3. Форма и геометрические параметры залежи.

Залежь п.и. – это реальное природное тело, которое имеет определенное внутренне строение, внешнюю форму и занимает какое-то положение в пространстве. Для описания внешней формы залежи, пространственного положения применяют такие горные характеристики как мощность, ширина, длина, направление простирания, угол падения и др.

Геометрические параметры залежи

Поверхность залежи – это фактическая или условная поверхность, отделяющая залежь от вмещающих пород или от прилегающих к ней других тел п.и.

Действительная поверхность – поверхность стратиграфического напластования (Стратиграфия – наука изучающая последовательность образования горных пород осадочного и вулканогенного происхождения)

Условная поверхность – это реально не существующая поверхность, которая устанавливается по результатам опробования.

Выклинивание залежи – пересечение двух противоположных поверхностей залежи.

Линия выклинивания – замкнутая линия пересечения двух поверхностей залежи.

Мощность залежи — кратчайшее расстояние между по­верхностями висячего и лежачего боков залежи. выделяю

Истинную мощность – кратчайшее расстояние между двумя поверхностями залежи;

нормальная мощность — расстояние по нормали меж­ду поверхностями лежачего и висячего боков залежи;

вертикальная мощность — расстояние по вертикали между поверхностями висячего и лежачего боков залежи;

горизонтальная мощность — кратчайшее расстояние в горизонтальной плоскости между поверхностями висячего и ле­жачего боков залежи;

видимая или кажущаяся мощность — расстояние между поверхностями лежачего и висячего боков, измеренное по данному направлению.

Ось залежи (для залежей вытянутой формы) – геометрическое место центров тяжести поперечных сечений залежи.

Центр залежи (для залежей изометрической формы) - центр тяжести залежи;

Длина залежи – длина оси залежи;

Ширина залежи – размер залежи вкрест ее простирания.

Элементы залегания залежи:

Линия простирания – горизонтальная линия, проведенная вдоль плоскости лежачего или висячего бока залежи.

Линия падения – линия наибольшего ската в плоскости лежачего или висячего бока залежи.

Угол простирания – угол между северным направлением осевого меридиана и линией простирания

Угол падения – вертикальный угол между горизонтальной плоскостью и линией падения.

Глубина залегания Н – расстояние по отвесной линии от земной поверхности до висячего бока залежи.

Линия выхода залежи на земную поверхность – это линия поверхности залежи во всех точках которой Н=0.

3. Геометризация пликативных тектонических нарушений.

Складка как физическое и геометрическое тело, образован­ное в результате пликативных дислокаций, имеет свои геомет­рические элементы и параметры. Геометрическими параметра­ми складки называют линейные и угловые величины, характе­ризующие форму, размер и положение складки в недрах. К ним относят: элементы залегания крыльев, оси (шарнира), осевой пло­скости и угол складки, а также длину, ширину, высоту и ампли­туду складки.

На рис. 7.5 изображена поверхность одного из пластов сви­ты на участке складки.

Боковые части этой поверхности АВВ₁А₁ и СДД₁С₁, при­ближающиеся к плоскостям, называют крыльями складки.

Криволинейная часть поверхности складки ВС, по которой происходит постепенный переход одного крыла в другое, на­зывается замком складки. Пространство, заключенное внутри складки, называется ядром складки. Линия ЕЕ₁, по которой пересекаются продолженные кры­лья складки, называется шарниром складки.

Угол АЕД— двугранный угол между крыльями складки, на­зывается углом складки V. Углом складки V характеризует размах крыльев в данном поперечном се­чении складки.

Поверхность FEE₁F₁, проходящая через биссектрисы углов и шарнир складки, называется осевой, или биссекторной поверх­ностью складки. Эта поверхность проходит внутри складки че­рез точки, равноудаленные от обоих крыльев каждого пласта.

Линия, по которой осевая поверхность пересекается с по­верхностью замка складки, называется осевой линией складки. Если поверхность замка складки превращается в линию, то складка называется шарнирной.

На ограниченных участках крылья складки принимают за плоскость. Тогда оси и шарнир складки являются прямыми, а осевая поверхность — плоскостью.

В общем случае крылья складки, точнее поверхности тех или иных пластов на крыльях складки, являются кривыми по­верхностями, ось и шарнир — кривыми линиями, осевая плос­кость — кривой поверхностью.

Длиной складки l (см. рис. 7.3) называется расстояние вдоль оси складки между контурами одного и того же стратиграфиче­ского горизонта (слоя), замыкающегося в данном горизонталь­ном срезе. Ее определяют как расстояние от одного до другого окончания складки, выраженного переходом ее в участки с не-дислоцированным залеганием слоев или причленением к дру­гой складке, или как расстояние вдоль оси складки, ограничен­ное контуром почвы или кровли любого из маркирующих сло­ев, образующих складку, но обязательно того же, по которому измерялась в данном случае ширина складки.

