Структуры трещинных и кливажных зон

Очень многие рудные поля характеризуются широким развитием трещинных структур, но расположенных вне видимой связи с крупными разломами. На таких объектах рудоподводящую и рудовмещающую роль играют трещины определенных систем. В отличие от разломов, трещины представляют собой преимущественно мелкие разрывные нарушения от микроскопически малых размеров до нескольких десятков или первых сотен метров по простиранию. Кроме того, у них относительно простое внутреннее строение и короткая история развития. Все твердые тела, в том числе и тела горных пород, разрушаются путем скалывания либо путем отрыва. Соответственно все трещины в горных.

Рис. 5.15. Главные типы кливажа, различаемые по степени участия вещества в деформации (по Г. Д. Ажгирею):

А — кливаж течения, Б — кливаж разлома, В — кливаж скола породах независимо от их природы могут быть отнесены к сколам или к отрывам. Как было показано выше, трещины скалывания образуются под действием максимальных касательных напряжений, а трещины отрыва — под действием максимальных растягивающих напряжений. Скалывание и отрыв могут проявляться как совместно, так и порознь, и возникать не только при сжатии, но и при сдвиге, изгибе, кручении и других деформациях.

Кливаж отличается от трещиноватости тем, что определяет способность пород легко раскалываться по определенным, весьма сближенным поверхностям, секущим слоистость или согласным с ней. Г. Д. Ажгиреем (1966) выделены три разновидности кливажа (рис. 5.15). Одна из них, кливаж разлома, представляет собой систему сближенных параллельных трещин, расчленяющих горную породу на пластинки. Никакой переориентировки минеральных зерен в пределах этих пластинок при этом не происходит, и деформация осуществляется за счет скольжения пластинок относительно друг друга по системе трещин. Такой кливаж ориентируется под углом к сжимающим силам (по закону эллипсоида деформаций). В отличие от этого, кливаж течения обусловлен закономерной ориентировкой плоских и удлиненных минералов горной породы вдоль параллельных плоскостей, которые в свою очередь приблизительно параллельны осевым поверхностям складок. Этот кливаж ориентирован перпендикулярно сжимающим усилиям. Единообразная ориентировка минералов придает породе свойство легкой делимости вдоль поверхностей кливажа течения. Между этими двумя главными типами кливажа существуют постепенные переходы. Поверхности потенциальной делимости пород можно представить себе как трещины-зародыши. Действительно, в верхней части коры после снятия нагрузки по этим направлениям могут образовываться тонкие трещины — потенциальные трещины переходят в реальные.

Некоторые разновидности хорошо развитых систем кливажа (чаше всего кливажа течения) среди слоистых пород, а также делимость массивных пород, обусловленная пластическими деформациями при складчатости, получили название сланцеватости.

Рассланцеванием называют часто расположенные поверхности делимости или трещиноватость, обязанную своим происхождением скольжению вещества горной породы по параллельным плоскостям в тектонических зонах крупных разрывных нарушений.

Форма и протяженность трещин определяют размеры и морфологию жильных рудных тел и месторождений. Развитие трещин и кливажа во вмещающих породах является обязательным условием формирования штокверковых месторождений. На таких месторождениях даже распределение содержания полезных компонентов во многом зависит от густоты сети трешин и их характера. На гидротермально-метасоматических месторождениях, руды которых замещают некоторые благоприятные породы, трещинные структуры обеспечивают поступление в эти породы гидротермальных рудоносных растворов и таким образом выполняют важную рудоподводящую роль. Кроме того, сама степень благоприятности пород для замещения зачастую зависит не только от их состава, но и от возможности свободного просачивания в них растворов, т. е. в конечном счете от трещиноватости пород.

Практически на любом месторождении или рудном поле можно установить большое число систем трещиноватости, некоторые из которых наложены на руды, являются, таким образом, послерудными и обычно не играют особой роли в размещении месторождений и рудных тел. Такие системы трещиноватости, однако, могут осложнить разведку рудных объектов. Значительно больший интерес представляют доминерализационные (дорудные) и внутриминерализационные (внутрирудные) структуры, активно участвовавшие в различной форме в процессах рудообразования, размещении месторождений, а также рудных тел и обогащенных участков в их пределах, определяющие морфологию рудных тел и их позицию. Процесс изучения трещинных структур поэтому начинается с установления последовательности их образования, связи их с теми или иными событиями геологической истории района, выяснения взаимоотношений различных систем трещин и их происхождения, а также характера движений по этим структурам. При изучении структур рудных полей и месторождений важно выяснить характер и направление движений в различные этапы формирования месторождения.

Дорудные движения представляют собой подвижки в плоскости рудоносной трещины, предшествовавшие образованию самой ранней минерализации. Дорудные движения могут устанавливаться только по структурам, обладающим следующими важными признаками: 1) рудные или жильные минералы должны быть.

Рис. 5.16. Преломление трещины на месторождении Севен-Терти (яо Д. Спуру).

1 — кварцевый монцонит-порфир, 2 — гранит; 3 — кварцевая жила.

