Елементарні дислокаційні структури та їх множини

До елементарних дислокаційних структур, як відзначалося вище, відносяться, мікродислокаційні утворення, котрі проявлені на зерновому рівні й відображуються в певних текстурах порід. Утворюються вони при реалізації одного певного механізму деформаційних перетворень гірських порід і безпосередньо відображують реологічні властивості середовища. Такі структури завжди є одним з елементів будь-яких більш складних дислокаційних утворень.

До дислокаційних структур даного типу належать: 1) тріщини, 2) катаклазити всіх типів, 3) кліваж усіх типів, 4) сланцюватість усіх типів; 5) тектонічна гнейсуватість, 6) тектонічна трахітоїдність, 7) тектонічна мікросмугастість усіх типів.

3.2.1. Тріщини та тріщинуватість

Тріщиною називається крихкий мікро- або мезорозрив, за яким відбувається втрата суцільності (деструкція) геологічного тіла. Серед таких розривів виділяють тріщини відриву та сколювання. Перші утворюються по площинах найбільших нормальних напружень, а другі – по площинах максимальних дотичних напружень, орієнтованих у природних умовах під кутами 30–40° (теоретично 45°) до напрямку сил. Крім того, виділяють ще тріщини розтягу (як підтип тріщин відриву), що утворюються в пухких чи наближених до них породах, які мають міцність на відрив на один або декілька порядків менше, ніж на стиснення.

Утворення тріщин відбувається в різноманітних геологічних умовах i викликається багатьма фізичними факторами, що дає підставу поділяти ці деформаційні утворення на наступні генетичні типи: 1) усихання, 2) діагенетичні, 3) фізичного вивітрювання, 4) поверхнево-гравітаційні, 5) поверхнево-пов'язані, 6) техногенні, 7) мінеральних фазових змін, 8) прототектонічні, 9) гідро- та магморозриву, 10) тектонічні. Перші дев'ять типів тріщин належать до групи нетектонічних.

3.2.1.1. Нетектонічні тріщини

Розглянемо коротко найважливіші риси перерахованих нетектонічних тріщин. Крім того, докладніші характеристики окремих їх типів наведено в інших розділах даної роботи.

Тріщини усихання. Розриви цього типу належать до числа тріщин розтягу. Вони формуються, головним чином, у пухких глинистих відкладах при висиханні їх на сонці. Породжуються силами контракції, що діють усередині тіла. Утворюють відносно ізометричні полігони, форма яких певною мірою відображає більш-менш рівномірний розподіл відзначених сил. Подібні тріщини, звичайно, прямовисно заглиблюються, створюють клиноподібні порожнини, які часто заповнені більш пізнім матеріалом.

Діагенетичні тріщини. Такі тріщини виникають на стадії діагенезу осадових порід унаслідок ущільнення та зміни об'єму цих порід. Вони також породжуються силами, що діють усередині тіла. Але на відміну від попереднього випадку ці сили тією чи іншою мірою просторово використовують шаруватість та літологічну неоднорідність товщ. Зокрема, шаруватість частково пристосовує напрямки дії цих сил до положення своїх поверхонь, а літологічна неоднорідність приводить до літологічно вибіркового перерозподілу деформацій. Тому поряд із тріщинами відриву та розтягу, звичайними для діагенезованих порід, з'являються тріщини сколювання і, крім того, тріщини всіх типів отримують певне орієнтування відносно поверхонь нашарування. Зокрема, тріщини відриву і розтягання орієнтуються переважно нормально до цих поверхонь, а сколювання – діагонально або паралельно до них. Усі тріщини разом надають породам блочної прямокутної або трапецоїдної подільності. При цьому розмір відповідних цій подільності блоків у грубошаруватих осадових породах, як правило, перевищує 0,8-1,0 м, і цікаво, що він зменшується на один-два порядки в тонкошаруватих породах і особливо в тонкоуламкових.

Одним із підтипів діагенетичних тріщин є тріщини синерезису (синерезис – зменшення об'єму внаслідок підземного збезводнення), які утворюються по глинистих, гелеподібних карбонатних та кременистих осадках. Серед цих тріщин домінують розриви відриву та розтягу. Подібні тріщини розташовуються хаотично і складають тримірну сітку, яку ще називають "сіткою для курчат".

