8. Трещиноватость горных пород

Все твердые горные породы в пределах литосферы повсеместно разбиты трещинами в самых различных направлениях. Зоны повышенной трещиноватости и сами трещины являются вместилищем полезных ископаемых, поэтому изучению трещиноватости горных пород уделяется внимание, особенно в областях развития рудных месторождений полезных ископаемых.

Трещиной называется разрыв сплошности горных пород вдоль плоскости без смещения или с незначительным смещением, измеряемым долями миллиметров, сантиметрами. Совокупность трещин называется трещиноватостью. Элементами трещин являются:

1. две стенки – поверхности блоков, образующихся при разрыве породы трещиной;

2. ширина – расстояние между двумя стенками;

3. длина – протяженность в плане;

4. глубина – протяженность по вертикали;

5. форма трещины в плане и разрезе;

6. азимут простирания трещины;

7. азимут падения трещины;

8. угол падения трещины.

Трещины, имеющие одинаковую или близкую ориентировку в пространстве, объединяются в одну систему. Обычно в горных породах развито несколько систем трещин, которые пересекаются друг с другом и делят массивы горных пород на блоки, глыбы, щебень. Форма этих блоков называется отдельностью.

1. Морфологическая классификация трещин.

Классификация трещин производится по разным их признака:

1. По ширине (степени раскрыто) различаются трещины: открытие, закрытые, скрытые. Закрытые – это тонкие трещины, полость которых простым взглядом не просматривается. Скрытые трещины это тончайшие трещины, обнаруживающие только при раскалывании.

2. По заполнении различаются трещины пустые (зияющие), заполненные минералами, заполненные другой породой.

3. По форме различаются трещины прямолинейные, изогнутые, ветвящиеся, с гладкими или шероховатыми стенками.

4. По величине протяженности различаются трещины короткие (мелкие), длинные (крупные), протяженные.

5. По углу наклона к поверхности Земли различаются трещины вертикальные, крутые (от 45⁰ до 90⁰), пологие (от 10⁰ до 45⁰), очень пологие (от 0⁰ до 10⁰), горизонтальные.

6. По азимуту простирания различаются трещины меридианальные, широтные, северо-западные, северо-восточные.

7. По отношению к простиранию слоев и к осям складок различаются трещины продольные, поперечные, диагональные.

2. Генетическая классификация трещин.

По происхождению различаются две большие группы трещин:

1. трещины нетектонического происхождения;

2. трещины тектонического происхождения.

К нетектоническим относятся трещины, приобретенные горной породой в процессе ее саморазвития: уплотнения, усыхания, кристаллизации. Такие трещины называются трещинами отдельности.

В осадочных породах наиболее распространена плитчатая отдельность. Это – способность их раскалываться на плитки вдоль слоистости. В метаморфических породах широко развита тонкоплитчатая, пластинчатая, листоватая отдельности – способности породы раскалывается вдоль сланцеватости. Для лавовых покровов характерны столбчатая, призматическая и шаровидная отдельности, для интрузивных пород – кубическая, параллелипипедальная, караваеподобная отдельности (табл. 14)

В осадочных породах трещины отдельности возникают на стадии диагенеза, когда рыхлый и влажный осадок превращается в твердую горную породу. Процесс сопровождается потерей воды, объема, возникновением центров затвердевания и кристаллизации. Таких центров в слое возникает бесчисленное множество. В результате в слое образуется блоковая отдельность, а между блоками – первичные трещины. Такие трещины не выходят за пределы слоя, имеют закрытые и скрытые формы, но при последующих процессах складкообразования и землетрясение могут раскрываться и заполнятся эпигенетическими (от греч. epi - после) минералами и растворами.

В вулканогенных породах трещины отдельности возникают в процессе охлаждения и застывании лавы на поверхности земли. Процесс сопровождается образованием множества центров стяжения минералов, уменьшением объема лавовой массы, возникновением блоков и трещин между блоками. Для лав наиболее характерны столбчатая, шаровая, плитчатая отдельности. Образование столбчатой отдельности в лавовых покровах объясняется возникновением осей стяжения (кристаллизации), отстоящих друг от друга на одинаковых промежутках. Когда лава затвердевает, возникают трещины вокруг стержней кристаллизации и столбчатая отдельность шестиугольной, реже – пяти и четырехугольной форм. Вокруг центров кристаллизации образуются шарообразные формы отдельности.