«припаяны» к стенкам трещины, т. е. не должно быть послерудных нарушений в зальбандах жил; 2) рудоносная трещина должна быть заполнена минеральным парагенезисом первой стадии рудообразования. Выяснение направления дорудных движений позволяет выяснить историю формирования структуры месторождения, предугадать возможное положение наиболее часто встречающихся обогащенных участков оруденения (т.е. рудных столбов), приуроченных, например, к изгибам трещин по простиранию и падению. Дело в том, что породам, различным по физико-механическим характеристикам, свойственны разные углы скола. В хрупких породах он существенно меньше 45° (при отсутствии точных данных он может приниматься равным 30°), а в пластичных — значительно больше. Из-за этого трещины скола изменяют свою ориентировку при переходе из хрупких пород в более пластичные (рис. 5.16). Это явление напоминает преломление луча света на границе более и менее плотных сред. Кроме того известно, что угол скалывания возрастает с ростом всестороннего давления деформируемых пород.

Таким образом, трещины никогда не бывают идеальными плоскостями, все они в той или иной степени искривлены. Из-за этого при смещениях по ним в одних участках происходит притирание, а в других приоткрывание трещин. При этом положение участков притирания и приоткрывания зависит от направления движений по трещине. Например, в правых сдвигах приоткрываются участки с большим, а в левых сдвигах — с меньшим азимутом простирания (рис. 5.17). При взбросовых (надвиговых) движениях приоткрываются участки с меньшим, а при сбросовых — с большим углом падения.

Рис. 5.17. Участки приоткрывания разломов и крупных трещин в условиях: А — правого сдвига; Б — левого сдвига; В — сброса; Г — взброса (по В.А. Невскому).

Если рудоносная трещина проходит среди слоистых осадочных или вулканогенно-осадочных пород, направление смещения по ней может быть определено непосредственно по смещению соответствующего слоя в различных крыльях структуры. В массивных породах для той же цели могут использоваться смещения даек. Дополнительную информацию могут дать борозды скольжения на стенках трещин, к которым «припаяны» рудные и жильные минералы. Такие борозды указывают направление перемещения по стенкам трещины, которое может быть установлено на основе статистических замеров ориентировки борозд. Как будет показано ниже, еще одним методом установления направлений движений по трещине является изучение относительной ориентировки главной трещинной структуры и оперяющих ее трещин разного типа.

Существует множество классификаций трещинных структур. Классификационными признаками чаще всего являются либо ориентировка трещин, например относительно слоистости, сланцеватости в осадочных и метаморфических породах, либо условия образования этих структур. В первом случае классификация является геометрической. В соответствии с ней могут выделяться трещины согласные (ориентированы параллельно слоистости и сланцеватости), косые (пересекают слоистость и сланцеватость под углом относительно направления падения и простирания), продольные (параллельны простиранию, но пересекают слоистость и сланцеватость в вертикальном разрезе) и поперечные (секут слоистость и сланцеватость в плане и располагаются по направлению падения). При отсутствии в горных породах явных текстурных признаков (в массивных породах) трещины удобнее систематизировать на основе угла их падения: вертикальные (80—90°), крутые (45—80°), наклонные (30—45°), пологие (10— 30°), горизонтальные (0—10°). Геометрическая классификация является довольно формальной и чисто описательной.

Намного большее значение имеет классификация трещинных структур по генетическим признакам. Например, по типу разрушения они могут подразделяться на трещины скола, отрыва и расплющивания.

В.А. Невским (1979) предложена генетическая классификация трещин на основе напряжений, результатом которых они являются. Трещинные структуры при таком подходе могут относиться к образовавшимся под воздействием внутренних напряжений, которые возникают в процессе формирования и дальнейшего изменения горных пород (эндогенные трещины), или к возникающим под действием внешнего силового воздействия (экзогенные трещины). Первая из этих групп включает трещины различного происхождения: 1) литогенетические трещины отдельности (отрыва) в осадочных породах; 2) первичные контракционные трещины в интрузивных и вулканических магматических горных породах; 3) трещины, связанные с локальными изменениями объема горных пород; 4) трещины выветривания и 5) трещины разгрузки.

Трещинные структуры, обязанные своим образованием внешнему силовому воздействию, в свою очередь могут быть подразделены на: 1) тектонические и 2) нетектонические, которые обусловлены механической активностью внедрявшейся магмы, диапировых куполов, гравитационными процессами, ударом или возникли в процессе взрывных работ. Некоторые из структур нетектонического происхождения будут подробно рассмотрены в последующих главах. В настоящем же разделе целесообразно остановиться на характеристике трещинных структур тектонического генезиса, обратив особенное внимание на рудоносные структуры и их взаимоотношение с другими типами структур. Среди таких трещинных структур Л. И. Лукин (1986) выделяет три большие группы: 1) трещины, сопряженные с общим процессом складкообразования; 2) трещины, сопряженные с образованием отдельных складок; 3) трещины, наложенные на складчатость.