Разрывные нарушения и их типы

 

При тектонических движениях земной коры пласты горных по­род могут быть разорваны и смещены относительно друг друга.

Среди разрывных (дизъюнктивных) нарушений принято раз­личать разрывы со смещением и разрывы без сме­щения (трещины). Протяженность разрывных нарушений изменяется от нескольких миллиметров и сантиметров до десят­ков и сотен километров.

Разрывы со смещениями

В разрывных нарушениях (Рис 49) принято различать следующие эле­менты.

Сместитель — это трещина, по которой происходит сме­щение. Сместитель может быть вертикальным, наклонным и го­ризонтальным. Он может быть выражен сравнительно широкой зоной, заполненной раздробленным материалом (зона дробле­ния, брекчия трения), или узкой закрытой трещиной с блестя­щими, отполированными стенками — зеркалами скольжения или зеркалами трения. Поверхность сместителя не всегда ровная иногда она существенно искривлена. Пространственная характе­ристика сместителя определяется азимутами простирания и па­дения и углом падения его поверхности в данной точке.

Крылья, или бока, разрыва — разорванные и пере­мещенные участки пластов, примыкающие с разных сторон к сместителю. Амплитуда разрыва — величина, на которую смещены крылья относительно друг друга. Различают горизонталь­ную, вертикальную стратиграфическую и полную амплитуды разрыва.

 

 

 

 

Элементы разрывов.

Рис 49. АБ — полная амплитуда; ВБ — вертикальная амплитуда; ГБ — стратиграфическая амп­литуда; АВ — горизонтальная амплитуда (зияние, перекрытие), а — угол падения пород, Р — угол падения плоскости сместителя

 

 

 

 

Рис 50. Разрывные нарушения.

а — нормальный сброс (1 — поднятое крыло, 2 — опущенное крыло); б — взброс (1 — опу­щенное крыло, 2 —поднятое крыло); в — сдвиг (1 и 2 —крылья сдвига); 3 — надвиг (1— лежачее крыло надвига, 2 — висячее надвинутое крыло). АБВГ — плоскость сместителя: АВ — линия простирания плоскости, АГ — линия падения плоскости

 

Классификация разрывов со смещениями основана на морфологических признаках и генезисе разрывов. Обычно выделяют сбросы, взбросы, сдвиги, раздвиги, на­двиги (покровы). Среди них в зависимости от ориенти­ровки разрывов по отношению к складчатым структурам, которые они осложняют, различают поперечные, продоль­ные и диагональные.

В зависимости от наклона поверхности сместителя к гори­зонту (более или менее 45°) различают пологие и крутые сбросы, взбросы и сдвиги.

Сбросы (Рис 51) — это нарушения, в которых поверхность разрыва наклонена в сторону крыла, занимающего более низкое положение.

 

Это крыло называется опущенным (лежачим). Другое, занимающее более высокое положение,— поднятым (висячим). Сбросы образуются в условиях рас­тяжения земной коры, по­этому при сбросах всегда возникает горизонтальное растаскивание пласта, из­меряемое величиной «зия­ния». В зависимости от со­отношения углов наклона слоев в крыльях сброса и поверхности сместителя различают нормальные (согласные) и обрат­ные (несогласные) сбросы. У нормальных (со­гласных) сбросов слои по­род и сместитель наклоне­ны в одну сторону. У обрат­ных (несогласных) сбро­сов — в разные стороны.

 

Рис 51 Типы сбросов и взбросов.

а — нормальный сброс в горизонтальных слоях; б — взброс в горизонтальных слоях; о — согласный сброс; г — несогласный сброс; д — согласный взброс; е — несогласный взброс

 

 

Пологие сбросы- с большой величиной зияния иногда назы­вают раздвигами.

Наряду с этим существует представление, что раздвиги — это нарушения, у которых перемещение пород в крыльях проис­ходит перпендикулярно их отрыву. Разрывы, образующиеся

при раздвигах, обычно выполнены инородными породами или мине­ралами.

Взбросы — это нарушения, в которых поверхность раз­рыва наклонена в сторону расположения приподнятых слоев, Взбросы возникают в условиях сжатия и характеризуются пере­крытием разорванных крыльев. Так же как и среди сбросов, различают нормальные (согласные) и обратные (несогласные) взбросы.

Надвиги — это взбросы с наклоном поверхности сместителя менее 45—60°. Надвиги с очень пологим сместителем и большой горизонтальной амплитудой смещения (перекрытия) называют шарьяжами, или покровами.

Сдвиг — это разрывное нарушение, у которого смещение крыльев происходит по горизонтам вдоль линии простирания поверхности сбрасывателя. Если смещение крыльев ориентировано косо по отношению к линии простирания поверх­ности разрыва, то выделяют сбросо-сдвиги, взбросо-сдвиги.

Сдвиги возникают в том случае, когда действие сил (пара сил) направлено горизонтально, параллельно поверхности сместителя.

