которых пласты падают навстречу друг другу, а в центральных частях располагаются более молодые породы, чем на периферии (рис. 48, б).



Антиклинальные и синклинальные складки имеют следующие элементы: крылья, шарнир, замок, угол, осевую поверхность, ось; ядро характеризуется шириной, амплитудой и длиной.

Крылья -- боковые части складки.

Шарнир -- линия, проходящая через точки максимального перегиба любого из пластов, образующих складку. В продольном вертикальном разрезе шарнир нередко воздымается и погружается (ундулирует).

Замок -- участок складки в области шарнира, где происходит перегиб крыльев. Иногда замок антиклинальной складки называют сводом, а замок синклинали -- мульдой.

Угол складки -- угол, заключенный между крыльями складки, мысленно продолженными до их пересечения.

Осевая поверхность -- воображаемая поверхность, проходящая через шарниры всех пластов складки.

Ось складки (осевая линия складки в плане) -- линия пересечения осевой поверхности складки с горизонтальной плоскостью.

Ядро складки -- толща горных пород, слагающих замок антиклинальных и синклинальных складок. - М.А. Усов эту линию называет осью складки, а шарниром - линию пересечения крыльев складки выше замка.

Расстояние между крыльями складки. При наличии нескольких параллельных складок ширина складки определяется как расстояние между осевыми поверхностями двух соседних антиклиналей или синклиналей.

Амплитуда складки -- вертикальное расстояние от перегиба антиклинали до перегиба сопряженной синклинали.

Длина -- расстояние в плане от одного периклинального окончания до другого. Замыкание антиклинальной складки называется периклиналью, а замыкание синклинальной складки -- центриклиналью.

Складки различаются по особенностям строения, отражающимся в поперечном сечении и плане.

По особенности строения в поперечном разрезе складки делятся на ряд типов. По положению осевой поверхности и крыльев выделяют прямые, наклонные, лежачие и перевернутые складки. У прямых складок осевая поверхность вертикальная, а крылья располагаются симметрично (рис. 50, а). Осевая поверхность наклонных складок наклонена, крылья падают в разные стороны (рис. 50, б). Разновидностью наклонных являются опрокинутые складки, оба крыла которых наклонены в одну сторону. У лежачих складок осевая поверхность находится в положении, близком к горизонтальному, крылья почти параллельны друг другу (рис. 50, б). Осевая поверхность перевернутых складок находится ниже горизонтальной плоскости, крылья развернуты (рис. 50, г).

Рис. 50 Типы складок по положению осевой поверхности: а - прямая, б - наклонная, в - перевернутая

По характеру расположения крыльев и форме замка различают складки нормальные (гребневидные), изоклинальные, веерообразные и сундучные (коробчатые). У нормальных (гребневидных) складок крылья сходятся под острым углом, а замок имеет остроугольную форму (рис. 51, а). Изоклинальные складки имеют узкий замок и параллельные крылья (рис. 51, б). Веерообразные складки отличаются широким замком, веерообразно расходящимися крыльями и пережатым ядром (рис. 51, в). У сундучных (коробчатых) складок широкий замок и относительно крутые, почти вертикальные крылья (рис. 51, г).

Особенности строения складок в плане также позволяют выделить ряд типов. По соотношению длины и ширины различают линейные и прерывистые складки. Линейные образуются при интенсивном смятии пород и имеют узкую вытянутую в плане форму. Отношение длины к ширине у таких складок составляет 10ё1ё20ё1 и более. В периклиналях и центриклиналях пласты залегают более полого, чем на крыльях.

Рис. 51 Типы складок по положению крыльев: а - нормальная, б - изоклинальные, в - веерообразные, г - перевернутая

Линейные складки в плане бывают прямолинейными, дугообразно изогнутыми, ветвящимися, виргирующими, кулисообразными и сигмовидными (рис. 52). Часто по простиранию один тип линейных складок сменяется другим.

