1.2 Основные понятия

Трещина - это разрыв сплошности горных пород, перемещение по которому" либо отсутствует, либо имеет незначительную величину. Форма трещин отличается от формы других полостей в породах (пор, каверн и др.) резким преобладанием протяженности во всех направлениях стенок трещин над расстоянием между стенками. Трещины образуются при действии на породу сил, превышающих предел прочности породы. Эти силы возникают в результате различных эндогенных, экзогенных геологических и антропогенных процессов и могут быть как внешними для породы (тектонические, гравитационные и др. силы), так и внутренними, возникающими при изменении температуры, влажности, плотности породы.

Трещиноватость или сеть трещин - это совокупность всех трещин, совместно развитых в конкретном объеме горной породы.

Система трещин - это совокупность трещин, совместно развитых в конкретном объеме породы и имеющих близкую пространственную ориентировку. Как правило, одновременно бывает развито несколько систем трещин. Но встречаются массивы горных пород с одной системой трещин (рисунок 2) или бессистемной (хаотичной) трещиноватостью.

Отдельность - это характерная форма блоков (глыб, кусков) горной породы, образующаяся при раскалывании породы. Размеры блоков различны - от нескольких сантиметров до сотен метров в поперечнике. Отдельность обусловлена наличием пересекающихся систем трещин. Поэтому вид отдельности и размеры блоков пород определяются ориентировкой, интенсивностью и частотой систем трещин (рисунок 3). В осадочных породах и. в частности, в угленосных толщах распространены кубическая, параллелепипедальная. плитчатая, призматическая, сферическая, чешуйчатая отдельности.

Рисунок 2.2 – Трещиноватость горных пород в обнажении

Рисунок 2.3 – Матрицевидная (а), плитчатая (б), шаровая (в) отдельность (начало рисунка)

Рисунок 2.3 – Матрицевидная (а), плитчатая (б), шаровая (в) отдельность (продолжение рисунка)

Зона трещиноватости – это линейно вытянутый участок земной коры, в пределах которого трещины развиты более интенсивно, чем в окружающих породах. Образуются обычно на небольшой глубине.

Зона дробления (брекчировання) - это линейно вытянутый участок земной коры (независимо от размеров), в пределах которого горные породы разбиты трещинами на небольшие блоки, смещенные и повернутые относительно первоначального залегания. Образуются в условиях небольших глубин.

Кливаж - способность породы раскалываться на отдельные элементы размером до 1 см в поперечнике по густо развитой системе параллельных поверхностей, секущих слоистость или согласных с ней. Кливаж возникает за счет ориентировки минералов или образуется независимо от такой ориентировки по сети параллельных трещин.

1.2.1 Типы трещин в горных породах

Существуют различные классификации трещин: геометрические, генетические и специальные. Все они характеризуют трещины с различных точек зрения и потому не исключают, а дополняют друг друга:

а) По степени открытости и проявленности различают скрытые (микротрещины, не видимые невооруженным глазом и обнаруживающиеся лишь при раскалывании породы, которая ломается по этим трещинам), закрытые (хорошо заметные, но с плотно прижатыми стенками) и открытые (обладающие некоторой полостью) трещины.

б) По размерам выделяют малые или внутрипластовые трещины, когда они не выходят за пределы одного пласта, и большие трещины, секущие несколько пластов; абсолютная длина большинства трещин - метры и десятки метров, но она может колебаться от миллиметров до сотен метров.

в) По форме выделяют прямые, дуговидные, кольцевые, изломанные трещины с гладкими или неровными краями.

г) Угол падения трещин может изменяться от 0° до 90°. По углу падения выделяют горизонтальные (0-5°), пологие (5-20°), слабонаклонные (20-45°), крутые (45-80°). вертикальные (80-90°).

д) По отношению к залеганию слоев трещины могут быть продольными (параллельные простиранию породы), поперечные (рассекающие породу в направлении падения), косые (рассекающие породу в любом промежуточном направлении), согласные (следующие параллельно слоистости и сланцеватости) (рисунок 4).

На округлых складках могут быть выделены радиальные и концентрические трещины.

1- поперечная; 2- согласная; 3 – косая; 4 – продольная.

Рисунок 2.4 – Трещины в осадочных породах

е) По отношению к оруденению выделяют дорудные. внутрирудные и послерудные трещины.

ж) По характеру действия сил. приведших к возникновению тектонических трещин, все трещины горных пород, независимо от источника сил. делятся на трещины отрыва и трещины скалывания.

Трещины отрыва (раскола) образуются в плоскости, параллельной сжимающим силам и перпендикулярной растягивающим силам, когда величина последних превышает предел прочности породы на отрыв (рисунок 5). В момент образования эти трещины открыты. Вдоль стенок трещин отрыва наблюдаются только небольшие смешения, т.к. перемещение в породе направлено перпендикулярно к стенкам трещины (рисунок 6).

Размеры трещин отрыва колеблются в широких пределах - от микроскопических (не видимых глазом) до нескольких десятков и сотен метров в длину, при ширине открытия от мм до м.

Рисунок 2.5 – Трещины отрыва образующиеся при сжатии (а), растяжении (б) и сдвиге (в). Р- внешние силы; Стрелки – смещения блоков породы относительно трещин отрыва

К трещинам отрыва часто приурочены дайки магматических пород, рудные и нерудные жилы (рисунок 7). Они могут быть коллекторами нефти и газа, подземных вод. Открытые трещины отрыва часто водоносны и нередко они обуславливают большой приток подземных вод к горным выработкам, а также большие потери воды на фильтрацию из каналов, водохранилищ, из-под тела плотин.

Рисунок 2.6 – Конусообразный ряд трещин отрыва в природе

1-углистые сланцы; 2- граниты; 3- кварц-касситеритовые жилы; 4- метаморфические сланцы; 5- гранит – аллиты; 6 – простирание оси антиклинали

Рисунок 2.7 – Схема строения оловянного месторождения, приуроченного к системе трещин отрыва

Морфологические признаки трещин отрыва. Трещины отрыва легко отличаются от трещин скалывания по изогнутой, непрямолинейной форме. Стенки их неровные, шероховатые, рваные. Ориентировка трещин отрыва зависит от физико-механических свойств пород: эти трещины обычно огибают участки более твердых пород (например, гальку в конгломерате (рисунок 8). часто меняют ориентировку при переходе из одного вида породы в другой или совсем затухают. По простиранию и падению трещины отрыва быстро выклиниваются. Жилы, приуроченные к трещинам отрыва, имеют неправильную форму с раздувами и пережимами.