Таксономічний ряд металогенічних підрозділів

Металогенічні підрозділи	Тектонічні підрозділи
Планетарна металогенічна система	Планетарний складчастий пояс, кратон, система терейнів
Металогенічна провінція	Складчаста система, синекліза, щит, серединний масив, вулканічний пояс, терейни першого порядку
Регіональний металогенічний пояс	Частина складчастої області, терейни другого порядку
Рудний район	Частина вулканічного чи плутонічного поясу
Рудна зона	Антиклінорій, синклінорій, регіональний розлом
Рудний вузол	Частина синклінорія, антиклінорія, товща, світа, група вулканічних побудов, розломний вузол
Рудне поле	Група складок, розломний вузол, вулканічна побудова (кальдера), лаколіт, інтрузивний купол
Родовище	Крупна складка, локальний розлом, група пластів, покрив вулканітів
Рудне тіло	Замок, крило складки, група тріщин, нек, дайка, апофіза, пласт

Тема 2. Властивості рудовмісних порід і характер їхніх деформацій

План

1. Характер деформації порід

2. Головні нормальні напруження та поля напруження.

4. Еліпсоїд деформації.

Фізико-механічні властивості гірських порід

5. Дрібна тріщинуватість.

1. Характер деформації порід

Деформація гірських порід це зміни розмірів, об'єму, форми тіла гірських порід під дією зовнішніх сил. Відбувається в результаті дії статичних (гірничий тиск) чи динамічних (тектонічні рухи) навантажень.

Зміни спричинені деформаціями можуть прийняти одну з чотирьох можливих форм: 1) трансляція, тобто зміна положення; 2) обертання, тобто зміна орієнтації в просторі; 3) спотворення, тобто зміна форми; 4) ділатація, тобто зміна об’єму.

Однорідні і неоднорідні деформації

Якщо виокремити в масиві гірських порід якесь тіло, то після деформації його положення, орієнтування і особливо форма зміняться відносно початкового залягання (слайд). Прямі лінії стануть кривими, площини – нерівними поверхнями, паралельні лінії і площини стануть непаралельними після деформації. Така деформація отримала назву неоднорідної. З нею пов’язане виникнення деяких типів тріщин відриву, різноманітних деформацій розшарованих порід, тектонічне розлінзування крихких порід, які перешаровуються з більш пластичними утвореннями в структурах типу будинаж. Шари більш пластичних порід під дією стиснення дещо розплющуються, зменшуються в потужності, але збільшуються за площею поширення. В цей же час шари більш крихких порід під дією цих розтікающихся мас пластичних порід розриваються, утворюючи системи тріщин відриву (слайд).

Однак, якщо звернемо увагу на маленький кубик, в куту більшого куба, то в його деформованому еквіваленті прямі лінії залишились прямими, збереглись плоскі поверхні, а паралельні лінії і площини все ще залишились паралельними. Така деформація називається однорідною. Під час формування геологічної структури проявлені як однорідні так і неоднорідні деформації. Усі теорії деформаційних властивостей будь-яких матеріалів належать до однорідних деформацій.

Пластичні та крихкі деформації.

Деформації гірських порід поділяють на пружні і залишкові. При пружних деформаціях гірських порід після зняття навантаження форма тіла відновлюється. Тіло повністю відновлює своє початкове положення. У відповідності з законом Гука, величина пружної деформації прямо пропорційна прикладеним зусиллям (слайд). Закон Гука встановлює лінійну залежність між деформацією й механічними напруженнями. Якщо ж тіло не відновлює повністю своє початкове положення то така деформація називається залишковою. Вона може проявитися у вигляді пластичної деформації, за умови якщо суцільність тіла не порушиться, або у вигляді крихкої деформації, якщо відбувається руйнування тіла. Як поведе себе тіло під час деформації залежить від властивостей матеріалу, швидкості деформації, температури, наявності розчинів, усесторонніх тисків. Наприклад, лід, сіль, вапняк. Крихкі в поверхневих умовах вапняки, на глибині за високих температур і тисків здатні деформуватись пластично. На глибині 35 км можуть стискатись до 50% без руйнування. Також пластичні деформації в гірських породах підвищуються через наявність в них газово-рідинної фази.