Рис. 53 Диапировая складка

Рис. 52 Типы складок в плане: а - прямолинейные,б -дугообразно изогнутые, в - ветвящиеся, г - виргирующие, д - кулисообразные, е - сигмовидная

Прерывистые складки характерны для областей спокойного геологического развития. В плане их длина незначительно превышает ширину. Среди прерывистых складок выделяют брахискладки, валы, купола и диапиры. У брахискладок отношение длины к ширине изменяется в пределах 2:1--5:1. Среди них различают брахиантиклинали и брахисинклинали. Купола представляют собой антиклинали, у которых отношение длинной оси к короткой меньше 2:1. В плане они имеют округлые изометричные очертания. Синклинальный аналог куполов -- мульды. Крупные вытянутые антиклинальные поднятия, состоящие из брахиантиклиналей и куполов, называют валами. Они протягиваются на десятки и сотни километров. Нередко амплитуды валообразных поднятий достигают 200--300 м. Углы падения пластов на крыльях валов невелики и обычно не превышают 3--5°.

Своеобразной формой куполовидных прерывистых складок являются диапиры (купола с ядром протыкания). Характерные особенности диапиров -- наличие пластичных пород (соль, гипс, глины и др.) в ядре и закономерное увеличение угла наклона пластов от крыльев к ядру складки (рис. 53). Если ядра сложены каменной солью, складки называются соляными куполами. Диапиры образуются при выдавливании высокопластичных пород ядра складки (соль, гипс, глина) вверх, в область пониженного горного давления. В результате диапировые ядра приобретают различные формы -- линз, штоков, грибов и т. д.

6. Перечислите формы разрывных дислокаций и охарактеризуйте их влияние на условия строительства в районах их развития.

Под дислокациями понимают вторичные формы залегания горных пород. При колебаниях часто происходит смятие слоев (пластов) пород в складки или их наклон (рис.10) без разрыва сплошности. В вершинах складок они всегда бывают трещиноваты, а иногда даже раздроблены.

Рис. 10 Дзъюнктивые дислокации: а - сброс; б - ступенчатый сброс; в - взброс; г - надвиг; д - грабен; е - горст; Разрывные дислокации имеют нарушения сплошности пластов

Различают два вида разрывов:

1. Трещины - разрывы без заметного смещения пород друг относительно друга. Совокупность трещин называется трещиноватостью.

2. Дизъюнктивы - это разрывы с заметным смещением пород друг относительно друга. Они проявляются в виде трещин или зон дробления, по которым происходит смещения пластов. Плоскость разрыва, по которой происходит относительное перемещение пластов горных пород, называется сместителем. Примыкающие к этой плоскости участки горных пород называются крыльями (или блоками). При наклонном сместителе различают висячее и лежачее крылья (блоки).

7. Охарактеризуйте основные виды трещиноватости горных пород и их влияние на прочность оснований различных сооружений.

В массиве горных пород различают трещины трех порядков.

Трещины первого порядка характерны для кристаллов горных пород, имеющих мозаичную структуру с присущими ей внутрикристаллическими дефектами и трещинами. Размеры и величина раскрытия этих трещин изменяются от 10-9 до 10-5 м.

К трещинам второго порядка относятся трещины между самими кристаллами, а также трещины в межкристаллическом цементе. Размеры этих трещин имеют тот же порядок, что и размеры слагающих породу кристаллов.

Трещины первого и второго порядков определяют сопротивляемость пород бурению, измельчению в дробилках, выемке многоковшовыми экскаваторами и комбайнами. Решающее влияние при этом оказывают трещины второго порядка; они же в некоторой степени определяют эффективность процессов выемки пород одноковшовыми экскаваторами, механического и взрывного рыхления, а иногда и степень устойчивости откосов.

