К вопросу об идентификации нормальносекущих трещин в складке

ИЗВЕСТИЯ

ТОМСКОГО ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО _ИНСТИТУТА им. С. М. КИРОВА__

Том 167 1967

*

К ВОПРОСУ ОБ ИДЕНТИФИКАЦИИ НОРМАЛЬНОСЕКУЩИХ

ТРЕЩИН В СКЛАДКЕ

В. В. НИКОЛАЕВ, Ю. Н. ПОПОВ

Геологическая интерпретация материалов изучения трещиноватости горных пород основана на недостаточно твердых теоретических принципах. Многое здесь носиг эмпирический характер и является результатом анализа главным образом пространственных взаимосвязей трещин и элементов тектонической структуры. Идентификация систем трещин, выявленных в отдельных пунктах наблюдений, является главным звеном геолого-структурной интерпретации трещиноватости и решающим фактором при определении генетического типа трещин.

В осадочных горных породах складчатых областей, платформ и переходных зон широко распространены трещины, перпендикулярные к напластованию. Возможные причины, время и механизм образования >

этих трещин не вполне выяснены. Вероятно, здесь мы имеем дело с трещинами разных генетических групп. Господствующей точкой зрения на происхождение нормальносекущих, по А. А. Белицкому [1], трещин является гипотеза об их тектоническом происхождении. Закономерности ориентировки этих трещин в складках позволяют предположить, что нормальносекущая трещиноватость генетически связана со складкообразованием [2, 5, 6].

Сопоставление диаграмм ориентировки трещин производится обычно в координатах «приведенного» слоя, где ось X направлена по падению, ось У — по простиранию пород, ось 1 перпендикулярна к плоскости напластования [2]. Опыт изучения трещиноватости горных пород и углей в Кузбассе показывает, что геометрическая идентификация систем трещин в координатах «приведенного» слоя нередко приводит к отождествлению различных систем.

.Нормаль-носекущие трещины образуют от одной до четырех систем, морфологически нередко весьма сходных между собой. Принято считать, что как на крыльях, так и в замках складок одна система этих трещин, именуемая «продольной», параллельна линии простирания пород, вторая, «поперечная», — параллельна линии их падения, две другие си-стемы, «диагональные», располагаются диагонально по отношению к линии простирания пород, образуя с системами «продольных» и «поперечных» трещин углы, близкие к 45°. В шахтах и карьерах Кузбасса, в частности в Ленинском районе (рис. 2, б), мы имели возможность провести серию последовательных детальных наблюдений над трещино-ватостью угольных пластов на крыльях и в замках складок и непосредственно наблюдать от точки к точке изменение положения нормально-22

Рис. 1. Возможная ориентировка нормальносекущих трещин в складке: а — стереографическая проекция; отрезки: НН — проекции полюсов напластования, РР2 — проекции полюсов «продольных» трещин; дуги £>'£>' и Бй — проекции полюсов «диагональных» трещин; точка О — проекции полю сов «поперечных» трещин при горизонтальном положении оси О складки. Дуги: Н\Н9 — проекции полюсов напластования, Р1Р2 — проекции полюсов «продольных» трещин, £>1£>г и £>¡£>2 — проекции полюсов «диагональных» трещин; точка Ох — проекции полюсов «поперечных» трещин при наклонном положении оси О1 складки, б — схема расположения нормальносекущих трещин в синклинали (план): 1 — маркирующие горизонты; 2 — «продольные» трещины; 3— «поперечные» трещины; 4— «диагональные» трещины; 5— ось складки.

г о г 4 е**

Яеоехцу.я оси склад/и/ на вертикальвую плоЛ!-^ Гаси зонт

1.

60« 2.

Рис. 2. Ориентировка нормальносекущих трещин в складках: а. Диаграмма ориентировки «продольных» и «поперечных» трещин в угольных пластах Малой антиклинали, Прокопьевский район, шахта «Коксовая-1» (построена по материалам И. А. Молчанова и А. А. Белицкого [4]). Стереографические проекции: 1 — полюсов напластования, 2 — полюсов трещин, 3 — оси складки, б. Ориентировка нормальносекущих трещин в Ленинской синклинали, Ленинский район: 1—выходы угольных пластов под наносы, 2 — дизъюнктивы; 3 — стволы шахт, 4 — точки наблюдений над трещиноватостью горных пород и углей, в. Расположение нормальносекущих трещин в угле пласта Двойного, 1 синклиналь. Прокопьевский район, шахта «Манеи-ха» № 11 (по наблюдениям П. К. Куликова [3]). Элементы залегания трещин: 1—продольных, 2 — поперечных.

