§ 40. Методы полевого изучения

и графическое изображение трещин

Полевые наблюдения над трещиноватостью заключаются в определении элементов залегания, в регистрации частоты и уста­новлении характера (типа) трещин и степени их оруденения. Главным условием работы является массовость замеров и опре­делений. Даже на небольшом участке, например в карьере, необ­ходимо производить сотни замеров, регистрируя буквально каж­дую трещину. Замеры элементов залегания трещин и их статисти­ческая обработка бывают необходимы как для расшифровки тектонической структуры осадочной толщи или магматического тела, так и для решения ряда практических вопросов, таких, например, как выявление преобладающих направлений рудных тел, приуроченных к определенным системам трещин, выбор рациональной системы разработки полезных ископаемых, рассе­янных трещинами разных направлений (например, гранита, известняка и др.), изучение инженерно-геологических свойств пород при строительстве и коллекторских свойств пород, являющихся вместилищем нефти и газа, и т. д.

Методика работы над материалом заключается прежде всего в его статистической обработке, т. е. в составлении диаграмм тре­щин. Существует несколько типов таких диаграмм; простейшим из них является диаграмма - «роза трещин» (рис. 87), которая строится следующим образом.

Рис. 87. Роза-диаграмма азимутов падения трещин

Вычерчивают круг или полукруг произвольного радиуса, который градуируют как лимб обычного компаса, только интер­валы берут через 10° (иногда через 5°) и через середины интервалов проводят радиусы. В зависимости от величины радиуса круга выбирают масштаб ради­уса-вектора, соответствующего одной трещине (при большом количестве замеров за единицу масштаба можно принять 5, 10 трещин более). Сгруп­пировав все трещины по ин­тервалам азимутов простира­ния или падения и подсчи­тав их количество, откладывают азимутальные лучи, величина которых пропорциональна количеству трещин в соответствующем интервале (см.

рис. 85).

Подобную диаграмму можно построить, используя процентное соотношение трещин разного направления, для чего общее число трещин принимают за 100 % и вычисляют процентное содержание трещин с близкими азимутами падения (или простирания) для каждого выбранного интервала круга. В принятом масштабе на соответствующих радиусах круга, начиная от центра, отклады­вают отрезки, пропорциональные проценту трещин данного напра­вления. Соединив концы этих отрезков, получают «розу трещин»; внутри «роза» заштриховывается. Аналогично строится роза­диаграмма для углов падения трещин, но при этом используется лишь четвертая часть круга.

Этот способ изображения трещин очень нагляден, но он не дает возможности показать одновременно азимут и угол падения тре­щин на одной диаграмме. Для устранения этого недостатка при­бегают к более сложным способам графического построения, в ча­стности, строят круговую диаграмму трещиноватости в изоли­ниях.

Круговые диаграммы отражают все нужные элементы для изображения трещиноватости: азимут и угол падения трещин и число замеров (рис. 88).

Рис. 88. Порядок построения круговой диаграммы трещин.

а - палетка, составленная по сетке Вальтера-Шмидта для нанесения замеров элементов залегания трещин; б - точечная диаграмма трещин, нанесенная на восковку (точка А при данном положении восковки соответствует азимуту падения трещины СВ 42° и углу падения 80°); в - транспарант и шаблон для подсчета густоты точек внутри круга; г ­- линейка для подсчета точек по периферии круга; д - разъяснение способа проведения изолиний по числовым данным, проставленным в узлах квадратной сетки (показана часть транспаранта); е - пример круговой диаграммы, составленной по 127 замерам. Ко­личество (частота) трещин, в %: 1-2; 2 - 2-4; 3 - 4-6; 4 - 6-8; 5 - свыше 8

Из нескольких видов круговых диаграмм наиболее удобной является диаграмма, ос­нованная на использовании равноплощадной сетки Вальтера-Шмидта, предста­вляющей собой проекцию Ламберта верхней полусферы на экваториальную плоскость. На такую градуированную сетку в виде круга диаметром 200 мм с де­лениями по окружности через 20, которые нанесены против часовой стрелки (наклеенную на картон или фанеру), накалывается восковка (калька) с прочер­ченной на ней окружностью того же диаметра; на окружности ставят штрих, обозначающий нуль или север (начало отсчета). Восковка свободно вращается вокруг штифта в центре сетки (нижнего круга) и при этом на нее наносятся дан­ные замеров трещин, которые на восковке будут выглядеть в виде точек. Для того чтобы найти (и проставить) положение каждой точки - трещины, восковку, во-первых, поворачивают против часовой стрелки до совпадения ее нулевого штриха (севера) с соответствующим азимуту падения трещины делением на внеш­ней, азимутальной шкале сетки (т. е. на градуировке, нанесенной по окружности) и, во-вторых, по шкале радиуса сетки определяют положение точки в соответствии с углом падения трещины. Радиус градуирован от 0 (на окружности) до 90° (в центре), следовательно, точки горизонтальных и пологих трещин расположа­тся вблизи окружности, вертикальных и крутых - в центре, а наклонных ­в промежутке между окружностью и центром.