К трещинам третьего порядка относятся эндогенные петрогенетические трещины, которые тесно связаны с отдельными породными пластами, потоками лав или интрузиями. К ним же относятся тектонические трещины отрыва и скалывания, а также кливаж. Тектонические трещины обычно образуют четко выраженные системы двух почти взаимно перпендикулярных крутопадающих рядов трещин, секущих породные напластования, независимо от их состава и возраста. Кроме того, к трещинам третьего порядка относятся трещины отжима, образующиеся параллельно обнаженной поверхности при разгрузке пород, а также искусственные трещины, возникающие в породах при ведении горных работ.

Все перечисленные виды трещин при обнажении массива усиливаются трещинами выветривания, которые развиваются на глубину от 2 - 3 до 10 м и более по уже имеющимся трещинам или даже по нетронутому массиву.

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 10 (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 сланцевости) (рис. 3). 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.

При значительной трещиноватости толщи возникает необходимость использования разнообразных, сложных мероприятий для обеспечения нормальных условий возводящихся сооружений и для охраны труда строителей. В особых случаях возникает необходимость в переносе трасс каналов и тоннелей, створов мостовых переходов и плотин на месте с более благоприятными инженерно-геологическими условиями или даже с переходом к другим типам сооружений, предъявляющим в данном отношении менее строгие требования. Трещины обычно простираются по нескольким взаимно пересекающимся направлениям, определяя пространственное расположение поверхностей и зон ослабления. Вот почему трещиноватость влияет на прочность и устойчивость горных пород; деформируемость, характер проявления деформаций и их величину; водоносность, влагоемкость, водопроницаемость и газопроницаемость; глубину проникновения агентов выветривания и интенсивность развития процессов выветривания; развитие коррозионных и карстообразовательных процессов и проникновение карста на глубину; температурный режим в массиве пород; сейсмостойкость пород; крепость, трудность разработки и строительную категорию пород; определение мощности зоны съема при проектировании сооружений.

Кроме того, при строительстве подземных сооружений и разработке месторождений полезных ископаемых как подземным, так и открытым способом трещиноватость горных пород часто определяет организацию производства строительных работ и горно-технические условия.

8. Какие существуют виды несогласного залегания горных пород?

Различают два вида несогласного залегания: стратиграфическое и тектоническое.

В стратиграфическом выделяется параллельное, азимутальное и угловое несогласие.

Параллельное несогласие характеризуется параллельной ориентировкой слоев, сформировавшихся до и после перерыва. На поверхности несогласия в основании новой серии осадков залегают, как правило, грубообломочные образования, содержащие обломки пород нижележащей толщи. К такому типу осадков относятся конгломераты и брекчии. Одной из форм параллельного несогласия является скрытое несогласие, для которого характерны отсутствие четко выраженной поверхности несогласия и следов размыва и денудации.

Угловое несогласие проявлено в перерыве осадконакопления между двумя толщами слоев, имеющими различный угол наклона. В этом случае поверхность несогласия под углом пересекает нижние слои (более древние) и располагается параллельно наслоению верхней, более молодой толщи. Эти соотношения наблюдаются как на поверхности, так и в вертикальных разрезах (рис. 15, 16).

Рис. 15 Несогласное залегание осадочных пород



Рис. 16 Угловое несогласие на плане и геологическом разрезе

Молодая свита, залегающая с пологим наклоном на северо-запад, перекрывает древнюю свиту, смятую в складки; а-б - поверхность несогласия

Величина углов между нижними, более древними слоями и секущей их поверхностью несогласия может изменяться от 0° в случае параллельного несогласия до 180° на крыле лежачей складки.

Если угол несогласия не превышает 30°, то угловое несогласие называется слабым, если составляет более 30° - резким.

Угловое несогласие может выражаться и в различной ориентировке простираний контактирующих толщ. Разница между азимутами этих направлений дает величину азимутального несогласия. Таким образом, полная характеристика углового несогласия слагается из двух величин: значения угла несогласия и угловой величины азимутального несогласия.