В пространстве разрывные нарушения со смещением могут группироваться в протяженные зоны, в пределах которых на­блюдаются блоки, приподнятые на разную высоту. В резуль­тате одни участки земной коры могут быть опущены, а другие подняты относительно смежных.

 

Рис 52. Грабен (а) и горст (б)

 

Такие тектониче­ские структуры называют соответственно грабена­ми и горстами (Рис 52). Иногда борта грабенов и склоны горстов могут быть ограничены несколь­кими параллельными разрывами. Такие горсты и грабены называют сложными, ступен­чатыми.

Системы грабенов и горстов могут возникать в условиях растяжения (ограниченных сбросами) и в условиях сжатия (ограниченных взбросами). Первая система носит название рифтовой, вторая — рамповой.

Изображение разрывов со смещениями на картах и планах. Тип разрывного нарушения на геологической карте можно уста­новить далеко не всегда. Достаточно определенно можно диаг­ностировать разрывные нарушения, ориентированные перпенди­кулярно к оси антиклинальной или синклинальной складки. В случае сброса (взброса), пересекающего ось антиклинали, в его приподнятом крыле выходы одновозрастных отложений в осевой зоне складки будут иметь большую ширину, чем в опу­щенном. В приподнятом крыле синклинальной складки —- наобо­рот (рис. 53). Положение оси складки при этом не смещается. В случае сдвигового нарушения при тех же условиях сущест­венно смещается положение оси складки, в то время как ширина выходов одновозрастных отложений складки в обоих крыльях остается одинаковой.

Прямолинейность выходов линии разрывного нарушения сви­детельствует о крутизне поверхности сместителя. При надвиговых нарушениях выходы поверхности сместителя имеют в плане изогнутую форму, образуя пластовые треугольники в долинах рек и оврагов.

 

Определение направления перемещения крыльев сброса и амплитуды смещения. Определение направления пе­ремещения крыльев сброса в полевых условиях или в горных выработках можно прово­дить по поверхности сместителя, а именно по ориентировке штрихов и борозд на зеркалах скольжения. При поглаживании рукой по поверх­ности зеркала ощущаются зазуб­рины, ориентированные в напра­влении, противоположном переме­щавшемуся блоку.

Иногда в обнажении или стенке горной выработки виден подворот слоев у поверхности сместителя — слои изгибаются в направлении, об­ратном движению крыльев.

Рис 53.

Приближенное направление сме­щения можно определить по геоло­гической карте. На приподнятом крыле всегда обнажаются более древние породы, на опущенном — более молодые. Сравнение ширины выходов пород в ядрах складок, разбитых поперечными разрывами, позволяет определить, какой из блоков поднят.

Амплитуды смещения сбросов в обнажениях, в стенках горных выработок, по скважинам, пробуренным вблизи сместителя на смежных крыльях разрыва, определяются расстоянием между разорванными концами одного и того же пласта на разных крыльях нарушения.

Амплитуду сбросов можно оценить по геологической карте, построив геоло­гический разрез вкрест простирания раз­рыва. Сравнивая положение одного и того же пласта в разных крыльях нару­шения, графически замеряются ампли­туды сброса.

 

 

Если на геологической карте имеются горизонтали и пласты по обе стороны сместителя имеют одинаковое простирание, то, построив проекцию линии простирания какого-либо пласта, можно по разности его отметок на разных крыльях сместителя определить амплитуду смещения.

Определение возраста разрывных нарушений. Возраст раз­рывных нарушений определяется возрастом отложений, которые они пересекают. Разрывные нарушения всегда моложе са­мых молодых слоев, которые они затрагивают. Возраст этих слоев может рассматриваться как нижний возрастной предел. Верхний возрастной предел можно установить в том случае, если имеются места, где разрывы перекрыты чехлом несогласно залегающих отложений и не проникают в них.

Некоторые типы разрывов формируются длительно и неодно­кратно подновляются. Иногда при сложно пересекающихся си­стемах разрывов устанавливается относительный возраст разры­вов разных направлений на основе изучения их взаимоотноше­ния. Этому способствует наличие минерализации различного состава и возраста по трещинам разных направлений («дорудные», «рудные», «пострудные»). Установление относительного возраста разрывов имеет важное практическое значение при поисках месторождений полезных ископаемых жильного типа.

 

Разрывы без смещения

Трещины — это разрывные нарушения в горных породах по которым не происходило видимых смещений.

Принято выделять трещины вертикальные, горизонтальные и наклонные. Кроме того, в зависимости от ориентировки их по. отношению к пластам, в которых они находятся, выделяют пла­стовые трещины, поперечные и диагональные. Характеристика трещин в пространстве определяется азимутом простирания, ази­мутом наклона и углом наклона. Для того чтобы представить положение трещины в пространстве, достаточно замерить ази­мут наклона и угол наклона трещины.

По характеру проявления различают: открытые трещины с хорошо видимой полостью, закрытые — полость по разрыву неразличима и скрытые, которые обнаруживаются только при специальном изучении.

