8 Розривні порушення

Всі розривні порушення поділяються на дві групи: розриви без зміщення і розриви із зміщенням. До першої належать тріщини і кліваж, до другої – розриви з помітним переміщенням роз’єднаних блоків порід.

Тріщини

Сукупність тріщин, які розбивають ту чи іншу ділянку земної кори, називається тріщинуватістю. Положення тріщин в просторі визначається елементами залягання. Дані замірів тріщин наносяться на геологічну (частіше на структурно-петрологічну) карту відповідними позначеннями.

При виявленні та вивченні тріщинуватості застосовують не тільки прямі, але й побічні (особливо геофізичні) методи. Ці методи застосовують тоді, коли тріщини і зони мінералізації приховані під “наносами”. Вибір методу і прийоми роботи залежать від геологічної обстановки. Так, зони розломів і дроблення, , враховуючи їх підвищене зволоження, ефективно виявляють методами електророзвідки. Знаходить тут застосування і еманаційна зйомка, оскільки такі зони є кращими у порівнянні з оточуючими породами провідниками радіоактивних еманацій.

Зони мінералізації успішно виявляються магніторозвідкою (в скарнах, в пневматолітових і гідротермальних жилах), та електророзвідкою (пониження чи підвищення електропровідності в межах мінералізованих тріщин).

Тріщини розрізняються за наступними ознаками: за ступенем прояву(розкриття), за розмірами, за формою, за відношенням до залягання шарів, за генезисом.

За ступенем прояву тріщини поділяються на три групи:

- відкриті – характеризуються чітко вираженим проміжком між блоками;

- закриті – помітні неозброєним оком, але із щільно стуленими стінками;

- приховані – непомітні неозброєним оком, але легко виявляються при ударі.

За розмірами (за В.В. Білоусовим) тріщини поділяються на:

- малі – ті, що не виходять за межі одного шару (основна маса тріщин);

- великі – ті, що перетинають декілька шарів.

Довжина і глибина тріщин коливаються в широких межах – від декількох сантиметрів до сотень(іноді тисяч) метрів. Ширина тріщин виражається одиницями сантиметрів; більш широкі тріщини класифікуються як розсуви.

За формою тріщини розрізняються прямі, вигнуті, ламані, з гладкими або нерівними стінками.

Тріщини можуть розбивати гірські породи на блоки і брили закономірної форми, які називають окремостями. Форма останніх зумовлюється розташуванням тріщин. Для осадових порід характерні: кубічна, паралелепіпедальна, призматична плитчаста, ребриста, гострокутна окремості; в лавах – призматична, стовбчаста або кульова окремості; в інтрузивних породах – кубічна, прямокутна та інші види окремостей.

За відношенням до залягання шарів (геометрична класифікація) виділяють поперечні, повздовжні, діагональні і узгоджені тріщини (рис. 8.1); в основу покладений принцип взаємного розташування за простяганням шарів порід і тріщин:

- поперечні тріщини перетинають в плані шаруватість або сланцюватість за напрямком падіння; в розрізі можуть бути вертикальними або нахиленими;

- повздовжні тріщини – паралельні до лінії простягання, але перетинають шаруватість або сланцюватість у вертикальних розрізах; в) діагональні (косі) тріщини перетинають шаруватість або сланцюватість під кутом відносно простягання і напрямку падіння;

- узгоджені тріщини, орієнтовані паралельно шаруватості або сланцюватості як в плані, так і в розрізі.

Рисунок 8.1 - Геометрична класифікація тріщин: заштрихований шар – шаруватість;абв і а’б’в’ – поперечні тріщини;где і г’д’е’ – повздовжні тріщини;жз і ж’з’і’ – діагональні тріщини;клм і к’л’м’ – узгоджені тріщини

В масивних, а також шаруватих і сланцюватих породах тріщини зручніше класифікувати за кутом нахилу. За цією ознакою виділяють такі види тріщин:

- вертикальні (з кутами нахилу 90-80⁰);

- круті ( з кутами нахилу 80-45⁰);

- похилі (з кутами нахилу 45- 10⁰);

- слабопохилі і горизонтальні (з кутами нахилу 10-0⁰).

В основу генетичної класифікації тріщин покладено механізм їх утворення, геологічну обстановку, джерело навантаження і морфологічні особливості.

Виділяють дві групи – нетектонічні і тектонічні тріщини.

Нетектонічні тріщини:

- первинні;

- вивітрювання;

- зсувів, обвалів і провалів;

- розширення порід при розвантаженні.

Первинні тріщини утворюються внаслідок проявів внутрішніх сил, які виникають у породах при їх ущільненні, усиханні, зміні об’єму і температури і фізико-хімічних змінах. В осадових породах розвиваються в стадію діагенезу – ущільненні і зміщенні об’єму осаду при перетворенні його в породу. В ефузивних і інтрузивних магматичних породах первинні тріщини утворюються внаслідок зменшення об’єму при охолодженні.