Крупные, регионально проявляющиеся угловые несогласия, отражающие важные события в геологической истории земной коры, служат естественными границами структурных этажей. Последние представляют собой комплексы пород, объединенных сходными тектоническими структурами и соответствующих определенным этапам тектонического развития района.

Географическое несогласие - это угловое несогласие с углом менее 2°. В платформенных областях с весьма пологим залеганием осадочных толщ величина угла несогласия незначительна (менее 2°), поэтому ее нельзя замерить в обнажениях при помощи горного компаса. Несогласие называют географическим, потому что его можно распознать только при картографических построениях, тогда как в обнажениях горных пород оно выглядит, как параллельное. Различия в залегании разделенных несогласием толщ обычно проявляются только на значительных площадях и наиболее отчетливо выражаются на геологических картах мелкого масштаба.

Все перечисленные несогласия, образованные после перерыва, денудации и деформации нижележащей толщи, называются истинными несогласиями. Кроме того, выделяют ложные (внутриформационные) несогласия, образующиеся в результате размыва, одновременного с накоплением осадка, придонными течениями. В обнажениях такие размывы внешне могут иметь все признаки несогласий, но они не отражают переломных моментов в колебательных движениях земной коры и новых циклов осадконакопления. Часто осадки верхней серии налегают на сравнительно выровненную поверхность несогласия. Однако иногда удается наблюдать под последующими осадками крупные неровности рельефа.

Кроме стратиграфических, в структурной геологии выделяются также тектонические несогласия. При этих несогласиях нормальная последовательность напластования нарушается разрывом и перемещениями блоков более древних горных пород на молодые. При этом поверхность несогласия представляет собой зону тектонического брекчирования со следами борозд и зеркал скольжения. Слои верхней толщи, как правило, более древние, чем нижележащие, а границы слоев верхней надвинутой толщи не параллельны поверхности несогласия.

Библиографический список

1. Ананьев В.П., Коробкин В.И. Инженерная геология. М.: Высшая школа, 1973.

2. Ананьев В.П., Потапов А.Д. Основы геологии, минералогии и петрографии: Учебник. М.: Высшая школа, 2008. 400 с.

3. Белоусова, О. Н. Общий курс петрографии / О. Н. Белоусова, В. В. Михина. М.: Недра, 1972. 344 с

4. Гальперин, А. М. Гидрогеология и инженерная геология / А. М. Гальперин, В. С. Зайцев, Ю. А. Норватов. М.: Недра, 1989. 383

5. Ершов, В. В. Основы геологии / В. В. Ершов, А. А. Новиков, Г. Б. Попова. М.: Недра, 1986. 310 с.

6. Ломтадзе, В. Д. Инженерная геология и инженерная петрология./ В. Д. Ломтадзе. Л.: Недра, 1984. 511 с.

7. Маслов Н.Н. Основы инженерной геологии и механики грунтов.М.: Высшая школа, 1982

8. Миловский, А. В. Минералогия и петрография./ А. В. Миловский. М.: Недра, 1973. 368 с.

9. Милютин А.Г. Геология: Учебник. М.: Высшая школа, 2008. 448 с.

10. Павлинов, В. Н. Основы геологии / В. Н. Павлинов, Д. С. Кизевальтер, Н. Г. Лин. М.: Недра, 1991. 269 с.

11. Панюков, П. Н. Инженерная геология./ П. Н. Панюков. М.: Недра, 1978. 296 с.

12. Седенко М.В. Основы гидрогеологии и инженерной геологии. М.: Недра, 1978.

13. Седенко, М. В. Гидрогеология и инженерная геология. / М. В. Седен-ко. М.: Недра, 1971. 271 с.

14. Сергеев, Е. М. Инженерная геология./ Е. М. Сергеев. М.: Изд-во МГУ, 1978. 384 с.

15. Фролов А.Ф., Коротких И.В. Инженерная геология. М.: Недра, 1983.

Размещено на Allbest.ru

...