title-icon Статьи о ремонте
title-icon
» » Ширина разрывной зоны у разрывов разной морфологии и протяженности

Ширина разрывной зоны у разрывов разной морфологии и протяженности

Отмеченная ранее сложность ограничения разрывных зон, особенно в нередких на конкурирующих строительных площадках условиях недостаточной геологической обнаженности, заставляет искать пути косвенной оценки ширины этих зон. Это важно и для разрывных зон, которые на участках строительства погребены под рыхлыми отложениями. Одним из таких путей служит поиск математических зависимостей между различными параметрами разрывов. Подобные зависимости могут быть различными для разрывов разной морфологии.
Обычно допускается прямая зависимость между протяженностью разрыва (L), амплитудой смещений по нему (А) и шириной его разрывной зоны (S). И хотя такое допущение полуинтуитивно, оно прямо или косвенно нашло отражение в учебных пособиях по структурной геологии и в некоторых специальных исследованиях. Однако детально исследовались только соотношения между протяженностью разрыва и амплитудой смещений по нему. Так, по данным М.В. Раца, для сдвигов эта зависимость в первом приближении выражается формулой:

Сходная зависимость намечается и для сбросов.
Зависимость ширины подзоны сместителя (т.е. “зоны дробления”, по М.В. Рацу, или зоны интенсивного разрушения горных пород “в виде процессов катаклаза и милонитизации”, по В.В. Ружичу) от протяженности разрыва изучена хуже и из-за недостаточной тесноты связи обычно не выражается в виде формул. Предпринята также попытка грубо оценить зависимость от протяженности разрыва “зоны разрядки напряжений в прилегающих к разрыву участках” (т.е. в крыльях разрыва), которая оконтуривалась “по внешней границе распространения оперяющих систем разрывных нарушений и остаточных деформаций”. Среди последних упоминается и область фиксируемых инструментально, смещений, которая, как известно, может значительно выходить за пределы разрывной зоны.

Для инженерных изысканий наибольший интерес представляет количественный анализ зависимости ширины разрывных зон и их подзон от протяженности разрывов и амплитуды смещений по ним.
Следует отметить, что в существующих публикациях редко содержатся достаточно полные описания разрывных зон. Поэтому такой материал весьма ограничен (табл. 2.6; 2.7), и полезны результаты личных исследований новейших разрывов Тянь-Шаня (табл. 2.8). Из-за ограниченности материала при статистической обработке нецелесообразно использовать сложные аппроксимации, так как полученные уравнения будут неустойчивыми.


Зависимость ширины и строения разрывных зон от протяженности и морфологии разрыва. Существующие материалы не подтверждают отчетливой прямой и повсеместной связи между протяженностью разрыва, шириной его разрывной зоны и сложностью ее строения. Можно привести много примеров того, что подзона сместителя практически не отличается по ширине у весьма протяженных региональных разрывов разной морфологии и у небольших локальных разрывов. Случается и так, что подзона сместителя локального разрыва может оказаться шире, чем у регионального. Например, Джунгарский региональный сдвиг протяженностью более 500 км, заложившийся в среднем палеозое (силур) и обновленный в антропогене, характеризуется узкой (в несколько метров) подзоной сместителя, сложенной брекчиями. Встречаются участки подзоны шириной 0,5-3 м, сложенные бурыми окремненными массивными породами. Вдоль сдвига развиты приразломные дизъюнктивные и пликативные дисклокации, оперяющая трещиноватость, поля гидротермально измененных пород, дайки, жилы. Тела ультрабазитов, свидетельствующие о глубоком проникновении разрыва, не встречаются далее 5-6 км от главного сместителя, что и определяет, по-видимому, ширину всей разрывной зоны. Местами отмечаются группы тектонических клиньев шириной в сотни метров. У так называемого Шарнирного сброса в Карамазаре, имеющего протяженность всего 30 км, разрывная зона залечена кварцевой жилой мощностью от 2 до 40-50 м и сопровождается тектоническими клиньями скарнированных известняков размером 200-1 000 м на 50-200 м. И в то же время ясно, что наиболее широкие, а тем более сложные разрывные зоны чаще встречаются у региональных разрывов, чем у локальных.
С протяженностью (длиной) разрывов (L) целесообразно раздельно сопоставить максимальную ширину (S) простых и сложных разрывных зон, а также ширину отдельных подзон в простых разрывных зонах.

Зависимость ширины подзоны сместителя (Sс) от протяженности разрыва изображена на рис. 2.10 а. Для взбросо-надвигов с простой разрывной зоной она весьма тесная и имеет

Совместно для взбросо-надвигов и сбросов та же зависимость описывается уравнением:

т.е. разброс точек несколько увеличился. Для сдвигов же данных оказалось недостаточно, а разброс имеющихся точек очень велик.
Ширина подзон аномальной трещиноватости обычно существенно различна для поднятых и опущенных крыльев сбросов и взбросо-надвигов. Поэтому она рассматривается для них раздельно (рис. 2.10 б, в). В поднятых крыльях зависимость ширины таких подзон STn от протяженности разрыва для взбросо-надвигов описывается уравнением:

а для сбросов:

Как показала проверка, различие параметров приведенных уравнений регрессии статистически незначимо. Общее уравнение для взбросо-надвигов и сбросов имеет вид:

