Главная страница сайта

Паньков В.В., Рассказов А.А.

Оценка геоэкологической устойчивости массивов горных пород по характеристикам трещиноватости.

Экологический факультет, Российский университет дружбы народов

Подольское шоссе, 8/5, 113093, Москва, Россия
vpankov@narod.ru

Данные по закономерностям трещиноватости позволяют оценивать геоэкологическую устойчивость массивов горных пород. Выведены основные признаки устойчивых и неустойчивых массивов.

 

Geoecological stability of rock massive can be assessed by fracture tectonic regularities. Major indicators of stable and unstable rock massives are arranged.

 

 

Геоэкология рассматривается рядом исследователей как интегральная наука, изучающая закономерности функционирования антропогенно измененных экосистем высокого уровня организации. Соответственно, под геоэкологической устойчивостью массивов пород следует понимать устойчивость массивов как к естественному, так и к техногенному воздействию. С позиций практического применения геоэкологических знаний, в частности, в практике хозяйственного освоения территорий, основное значение имеет результат воздействия, а не его природа. Один из результатов такого воздействия - наблюдаемая на разных масштабных уровнях трещиноватость, являющаяся показателем устойчивости массивов пород. Понимание закономерностей трещиноватости является одним из важных факторов для успешного решения таких задач, как поиски, разведка и разработка месторождений полезных ископаемых, охрана окружающей среды и рациональное природопользование при строительстве объектов народного хозяйства, прогнозирование опасных природных и техногенных явлений и ряда других [1].

Основные параметры трещиноватости включают, в частности, пространственную ориентировку (азимут простирания, угол падения), количество и выраженность систем (направлений) трещин, расстояния между трещинами (густота), углы между разрывами, форму сетей (блоков), образованных разрывами. Геологические разломы и мелкая трещиноватость являются относительно простым и доступным объектом для исследования, а геометрические параметры сетей трещин легко поддаются статистической обработке. Данные изучения трещиноватости позволяют также определить такие характеристики, как ориентировка первичной анизотропии пород и ориентировка полей тектонических напряжений в массивах. Наконец, по данным ряда исследователей, статистика расстояний между крупными разломами характеризует горизонтальную расслоенность земной коры [2].

Обобщение обширных литературных данных в совокупности с авторскими исследованиями трещиноватости in situ, на космоснимках и в образцах горных пород, позволило выделить основные признаки геоэкологической устойчивости массивов. Для устойчивых массивов характерны преимущественно гексагональные сети разрывов (линеаментов); развитие треугольных полигонов, образуемых трещинами; тенденция к доминированию трех направлений трещиноватости (систем трещин); выраженность в характеристическом наборе углов между трещинами пиков близких к 60 и 120 градусам; совпадение ориентировки основных структур с ориентировкой первичной структурной анизотропии; наличие на поверхности напряжений сжатия; отсутствие активных крутопадающих разломов; пластичные породы. Для неустойчивых массивов более характерны подчиненность гексагональных сетей разрывов; преобладание полигонов неправильной формы при второстепенном количестве треугольных; резкое преобладание одного или более четырех направлений растрескивания либо изотропная картина трещиноватости (в частности, на диаграммах пики направлений практически отсутствуют либо имеется пять и более пиков); ориентировки структур, резко отличные от ориентировки первичной структурной анизотропии; наличие на поверхности напряжений растяжения; рассеченность активными крутопадающими разломами; непластичные, хрупкие породы, разбитые густой сетью трещин.

Передача направлений трещиноватости вверх по геологическому разрезу, прежде всего, связана с первичной структурной анизотропией, закладывающейся на стадии формирования породы и определяющей число направлений разрывов и углы между ними [3]. Анизотропия определяется анизотропией более ранних пород, а также суммарным воздействием внешних сил. Нарушение видимой связи направлений структур с первичной анизотропией возможно только в механически резко гетерогенных слоистых толщах или в наиболее тектонически активных областях, таких как исследованная авторами юго-восточная часть Восточного Саяна. При этом в обширных зонах влияния активных глубинных разломов к устойчивым в существующей геодинамической обстановке можно отнести массивы, закономерности трещиноватости которых подчинены ориентировке глубинных разломов и характеру движений по ним.

Наблюдаемые на поверхности полигоны являются сечениями объемных блоков, причем на разных масштабных уровнях могут быть распространены пяти-, шести-, трех- и четырехугольные полигоны. Суммирование данных по углам между разрывами в массивах пород позволяет предполагать соответствие преобладающих углов углам правильных многогранников (Платоновых тел) и определенному числу сторон полигонов (форме сети), ограниченных разрывами на поверхности. В частности, в изученном регионе в целом преобладают четырехугольные полигоны и менее - треугольные. Такая картина может возникать при разрушении по пентагональной или гексагональной сети. Для архей-протерозойских пород региона свойственны полигоны сложной неправильной формы, а разрушение происходит по сети, включающей до шести направлений. В вендских породах проявляются четырехугольные и пятиугольные полигоны, в палеозойских (до девона) породах ярко выражены пятиугольные полигоны, а в породах девонского возраста и моложе преобладают шестиугольные полигоны при значительном количестве пятиугольных.

При наследовании основных простираний трещин в породах разного возраста углы падения и второстепенные направления простираний могут сильно варьировать. Этот факт, с одной стороны, подтверждает правомерность выделения разновозрастных трещин и локальных разновозрастных полей напряжений, а с другой - свидетельствует в пользу идеи о наследовании основных направлений растрескивания и существовании долгоживущих полей напряжений.

Интересно, что в проведенных авторами экспериментах по растрескиванию образцов глин литификационные трещины наиболее часто пересекаются под тупыми углами около 144° и лишь иногда - около 45 и 80°, тогда как вторичные, инициированные ударом трещины в этих же образцах в большинстве случаев образуют углы 90, реже - около 60 и 150°. Первичные трещины усыхания ориентируются в субмеридиональном и менее - в субширотном направлении, что наиболее вероятно обусловлено заложением первичной анизотропии в неконсолидированных глинистых осадках в связи с ориентировкой содержащихся в глинах зерен магнитных минералов в магнитном поле Земли. Однако при полевых наблюдениях обнаруживается, что основные направления растрескивания совпадают с направлениями растяжения пород, т.е. первичная литификационная трещиноватость в естественных условиях или изначально определяется тектоническими процессами или затушевывается ими в процессе консолидации осадка.

 

Список литературы:

1. Паньков В.В., Рассказов А.А. Влияние эколого-геологических особенностей трещинной тектоники на оценку устойчивости геологической среды юго-восточной части Восточного Саяна. // "Актуальные проблемы экологии и природопользования". М.: РУДН, 2000 - С.268-274.

2. Rickard M.J. Pluton spacing and the thickness of crustal layers in Baja California. // Tectonophysics - 1984 - Vol.101 - P.167-172.

3. Грачев А.Ф. Рифтовые зоны Земли. - М.: Недра, 1987.

Copyright © Вячеслав Владимирович Паньков 1998-2011

 
Hosted by uCoz