Структуры рудных полей и месторождений - Старостин В.И.
ISBN 5-211-04522-Х
Скачать (прямая ссылка):
Ю.А. Розанов предлагал за меру анизотропии взять два коэффициента: K1 — отношение прочности на сжатие перпендикулярно ориентировке зерен к прочности на сжатие параллельно ориентировке зерен, и K2 — отношение прочности на изгиб к прочности на сжатие перпендикулярно ориентировке зерен в породе (табл. 4.1).
Таблица 4.1
Коэффициенты, характеризующие степень анизотропии механических свойств горных пород
(по ЮЛ. Розанову, 1952)
Породы
к,
* K2
число определений
пределы значений
число определений
пределы значений
Граниты
2
1,03-1,05
3
0,049-0,076
Гнейсы
, 4
1,04-1,45
3
0,095-0,125
Известняки и доломиты платформенные
3
1,02-1,07
6
0,084-0,128
Мраморизованные известняки складчатых областей
—
4
0,126-0,179
Мраморы полнокристаллические
3
1,16-1,24
4
0,172-0,192
Мраморы слоистые
2
1,24-1,32
4
0,218-0,250
Грубосланцеватые толстоплитчатые сланцы
2
1,40-1,52
2
0,206-0,300
Тонкоплитчатые сланцы
6
1,36-1,68
9
0,300-0,487
Кварциты слабослоистые
2
1,04-1,07
3
0,062-1,121
Сравнение пород изучаемого разреза по степени физической анизотропии позволяет понять характер их деформированности и объяснить закономерности локализации рудных тел. В идеальном случае в физически изотропных породах тектонические деформации приводят к образованию систем трещин скола и отрыва, которые затем могут вмещать рудные тела жильной морфологии. В физически анизотропных породах наблюдается более сложная картина: наряду с указанными системами трещин здесь могут формироваться послойные (пластовые и межпластовые) разрывные нарушения и затем согласные со слоистостью или сланцеватостью рудные залежи.
Пластичность и хрупкость — важные тектонические свойства горных пород, определяющие характер деформаций. Особое значение имеет способность пород к хрупким деформациям, т.е. к образованию трещин. Хрупкость и пластичность определяются, в первую очередь, свойствами и количественным соотношением породообразующих минералов. Снижение хрупкости и повышение пластичности минералов происходит в ряду: (1) кварц—(2) полевые шпаты—(3) амфиболы, пироксены, оливин—(4) биотит, мусковит, серицит, карбонаты—(5) хлорит, тальк, каолинит.
Для ориентировочной оценки хрупкости и пластичности пород рудного поля можно использовать метод, предложенный А.В. Королевым и П.А. Шехтманом. При этом номер группы минералов умножается на содержание этого минерала в породе (в %), а сумма таких произведений и будет показателем пластичности данной породы по минеральному составу (табл. 4.2). Из таблицы видно, что показатель пластичности изменяется от 170 для кислых до 250—300 для основных магматических пород. Среди осадочных пород этот показатель колеблется от 123 для песчаников до 480 для глинистых разностей. Этим показателем можно пользоваться для приближенного сравнения тектонических свойств пород данного разреза и общего прогноза их трещиноватости на конкретной площади.
На хрупкость и пластичность влияет также гранулометрический состав, структура и текстура породы. Например, стекловатые тонкозернистые породы (базальты) способны к образованию трещин, в крупнозернистых породах кроме трещинообразования происходят внутризерновые и межзерновые деформации. Диабаз обладает повышенной прочностью на сжатие. Это связано с большой прочностью связей пироксенов и амфиболов с кристаллами плагиоклаза. Вязкие и пластичные сланцы отличаются тем, что зерна кварца в них окружены более пластичной мелкозернистой массой слюд. Плоскопараллельные текстуры пород обычно понижают хрупкость и повышают пластичность пород.
О способности горных пород к хрупким деформациям можно судить по их упругим свойствам. Упругость — это способность тела восстанавливать свою форму, измененную внешними силами, после снятия воздействия этих сил. Практически все тела в той или иной степени обладают этим свойством, однако близкими к идеально упругим оказываются лишь некоторые магматические и малопористые плотные осадочные породы, а также многие минералы. Экспериментально доказана зависимость упругих свойств пород от их минерального состава, структуры и текстуры, пористости, температуры, времени действия сил и характера поля напряжений. Упругие свойства пород характеризуются модулем Юнга, модулем сдвига, коэффициентом Пуассона и коэффициентом всестороннего сжатия.
Модуль Юнга E (Па) представляет собой коэффициент пропорциональности между действующими изолированно растягивающими (или сжимающими) напряжениями и соответствующими им деформациями.
Коэффициент Пуассона ц — это коэффициент пропорциональности между деформациями в продольном и поперечном направлениях при одностороннем сжатии (или растяжении).
Таблица 4.2
Показатели пластичности горных пород, вычисленные по их минеральному составу1
Содеражние породообразующих
TT AV о чат?ль
Породы
минералов по группам (%)
пластич-
1
2
3
4
5
ности
Интрузивные
Аплитовый гранит
33
67