Главная страница сайта

Ориентировка трещиноватости и интегральные характеристики напряженного состояния блоков горных пород.

к.г.-м.н. Паньков Вячеслав Владимирович, Гильдия экологов vpankov@mail.ru

 

Известно, что в изотропном блоке образуется две сопряженные системы трещин скалывания и одна – отрыва, перпендикулярная направлению максимального сжатия. При этом при хрупком разрушении образуются отрывы, при вязком – скалывания.

При повороте блока на 90° в нем в нем возникает еще одна система трещин отрыва. В промежуточных положениях напряжения реализуются за счет подвижек по уже существующим разрывам. Таким образом, разрывы выбирают «энергетически выгодные» направления, количество которых ограничено, и теоретически количество направлений разрывов в изотропных блоках не должно превышать 4 с углами 45° между ними. В реальных анизотропных блоках горных пород в различных условиях деформации может возникнуть 6 и более направлений разрывов, однако, как правило, в любом регионе выделяют 2-3 доминирующих направления.

Очевидно, что в настоящее время наиболее проявлены разрывы, создающие структуры, устойчивые в современных полях напряжений. Это, в частности, обусловило успех оценки ориентировки современных полей напряжений по трещиноватости и связанным с тектоническими структурами формам рельефа, осуществленный в ряде работ А.Шейдеггера [1]. В упрощенном виде эта оценка сводится к выделению двух наиболее выраженных региональных линеаментов, по биссектрисе острого угла между которыми проходит ось максимального сжатия. Вместе с тем, очень многие исследователи, включая автора, приводят факты наследования доминирующих направлений в породах разного возраста и состава, в том числе в активных складчатых поясах [2].

Сохранение «сквозных» направлений разрывов связывают с первичной анизотропией пород, которая в дальнейшем наследуется разрывами и передается вверх по разрезу [3], при этом в современном поле напряжений наиболее проявлены 1-2 из этих направлений. Направления первичной анизотропии в породах, содержащих магнитные минералы, может быть связано с ориентировкой магнитного поля Земли. Так, эксперименты, проведенные автором, показывают, что в образцах глин, разведенных до жидкой консистенции и высушенных в лабораторных условиях, подавляющее большинство возникающих литогенетических трещин ориентируется строго вдоль магнитного меридиана [4]. К этим направлениям, возможно, возникшим при образовании литосферы, в дальнейшем «приспосабливались» направления тектонических разрывов, наследуясь во все более поздних породах и меняя свою выраженность и изначальную ориентировку относительно полюсов в связи с движениями и поворотами литосферных плит.

Вместе с тем, автором обнаружено, что усреднение азимутов простирания разрывов приводит к закономерному результату: на значительных территориях «среднее направление» сохраняется в пределах одних и тех же секторов (субмеридионального для юго-востока Восточного Саяна) независимо от возраста пород, их генезиса, числа систем разрывов, характеристик роз-диаграмм и т.п. [5].

Физический смысл «среднего направления» очевиден для изотропной модели. При образовании двух сопряженных трещин скалывания и трещины отрыва в изотропном массиве усредненное направление совпадает с осью максимальных либо минимальных сжимающих напряжений. В анизотропном массиве, с учетом того, что угол между сопряженными сколами и направлением максимального сжатия меньше 45 градусов, «среднее направление» должно отвечать направлению максимального сжатия.

В реальных массивах горных пород происходит наложение разновозрастных полей напряжений и может возникать до 5-6 (и более) направлений (систем) разрывов. Тем не менее, при статистической обработке таких данных «средние направления» все равно остаются неизменными в пределах значительных территорий, с наибольшей вероятностью (в частности, за счет большей проявленности наиболее устойчивых направлений разрывов), отражая интегральные характеристики современных полей напряжений. В этом случае сравнение подобных интегральных характеристик позволит выделять территории со сходными условиями деформации и характеристиками устойчивости блоков.

В линеаментном анализе (программа «LESSA”) используется интегральный показатель - так называемая "выборочная результирующая длина", представляющий собой вектор вытянутости роз-диаграмм. По одинаковой длине и ориентировке этих векторов выделяют единые блоки и уточняют их границы. Подобные интегральные характеристики могут найти более широкое применение в геологической практике.

 

1. Scheidegger, A.E. Morphotectonics. Berlin: Springer, 2004. 2. Паньков В.В. Закономерности трещинной тектоники юго-восточной части Восточного Саяна: автореф. дис. ... канд. геол. наук. М., 2010. 3. Паньков В.В. Закономерности трещинной тектоники юго-восточной части Восточного Саяна и решение прикладных геоэкологических задач. // «Экологические системы и приборы», № 12, 2007, с. 46-51. 4. Паньков В.В. К вопросу о причинах направленного растрескивания пород // В сб.: Регулярности и симметрия на Земле, – Москва: РОО "Гармония строения Земли и планет", 1996. С. 23. 5. Паньков В.В. По поводу «среднеарифметических» азимутов и углов падения трещин//В сб.: «Нетрадиционные вопросы геологии», Москва: «РОСТ», 1997. С.23.

Copyright © Вячеслав Владимирович Паньков 1998-2011

 
Hosted by uCoz