Реферат: складчатые и разрывные дислокации пластов, особенности их влияния на инженерно-геологические условия

Слой и слоистость

Осадки и образующиеся при их диагенезе осадочные породы накапливаются в понижениях рельефа (на дне океанов и морей, озёр, в речных длинах, межгорных депрессиях и пр.) и, как правило, первоначально обладают горизонтальным залеганием. Образуемые ими уплощенные геологические тела называют слоями. Слой – это уплощенное геологическое тело относительно однородное по составу и строению, ограниченное приблизительно параллельными поверхностями раздела.

Верхняя граница слоя называется кровлей, нижняя — подошвой.

Примечание. Помимо термина «слой», часто употребляется термин «пласт», имеющий аналогичное значение, но обычно применяемый для полезных ископаемых, например угля, известняка и др.

 Расстояние между кровлей и подошвой слоя определяет мощность данного слоя. Различают два вида мощности: истинную мощность — кратчайшее расстояние между кровлей и подошвой пласта (по перпендикуляру) и видимую мощность — любое другое (не кратчайшее) расстояние между подошвой и кровлей.

Чередование слоёв определяет слоистое строение толщ осадочных пород.

Группы слоёв, обладающие некоторой общностью признаков, отличающих их от смежных по разрезу слоёв (или групп слоёв) объединяют в пачки. Такая общность может быть связана с особенностью строения (повторяющееся на некоторой мощности разреза переслаивание двух или более разновидностей пород), отличием в литологическом составе (обогащённость минеральными компонентами, ожелезнение и пр.) или другими признаками, визуально выделяющими группу слоёв из общей мощности толщи.

Форма слоистости отражает характер движения среды, в которой происходит накопление осадка. Выделяют четыре основных типа слоистости: параллельную (горизонтальную), волнистую, косую, линзовидную.

Параллельная слоистость, когда поверхности наслоения параллельны, свидетельствует об относительной неподвижной среде, в которой накапливался осадок. Такие условия возникают в озёрах или морских бассейнах ниже уровня действия волн и течений.

Волнистая слоистость имеет волнисто-изогнутые поверхности наслоения. Она формируется при движениях, имеющих периодическую смену в одном направлении, например при отливах, приливах, прибрежных волнениях в мелководных зонах моря.

Линзовидная слоистость образуется при быстром и изменчивом движении водной или воздушной среды, например в речных потоках или приливно-отливной полосе моря. Она характеризуется разнообразием форм и изменчивостью мощности отдельных слоёв. Часто происходит выклинивание слоя, что приводит к его разобщению на отдельные части или линзы. Генетически тесно связана с волнистой.

Косой слоистостью называют слоистость с прямолинейными и криволинейными поверхностями наслоения и с различными углами мелкой слоистости внутри слоя. Она образуется при движении среды в одном направлении, например реки, потока, морского течения или движения воздуха. В речных потоках косая слоистость имеет общий наклон в сторону движения воды. Дельтовая разновидность косой слоистости более крупная и отличается плавным причленением косых слоёчков к подошве слоя, а у кровли косые слоёчки исчезают, и появляется более грубый материал. Косая слоистость морских отложений характеризуется также более крупными размерами и сравнительно небольшим наклоном. На мелководье образуется очень тонкая, переплетающаяся косая слоистость, ориентированная в различных направлениях.

Виды слоистости (слойчастости)

I — волнистая (и линзовидная), II — горизонтальная, III — косая

Особенности строения поверхностей наслоения помогают выяснить происхождение и условия залегания осадочных толщь. К числу таких особенностей относятся: ископаемые знаки ряби, первичные трещины усыхания, следы жизнедеятельности организмов, отпечатки дождевых капель, кристаллов льда и др.

Глубина — залегание — горная порода

Глубина залегания горных пород существенно влияет на изменение их физико-механических свойств. Повышается сопротивление пород разрушению, вызывающее снижение буримости.