Шириной или горизонтальным размахом складки Ь (см. рис. 7.3) называется расстояние между срединными частями крыльев склад­ки, измеренное по одному и тому же слою, или расстояние между осевыми линиями двух соседних антиклиналей или синклиналей.

Высотой складки h или ее вертикальным размахом называ­ется расстояние по вертикали между замком антиклинали и зам­ком смежной с ней синклинали, определяемое по одному и тому же слою.

Амплитудой складки а называется кратчайшее расстояние между касательными плоскостями к верхнему и нижнему зам­кам одного и того же слоя двух соседних складок, измеряемое по осевой плоскости складки.

Для общей характеристики и геометрического сопоставле­ния складок различной величины пользуются соотношениями размеров складки.

При складки принято называть куполами, при — брахискладками, при — линейными; при — складки низкие, плоские, при — высокие.

По своим размерам относительно величины шахтного поля складки разделяют на четыре группы:

I — весьма крупные; образуют основные структуры райо­нов и выявляются на стадии поисковой и предварительной раз­ведки. На каждом крыле складки может располагаться несколь­ко шахтных полей;

II — крупные; определяют тектоническое строение одного или нескольких шахтных полей. Форма складок выявляется на стадии детальной разведки;

III — средние; являются частью структуры шахтного поля и осложняют складки второй группы, не всегда выявляются на ста­дии детальной разведки. Форму их определяют в результате на­блюдений горноподготовительных выработках. Крылья этих складок могут разрабатываться независимо друг от друга;

IV — мелкие; форму складок и характер их проявления вы являют изучением их в одной очистной выработке. Мелкие склад­ки значительно усложняют работу в лаве комплексной механи­зации и управления кровлей.

При разработке осложненных складками месторождений маркшейдеру и шахтному (рудничному) геологу приходится изу­чать и документировать главным образом складки III и IV груп­пы, вскрывать их геометрическую форму, характер и размеры на фоне крупных складок и учитывать это при составлении пер­спективных и текущих планов разработки месторождения, имея в виду при этом, что к мелкой складчатости приурочиваются зоны интенсивной трещиноватости, внезапных выбросов угля и газа, суфлярные выделения; в районе мелкой складчатости ос­ложняется управление кровлей, процесс сдвижения горных по­род и пр.

При геометризации складчатых структур особое внимание уделяют выявлению осевой поверхности и поверхности замка складки. Вблизи осевой поверхности горные породы подверга­лись наибольшим деформациям и представляются в разрушенном, смятом, раздробленном состоянии, с повышенной трещиноватостью. Знание расположения этой зоны важно как зоны возможного сдвижения горных пород и зоны со сложными ус­ловиями проведения горных выработок. В замковых участках складки, как правило, создаются наиболее благоприятные ус­ловия для оруденения и обнаруживаются рудные месторожде­ния в виде рудоносных столбов, линз и пр. Иногда наблюдается складчатость внутри угольного пласта, сопровождаемая изме­нением его мощности. Возле разрывных нарушений нередко об­разуются складки волочения и подгибы, как результат вторич­ных пластических деформаций, состоящие из антиклинали и синклинали. На пластах пологого и наклонного залегания не­редко наблюдаются флексуры — как самостоятельные формы или как формы, переходящие в разрывные нарушения. Флексу­ры характеризуются резким изменением элементов залегания пласта, уменьшением его мощности в соединительном крыле флексуры, что приводит при разработке пласта к нарезке новой лавы.

Формы складок и их классификация

Разнообразные формы складок, наблюдаемые в недрах, яв­ляются результатом различных процессов складкообразования и их отдельных стадий.

В значительной степени формы складок зависят от интен­сивности складкообразования, литологического состава и фи­зико-механических свойств горных пород. Так, песчаники об­разуют складки с большим радиусом кривизны, в то время как более пластичные породы, например сланцы, под тем же давле­нием дают сложные по своей конфигурации складки.

Наблюдаемые в недрах формы складок иногда сравнивают с формой предметов, часто встречающихся в обиходе. Так, на­пример, складки с широким плоским сводом и крутыми крыль­ями, напоминающие по форме сундук, получают наименование «сундучных», веерных, стулообразных, коробчатых и т. п.

Различают три главных направления в изучении складок: геолого-геометрическое изучение формы складок, геологическое изучение происхождения складок (причин их проявления, т. е. геологических процессов, протекающих главным образом вне складки и порождающих те внешние силы, которые непосред­ственно создают складку); физическое изучение механизмов формирования складок, т. е. развивающихся внутри складок де­формаций, разрывов и напряжений с привлечением методов моделирования и полевых наблюдений.

