Трещинные зоны и диаклазовые швы

Как уже было отмечено ранее, трещиноватость, имеющая, различное происхождение, традиционно рассматривается в инженерной геологии. Поэтому в инженерной геотектонике особое внимание обращается на зоны повышенной трещиноватости тектонического происхождения и крупные тектонические трещины со смещением.
Трещины, как правило, представляют собой две сомкнутые (закрытая трещина) или разошедшиеся (раскрытая трещина) разрывные поверхности (стенки трещины), возникшие одновременно и постепенно, или импульсно разраставшиеся при нарушении сплошности породы, когда последняя делилась на блоки. Такой подход еще четче подчеркивает качественные и генетические различия между разрывами и трещинами, поскольку наличие приразрывного дробления и трещиноватости является прямым следствием характерных именно для разрывов существенных и, главное, длительных смещений вдоль разрывной структуры. Вместе с тем данный подход позволяет относить к трещинам и сколы со смещениями различной ориентировки. Смещения по трещинам могут быть и значительными, но недлительными, т.е. не приводящими к формированию разрывных зон. Существование качественных различий в строении трещин и разрывов упрощает их диагностику, что имеет большое значение для ограниченных по площади инженерных изысканий.
Предложенный подход позволяет определеннее судить о генетической природе сейсмотектонических дислокаций. Эти дислокации образуются при весьма кратковременном сколе или отрыве и потому не сопровождаются тектонически передробленными и перетертыми породами вдоль сместителя и аномальной трещиноватостью по обе стороны от него. Очевидно, в рассматриваемых дислокациях не могут быть выделены такие обязательные элементы разрывов, как подзоны сместителя и аномальной трещиноватости. Следовательно, сейсмотектонические дислокации, по своим природе и строению, являются преимущественно типичными трещинами.
Не может служить основанием для отнесения сейсмотектонических дислокаций к разрывам и деление этих дислокаций на сейсмовзбросы, сейсмосбросы, сейсмосдвиги и т.п. Дело в том, что и среди трещин можно различать дислокации с раздвиговыми, сдвиговыми и другими смещениями. Наиболее крупные сейсмодислокации протяженностью в сотни метров и километры — это гигантские трещины, так как они образовались единовременно. Обломочный материал в них так же, как и в тектонических трещинах, является гравитационным, осыпавшимся в раскрытые полости. Повторные смещения по одной и той же сейсмотрещине, по-видимому, неизвестны или настолько уникальны, что могут рассматриваться в качестве исключения. Напротив, типичным случаем считается ситуация, когда рядом с древними сейсмодислокациями формируются новые, параллельные прежним или секущие их.
В противоположность сейсмотектоническим дислокациям сместители в тылу оползневых массивов обычно сопровождаются перетертым и передробленным материалом, так как смещение оползней обычно развивается длительно. Поэтому строение их ближе к настоящим разрывам, т.е. в их зонах могут быть выявлены аналоги подзон сместителя и подзон аномальной трещиноватости.
Но основной интерес для детальных инженерно-геологических исследований представляют зоны повышенной трещиноватости. Среди этих зон целесообразно различать два типа: трещинные зоны и, выделенные автором, диаклазовые швы.
Трещинные зоны развиты повсеместно и являются обычным элементом тектонического картирования в крупных масштабах. Часто они рассматриваются в качестве зон, предваряющих разрывообразование — зоны опережающей трещиноватости по отношению к разрывным зонам. В них могут развиваться активные смещения по отдельным трещинам или по их системам, и величины подобных смещений могут оказаться опасными для устойчивости инженерных сооружений.
Другой тип современной подвижности в некоторых зонах повышенной трещиноватости зафиксирован для платформенных областей. Он не опасен для устойчивости инженерных сооружений, но может быть вреден для функционирования сооружений с повышенными требованиями к микродеформациям, т.е. для прецизионных сооружений. Зоны с подобной подвижностью, имеющие важное значение для районирования современных платформ, предложено выделять в качестве “диаклазовых швов”. Как будет показано ниже, они обладают целым рядом характерных черт, отличающих их от обычных трещинных зон.
При неотектоническом районировании платформенных областей в качестве границ блоковых структур наряду с разрывами обычно выделяются линеаменты, именуемые по-разному: структурные линии, геодинамические, ослабленные тектонические, блокораздельные зоны и т.п. При этом традиционно имеются в виду зоны сгущения трещин или других безамплитудных и малоамплитудных разрывных нарушений, определяющих формирование линейных элементов рельефа (спрямленные уступы, перегибы склонов, участки речных долин, встречные долины и депрессии, пересекающие водоразделы, и т.д.). Такие зоны не представляют собой разрывов сплошности пород с их значительным вертикальным смещением, но характеризуются многочисленными микросмещениями по трещинам и являются зонами с повышенной проницаемостью, специфическим тепловым потоком, газовым, гидрогеологическим и гидрохимическим режимами.
Специальные геодезические и геофизические исследования показали, что микродеформации, локализующиеся в подобных зонах, обладают разной природой (космической, климатической, геологической, в том числе сейсмической и тектонической, гидрогеологической, гидрологической) и отличаются от собственно разрывных смещений периодической повторяемостью и возвратностью с различной ритмичностью (от суточной и сезонной до многолетней). Такие безамплитудные линейные зоны могут иметь ширину в десятки и первые сотни метров, и протяженность в километры и десятки километров, а иногда и более. Они принципиально отличны от разрывов со смещениями, которые обладают разрывными зонами с тектонокластическими породами подзон сместителя, тектоническими клиньями, оперяющей трещиноватостью.