Тріщини синерезису добре зберігаються в глинах, алевролітах, вапняках, доломітах, опоках та інших подібних породах.

Тріщини фізичного вивітрювання. Подібні розриви утворюються внаслідок періодичного об'ємного розширення та стиснення гірських порід при добових та річних коливаннях температури. Особливе місце серед них займають тріщини злущування (відшарування, десквамації), які поділяють породи на плоско-лінзоподібні блочки, що нагадують кліваж. Це типові тріщини відриву (ця особливість відрізняє їх від крихкого кліважу, який являє собою сколювання).

Тріщини поверхнево-гравітаційні. Такі розриви своїм походженням зобов'язані схиловим та провальним явищам. Серед них мають місце тріщини відриву, розтягання і сколювання. Найбільш яскраво вони розвинені у зсувах (зміщеннях частин схилів). У верхній частині таких гравітаційних утворень, тобто над зсувними тілами, розвинено тріщини відриву, а під зсувним тілом – сколювання (див. розд. "Поверхнево-гравітаційні комплекси").

Поверхнево-пов'язанні тріщини.До цього типу розривів належать тріщини, які утворюються внаслідок розвантаження масивів гірських порід при ерозійних процесах, а також при виникненні непідтримуючих (нависаючих) границь. Розвиток таких тріщин викликається реакцією зв'язку в одному напрямку. Порода розшаровується чи розтріскується по площинах, паралельних новоутвореній відкритій поверхні. В ерозійних масивах скупчення таких тріщини називають екзогенним відшаровуванням. Воно певною мірою також нагадує кліваж (3.2.1).

Поверхнево-пов'язані тріщини звичайні й для керна глибоких свердловин. Так, у керні надглибокої Криворізької свердловини, що піднятий з глибини більше 4 км, подібні тріщини орієнтовані перпендикулярно чи під кутом до осі керна і поділяють цей керн на субпаралельні плашки.

Рис. 3.2.1. Горизонтально залягаючі поверхнево-пов'язані тріщини (у верхній частині відслонення) та тектонічні тріщини (у нижній частині відслонення) в неоархейських граніто-гнейсах на Середньому Побужжі

Техногенні тріщини.Тріщини цього типу виникають при створенні великих штучних навантажень на поверхню ґрунтів (при будівельних роботах, створенні насипів, відвалів, водосховищ тощо, проходці гірничих виробок та вибухових роботах). Відзначені дії приводить до активізації зсувних явищ і виникненню тріщин, характерних для зсувів. Проходка гірничих виробок стимулює появу поверхнево-пов'язаних та інших типів тріщин. Вибухові роботи викликають утворення концентричних, радіальних та інших систем тріщин.

Тріщини мінеральних фазових змін. Їм відповідають тріщини відриву або розтягання, виникнення яких зумовлюється зменшенням або збільшення об'єму у зв‘язку зі зміною складу мінеральних фаз. Вони характерні для глинистих, гіпсових і деяких карбонатних порід. При цьому в глинистих породах формування таких тріщин, наприклад, стимулюється переходом монтморилоніту до іліту, у гіпсових породах – переходом гіпсу в ангідрит чи навпаки, а в карбонатних породах – кальциту в доломіт.

Прототектонічні тріщини. Такі тріщини утворюються внаслідок зменшення об'єму геологічних тіл при остиганні. Серед розривів цього типу переважають тріщини відриву, але мають місце і тріщини сколювання. Класичним прикладом прототектонічної тріщинуватості є стовпчаста та інша їй подібна подільність у вулканічних тілах та прототектонічна тріщинуватість в інтрузивних тілах.

Тріщини даного типу виникають і при регіональній зміні термального режиму, викликаній підняттям та денудацією великих блоків земної кори. Вони завжди розвинені на щитах та орогенах, де утворюють регіональний тріщинний фон.

Тріщини гідро- та магморозриву.Поява подібних тріщинініціюється впровадженням під тиском гідротермальних розчинів та магми. Як правило, вони представлені розкритими тріщинами відриву, заповненими жильним матеріалом.