Построив, таким образом, на восковке точечную диаграмму для всей суммы замеров, затем ее обрабатывают с целью проведения изолиний плотности трещин. Восковку накладывают на транспарант, разграфленный через 1 см в виде квад­ратов, на котором прочерчена окружность того же диаметра (200 мм). Совместив диаграмму (восковку) и транспарант, подсчитывают количество точек в различ­ных участках площади круговой диаграммы (восковки), пользуясь для этого шаблоном - прямоугольником из целлулоида или ватмана с вырезанным в нем кружком диаметром 20 мм (что соответствует 0,01 площади диаграммы). Шаблон с кружком передвигают последовательно по горизонтальным рядам узлов (то­чек пересечения линий) так, чтобы каждый узел попадал в центр кружка (тогда на окружность шаблона лягут четыре ближайших узла транспаранта), и в центре записывают цифру числа точек, попавших в кружок. Некоторые точки-трещины при передвижении шаблона повторяются по два-три раза, но все равно их нужно считать и включать в сумму точек, записываемую в смежных узлах. При этом точки, попавшие на линию окружности шаблона (малого кружка), нужно считать две за одну, так как все эти точки, характеризующие трещины с углом падения 90°, попадают и на противоположную сторону диаграммы.

Для подсчета точек-трещин, лежащих на окружности транспаранта (боль­шого круга) или вблизи нее, применяется особый периферический шаблон -ли­нейка с двумя такими же кружками на концах (расстояние между центрами ко­торых равно 200 мм) и прорезью посредине для движения по штифту. Его ставят на центр (на штифт) диаграммы, но так как тогда кружки на концах линейки на­половину выйдут за пределы диаграммы, то количество точек определяют (и проставляют) по их сумме в обоих противоположных половинках кружков линейки. Если же узел транспаранта лежит не на самой окружности, а немного внутри ее, то линейку передвигают по прорези (не снимая с штифта) и одним из центров устанавливают на узел. Тогда подсчет точек ведется отдельно для каж­дого такого узла. Для сопоставления диаграмм, построенных при разном коли­честве замеров, абсолютные цифры количества замеров переводят в относитель­ные и по этим цифрам, указывающим процентное содержание трещин в каждом узле диаграммы (вспомним, что площадь малого круга шаблона составляет 1 % площади большого круга), строят диаграмму изолиний плотности трещин. Метод построения аналогичен построению горизонталей топокарты или структурной карты.

Полученные усредненные данные замеров трещин наносятся затем на геологическую (чаще на структурно-петрологическую) карту соответствующими значками. В некоторых случаях в наи­более характерных местах карты помещают и диаграммы (в умень­шенном виде, но как внемасштабный условный знак).

При изучении и выявлении трещиноватости применяются не только прямые, но и косвенные (особенно геофизические) методы. К косвенным методам обычно прибегают тогда, когда трещины и зоны минерализации скрыты под «наносами». Выбор метода и приемы работы зависят от геологической обстановки. Так, зоны разломов и дробления, учитывая их повышенное увлажнение, эффективно выявляют методами электроразведки (например, электропрофилированием, комбинированным профилированием). Находит здесь применение и эманационная съемка, поскольку такие зоны являются лучшими в сравнении с окружающими породами проводниками радиоактивных эманаций.

Зоны минерализации не менее успешно выявляются магнито­разведкой, так как в процессе минерализации трещин очень часто образуются магнетит, пирротин (в скарнах, в пневматолитовых и гидротермальных жилах), и электроразведкой в связи с повы­шенной электропроводностью минерализованных трещин в одних случаях или, наоборот, благодаря резкому понижению их элек­тропроводности (кварцевые жилы, кальцитизация и т. п.) в других.

Г л а в а ХI

РАЗРЫВНЫЕ НАРУШЕНИЯ В ГОРНЫХ ПОРОДАХ (РАЗРЫВНЫЕ СМЕЩЕНИЯ)