Навстречу 250-летию Московского университета
Т.Ю. Тверитинова
Одной из важнейших характеристик горных массивов является разломно- (трещинно-) -блоковая структура (РБС). Зарождаясь на стадии литификации в осадочных,
кристаллизации в магматических, постметаморфических преобразований в метаморфических породах, проходя в дальнейшем неоднократные перестройки в меняющемся поле тектонических
напряжений, а также приобретая специфические признаки в приповерхностной зоне литосферы, РБС горных массивов постоянно видоизменяется. Первичная РБС горных массивов отражает,
во-первых, неоднородность исходных осадков, магматических расплавов, текстурных особенностей метаморфических пород, во-вторых, характер процессов формирования горной породы.
Тектоническая составляющая РБС связана с реологией горных массивов с учетом исходных (дотектонических) структурно-вещественных неоднородностей, а также определяется параметрами
тектонических полей напряжений. Формирующаяся при снятии литостатической нагрузки экзогенная составляющая РБС подчеркивает все приобретенные горным массивом структурные неоднородности.
Аналогичные закономерности распределения РБС устанавливаются на уровне как более мелких (части массивов), так и более крупных геологических объектов (формаций, блоков, тектонических
блоков, литосферы в целом), т.е. РБС является разномасштабной сложной фрактально организованной системой. РБС включает, с одной стороны, разномасштабные дизъюнктивные структуры
от микротрещин до планетарных разломных зон, с другой различной формы отдельности, ограниченные этими дизъюнктивами, от отдельностей в породе до крупных блоков литосферы.
Количественные параметры РБС одного уровня в определенных геологических объектах (разновозрастных массивах одного состава, региональных структурно-вещественных комплексах,
блоках литосферы и т.д.) остаются практически неизменными, отражая при этом наличие РБС более низкого структурного уровня.
Эволюция РБС горных массивов. Формирование РБС в магматических породах происходит от контактов внутрь массива или центров кристаллизации в стороны
от них, в осадочных породах от слоев наиболее легко литифицируемых пород в пределы осадочной толщи (от своеобразных центров литификации) или также от внешних контактов внутрь
толщи. Роль своеобразных концентраторов напряжений и формирования РБС играют зоны максимальных неоднородностей контакты тел различного состава и механических свойств.
На стадии перехода осадка (расплава) в породу в массиве одновременно присутствуют и твердые (хрупкие) и еще незатвердевшие (не способные хрупко разрушаться)
фазы. С увеличением со временем в массивах объема твердой фазы происходит прогрессивное развитие РБС с формированием все более крупных дизъюнктивов, последовательно захватывающих
все большие объемы этих массивов. При этом уменьшается роль локальных и возрастает роль региональных полей напряжений.
Процесс формирования хрупких массивов может смениться обратным процессом, т.е. переходом хрупких тел снова в пластичные, например, при метаморфизме или
плавлении. Если такой массив повторно попадет в зону хрупкого разрушения, то новые структуры будут подчиняться, с одной стороны, внешнему полю напряжений, а с другой, внутренним
текстурно-структурным особенностям переработанного массива.
Таким образом, в горных массивах существуют дизъюнктивные структуры разных размеров, разного возраста и различного генезиса, образующие сложную многопорядковую
фрактально организованную непрерывно-прерывисто изменяющуюся РБС. Формирование РБС начинается формированием мелких трещин уже на самых первых стадиях литификации или кристаллизации
горного массива. При увеличении в массиве объема твердой фазы, способной к хрупкому разрушению (последовательная литификация осадочной толщи, кристализация магматического
массива от его внешних частей к внутренним и т.д.), процесс формирования РБС прогрессивно развивается. Полное затвердение массивов приводит к возможности их деформирования
совместно с нижележащими или вмещающими породами. В слоях или участках пород, в которых процесс формирования дизъюнктивных структур начался раньше всего, идет процесс наращивания
дизъюнктивной деформации в виде структур разного порядка. Наиболее поздние дизъюнктивы являются сквозными.
Первичная РБС представлена преимущественно трещинами отрыва (литогенетические, прототектонические и первичные постметаморфические трещины), закономерно
ориентированными в зависимости от исходных и приобретаемых в процессе формирования породы текстурно-структурных особенностей горных массивов и морфологии геологических объектов.
Тектонические деформации вызывают формирование в РБС горных массивов структур отрыва, скола и сплющивания, образующих закономерно связанные с каждым деформационным процессом
парагенезы. В РБС приповерхностных зон характерными структурами вновь являются отрывы. Многократные изменения направленности развития горных массивов (последующие тектонические
деформации, изменение фазовых состояний при погружении массивов на глубину или их выходе к поверхности и т.д.) приводят к многократному изменению РБС при сохранении общего
баланса трещиноватости.
