Разрывные тектонические нарушения

Разрывные нарушения появляются в литосфере под воздействием механических напряжений, превосходящих предел прочности горных пород и вызываемых различными геологическими процессами. Появляющиеся при этом трещины, а также комбинации и системы трещин различаются по происхождению, размерам, форме, по положению в геологических структурах и в пространстве. По происхождению, прежде всего различают две группы трещин: тектонические и атектонические. Первые возникают при эндогенных процессах, вторые — при экзогенных (выветривании, оползнях, движении ледников и др.).

Из огромного количества разрывных нарушений наиболее простые представлены трещинами, возникающими почти мгновенно, например, при землетрясениях. Наиболее сложные обычно называют зонами разломов. Они очень разнообразны, развиваются в течение сотен миллионов лет, проникают глубоко в недра Земли и протягиваются на сотни и тысячи километров. Разрывные нарушения играют огромную роль не только в строении, но и в формировании земной коры. Они служат путями проникновения магмы в земную кору и на поверхность Земли, часто трассируются вулканами и интрузивными массивами. Ими облегчается движение гидротермальных растворов и часто контролируется размещение многих ценнейших эндогенных месторождений полезных ископаемых. Они существенным образом отражаются на процессах метаморфизма горных пород. К зонам многих разломов приурочены очаги землетрясений, а по трещинам происходят подвижки блоков земной коры. Крупные разломы определяют положение складчатых систем, четко отражаются в рельефе земной поверхности, часто определяют положение горных хребтов, речных долин, разного рода впадин и др.

Трещины — неотъемлемая часть любых разрывных нарушений — образуются в земной коре при ее растяжении и сжатии в результате отрыва (разрыва горных пород) или скалывания (среза). Отрывы вызываются нормальными напряжениями и не имеют связи с пластической деформацией, в отличие от скалывания, которое часто завершает пластическую деформацию, хотя может следовать и непосредственно за упругой деформацией. При растягивании пород трещины отрыва ориентируются перпендикулярно к главной оси растяжения, а при сжатии хрупких тел — параллельно оси сжатия и перпендикулярно к оси поперечного удлинения породы.

Трещины скола появляются и при расширении, и при сжатии. Теоретически они должны располагаться под углом 45° к оси сжатия или растяжения, т. е. в направлении максимальных касательных напряжений. Однако отклонения от этого направления бывают значительными (для сколовых трещин в земной коре, как показали исследования М. Хабберта и М. П. Биллингса, средний угол равен 31 ± 2°).

В земной коре трещины часто образуются при тектонических изгибах в связи с происходящим при этом растяжением горных пород. Их размеры зависят от масштаба, а расположение — от формы изгибов. Так, в куполах развиваются концентрические и радиальные трещины отрыва, иногда образующие «черепаховую» структуру (см. рис. 162, а и 169, а); в брахиантиклиналях образуются поперечные и продольные трещины, сменяющиеся радиальными на периклиналях. При тектоническом сжатии обычно образуются трещины скола (редко отрыва), а при сдвигах — как трещины скалывания (параллельные действующей паре сил и перпендикулярные к ней), так и трещины отрыва (часто в виде кулисообразных рядов).

Размеры трещин колеблются в очень широких пределах — от мелких трещин, не выходящих за границы одного пласта, до протягивающихся на десятки километров и проникающих на относительно большие глубины. Независимо от размеров трещины редко бывают плоскими. Чаще они изгибаются, имеют волнистую поверхность стенок и разную ориентировку. Поэтому всегда следует определять положение трещин в пространстве, т. е. измерять их простирание, азимут и угол падения ограничивающих их стенок, точно так же, как это делается при определении элементов залегания слоев.

В практике часто выделяют также угол наклона, образуемый трещиной с вертикальной плоскостью. Участки горных пород, разделенные трещиной, называют ее крыльями. У трещин, наклонных к горизонту, различают висячие и лежачие крылья. Иногда крылья трещин плотно примыкают друг к другу, иногда они раздвинуты. В первом случае трещины называют закрытыми, во втором — открытыми. Как разновидность закрытых трещин выделяют скрытые трещины, невидимые невооруженным глазом, но обнаруживающиеся при раскалывании породы. Открытые трещины обычно бывают заполнены или обломками пород, слагающих их стенки, или магматическими породами, или гидротермальными образованиями (кварцевыми жилами и пр.). Гораздо реже встречаются зияющие трещины.

По отношению к складкам трещины могут быть продольными, поперечными и диагональными (косыми). Часто встречаются комбинации и системы трещин, иногда очень сложные и образованные не одновременно. Из комбинаций трещин отметим широко распространенные кулисные системы и ветвящиеся (169) трещины (например, в виде «конского хвоста»).

Тектонические трещины делятся на две группы: разрывы, сопровождающиеся смещением крыльев, или параклазы, и разрывы без смещения крыльев — диаклазы.