Тріщини вивітрювання утворюються переважно внаслідок температурних градієнтів і є тріщинами відриву. Ступінь руйнації породи і її тріщинуватість, викликані процесами вивітрювання з віддаленням від земної поверхні швидко зменшується. Переважно розвинені на глибину 10-15 м, в рідкісних випадках сягають глибин до 30-50 м.

Тріщини зсувів, обвалів і провалів зустрічаються досить часто; виражені чітко, але мають локальне розповсюдження. На бортах зсувів зазвичай розвиваються тріщини сколювання, у верхній частині зсувів – тріщини відриву, а в нижній – комплекс тріщин, пов’язаний із скупченням зсунутих мас.

Тріщини розширення порід при розвантаженні утворюються внаслідок звільнення порід від дії стискуючих сил у приповерхневій зоні, в гірських виробках, бортах річкових долин і ярів та за інших подібних умов. Породи починають витискуватись у вільний простір, що приводить до утворення тріщин відриву, паралельних до поверхні вільного простору. У гірських виробках вичавлюються бокові стінки, покрівля і грунт, намагаючись заповнити вільний простір (рис.8.2).

Особливо часті тріщини біля поверхні Землі, які називають тріщинами відшарування; в бортах річкових долин і ярів утворюються характерні тріщини бокового опору. Тріщини відшарування виникають паралельно відслоненій поверхні, вони добре виражені поблизу неї, але затухають з глибиною.

Рисунок 8.2 - Розподіл тиску при утворенні тріщин відшарування

Тектонічні тріщини

Виникають в гірських породах під дією тектонічних сил, які викликаються в земній корі ендогенними процесами. Тектонічні тріщини на відміну від нетектонічних більш витримані як за простяганням так і за падінням і орієнтовані в плані за певним напрямком в різних за складом породах.

Тектонічні тріщини поділяються на тріщини відриву, сколювання та кліваж.

Тріщини відриву виникають при проявах у породах нормальних напруг, які перевищують межі їх міцності і орієнтовані перпендикулярно до розтягуючих зусиль. Як правило вони відкриті, мають нерівно зернисту поверхню. Гальки і крупні зерна при перетині їх поверхнею відриву часто випадають з породи, залишаючи на поверхні тріщини гнізда у вигляді ямок. Тріщини відриву швидко виклинюються за простяганням і падінням, але часто поруч із тріщиною, яка виклинюється можна знайти іншу, яка простягається в тому ж напрямку.

Утворення тріщин відриву відбувається в різноманітних умовах. Вони можуть бути розвинені на величезних територіях, в таких регіональних структурах, як змикаючі крила флексур чи борти прогинів, або мають локальне розповсюдження.

Морфологічно регіональні тріщини відриву мають характерні риси. Переважно це відкриті круті або вертикальні рівні тріщини, витримані за простяганням і за падінням на десятки і сотні метрів. Саме такі тріщини розвинуті в палеозойських карбонатних товщах осадового чохла Східно-Європейської платформи.

Локальні тріщини відриву утворюються на ділянках, які піддалися розтягуванню при формуванні складок і розривів.

Вони виникають в склепіннях куполоподібних піднять,

н а ділянках занурення шарнірів і в ядрах складок на змикаючих крилах флексур (рис. 8.3).

Рисунок 8.3 - Схема розташування тріщин в ядрі і склепінні антиклінальної складки

Тріщини сколювання утворюються в напрямку максимальних дотичних напруг при навантаженнях, які перевищують міцність порід. Стінки тріщин сколювання переважно щільно стиснуті, мають гладку поверхню часто вкриту штрихами ковзання. Гальки і крупні зерна, які попадають в площину розриву, зрізаються, а не видаляються із своїх гнізд, як це відмічається в тріщинах відриву. Тріщини сколювання зберігають свою орієнтованість за простяганням і падінням і мають велику протяжність.

Широко розповсюджені тріщини сколювання на ділянках, порушених скидами і підкидами. Утворення цих структур відбувається в умовах стискування ділянки земної кори або під дією пари сил (Рис.8.4).

Тріщини сколювання пов"зані не тільки з формуванням локальних структур, але й широко розповсюджені в багатьох тектонічних районах. В складчастих областях вони виникають у тих випадках, коли ущільнені і перетворені в процесі складчастості породи, нездатні у поверхневих зонах земної кори до подальших пластичних деформацій, знов піддаються стискуванню після формування складчастості. Тріщини в таких випадках розташовуються під гострим кутом по відношенню до загального напрямку стискування.