Влияние глубины залегания горных пород на сопротивление их разрушению обусловлено тремя основными факторами.

С увеличением глубины залегания горных пород и насыщающих их растворов непрерывно повышается их температура.

С увеличением глубины залегания горных пород и давления пористость, как правило, уменьшается.

Таким образом, эффективные давления, создаваемые в экспериментах, видимо, могут быть сопоставимы с юс величинами на глубине залегания горной породы, так как отношение Рп / Рг при одинаковых Р ф влияет на k незначительно.

Основные факторы, обусловливающие конструкцию сверлящих кер-ноотборников в необсаженных скважинах: характер горных пород, из которых отбирается керн, глубина залегания горных пород, конструкция скважин, давление и температура в точках отбора, параметры глинистого раствора. Из физико-механических свойств горных пород, определяющих конструкцию породоразрушающего инструмента, технологию выбуривания образца сверлящими керноотборниками, основным является бури-мость горных пород.

Зависимости относительных радиальных и тангенциальных напряжений от га при ф 0 и 90.

Для иллюстрации характера изменения стг и at по мере увеличения расстояния от скважины на рис. 9 приведены результаты соответствующих расчетов в безразмерном виде, для чего все давления и напряжения разделены на давление столба воды на рассматриваемой глубине залегания горной породы.

Геолого-технические характеристики ( ГТХ) — вторичная информация о свойствах горных пород, учитывающая технологические особенности процесса бурения. Анализ распределения этих характеристик по площади и по глубине залегания горных пород позволяет разделить геологическую толщу месторождения на однородные зоны и интервалы применительно к каждому технико-технологическому решению ( ТТР) в бурении. На основании анализа ГТКРМ применительно к каждому ТТР выявляются обобщенный и экстремальный ГТКРС.

В некоторых случаях пластовое давление может значительно превышать гидростатическое. Причем, вероятность встречи с аномально высоким пластовым давлением с глубиной залегания горных пород увеличивается. Аномально высокие пластовые давления наиболее широко распространены в районах активной тектонической деятельности.

Схема распространения упругих волн при сейсмической разведке.

Отраженные волны возвращаются к поверхности земли и регистрируются специальными сейсмоприемниками. По времени прохождения отраженных волн и известному расстоянию от места источника взрыва рассчитывают глубину залегания горных пород.

Твердость горных пород по штампу.

При увеличении всестороннего давления до 1000 кгс / см2 твердость горных пород может увеличиваться в 2 — 2 5 раза и более. Наибольшее увеличение ее наблюдается с увеличением всестороннего давления у горных пород, обладающих невысокой твердостью. Следовательно, по мере увеличения глубины залегания горных пород их твердость, при прочих равных условиях, увеличивается так же, как прочность, плотность, предел текучести и другие показатели.

Первичное и нарушенное залегание слоёв

Большая часть осадков образуется в морских или континентальных водоёмах или на прибрежных равнинах. Залегание осадков при этом практически горизонтальное (угол наклона не более 1o). Такое залегание называют первичным. Первичное залегание с более крутым залеганием пород, достигающем 3-4o, а иногда 10o может возникнуть на склонах наземных и подводных возвышенностей, каньонов, уступов. Первичное залегание осадочных пород сохраняется сравнительно редко и нарушается последующими тектоническими движениями, что приводит к их наклонному залеганию, образованию складчатых и разрывных нарушений.

Пласты осадочных пород могут иметь согласное и несогласное залегание по отношению друг к другу. В случае согласного залегания каждый вышележащий слой, без каких либо следов перерыва в накоплении осадков налегает на нижележащие породы. Несогласное залегание образуется тогда, когда между вышележащим и подстилающим слоями отмечается перерыв в осадконакоплении и стратиграфическая последовательность нарушена. Несогласное залегание может быть параллельным, когда пласты, несмотря на перерыв в отложении осадка, сохраняют параллельное залегание и угловым, когда одна толща лежит с перерывом по отношению к другой под определённым углом. Например, когда на смятом в складки пласте известняка горизонтально залегает слой песчаника. Выявление стратиграфических несогласий является одной из наиболее важных задач геологического картирования и проводится с использованием следующих признаков:

  1. характерное строение поверхности несогласия, имеющей неровности, вымоины, уступы;
  2. угловое несогласие между слоями разного возраста;
  3. резкий возрастной разрыв между фауной в выше- и нижележащих слоёв;
  4. резкое различие в степени метаморфизма двух соприкасающихся слоёв;
  5. присутствие базального конгломерата в основании несогласно залегающей серии пород;
  6. резкий переход от морских к континентальным отложениям и наоборот;
  7. следы выветривания на поверхности несогласия.

Разрывные нарушения (дизъюнктивные дислокации)

Тектонические движения иногда приводят к разрыву сплошности пластов горных пород и образованию разрывных нарушений или дизъюнктивных дислокаций. Различают нарушения без существенного смещения по ним и нарушения со смещениями. Нарушения без смещения – это трещины. Они различаются по ширине (от миллиметров до нескольких метров), по протяжённости (от первых сантиметров до десятков километров), по глубине, форме (прямолинейные, дугообразные и др.) и т.д. Кроме трещин тектонического происхождения существуют трещины экзогенного (нетектоничекого) происхождения – трещины усыхания, оползней, обвалов, расширения пород, отслаивания и др.

Дизюнктивное нарушение; a-b — вертикальное смещение

К нарушениям со смещением относятся сбросы, взбросы, сдвиги и надвиги. Элементами тектонических нарушений являются: сместитель, крылья, угол наклона сместителя амплитуды смещения.

Сместитель – это плоскость, по которой происходит смещение. Угол наклона сместителя может варьировать от нескольких градусов до 80-90o. Крылья – толщи пород, расположенные по обе стороны сместителя. При наклонном положении сместителя крыло, которое располагается над ним, называется висячим крылом, а расположенное под ним – лежачим. Амплитуда смещения – величина относительного перемещения пластов. Различают амплитуду смещения по сместителю, вертикальную, горизонтальную, стратиграфическую.

Одной из наиболее характерных форм разрывных нарушений является сброс. Это нарушение, у которого сместитель наклонён в сторону опущенного крыла (независимо от того, является оно висячим или лежачим). Если же сместитель наклонен в сторону приподнятых пород и уходит под них, то такое нарушение называется взброс. В отличие от описанных типов нарушений сдвигом называется разрывное нарушение, у которого перемещение происходит преимущественно в горизонтальном направлении, а сместитель расположен вертикально. Часто (или почти всегда) сбросы и сдвиги проявляются совместно и называются сбросо-сдвигами и сдвиго-сбросами.

Надвигом называется дислокация с разрывом пластов и надвиганием одного крыла на другое по относительно пологой или горизонтальной плоскости. Это нарушение взбросового типа, возникающее обычно вместе со складчатостью. Выделяют крутые (более45o), пологие (менее45o) и горизонтальные надвиги. Эти структуры широко проявлены в складчатых областях. Надвиг с большим горизонтальным перемещением называется шарьяжем, у которого висячее крыло может перемещаться на многие километры и даже на десятки километров.

Сбросовые нарушения часто проявляются в виде систем сбросов и взбросов. При этом образуются своеобразные структуры.

Грабен – опущенный участок земной коры ограниченный параллельными сбросами значительной протяжённости.Горст – приподнятый участок земной коры, заключенный между параллельными разломами.

Несколько параллельных ступенчато расположенных грабенов образуют сложный грабен. Это относится к структурам Великих африканских озёр (Танганьика, Альберта, Рудольфа), рифту Красного моря, рифту озера Байкал, Рейнскому грабену и др.

Евгений Тутлаев

Очень нравится писать о путешествиях и туризме! Открыт и буду рад сотрудничеству с турфирмами, гидами, организаторами путешествий, авиаперевозчиками! Пишите!

Оцените автора