Пластичні та крихкі деформації гірських порід незворотні. Більшість гірських порід при підвищенні навантажень зазнають всіх трьох стадій деформації. За переважним типом деформації всі гірські породи поділяються на пружно-крихкі (кварцити, граніти), пружно-пластичні (роговики, базальти) і пластичні (мармури, гіпс). У глинистих порід пружна деформація практично відсутня.

Механічні властивості гірських порід характеризуються їх поведінкою за впливу зовнішніх зусиль (навантаження) і проявляються в опорі руйнуванню і деформації.

Властивість породи опиратися і сприймати певні навантаження, не руйнуючись і без великих залишкових деформацій, називається міцністю. Отже, механічні властивості гірських порід – це їхні міцність і деформаційність. Їх виражають і оцінюють міцнісними й деформаційними показниками.

Міцність порід прийнято виражати і оцінювати тимчасовим опором стисканню, розтягуванню, зсуву (сколюванню). Максимальне навантаження – до якого зберігається пряма пропорційна залежність деформацій від навантаження.

Пісковики й алевроліти з глинистим цементом, глинисті сланці, аргіліти, глинисті вапняки й доломіти, мергелі та ін. відрізняються наприклад від магматичних пониженими міцністю і опірністю до деформацій.

У більшості різновидів осадових порід пластичні деформації розвиваються при деякому збільшенні зовнішнього навантаження. Це означає, що в породі проявляються внутрішні сили, котрі гальмують її деформацію, – сили зміцнення. Вони протидіють зовнішнім зусиллям, але тільки до того моменту, коли зовнішні зусилля перевищать їх, стануть хоча б на якусь дуже малу величину більшими від внутрішніх сил опору, сил зміцнення. Тоді гірська порода руйнується, втрачає цілісність і початкову форму. Навантаження, яке відповідає (дорівнює) максимальному зміцненню, характеризує тимчасовий опір породи стисненню – її міцність. Відношення навантаження до початкової площі зразка називають межею міцності породи на стиснення (МПа)

Відповідно можуть бути визначені межі міцності породи на розтягнення, сколювання або згинання.

Магматичні і метаморфічні породи характеризуються більшою міцністю, у звичайних умовах деформуються тільки пружно, виявляючи крихкий характер руйнування. Осадові наділені меншою міцністю, пружні деформації їх і за звичайних умов супроводжуються деформаціями залишковими, а руйнування має крихкопластичний або пластичний характер.

На міцність порід великий вплив справляють їхні текстурні й структурні особливості – шаруватість, сланцюватість, смугастість та ін. Анізотропія таких порід встановлена численними дослідженнями. У більшості випадків тимчасовий опір стисненню, спрямованому перпендикулярно до шаруватості, вищий, ніж вздовж шаруватості.

Із наведених даних також випливає, що межі міцності порід визначаються не лише міцністю власне породи і діючим навантаженням, але й умовами його прикладення. За численними дослідами можна зробити висновок, що міцність порід на стиснення приблизно у 2-5 разів більша від міцності на сколювання і у 20-50 разів більша від міцності на розтягування.

Для аналізу геологічних явищ важливо враховувати не тільки пластичну деформацію, але й в’язкість порід, а також релаксацію і повзучість. Від в’язкості тіла залежить швидкість пластичної деформації. Релаксація виражається падінням напружень в тілі. Релаксація приводить до поступового перетворення пружної деформації в залишкову, пластичну.

Деформації бувають площинні (двоосні) і об’ємні (триосні). Слайд якщо деформації зазнає куб з ребрами а, то в загальному вигляді його деформація може бути виражена так: А > В > С, де C < а. За плоскої деформації зміна початкового стану тіла відбувається по двом осям (тобто в одній площині), тут деформацію можна показати по двох відрізках А і С в двохосній системі координат, вісь В рівна початковій довжині ребра. Тоді буде А > а > С, В = а.