Структурная геология - Ажгирей Г.Д.
Скачать (прямая ссылка):
в эллипсоид
время увеличиваться (рис. 11-20). Поскольку первоначально радиусы образуют угол 45° с главными осями деформации, с ними совпадают направления максимальных касательных напряжений, и, следовательно, вдоль них должны развиваться трещины скалывания в деформируемом теле.
Сравнивая случай невращательной и вращательной деформации, мы приходим к выводу, что не только главные оси деформации, но и трещины скалывания занимают совершенно различное положение относительно действующих сил в первом и во втором случаях (рис. II-19 6, в). При приложении невращательных сил направление последних совпадает с биссектрисой угла между двумя системами пересекающихся трещин
скалывания. При приложении вращательных сил одна система трещин развивается почти параллельно действующим внешним силам, другая — почти перпендикулярно.
Отсюда вытекает чрезвычайно важный вывод, что геологические наблюдения над ориентировкой тектонических структур, например, пересекающихся систем трещин скалывания, обычно не дают возможности установить ориентировку внешних сил, вызвавших деформацию, и более или менее точно определяется только ориентировка главных осей напряжений и деформации. Найдя положение главных осей деформации и плоскостей максимальных скалывающих напряжений (в данном частном случае — круговых сечений), мы устанавливаем кинематику про-десса образования структуры. Динамическая обстановка при этом не определяется, поскольку тело совершенно одинаковой формы, как показал пример с деформируемой моделью, может быть образовано раз-.лично ориентированными силами (табл. 11,-1).
Недостающие для самых ответственных выводов о тектонических структурах данные о динамических условиях их образования и времени их формирования в историческом процессе развития земной коры могут быть получены'только на основе широких геотектонических исследований и теоретических обобщений. Именно поэтому структурно-геологические выводы должны производиться с привлечением целого комплекса геологических данных, на базе определенных геотектонических представлений.
ГИПОТЕЗЫ ДЕФОРМАЦИИ ГОРНЫХ ПОРОД
В настоящее время могут быть рассмотрены только некоторые гипотезы деформации горных пород, всеобщая же теория деформации горных пород отсутствует и разработка ее является задачей будущего.
В связи с особыми условиями деформации горных пород при тектонических процессах, которые во многом не соответствуют условиям лабораторных испытаний твердых материалов, теории упругости и пластичности не дают полной характеристики деформаций пород, происходящих в земной коре. Закономерности развития многочисленных разрывов (трещин) в горных породах, представляющих конечный результат упругих и пластических деформаций, имеют первостепенный практический интерес для геолога. Однако в теориях упругих и пластических деформаций они почти не рассматриваются, потому что исследователей механических свойств твердых тел, не геологов, обычно мало интересуют мор-гфология и закономерности разрушения материалов (табл. 11,2).
Вот почему насущно необходимо разрабатывать специальную теорию деформации горных пород,, учитывающую специфичность природных тектонических процессов и закономерности разрушения горных пород. Конечно, теория деформации горных пород не должна стоять .в стороне от основных путей развития теорий упругости, пластичности, а также теории прочности, и базируется на их данных. При этом мы. ,должны подчеркнуть особенный интерес для геологов использования теорий прочности.
ОСОБЕННОСТИ ДЕФОРМАЦИИ ГОРНЫХ ПОРОД
Первая особенность — комплексность деформаций горных пород, заключающаяся в том, что кроме упруго-пластической деформации, как правило, наблюдается разрушение материала (разрывная деформация) но многочисленным системам трещин.
Вторая особенность — чрезвычайно широко изменяющееся отношение между упругими и пластическими деформациями. В связи с этим только немногие случаи деформации горных пород можно анализировать с достаточной степенью точности, при помощи законов теории упругости. Во многих случаях горные породы деформируются как высокопластичные материалы.
Соответственно, системы трещин, разрушающие сплошность пород* могут иметь совершенно различную ориентировку относительно трех главных осей деформации. Трещины скалывания располагаются примерно под углом 45° по отношению к главному нормальному напряжению в случае упругой деформации, но этот угол увеличивается почти до 90° по мере увеличения значения пластической деформации в общей деформации породы. Происходит встречное вращение сопряженных, систем трещин скалывания.
Третья особенность — образование в горных породах поверхностей и систем трещин односистемного скалывания.
Четвертая особенность — широкое распространение гармоническиху ритмически неоднородных деформаций скалывания (Болын. сов. энцикл.^ т. 14, стр. 604), связанных, очевидно, с волновой природой распространения многих тектонических напряжений.
Пятая особенность — существенные изменения, в некоторых случаях^ объемов деформируемых горных пород.