В.И. Макаров, В.И. Бабак и др. полагают, что основные платформенные линеаменты отвечают зонам планетарной трещиноватости, которые отличаются от обычной тектонической трещиноватости. Самостоятельные зоны тектонической трещиноватости ограничивают, как правило, локальные тектонические блоки или внутриблоковые скальные массивы. Линеаменты с безамплитудной трещиноватостью служат границами не только локальных, но и региональных платформенных структур. Поэтому безамплитудные трещинные зоны, отвечающие планетарной трещиноватости, заслуживают самостоятельного обособления.
Такие зоны, в малоподвижных платформенных областях целесообразно назвать — диаклазовыми швами, поскольку диаклазами (термин “диаклазы” — diaklasе от греческого “разламывание” введен в 1872 г. Добре (Dаunrее) и детально рассмотрен И.В. Мушкетовым) обычно именуются трещины без смещения.
Диаклазовые швы Восточно-Европейской платформы обычно трассируются спрямленными ложбинами, занятыми долинами ручьев и малых рек. Ширина ложбин (первые сотни метров) близка к ширине зон мелкоблоковых, малоамплитудных (первые метры) деформаций по трещинным сместителям. Иногда наблюдаются изменения фаций и мощностей пачек древних толщ (палеозой, мезозой), нарушенных диаклазовым швом. С последним нередко совпадают границы распространения толщ, изгибы стратоизогипс, палеозойские палеодолины и т.п. Это свидетельствует о длительности формирования указанных швов, соизмеримой с продолжительностью образования и существования разрывных зон.
Геодезические наблюдения, как правило, обнаруживают значительное увеличение амплитуд (до 3 мм) возвратных движений в пределах диаклазового шва по сравнению с деформациями в пределах блоков. Наклономерные и деформографические измерения фиксируют в них увеличение микродеформаций разной периодичности. При преобладании регионального растяжения в диаклазовых швах наблюдается проседание тектонических клиньев, а региональное сжатие вызывает их выпирание. В то же время встречные смещения узких тектонических клиньев внутри диаклазового шва могут не сопровождаться сколько-нибудь значительным относительным смещением его крыльев (рис. 2.1). Это принципиально отличает диаклазовые швы от разрывов, хотя наличие тектонических клиньев сближает диаклазовые швы со сложными разрывными зонами. Однако в разрывных зонах такие клинья разделены подзонами сместителя, которые сложены тектонокластическими породами, сформbровавшимися в результате больших разрывных смещений, а в диаклазовых швах клинья разделены трещинными сместителями с возвратными малоамплитудными движениями.

Магнитометрические и гравиметрические исследования часто подтверждают существование относительно малоамплитудных (десятки метров) смещений кровли платформенного фундамента в основании приповерхностных диаклазовых швов, нарушающих мощный (1-1,5 км) платформенный чехол. Следовательно, диаклазовые швы могут образоваться над более древними погребенными малоамплитудными разрывами. Обычен и переход диаклазового шва в разрыв по простиранию.
Взаимопереходы диаклазовых швов с разрывными зонами и отмеченное выше сходство строения обусловлены, очевидно, их формированием из трещинных зон, но в разной тектодинамической обстановке.
Набор классификационных параметров диаклазовых швов зависит от задач районирования и типа инженерного сооружения, в основании которого может оказаться диаклазовый шов. Современная активность диаклазовых швов часто вредна для нормального функционирования разнообразных прецизионных сооружений (высокоточные технологические линии, стационарные атомные реакторы, линейные и кольцевые ускорители заряженных частиц, радиоантенные, лазерные и дрругие комплексы).
Таким образом, диаклазовые швы представляют собой особый тип платформенных разрывных структур, характеризующихся мелкоблоковостью, малоамплитудностью и возвратностью движений по трещинным сместителям, длительностью развития и нередко большой глубиной проникновения. Они должны учитываться при тектоническом, инженерно-геологическом, гидрогеологическом районировании и инженерных изысканиях для строительства разнообразных наземных и подземных ответственных, особенно прецизионных сооружений.
В то же время существует ряд общих черт диаклазовых швов и обычных трещинных зон. Эти черты важно учитывать при инженерных изысканиях. Так, в краевых частях трещинных зон и диаклазовых швов при пересечении их подземными выработками наблюдаются значительные переборы, т.е. дополнительное разрушение пород по контуру выработки при буровзрывном методе проходки туннелей. Важно учитывать, что по этим структурам происходит активная вертикальная циркуляция поверхностных и подземных вод, в том числе минерализованных и термальных, подток глубинного тепла, глубинных газов. В них часто локализуется карст, суффозия, линейная эрозия и т.п. Трещинные зоны обоих типов также являются механически ослабленными, т.е. в определенных ситуациях не обладающими достаточной несущей способностью. С их проницаемостью может связываться геопатогенность, повышенная фильтрация вод и газов.
В разделении трещинных зон и диаклазовх швов делаются только первые шаги. Разработка этих различий — дело будущего. Можно полагать, что основные спрямленные долины рек, системы долин и линеаменты на платформах связаны скорее с диаклазовыми швами. В активных орогенах, напротив, диаклазовые швы редки, т.к. трещинные зоны, активизируясь, обычно, переходят в разрывные.