Рисунок 8.4 - Бокові опірюючі тріщини, утворені на підкиді (а) і скиді (б). Тонкі лінії – тріщини сколювання

Кліваж

Кліваж згідно класифікації належить до тектонічних тріщин, але, на відміну від тріщин відриву і сколювання, не порушує суцільності порід. У породах з розвинутим кліважем порушується їх структура і текстура, але вони не втрачають монолітності.

Кліважем називають часті паралельні поверхні ковзання, які розвиваються при пластичній деформації порід. В механічному відношенні кліваж виражається в утворенні численних поверхонь ковзання і зрізання, вздовж яких у процесі пластичної деформації частинки зміщуються одні відносно других. Утворення кліважу відповідає останній стадії розвитку пластичної деформації, яка характеризується втратою міцності перед розривом.

Кліваж можна уявити як часту паралельну систему послаблених зон у гірській породі, яка виникає в умовах повільно наростаючого горизонтального стискування неоднорідної за складом шаруватої товщі за рахунок деформації і перекристалізації найбільш пластичних (відповідно – найменш в"зких) мінералів. Ці мінерали, витягуючись у площині, перпендикулярної до осі стискування, створюють орієнтовану за кліважем текстуру породи.

Однією з обов’язкових умов розвитку поверхонь кліважу є неоднорідність шаруватої товщі і наявність в ній шарів тонкозернистих (глинистих, піщано-глинистих та ін.) порід, в яких товщина пластин, обмежених поверхнями кліважу, тим менше, чим менше зернистість матеріалу шарів.

Особливо активну роль в утворенні послаблених зон відіграють рідкі і газові включення, а також пластичні матеріали, які деформуючись (розплющуючись) внаслідок стискування, є причиною мікроскопічних гідророзривів гірської породи і створюють ослаблені поверхні.

При тому, що деформовані породи широко розповсюджені і різноманітні, кліваж розвинутий далеко не повсемісно. Часто він відсутній у породах, зім’ятих в найскладніші складки, а в межах однієї складки може спостерігатися не в кожному шарі або може бути виражений з різним ступенем якості і чіткості в шарах різного складу. В пластичних породах (аргілітах) кліваж найчастіше буває більш різким, ніж в шарах гірських порід (алевролітах, пісковиках). Наприклад, в пісковиках і алевролітах кількість поверхонь кліважу досягає 15-20 і більше на 1 м; у відносно пластичних їх буває більше, а у вуглистих сланцях поверхні кліважу розвиваються через долі міліметрів.

Класифікація кліважу:

А Кліваж, пов’язаний із складчастістю:

1 Пошаровий кліваж;

2 Перетинаючий кліваж:

- віялоподібний;

- віялоподібний обернений;

Б Прирозривний кліваж

Пошаровий кліваж розвивається паралельно шаруватості на ранніх стадіях пластичної деформації (рис. 8.5).

Рисунок 8.5 - Види кліважу

а – пошаровий; б–д – перетинаючий (б – віялоподібний; в – віялоподібний обернений; г – S-подібний; д – паралельний)

Перетинаючий кліваж формується в процесі складкоутворення, коли породи піддаються сильному ущільненню, а іноді і перекристалізації. При цьому вони втрачають пластичність, а міжшарове та внутрішньошарове ковзання зменшується або припиняється.

Віялоподібний кліваж на крилах складок розташовується під гострим кутом до осьової поверхні і орієнтований віялоподібно відносно неї таким чином, що сходиться під антикліналями і над синкліналями.

Обернений віялоподібний кліваж характеризується також віялоподібним розташуванням кліважу, але він сходиться над антикліналями і під синкліналями.

Кліваж, який міняє орієнтованість в шарах різного складу, носить назву S-подібного. В плані S-подібний кліваж зберігає паралельність до осі складки у всіх шарах. У вертикальних зрізах при чітко виражених переходах від шару до шару, кут нахилу кліважу різко міняється на границях шарів із різними фізичними властивостями.

Паралельний (головний) кліваж розвивається паралельно осьовій поверхні в межах всього об’єму складки; виникає в гострих та ізоклінальних, а також перекинутих складках, складених породами , зміненими регіональним метаморфізмом.

Прирозривний кліваж розвивається в блоках порід, розірваних скидами і підкидами в зонах, які прилягають до розривного порушення.

Розриви із зміщенням

Розривні (диз’юнктивні) порушення із зміщенням характеризуються зміщенням блоків порід вздовж поверхні розриву. Не маючи такого широкого розповсюдження в земній корі як тріщини, вони є головними елементами будови геосинклінальних областей, рифтових зон континентів, фундаменту платформ, діапірових складок, а іноді – осадового чохла платформ.

Розриви класифікуються за такими ознаками:

- морфологією,

- кінематичними умовами формування,

- генетичними умовами утворення;

- часом утворення.