Основные вопросы и методы изучения структур рудных полей и месторождений - Вольфсон Ф.И.
Скачать (прямая ссылка):
Краткий обзор возможных причин образования трещин в горных породах показывает, что следует различать трещины эндогенные, тектонические и экзогенные. Трещины эндогенные и экзогенные образуются при различных условиях. Однако общим для них является то, что возникновение тех и других не связано с тектоническими процессами. Поэтому они могут быть объединены под общим названием «трещин нетектонических». Необходимость такой генетической классификации трещин очевидна, но возникает вопрос, как ее осуществить, т. е. как отличить одни от других трещины этих генетических типов.
Выше в качестве несомненно тектонических мы отметили крупные трещины, по которым происходили смещения соседних блоков. Такие трещины, как правило, немногочисленны. Но среди трещин мелких, которые мы видим в любом обнажении, могут быть представлены трещины каждой из этих генетических групп, и каких-либо отчетливых морфологических признаков, позволяющих отличать их одни от других, мы не имеем.
Остается единственная возможность — использовать для этого закономерности положения трещин в пространстве. На этом основании иногда удается выделить трещины экзогенные, поскольку они более или менее параллельны поверхности земли в данном месте, например поверхности склона. Выше мы отмечали, что в некоторых метаморфизованных породах, например в мраморизованных известняках, можно с достаточной вероятностью исключить из рассмотрения трещины эндогенные, но такие случаи сравнительно редки.
Трещины тектонические могут быть выделены как таковые на основании закономерного сочетания их с другими тектоническими элементами —складками и тектоническими нарушениями. Однако такую связь редко удается подметить в отдельных обнажениях, необходимо изучить структуру и трещинную тектонику довольно большого участка и знать закономерности сочетания мелкой трещиноватости с более крупными структурными элементами.
3. Некоторые закономерности сочетания тектонических трещин
Трещины тектонические являются результатом деформации горных пород, поэтому при попытке интерпретации тех закономерностей их сочетания, которые наблюдаются в природе, естественно обратиться к данным, полученным при лабораторных испытаниях прочности различных материалов. Известно, что при раздавливании под прессом кубиков хрупких материалов — цемента или природных горных пород—разрушение их выражается в образовании четырех серий трещин, расположенных примерно по диагоналям кубика. По этим трещинам неизменно наблюдаются смещения, как показано на рис. 9, А стрелками. Угол между двумя сериями трещин на боковых гранях кубика, открытый в сторону пластин пресса, оказывается во всех материалах острым.
При испытании на разрыв металлических стержней удлинение их сопровождается поперечным сжатием. При этом на полированной поверхности образцов вначале появляется штриховка (линии Чернова — Лю-дерса), расположенная примерно так же, как трещины в хрупких материалах. Эти линии представляют собой следы поверхностей, по которым происходит смещение соседних участков, аналогично тому как и по трещинам в разрушающемся кубике.
Несмотря на бесчисленное количество подобных экспериментов, сходство их результатов и кажущуюся простоту явлений, теоретическое
объяснение непосредственных причин, вызывающих образование этих трещин, оказывается очень трудной задачей. В сопротивлении материалов они истолковываются часто как непосредственное следствие скалывающих напряжений, возникающих в материале при данном способе приложения внешних сил.
Действительно, давление на две противоположные грани кубика (верхнюю и нижнюю), условно показанное на рис. 9, Б двумя стрелками, может быть разложено в любой плоскости, пересекающей кубик на две составляющих, из которых одна перпендикулярна к данной плоскости (нормальная составляющая), другая параллельна ей (тангенциальная составляющая). Тангенциальные составляющие стремятся сдвинуть соседние блоки именно таким образом, как это наблюдается при экспериментах. Предполагается, что непосредственной причиной возникновения рассмотренных выше трещин являются также скалывающие напряжения, и поэтому эти трещины могут быть названы трещинами скалывания. Нормальные составляющие взаимно уравновешиваются, а при образовании трещин скалывания они будут плотно сжимать стенки этих трещин.
Очевидно, что такое разложение напряжений возможно в плоскости, проведенной под любым углом к линии, вдоль которой сжимается кубик. Но столь же очевидно, что в плоскостях, имеющих разный наклон, величина скалывающих и нормальных напряжений будет различной. Представляется вероятным, что в однородном материале трещины возникнут скорее всего по таким плоскостям, в которых скалывающие напряжения достигают максимального значения.
Это имеет место на плоскостях, точно совпадающих с диагоналями кубика, т. е. расположенных под углом 45° к линии давления и, следовательно, угол между двумя сериями таких трещин скалывания должен быть всегда прямым. Однако, как мы упоминали выше, в действительности этот угол оказывается всегда острым.