секущих трещин по отношению к линии простирания пород. Отмеченные выше пространственные соотношения трещин и напластования имеют место в складках с прямолинейными горизонтальными осями. На крыльях погружающихся складок «продольные» и «поперечные» трещины располагаются диагонально по отношению к линии простирания пород, «диагональные» трещины и здесь образуют с «продольными» и «поперечными» углы, близкие к 45° (рис. 1, а). В замках таких складок по мере приближения к осевой плоскости по изогипсе пласта или в ином направлении «продольные» трещины все более отклоняются от линии простирания пород и в осевой плоскости складки становятся поперечными по отношению к линии простирания пород. Элементы залегания «продольных» трещин плавно изменяются, так что в плане эти трещины образуют вееры, открытые в сторону погружения осей складок, в антиклиналях, или их воздымания—в синклиналях (рис. 1, б). «Поперечные» трещины при этом все более отклоняются от линии падения пород и в осевой плоскости складки становятся продольными по отношению к линии простирания пород. Элементы залегания «поперечных» трещин существенно не изменяются; трещины являются поперечными по отношению к оси складки и наклонены в сторону, противоположную направлению ее погружения. Ориентировка «диагональных» нормальносе-кущих трещин и их положение относительно линий простирания и падения пород всецело определяются ориентировкой «продольных» и «поперечных» трещин, с которыми они геометрически жестко связаны. Таким образом, трещины одной и той же системы в складке, будучи продолженными одна вслед за другой по падению и простиранию, образуют сложные кривые поверхности, как это схематически изображено на рис. 1, б.

Анализ материалов изучения трещиноватости горных пород и углей в Кузбассе показывает, что ориентировка нормальносекущих трещин зависит не только от ориентировки плоскости напластования, но и от пространственного положения оси складки, что и обуславливает сложный характер изменения элементов залегания нормальносекущих трещин. Однако в любой точке складки трещины перпендикулярны к напластованию и в то же время «поперечные» — перпендикулярны, а «продольные» — параллельны оси складки (рис. 2).

Беспорядочность в ориентировке нормальносекущих трещин затрудняет сопоставление диаграмм трещиноватости. Надежная идентификация систем трещин в складке может быть проведена на основе детального изучения и непрерывного прослеживания систем трещин. Жесткая геометрическая связь нормальносекущих трещин с осями складок позволяет нам принять для сопоставления диаграмм нормальносекущей трещиноватости такую систему координат, в которой ось У совпадает с направлением оси складки, ось X перпендикулярна к ней и лежит в плоскости напластования, а ось 1 перпендикулярна к плоскости напластования. Применение этой системы координат может оказаться полезным и для идентификации систем кососекущих трещин, геометрически жестко связанных с осью складки и плоскостью напластования.

ЛИТЕРАТУРА

1. Белицкий А. А., Пах Э. М. Закономерности тектонического строения Кузнецкого бассейна. Сб. «Основные идеи М. А. Усова в геологии». Изд. АН Каз. ССР, Алма-Ата, 1960, 461—492.

2. Кириллова И. В. Некоторые вопросы механизма складкообразования (в связи с изучением внутренней структуры складчатых толщ). Труды Геофизического института, № 6 (133). Изд. АН СССР, М.—Л., 1949.

3. Куликов П. К. Тектоническое строение западной части Прокопьевского района Кузбасса. Известия Томского политехнического института, т. 90. Изд. Томского университета, Томск, 1958, 174—185.

4. M о л ч а н о в И. А., Б е л и ц к и й А. А. Кливаж мощных пластов Прокопьевского района и его влияние на очистные работы. Известия Томского индустриального института, т. 60, вып. 1. Изд. «Красное Знамя», Томск, 1939, 229—288.

5. Ч а р у ш и н Г. В. Изучение тектонической трещиноватости осадочных пород юга Сибирской платформы. Труды первого Всесоюзного тектонофизического совещания (1957 г.). Сб. «Проблемы тектонофизики». Под ред. В. В. Белоусова и М. В. Гзовского. Госгеолтехиздат, М., 1960. 216—229.

6. Э з В. В. К вопросу о связи трещиноватости в каменных углях Донбасса со складчатой структурой. Сб. «Складчатые деформации земной коры, их типы и механизм образования». Изд. АН СССР, М., 1962, 250—264.