6. Условия формирования нарушенного залегания осадочных горных пород. Элементы пликативных и дизъюнктивных дислокаций.

В горных областях (Кавказ, Карпаты, Урал, Тянь-Шань и др.) пласты осадочных пород выведены из обычного для них горизон­тального положения. Причиной этому служат складчатые и раз­рывные движения земной коры, которые проявились в разные геологические эпохи с разной интенсивностью. Нарушение в залегании осадочных пород сильно изменяет прежде всего высот­ное положение слоев, поскольку в процессе горообразовательных явлений наиболее древние прочные породы поднимаются к поверхности земли и могут служить основанием или материалом для строительства транспортных соору­жений.

Рис. З.П. Элементы залегания пласта:

/ — линия простирания; 2 — ли­ния падения; ос — угол паления пласта

При спокойном горизонтальном залегании пласты имеют пример­но одинаковые отметки и их вывод на поверхность земли зависит толь­ко от рельефа местности. При плос­ком рельефе на поверхности земли будет залегать только один верхний пласт пород. В пересеченной мест­ности пласты будут обнажаться в откосах оврагов, речных долин и котловин примерно на одних и тех же отметках.

Если же пласты осадочных по­род выведены из обычного для них горизонтального положения, то их высотное положение вблизи поверхности земли определяется ус­ловиями залегания пород, т.е. углом падения и простиранием пла­ста, или направлением падения пласта.

Тектонические движения земной коры деформируют толщи горных пород, вследствие чего нарушаются начальные условия залегания горных пород, имевших место и промессе их образова­ния. Такие нарушения в залегании горных пород называются дис­локациями, а сами породы — дислоцированными.

Нарушения в залегании осадочных горных пород подразделя­ют на две группы: нарушения без разрыва сплошности пластов (пликативные дислокации) и нарушения с разрывом сплошно­сти слоев (дизъюнктивные дислокации).

Пликативные дислокации

Среди пликативных дислокации наиболее простым видом яв­ляется моноклинальное залегание — наклон слоев в одну сторону. Для определения положения пласта в пространстве необходимо знать элементы его залегания, т.е. простирание, падение и угол падения.

Простиранием пласта называется направление линии пересе­чения пласта с горизонтальной плоскостью. Положение линии простирания определяется горным компасом и выражается в гра­дусах.

Падение пласта — линия, перпендикулярная линии простира­ния, указывающая направление падения пласта. Гак же. как и линия простирания, положение линии падения относительно строи спета проще всего определяется в азимутах или румбах гор­ным компасом.

Угол падения пласта — наклон пласта к горизонтальной пло­скости (измеряется в градусах). Если пласты пород стоят вертикально или близко к вертикальному положению, то говорят, что они поставлены на голову.

Складки — волнообразные изгибы пластов горных порол, раз­личной формы и величины. В общем случае различают два типа складок: синклинальные (расположенные выпуклостью вниз) и антиклинальные (расположенные выпуклостью вверх).

В складках различают следующие части: крылья — боковые части складки; замок (или шарнир) — место перегиба складки; ядро — внутренняя часть складки, заключенная между замком и крыльями.

Всякая складка в плане имеет замкнутый контур слагающих ее слоев. Если верхняя часть антиклинальной складки в результате воздействия атмосферных явлений и поверхностных вод окажется смытой, то выходы пластов на поверхности земли будут выгля­деть концентрическими эллипсами различной величины.

Однако могут быть складки, длина которых близка их ширине. Такие складки называются куполами.

В горных местностях преобладают так называемые линейные складки, длина которых во много раз больше ширины, вслед­ствие чего простирания слоев вдоль складки на очень больших расстояниях параллельны.

В плане антиклинальные складки отличаются от синклиналь­ных тем, что ядро первых сложено более древними породами, а крылья — более молодыми; в синклинальных же склад­ках, наоборот, в ядре залегают более молодые складки, чем на крыльях.

Дизъюнктивные дислокации

Разрывные нарушения возникают в различных природных ус­ловиях и имеют самые разнообразные формы, однако наиболее часто встречаются сбросы и надвиги.

Сброс — разрывное нарушение, сопровождающееся более или менее вертикальным перемещением масс горных пород по повер­хностям разрыва. Трещина, по которой происхо­дит перемещение, называется сбрасывателем. Пересечение сбра­сывателя с дневной поверхностью называется линией сброса. Пе­ремещенные по сбрасывателю части называются крыльями сброса.

Различают открытые и закрытые сбросы. У закрытых сбросов крылья прилегают друг к другу, у открытых — сбрасыватель имеет некоторую ширину (в этом случае обычно он заполнен обломка­ми боковых пород — брекчией трения или жильными образова­ниями — и лишь в очень редких случаях бывает зияющим).

При сочетании нескольких сбросов образуются ступенчатые сбросы: горст (выступ, ограниченный сбросами), грабен (впадина, ограниченная сбросами) и т.д. Примером грандиозного грабена является оз. Байкал с максимальной глубиной 1 741 м.

Надвиг — разрывное нарушение, сопровождающееся надвиганием одной части горных пород на другую по поверхно­сти надвига.

Контуры Кольского и Крымского полуостровов и оз. Байкал почти полностью предопределены наличием развитых здесь сбро­сов громадной амплитуды.

Угловое несогласие в залегании пород

Особое место среди различных форм залегания пород занима­ет форма углового несогласия. Схематично форми­рование углового несогласия можно разделить на следующие про­цессы:

1) отложение горизонтально залегающей толщи осадков на морском дне с последующим переходом их в горные породы;

регрессия моря, выход пород из-под уровня моря с последу­ющими горообразовательными движениями (или наоборот);

разрушение созданного в результате горообразовательных дви­жений рельефа поверхности земли;

4) вновь погружение под уровень моря и отложение более молодых горизонтально залега­ющих осадков на дислоцированную толщу пород с угловым не­согласием.

Угловое несогласие, как и стратиграфическое, указывает так­же на наличие древней коры выветривания, в пределах которой породы, как правило, сильно видоизменены процессами вывет­ривания и обладают пониженными прочностными характеристи­ками по отношению к исходной породе, не затронутой этими процессами.

Форма нарушения залегания горных пород может оказать су­щественное влияние на устойчивость элементов конструкций транспортных сооружений.

Так, наличие синклинальной или антиклинальной складки в толще горного массива может существенным обра­зом повлиять как на величину горного давления и конструкцию тоннельной крепи, так и на технологию выполнения строитель­ных работ.

Наличие в откосе крутопадающих в сторону выемки слоев скаль­ных пород может стать причиной проявления оползневого про­цесса по схеме оползня скольжения. Другие разнообраз­ные формы оползневых процессов природных склонов также те­сно связаны с теми или иными нарушениями в залегании горных пород.