Образование нетектонических трещин в горных породах обусловлено изменениями внутренних свойств пород под влиянием сил, проявляющихся при экзогенных процессах вблизи или на поверхности Земли. Они подразделяются на следующие разновидности:

1. Первичные трещины.

2. Трещины выветривания.

3. Трещины оползней, обвалов и провалов.

4. Трещины расширения пород при разгрузке.

Первичные трещины образуются при уплотнении пород и уменьшении объёма в результате потери воды и физико-химических превращений – в процессе диагенеза (т.е. на стадии превращения осадка в горную породу). Эти трещины обычно развиты в отдельных слоях и располагаются по отношению к слоистости по-разному – косо, параллельно, либо имеют изогнутые сложной формы поверхности, а на поверхности наслоения – образуют полигональную сеть. В совокупности трещины формируют разные типы отдельности в осадочных и эффузивных породах.

Трещины выветривания образуются при экзогенном выветривании горных пород в результате раскрытия и расширения, ранее существовавших и образования новых трещин, в основном, за счет температурных градиентов. Их частота и количество уменьшается с глубиной, т.е. с удалением от дневной поверхности. Трещины выветривания могут наблюдаться на глубину до 10-15 м, а в некоторых случаях и до десятков метров.

Трещины оползней, обвалов и провалов имеют местное происхождение. Распространены обычно локально в виде трещин отрыва в верхней части, трещин скалывания на бортах и комплекса трещин в нижней части оползней, обвалов и провалов.

Трещины расширения пород при разгрузке разнообразны по своему проявлению. Они образуются в тех случаях, когда естественным или искусственным путём в локальных участках с горных пород снимается напряжение, вызванное тяжестью вышележащих пород. В горных выработках (штольнях, шахтах, штреках и т.д.), в бортах речных и овражных долин образуются трещины отрыва. У поверхности образуются трещины отслаивания, расположенные параллельно эрозионной поверхности. Трещины бортового отпора (отседания, откоса) развиваются в бортах долин рек и оврагов, врезанных в скальные и менее прочные породы. Обычно, они субпараллельны направлению долин, наклонены под углом 30-50º в сторону долины и распространены не глубже уровня реки.

2.1.3. Прототектонические трещины

Прототектонические или первичные трещины – это система закономерных трещин, которые возникают только в интрузивных телах в последние стадии их формирования под влиянием как внутренних сил интрузии, так и внешних напряжений. Различают (Kloos, 1922; и др.): 1) поперечные трещины (Q) – перпендикулярные к линейности; 2) продольные трещины (S) – параллельные линейности и перпендикулярные к слоям течения; 3) пластовые трещины (L) – параллельные слоям течения (первичной слоистости); 3) диагональные трещины (P) – располагающиеся с той или другой стороны от поперечных трещин (рис. 4.30, в разделе 4.3). В краевых частях интрузий, обладающих крутыми контактами, отмечаются ещё краевые трещины, падающие внутрь массива обычно под углом 20-45º. Более детально прототектонические трещины будут рассмотрены в разделе 4.3.

 

2.1.4. Тектонические трещины

Образование тектонических трещин обусловлено проявлением тектонических сил, вызываемых в земной коре эндогенными процессами. Возникающие при этом деформации почти всегда сопровождаются развитием трещин в горных породах, как на небольших участках, так и на огромных пространствах. Они более выдержаны по простиранию и падению, нередко ориентированы одинаково в разных по составу породах и подразделяются на следующие разновидности: 1 – трещины отрыва; 2 – трещины скалывания; 3 – кливаж.

Трещины отрыва

Трещины отрыва образуются в несколько стадий при проявлении в горных породах нормальных напряжений, превышающих пределы прочности этих пород, и ориентированы перпендикулярно к растягивающим усилиям (рис. 2.2). Они обычно приоткрыты, с неровной поверхностью и непротяжённые как по падению, так и по простиранию. Могут проявляться как в локальных участках, так и на больших пространствах, например, на бортах крупных прогибов или пологих смыкающих крыльях региональных флексур. Локальные трещины отрыва образуются на участках растяжения при формировании складок (продольные и поперечные трещины в ядрах линейных складок) и разрывов, а также на сводах куполовидных поднятий, где они радиально и концентрически расположены.

Трещины отрыва образуются также в условиях сжатия горных пород. Они короткие, расположены кулисообразно, параллельно оси сжатия и перпендикулярно к оси поперечного растяжения обычно в зонах тектонического дробления.

Трещины скалывания

Трещины скалывания образуются в условиях сжатия в направлении максимальных касательных напряжений при нагрузках, превышающих прочность пород (рис. 2.2).

Они выдержанны по простиранию и падению и обладают большой протяженностью. Стенки трещин обычно плотно сжаты и имеют гладкую поверхность, нередко со штрихами скольжения.

Рис. 2.2. Боковые оперяющие трещины, образующиеся при взбросе (а) и сбросе (б) в разрезах. Трещины скалывания (тонкие линии, параллельные плоскости сместителя) и трещины отрыва (жирные линии, расположенные под углом к плоскости сместителя. Стрелками указано направление смещения крыльев разрывов и направление максимальных касательных (τmax) и нормальных (σmax) напряжений.

Широко распространены трещины скалывания на участках, нарушенных сдвигами, сбросами и взбросами. Они формируются вблизи и параллельно поверхности сместителя одновременно с трещинами отрыва, которые ориентированы в противоположную сторону по отношению к наклону сместителя и перпендикулярно к оси наиболее растягивающих напряжений. Острый угол между трещинами отрыва и поверхностью сместителя (или трещинами скалывания) направлен в сторону перемещения крыла или блока (рис. 2.2).

Трещины скалывания и отрыва, проявленные в зонах разрывных нарушений, получили название «оперяющих трещин». При наложении трещин скалывания на трещины отрыва может произойти их объединение и образование единой крупной трещины. Трещины скалывания широко распространены в областях, где породы претерпели катагенез, метаморфизм и складчатость, и наблюдаются как в осадочных, так и в эффузивных и интрузивных породах.