Таблица 14

Генетическая классификация трещин

Типы трещин
I	Трещины нетектонического происхождения
	Первичные: Первичная отдельность: плитчатая, листоватая. Трещины усыхания. Кристаллизация отдельность магматических пород: шаровая, столбчатая, кубическая, призматическая.	Вторичные: Трещины выветривания. Трещины оползней. Трещины отслаивания.
II	Трещины тектонического происхождения
	Трещины растяжения (отрыва): Вдоль сбросов, раздвигов. В зоне флексур. В сводовной части антиклиналей (продольные, поперечные, радиальные). На крыльях коробчатых складок. Оперяющие трещины в зонах сбросов, раздвигов, сдвигов.	Трещины сжатия (скалывания): Вдоль взбросов, надвигов, сдвигов Трещины кливажа (кливаж осевой плоскости, послойный кливаж). Оперяющие трещины в зонах взбросов надвигов, сдвигов.

В интрузивных массивах, где кристаллизация магмы происходит замедленными темпами, центры кристаллизации располагаются на далеком удалении друг от друга, поэтому первичная отдельность в таких породах имеет крупные матрацевидные, караваеобразные, паралелепипедальные формы.

Вторичные трещины нетектонического происхождения образуются в зоне выветривания на поверхности земли, где под действием ветра, экзогенных сил (от греч. ехо – внешний) – воды, льда и воздуха горные породы разрушаются, первичные трещины раскрываются, расширяются. Такие трещины называются трещинами выветривания.

К вторичным относятся также гравитационные трещины, которые образуются в горных районах под действием силы тяжести. Это – широкие трещины оползней, обвалов, провалов. Развитие их происходит по трещинам выветривания.

Трещины отслаивания образуются в горных выработках, на бортах речных долин, где горные породы отслаиваются в виды отсутствии в этих местах горного давления. Развитие их происходит по первичным трещинам.

Трещины тектонического происхождения образуются в горных породах под действием тектонических сил, вызывающихся эндогенными процессами (от греч. endon - внутри). Они отличаются выдержанности по простиранию и падению на значительных пространствах, сгруппированы в системы (от греч. systema – целое, состоящее из частей).

Тектонические трещины растяжения (отрыва) образуются под действием пары сил, направленных противоположно друг к другу, развиваются сериями, располагаются в сводовых частях антиклиналей, на флексурных перегибах, вдоль крыльев коробчатых складок, вдоль разрывных нарушений сбросов и раздвигового типов, и как оперяющее трещины в зонах взбросов, сдвигов (рис.62). Образовавшиеся трещины отрыва заполняются водными растворами и минеральными образованиями.

Рис. 62 Трещины растяжения.

Тектонические трещины сжатия (скола) резко отличаются от трещин растяжения. Они плотно сжатые, имеют ровную гладкую поверхность. Если вдоль их происходят перемещения образовавшихся блоков, то на их поверхности образуются зеркала скольжения со штрихами. Образование сколовых трещин происходит под действием пары сил, направленных навстречу друг к другу. Происходит сжатие блоков и образование трещин сжатия, взбросов, надвигов, сдвигов в виде серии параллельных трещин скалывания.

В складчатых областях трещины сжатия широко развиты и известно под названием трещин кливажа (от англ. cleavage - раскол). Их образование связано с процессами складкообразования, когда слои продолжают испытывать боковое (тангенциальное) сдавливание и в них возникают скрытые трещины, названные кливажом. При снятии напряжения (сдавливания) скрытые трещины становятся открытыми.

Наиболее распространен в осадочных складчатых толщах кливаж осевой плоскости. Трещины такого кливажа парралельны к осевой плоскости, пронизывают всю складку и секут слоистость под углом. Образование их вызвано теми же тектоническими силами, которые вызвали образование складки (рис.63).

Рис.63 Типы кливажа

Второй тип кливажа называется послойным кливажом. Он параллелен к слоистости, образуется за счет скольжения слоев относительно друг друга при изгибании их в антиклинальные и синклинальные формы. Следует при этом помнить, что как складкообразовательные, так и кливажеобразовательные процессы происходят в условиях одновременного действия геостатического и геодинамического давления. Разновидностью послойного кливажа является сланцеватость глинистых пород. Трещины сланцеватости параллельны друг к другу и слоистости, имеют скрытые формы, расположены близко относительно друг к другу. Такая порода называется глинистым сланцем. Он раскалывается на тонкие плитки.

В областях распространения горизонтально и моноклинально залегающих толщ кливаж осевой плоскости отсутствует, а послойный кливаж образуется под действием геостатического давления – давления веса вышележащих пород.

Приразломный кливаж образуется в зоне разломов сжатия (взбросо-надвигового и сдвигового типов), где под действием нарастающих сил бокового сдавливания образуется серия параллельных гладких, полированных трещин, по которым происходит скольжения образовавшихся тектонических пластин относительно друг к другу.