В опущенных крыльях рассматриваемая зависимость очень слабая для всех типов разрывов: r?0,3. В лежачих крыльях взбросо-надвигов, сложенных терригенными мезозойскими и кайнозойскими отложениями, ширина подзон аномальной трещиноватости практически не зависит от длины разрыва (рис. 2.10 в). Однако, когда терригенные отложения перемежаются с карбонатными, подобная зависимость проявляется.
У локальных разрывов протяженностью от 10 до 100 км ширина простых разрывных зон меняется в интервале от 10 м до нескольких километров (рис. 2.10 г), а у региональных разрывов протяженностью 100-1 000 км ширина сложных разрывных зон колеблется в пределах от нескольких сотен метров до нескольких десятков километров (рис. 2.10 д).
Статистический анализ показал, что для взбросо-надвигов и сбросов зависимость (рис. 2.10 а) между шириной простых разрывных зон и протяженностью разрыва описывается уравнением:

Для сдвигов та же зависимость имеет вид (рис. 2.10 г):

Сравнение параметров вышеприведенных уравнений регрессии свидетельствует о том, что обе эмпирические прямые являются экспериментальными приближениями к одной и той же теоретической зависимости. Кажущееся различие можно объяснить лишь случайными колебаниями выборочных данных внутри одной и той же генеральной совокупности. Общее уравнение найдено в виде:

У сложных разрывных зон более тесная зависимость между шириной разрывной зоны и протяженностью разрыва наблюдается для сдвигов (рис. 2.10 д):

Зависимость для взбросо-надвигов и надвигов статистически значимо отличается от вышеприведенной лишь значением остаточной дисперсии.
Сравнение параметров уравнений регрессии, описывающих зависимости между шириной разрывной зоны и протяженностью разрыва для простых и сложных разрывных зон, показало, что для всех типов разрывов статистически значимое отличие наблюдается по величине свободного члена (линия регрессии для сложных зон располагается систематически выше линии регрессии для простых зон). Следовательно, при одинаковой длине разрыва ширина сложных зон, как правило, будет больше ширины простых зон. Для взбросов и надвигов, кроме того, наблюдается значимое отличие дисперсий, что связано с большим разбросом параметра ширины разрыва, характерным для сложных зон.
Статистически незначимое отличие угловых коэффициентов свидетельствует о том, что изменение длины разрыва на одну и ту же величину в обоих случаях сопровождается примерно одинаковым изменением ширины разрывной зоны.
Зависимость ширины и строения разрывных зон от амплитуды смещения по разрыву. Важно раздельно сопоставить ширину подзон сместителя и ширину простых и сложных разрывных зон с амплитудами вертикальных и горизонтальных смещений.
Зависимость ширины подзоны сместителя (Sс) от вертикальной (Ав) и горизонтальной (Аг) амплитуд смещений по разрыву удалось установить только для взбросо-надвигов и надвигов (рис. 2.11 а, б):

Угол наклона графика для амплитуд вертикальных смещений несколько больше, чем для амплитуд горизонтальных смещений. Следовательно, по имеющимся данным при увеличении вертикальных смещений ширина подзоны сместителя растет у взбросо-надвигов несколько быстрее, чем при увеличении горизонтальных смещений.
Ширина простых разрывных зон отчетливее зависит от вертикальных смещений (рис. 2.11 в), чем от горизонтальных (рис. 2.11 г). Это особенно хорошо видно для взбросов и надвигов:

Для сдвигов последняя зависимость имеет вид:

Сравнение угловых коэффициентов свидетельствует о том, что при увеличении амплитуд горизонтальных смещений ширина простых разрывных зон у сдвигов нарастает быстрее, чем у надвигов.
По сбросам данных недостаточно для определенных суждений. Ширина сложных разрывных зон взбросов и надвигов приблизительно одинаково зависит от величин вертикальных и горизонтальных смещений (рис. 2.11 д, е), несмотря на то, что диапазон амплитуд горизонтальных смещений более широк. Судя по имеющимся в литературе описаниям, такая амплитуда может достигать у шарьяжей и сдвигов сотен километров. Уравнения совместно для взбросов и надвигов имеют следующий вид:

Сравнение параметров уравнений регрессии также показывает, что рост амплитуд вертикальных смещений сильнее сказывается на увеличении ширины сложных разрывных зон.
Для сдвигов подобные зависимости, по нашим данным, отсутствуют.
В целом наиболее отчетливые зависимости между рассматриваемыми параметрами разрывных зон характерны для взбросов и надвигов.

Для всех морфологических типов разрывов наблюдаются общие тенденции, отражающие связи между протяженностью разрыва, шириной его разрывной зоны и ее подзон и амплитудами вертикальных и горизонтальных смещений. При одинаковой длине разрыва и при одинаковой амплитуде смещений ширина сложных разрывных зон для всех типов разрывов больше, чем простых разрывных зон (прямая регрессия располагается систематически выше). Разброс значений исследуемых параметров разрывов для сложных зон также существенно больше, чем для простых.
Незначимое отличие угловых коэффициентов свидетельствует о сходной пропорции увеличения ширины простых и сложных разрывных зон по мере удлинения разрывов и по мере роста амплитуды смещений.
Ширина разрывных зон и подзон у разрывов одинаковой протяженности может меняться в несколько раз или даже на порядок величин в зависимости от состава пород, степени их метаморфизма и выветрелости.

title-icon Подобные новости