С каждым из этих направлений исследования связана само­стоятельная классификация складок: морфологическая (геометри­ческая), физико-генетическая и геолого-генетическая. Совокуп­ность их составляет общую генетическую классификацию складок. Физико-генетическая классификация систематизирует меха­низмы формирования складок с учетом кинематических и ди­намических особенностей процесса, связана с методами опре­деления напряженного состояния пород внутри складок и уста­новлением системы внешних сил, создающих складки. В основу классификации приняты следующие механизмы образования складок: продольное сжатие, поперечный изгиб, шовные нару­шения, оползания, гравитационное всплывание, диапировое вне­дрение, геометрическое искривление.

Геолого-генетическая классификация отражает причины по­явления сил, создающих складку с указанием места развития складки земной коры и геологических процессов, которые мо­гут сопровождать развитие складки. По этой классификации вы­деляют складки внутрипокровные, глубинные и подпокровные.

Физико-генетические и геолого-генетические классифика­ции рассматриваются в тектонофизике, геотектонике, струк­турной геологии и др.

Ниже приводится систематизация форм складок исходя из взаиморасположения и соотношения геометрических элемен­тов, характеризующих форму складки, ее положение в недрах и стратиграфии пород, слагающих складку (рис. 7.6).

I. По направлению падения крыльев относительно шарни­ра (оси) складки различают антиклинальные и синклинальные.

Антиклинальной складкой (рис. 7.6, /, а) называют изгиб сло­ев горных пород, обращенный замковой частью вверх. Падение крыльев и осевой плоскости направлено от шарнира складки. У антиклинальных складок породы в ядре имеют более древнее происхождение, чем породы на периферии.

Синклинальной складкой (рис. 7.6, /, б) называют изгиб сло­ев, обращенный замковой частью вниз.

Падение крыльев и осевой плоскости направлено в сторону шарнира складки, а породы ядра являются более молодыми, чем породы периферии складки.

Рис. 7.6. Геометрическая классификация основных форм складок

У антиклинальной складки замковая часть называется сед­лом, у синклинальной —мульдой.

Антиклинальные и синклинальные формы складок, у кото­рых длина складки в 2—5 раз больше ее ширины, носят назва­ние соответственно брахиантиклиналь и брахисинклиналь.

У брахиантиклинальной складки породы в центральной ча­сти являются более древними, чем на периферии.

У брахисинклинальной складки — наоборот — породы цен­тральной части (ядра) относятся к более молодым отложениям, чем на периферии.

II. По углу наклона осевой плоскости и падению крыльев различают складки (рис. 7.6, II):

• прямые или симметричные (рис. 7.6, //, а), крылья кото­рых падают в разные стороны под равными углами; осевая плоскость занимает вертикальное и симметричное положение по отношению к плоскостям крыльев;

• косые наклонные или асимметричные (рис. 7.6, II, б), кры­лья которых падают в разные стороны и имеют разные углы наклона;

• опрокинутые (рис. 7.6, II, в), у которых крылья и осевая плоскость падают в одну сторону. Они являются дальнейшим развитием косых складок в результате усиления влияния тан­генциального давления;

• лежачие (рис. 7.6, II, г), характеризующиеся почти гори­зонтальным положением осевой плоскости;

• перевернутые (рис. 7.6, //, д), у которых осевые плоскости падают в сторону движения стресса. Лежачие и перевернутые складки образуются как производные крупных дизъюнктивных перемещений шарьяжного типа.

III. По величине угла V(рис. 7.6, III):

• нормальные (рис. 7.6, III, а), у которых угол V больше 0° и меньше 180°, ядро и шарнир расположены по разные стороны относительно замка складки;

• изоклинальные (рис. 7.6, III, б), у которых угол V равен нулю, крылья складки параллельны между собой;

• веерообразные (рис. 7.6, III, в), у которых угол V больше 180°, ядро и шарнир расположены по одну сторону относи­тельно замка складки.

IV. По углу наклона оси (шарнира) к горизонту (рис. 7.6, IV):

• горизонтальные (рис. 7.6, IV, а),

• наклонные (рис. 7.6, IV, б),

• вертикальные (рис. 7.6, IV, в)

• комбинированные (рис. 7.6, IV, г).

V. По форме поверхности замка (рис. 7.6, V):

• цилиндрические (7.6, V, а),

• конические (рис. 7.6, V, б),

• шарнирные (рис. 7.6, V, в),

• куполообразные (чашеобразные) (рис. 7.6, V, г)

• сложные (рис. 7.6, V, д).

Геометрические элементы и параметры складки определя­ют непосредственным и косвенным методами.

Если горные выработки вскрывают складку полностью, то ее элементы могут быть определены по данным непосредствен­ных измерений.

Разведочными и горными выработками вскрываются обыч­но отдельные части складки. В этом случае ее элементы и пара­метры определяются с помощью горно-геометрических построе­ний по результатам геометризации — гипсометрическим пла­нам поверхностей отдельных слоев (пластов), разрезам, блок-диаграммам и пр.

Исходными данными для определения геометрических эле­ментов складки являются элементы залегания ее крыльев.