2.1.6. Изучение трещиноватости

Методика полевых исследований трещин

Полевые наблюдения над трещиноватостью заключаются в определении элементов залегания, в регистрации частоты и установлении степени и характера заполнения (минерализация, оруденение, дайка и т.д.) и типа трещин. Главным условием при изучении трещиноватости является массовость или статистически значимое для изучаемого геологического объекта количество замеров и определений. Это могут быть сотни и даже тысячи замеров. Регистрируются все трещины, но при очень большом их количестве записи в журнале группируются по интервалам азимутов простирания или падения, по величине трещин, по характеру заполнения, по возрасту и т.д. Наиболее простой способ – регистрация частоты трещин на одну квадратную единицу площади.

При изучении трещин на больших площадях выбираются несколько небольших характерных участков – «структурных блоков». По каждому участку регистрируют все трещины и отмечают все их параметры. Сначала описываются трещины одного, затем другого направления и т.д. Затем трещины каждого направления нумеруют и отмечают следующие данные:

1 – номер трещины, расстояние от предыдущей и до последующей, азимуты её простирания и падения и угол падения плоскости трещины;

2 – выдержанность трещины по направлению и по поверхности обнажения, её длина и ветвление;

3 – ширина трещины;

4 – зияние трещины и характеристика материала, заполняющего трещину;

5 – характер поверхности стенок трещины (гладкие, ровные, бугристые, шероховатые, следы скольжения и др.);

6 – характер выветривания стенок трещины (налеты, примазки и др.);

7 – общая густота трещин данного направления (отношение числа трещин к длине описываемого участка);

8 – соотношение трещин разной длины.

Методика дальнейшей работы над материалом заключается в его статистической обработке, т.е. в составлении диаграмм определенных систем трещин – роз-диаграмм азимутов падения (рис.), роз-диаграмм азимутов простирания (рис.), стереограмм азимутов и углов падения трещин (рис.), в определении степени трещиноватости, степени трещинной проницаемости и других параметров горных пород реперных участков и регионов.

Полученные усреднённые данные замеров трещин затем наносятся на геологическую или структурную карту соответствующими значками, либо в определенных местах помещают диаграммы в уменьшенном виде.

При изучении и выявлении трещиноватости кроме прямых методов применяются и косвенные методы, например, геофизические – электропрофилирование, эманационная съёмка, магниторазведка и т.д.

Графические методы изображения замеров трещин.

После разделения многочисленных замеров трещин на системы определённого генезиса составляются разнообразные диаграммы для каждой системы трещин и, при необходимости, сводные диаграммы для всех трещин.

Наиболее простые диаграммы – розы-диаграммыазимутов линий или следов простирания, азимутов падений и углов падения трещин.

Для построения розы-диаграммы углов падениятрещинна четвертую часть круга (квадрант) условного радиуса наносится градусная сетка от 0º до 90º и проводятся радиусы с интервалом между ними, например, 10º. Все замеры объединяются в группы с интервалом в 10º (0-10º, 11-20º и т.д.). Максимальное количество замеров в каком-то интервале будет соответствовать длине радиуса. Это будет размер масштабной линейки, которую необходимо разбить на деления, соответствующие максимальному количеству замеров в определённом интервале. Затем в каждом интервале отложить количество замеров в масштабе, точки соединить (либо в пределах интервала через эти точки провести линии) и закрасить.

Розы диаграммы простирания следов трещин(след трещины – линия пересечения плоскости трещины с дневной поверхностью) строятся на полукруге произвольного радиуса с градусной сеткой северных румбов. Процедура построения такая же, как и при построении розы-диаграммы углов падений, но прежде необходимо все замеры простирания трещин перевести в северные румбы (рис. 2.19).

Розы диаграммы азимутов падений трещинстроятся на круге произвольного радиуса аналогичным образом.

Этот недостаток устраняется при использовании для анализа замеров трещин, например, стереографической равноплощадной сетки Вальтера-Шмидта (или Ламберта-Шмидта).Более удобно использовать готовую сетку, наклеив её на картон. Но можно использовать упрощённую сетку, изготовленную самостоятельно, – круг радиусом 10 см с окружностью, градуированной через определённые интервалы против часовой стрелки от северного радиуса, который размечен с помощью масштабной линейки (рис. 2.20) от центра круга через определённые интервалы от 0 до 90º (рис. 2.22).

Последовательность работы

На подготовленную сетку (рис. 2.22) накалывается восковка с риской (рис. 2.23), поставленной в направлении севера. При нанесении замеров азимутов падения кальку поворачивают так, чтобы риска совместилась с соответствующим азимутом падения трещины и на линии вертикального радиуса ставится точка, соответствующая углу падения трещины. В геометрическом смысле эта точка будет представлять собой проекцию места пересечения перпендикуляра, восстановленного к поверхности трещины, с поверхностью полушария (полусферы). Таким образом, выносятся все замеренные трещины.

Затем калька с вынесенными замерами накладывается на сетку квадратов, стороны которых равны 1 см с радиусом, равным 10 см. Центр окружности располагается в середине сетки. Из плотной бумаги вырезается кружок диаметром 2 см. Площадь этого круга будет равна 1% площади большого круга. Передвигая кружок по кальке, наложенной на сетку квадратов, производят подсчет точек, попадающих в кружок, и записывают число их в центре кружка (рис. 2.24). При этом кружок должен вписываться в четыре смежные клеточки сетки. Точки, расположенные у окружности большого круга, суммируются и записываются на противоположных сторонах диаметра.

После определения всех индексов на кальке проводятся изолинии, отражающие плотность точек в количественном или процентном отношении (рис. 2.24). Изолинии проводятся путём соединения одинаковых индексов плавными кривыми линиями, и весь процесс очень напоминает нанесение горизонталей при составлении топографической карты. Участки с максимальным количеством точек или индексов будут являться полюсами максимально распространённых трещин. На рис. 2 25 отображены две системы субвертикальных трещин и одна – пологая.

В настоящее время существуют компьютерные программы для анализа плоскостных структур, в частности, трещин и трещиноватости, а также кливажа, использование которых в полевых условиях пока крайне затруднено по техническим причинам.

Практическое значение трещиноватости.

Трещины и трещиноватость горных пород имеют исключительно большое практическое значение:

1. Трещины и трещинные зоны служат проводниками и коллекторами как нефти и газа, так и различных рудоносных растворов (гидротерм) и магматических газов (при возгонке и пневматолитическом метасоматозе). С ними связаны многочисленные жильные и контактово-метасоматические месторождения рудных и нерудных полезных ископаемых.

2. Трещинные зоны дробления кристаллических (магматических и метаморфических) и осадочных пород нередко бывают водоносными.

3. Данные по трещиноватости пород обязательно учитываются при гидротехнических, градостроительных работах, при постройке туннелей, железных дорог важных технических объектов и т.д.

4. Изучение тектонических трещин позволяет восстанавливать кинематику и динамику деформаций, а также историю геологического развития участка, района или региона.

5. Данные по трещиноватости всегда учитываются при оценке горных пород в качестве строительного или облицовочного материала. Например, если необходим материал для получения щебёнки наиболее благоприятными будут интенсивно трещиноватые породы, а для облицовки – наоборот.

6. При геологическом картировании данные по трещиноватости позволяют выявлять компетентные и некомпетентные слои, крупные складки, запрокинутые и нормальные крылья складок, положение шарниров складок и т.д.