Элементы строения разрывных зон

До последнего времени существует определенный разнобой в терминологии. Например, сами разрывные зоны Е.Ш. Хиллс именует “зонами нарушения”, А.Е. Михайлов называет “зоной дробления” передробленные породы вдоль сместителя, а М.В. Рац и М.И. Погребиский считают основными элементами зоны разрыва: 1) собственно разрыв, 2) зону дробления и милонитизации, 3) зону повышенной трещиноватости или зону влияния разрыва и 4) зону гидротермальной переработки пород. При этом под “собственно разрывом” понимается трещина (сместитель).
В инженерной практике используются и другие схемы строения разрывных зон. Так, многими исследователями, связанными с гидротехническими сооружениями, используется схема, в которой зона разрыва включает осевую зону сместителя и две периферические зоны влияния. При этом “под зоной сместителя понимается зона пород, полностью преобразованных трением в результате перемещения блоков (крыльев) разрыва и разграничивающая эти блоки. В зоне сместителя породы превращаются в так называемые тектониты, представленные обычно глинкой трения, милонитом или брекчией трения. Под зоной влияния разрыва понимаются породы в крыльях, примыкающие к последнему и взаимоизмененные в результате смещений по разрыву, но в меньшей степени, чем породы в зоне сместителя”. В этой схеме неудачным представляется деление зоны (зоны разрыва) также на зоны (сместителя и влияния).
Указанные исследователи делят разрывные нарушения на разломы, разрывы и тектонические трещины нескольких порядков, различающиеся в основном протяженностью. При этом они предполагают практически прямую зависимость между протяженностью разрывного нарушения, его амплитудой смещения и мощностями зон сместителя и влияния. Соответственно, в их представлении, трещины и разрывы обладают сходным строением зон (рис. 2.2).

Приведенные представления о строении разрывных зон имеют ряд недостатков. Во-первых, нецелесообразно отождествлять разрыв с трещиной, о чем уже было сказано выше. “Разрыв” в таком понимании может располагаться внутри “зоны дробления”, т.е. эти понятия не отражают равноправных элементов “зоны разрыва”. Во-вторых, “зона разрыва” оказывается состоящей из ряда зон, что нарушает иерархичность рассматриваемых тектонических подразделений. В-третьих, “зона гидротермальной переработки пород” может совпадать с другими элементами “зоны разрыва”, накладываясь на них, и даже включать в себя всю “зону разрыва”, превышая ее по ширине. Кроме того, “зона гидротермальной переработки пород” не является тектоническим элементом, т.е. не может считаться структурным элементом “зоны разрыва”. Наконец, само понятие “зона разрыва”, учитывая предлагаемую синонимичность терминов “разрыв” и “трещина”, охватывает только “собственно разрыв” или “зону дробления”, но не должно включать “зону повышенной трещиноватости”.
Представляется поэтому более удачным термин “разрывная зона”, который может включать, кроме всех перечисленных выше тектонических элементов, еще и расположенные между ветвящимися сместителями целики нераздробленных пород, т.е. тектонические клинья. Таким образом, разрывная зона представляет собой трехмерное (объемное) тело, различное по строению в разных своих частях. Последние, целесообразно рассматривать в качестве подзон и выделять подзоны сместителя, аномальной трещиноватости и тектонического клина.
Для сейсмического инженерно-геологического районирования и микрорайонирования очень важно, присутствуют в разрывной зоне тектонические клинья или нет, т.е. объединяются ли расположенные на изучаемом участке сместители в крупные разрывные зоны, или они являются самостоятельными разрывными нарушениями. Дело в том, что сложные разрывные зоны как пояса концентрации параллельных и взаимосвязанных сместителей (т.е. подзон сместителя элементарных или простых разрывных зон) могут значительно усложнять тектонические условия строительства, а также оказывать существенное влияние на изменение сейсмического волнового поля и приращение сейсмической интенсивности. Поэтому целесообразно различать простые и сложные разрывные зоны (рис. 2.3). Сложными считаются зоны, включающие тектонические клинья, ограниченные подзонами сместителя. В сложных разрывных зонах один из сместителей (подзон сместителя) должен считаться главным (определяющим, первичным), а остальные оперяющими (вторичными, возникшими позднее, при дальнейшем развитии разрыва). Соответственно простые и сложные разрывные зоны должны различаться набором подзон:

Главный сместитель обычно располагается между тектоническими клиньями, обособившимися от разных крыльев разрыва, и, как правило, отличается максимальной амплитудой смещений. В отдельных случаях тектонические клинья формируются только за счет дробления одного из крыльев. Клинья, выколотые из разных крыльев, могут существенно различаться между собой не только по составу, но и по размерам, морфологии, времени формирования и т.п. Соответственно меняется характер оперения главного сместителя. Поэтому важно анализировать характер процесса расклинивания каждого из крыльев разрыва.
Предлагаемый подход к описанию разрывных зон позволяет вскрыть сложность соотношений между такими понятиями, как “разрыв” и “крыло разрыва”. Представляется целесообразным различать в крыле разрыва его внутриразрывную и заразрывную части. Во внутриразрывную часть крыла объединяются тектонические клинья, выколотые из данного крыла, разделяющие их второстепенные сместители и краевая подзона аномальной трещиноватости, которые одновременно являются и элементами разрывной зоны. В некоторых случаях “сфера влияния” крыльев, т.е. сопрягающихся по разрыву блоков или складок, прослеживается и в пределах подзоны главного сместителя. В последней иногда удается проследить краевые фации брекчий дробления пород каждого из крыльев и обычно очень узкую (десятки сантиметров — первые метры) фацию или пояс сместителя, в которой породы перетерты. В простых разрывных зонах внутриразрывной части крыла отвечает только соответствующая подзона аномальной трещиноватости. Заразрывная часть крыла начинается уже за краевой подзоной аномальной трещиноватости, т.е. характеризуется фоновой трещиноватостью.
Исследования, проведенные в Тянь-Шане, позволили изучить значительное разнообразие простых и сложных разрывных зон (табл. 2.3). Выделяемые в этих зонах подзоны неодинаково доступны для изучения. Подзоны сместителя обычно сложены наиболее разрушенными и потому наименее прочными породами. Поэтому они легче размываются и задерновываются. Важна и интенсивность линейной (русловой) эрозии, особенно у водотоков, поперечных к разрыву. Так, именно из-за недостаточной глубины молодой эрозии в Принссыккулье обнажения подзон сместителя встречаются гораздо реже, чем в Гиссаро-Алае. Задернованность существенно зависит от литологии пород и интенсивности эрозионного расчленения территории. Новейшие разрывы, как правило, выражены уступом в рельефе, и их опущенное крыло перекрыто шлейфом ненарушенных разрывом рыхлых молодых отложений. Под шлейфом часто скрыта и подзона сместителя. Последняя хорошо обнажена или даже препарируется денудационными процессами в тех случаях, когда тектонически раздробленные породы позднее сцементированы гидротермальным или другим вторичным материалом. Подобная ситуация более характерна для древних, необновленных разрывов.
Именно такая разрывная зона, названная Устьсарыбельской, наблюдалась в долине р. Нарына между городом Ташкумыром и устьем ручья Рязансая (рис. 2.4). Она имеет ширину до 1 км и включает два тектонических клина шириной 200 и 50 м. Эти клинья и крылья разрыва сложены верхнепалеозойскими терригенными, слабо измененными породами — конгломератами, песчаниками и алевролитами. Они обычно дислоцированы под углами 30-60° и образуют сравнительно простые складки. Но местами, особенно близ сместителей, слои стоят вертикально или запрокидываются. Подзоны сместителя шириной до 50-100 м представлены гидротермально измененными карбонатизированными и ожелезненными породами. В последних местами различаются следы брекчирования или тектонически обусловленной субвертикальной полосчатости. В наиболее рыхлых разностях встречаются ниши, образовавшиеся в результате выдувания, суффозии и выщелачивания. Некоторые разности, пород образовались, по-видимому, из кислых и средних интрузивных тел (даек, штоков), аналогичных тем, которые встречаются восточнее. Они повсеместно в данном районе тяготеют к разрывным нарушениям, местами внедряясь по подзонам сместителя.
В подзонах сместителей Устьсарыбельской разрывной зоны между участками, в которых угадывается осадочная или интрузивная природа пород, имеются участки весьма измененных тектонических брекчий, щебня, крошки и даже муки. Присутствие довольно четко обособляющихся участков с разной степенью тектонической переработки позволяет полагать, что подзоны сместителя наращивали свою мощность за счет дробления небольших тектонических клиньев. Это обстоятельство наряду со следами тектонической переработки интрузивных тел свидетельствует о неоднократном обновлении данного разрыва в палеозое. Характерно, что вторично измененные и интенсивно передробленные породы подзон сместителя часто имеют резкий контакт с практически неизмененными породами тектонического клина или подзоны аномальной трещиноватости. Вероятно, крупные клинья сначала расчленялись на мелкие, которые по очереди включались в подзону сместителя, превращаясь в тектоническую брекчию. В этом случае не происходило постепенного раздробления краевых частей тектонического клина, т.е. нет плавного перехода от сильно трещиноватой породы к тектонической брекчии.
В пределах данной разрывной зоны породы подзон сместителя изменены вторичными процессами настолько, что в большинстве случаев приближаются по прочности к породам за пределами разрывной зоны.