Размеры трещины изменяются в широком диапазоне. Они могут пересекать толщи пород с мощностями, измеряемыми сот­нями метров, но могут и не выходить за пределы сантиметров и миллиметров. Трещины, имеющие одинаковую или близкую ориентировку, объединяются в системы, которые обусловливают отдельность горных пород. Отдельность — способность породы раскалываться на характерные по форме блоки, глыбы, куски вдоль видимых или скрытых пересекающихся систем трещин.

Генетическая классификация предусматривает выделение тектонических и нетектонических трещин, среди которых выде­ляют ряд разновидностей.

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

Тектонические трещины: 1) трещины с разрывом сплошности пород (трещины отрыва и скалывания), 2) кливаж.

Нетектонические трещины. Нетектонические трещины возни­кают при изменении физико-химических свойств горных пород вблизи или на поверхности Земли.

Первичные трещины в осадочных породах возникают на стадии диагенеза — осадок теряет влагу, уменьшается в объеме и постепенно переходит в горную породу. Первичные трещины приурочены только к отдельным слоям или пачкам слоев. По отношению к слоистости они могут располагаться перпендикулярно, косо, параллельно. В эффузивных породах первичные трещины возникают при остывании лавы и уменьше­нии объема породы. Эти трещины обусловливают отдельность эффузивных пород (столбчатую, пластинчатую и плитчатую).

Трещины выветривания образуются в горной породе в основном под воздействием атмосферных агентов. Глубина трещиноватой зоны и степень трещиноватости зависит от харак­тера породы, длительности процессов выветривания и обычно распространяется до 10—15 м, в редких случаях до 30—50 м от поверхности. Трещины не имеют общего направления — извили­стые, часто пересекают друг друга.

Трещины оползней, обвалов и провалов имеют локальную приуроченность и возникают от неравномерности на­пряжений, испытываемых породой при подвижках. Они харак­теризуются неровными стенками, зиянием, частой сменой ориен­тировки.

Трещины расширения пород при разгрузке возникают вокруг выработанного пространства горных вырабо­ток, а также в бортах речных долин (в скальных и полускаль­ных породах). Возникновение их обусловлено изменением со­отношения сил, действующих на горные породы внутри массива.

Тектонические трещины. Тектонические трещины возникают в горных породах под влиянием эндогенных процессов. Прояв­ление складкообразовательных движений приводит к возникно­вению в горных породах трещин с разрывом сплошности, среди которых выделяют трещины разрыва (отрыва) и трещины ска­лывания.

Трещины разрыва (отрыва) образуются в породах, испытавших растяжение при вертикальных движениях. Они имеют локальное и региональное распространение и приурочены в основном к сводовым частям антиклинальных поднятий, скла­док и т. д. Эти трещины представляют собой систему взаимно пересекающихся трещин (под прямым или близким к нему углом) и проявляются по простиранию и падению слоев. Они обычно вертикальные или круто наклонные. Поверхности тре­щин разрыва (отрыва) шероховатые, иногда неровные, с рва­ными краями. Они могут быть зияющими или выполнены мине­ральными образованиями (кварц, кальцит, гипс и др.).

Трещины скалывания возникают в условиях сжатия земной коры. Они хорошо выдерживаются на значительных расстояниях по падению и простиранию слоев. Стенки трещин ска­лывания плотно сжаты и имеют гладкую поверхность. Иногда по ним происходят подвижки отдельных блоков пород, о чем свидетельствуют следы скольжения в виде борозд, царапин и зеркал скольжения на поверхности трещины.

Кливаж. Кливаж — это способность горных пород раска­лываться на пластинки, призмы по густо развитой системе па­раллельных трещин, секущих слоистость или согласных с ней.

Полагают, что сланцеватость возникает в горных породах при пластических деформациях. Трещины кливажа могут быть открытыми и закрытыми, с ровными поверхностями, иногда со следами скольжения.

 

 

 

Рис. 54. Роза-диаграмма

простираний (деление

масштаба соответствует одной трещине)

 

 

Статистическая обработка полевых замеров трещин. При изучении трещиноватости в полевых условиях необходимо про­извести массовые замеры элементов пространственного положе­ния трещин (азимут простирания, азимут падения и угол паде­ния). Затем произвести их систематическую обработку, стараясь разделить трещины по происхождению. Для выявления преоб­ладающего направления трещин определенного генезиса в дан­ном районе пользуются круговыми диаграммами. Наиболее ши­роко распространены диаграммы типа «роза» трещиноватости. С этой целью вычерчивают окружность произвольного радиуса, через ее центр проводят сверху вниз прямую, изображающую направление меридиана. На окружности показывают средние азимуты простирания трещин (разбивают окружность на 360°) и соединяют их с центром радиусами. Затем в масштабе выби­рают отрезок с произвольной длиной, соответствующей одному замеру. По радиусам от центра (по направлению замеренного азимута) откладывают абсолютные или относительные количе­ства трещин. После нанесения всех замеров концы линий соединяют между собой прямыми и полученный контур затуше­вывают (рис. 54). На диаграмме в виде пикообразных высту­пов вырисовывается преобладающее направление простирания трещин.