Тектоническое строение северо-запада Русской плиты

Трещиноватость горных пород. Возникновение трещиноватости горных пород на Русской плите

Трещиноватость присуща всем без исключения горным породам, начиная от кристаллических пород фундамента до четвертичных отло­жений включительно. Трещины образуют в них правильную сетку в пре­делах одного или нескольких пластов. В подавляющем большинстве случаев трещины вертикальные.

 Трещиноватость разделяется на фоно­вую и аномальную. Фоновая трещиноватость распространена повсеме­стно и независимо от возраста пород имеет северо-западное и северо­восточное направление. Аномальная (усложненная) трещиноватость выражается появлением дополнительных трещин с направлениями, близкими к широтному и меридиональному, и наблюдается при нару­шении моноклинального залегания слоев (складки, разрывы) также независимо от их возраста. Густота трещин определенного направления зависит от литологических особенностей горных пород.

Так, наибольшее количество трещин наблюдается в известняках, аргиллитах и алевроли­тах, затем в глинах и мергелях и меньше всего трещин в гипсах, пес­ках и песчаниках.

В 1965 1966 гг. Е. В. Чаплыгин, А. П. Саломон и Я. А. Головко (Саломон и др., 1967 г.) провели специальное изучение трещиновато­сти горных пород в Ленинградской, Новгородской и Псковской обла­стях. Они замерили и описали 26 тысяч трещин в 560 обнажениях, рас­положенных по площади более или менее равномерно. В результате об­работки собранных материалов, Е. В. Чаплыгин разработал характери­стику трещиноватости горных пород, приводимую ниже.

Фоновая трещиноватость постоянна во всех частях региона Для нее характерны азимуты СЗ 300—330° и СВ 30—60°. При этом 60% фоновых трещин находится в интервале СЗ 310—320° и СВ 40—50°. Угол между направлениями фоновых трещин равен 90°. Северо-запад­ные трещины четкие, обычно с гладкими стенками, выдержанные по направлению.

При хорошей обнаженности пород они прослеживаются на десятки и сотни метров. Трещины северо-восточного направления короче, с неровными стенками, Чаще бывают извилисты. По мнению Е. Н. Пермякова (1949, 1951) и ряда других исследователей, гладкие стенки характерны для толщ, возникших под влиянием сжатия, а не­ровные — растяжения.

Система дополнительных трещин (широтных и меридиональных), образующая усложненную трещиноватость, местами отсутствует, ино­гда трещины в ней наблюдаются единицами или, наоборот, насчитыва­ются во множестве. Угол между меридиональными и широтными трещи­нами, как 'правило, бывает несколько больше или меньше 90°. В отли­чие от фоновых, дополнительные трещины менее сконцентрированы, распределены веерообразно или образуют по два максимума. Вслед­ствие перечисленных особенностей распределения широтных и меридио­нальных трещин всякое усреднение и обобщение данных по трещинова­тости горных пород может создать ложное представление о повсемест­ном распространении аномальных трещин и, следовательно, об одно­образном характере трещиноватости на больших пространствах.

Фактов, прямо указывающих на последовательность возникновения трещин (по их заполнению и т. п.), нет и судить об этом можно только по косвенным признакам. Северо-восточные и северо-западные трещи­ны пересекаются между собой наиболее часто; при этом они не меняют первоначального направления и остаются четко выраженными. Мери­диональные и широтные трещины нередко прерываются трещинами северо-западного направления. Неоднократно дополнительные трещины прерывают распространение фоновых. Наконец, в ряде пунктов трещи­ны всех четырех систем взаимно пересекаются.

В г. Боровичи на р. Мете существует небольшая куполовидная складка в доломитах лихвинского возраста. В них наряду с обычными фоновыми трещинами, отчетливо видны радиальные и концентрические, возникшие только в пределах данной структуры. Поскольку распростра­нение дополнительных трещин ограничено площадью небольшой струк­туры, то очевидно, что они образовались под воздействием локальных тектонических сил одновременно с возникновением самой структуры. Следовательно, вполне вероятно наличие прямой связи между формой локальных структур и ориентировкой дополнительных систем трещин, образовавшихся при их возникновении.

Можно считать доказанным, что направление трещин не зависит от характера горных пород, а все остальные особенности — густота, ха­рактер стенок, ширина, форма — в большей или меньшей степени свя­заны с литологическими свойствами пород. При этом наиболее досто­верные результаты по выявлению тектонически осложненных участков получаются при замерах трещин в каменистых и плотных породах.

Наиболее интенсивная трещиноватость (фоновые и дополнительные трещины) наблюдается в западной части Ордовикского плато на Ижорской возвышенности (между Котловской и Гатчинской зонами на­рушений). Здесь в породах ордовика проходит целая система верти­кальных разрывов и зачастую наблюдаются мелкие складки, а по гео­физическим данным намечается осложнение строения поверхности кри­сталлического фундамента. Эта территория испытала неоднократные движения разного знака, что и явилось, по всей вероятности, главной причиной раздробленности пород.

Интенсивная трещиноватость отло­жений ордовика и девона вдоль Мгинской и Волховской зон нарушений подтверждает тектоническую природу образования заключенного меж­ду ними выступа ордовикских отложений, направленного к югу. Услож­ненная трещиноватость установлена вдоль так называемого везенберг- «скоро уступа в районе г. Сланцы. Замеры трещин в карьере у д. Миши­на Гора показали, что их направления совпадают с простираниями тре­щин, развитых на всей прилегающей территории. Это может свидетель­ствовать о коренном залегании пород, которые С. М. Чихачев (1936) и В. А. Котлуков (1955) принимают за отторженцы. Наклонное поло­жение как фоновых, так и дополнительных трещин свидетельствует, скорее всего, о вторичном характере нарушения моноклинального зале­гания слоев. Следовательно, результаты изучения трещиноватости гор­ных пород указывают на тектоническую природу Гдовских дислокаций.

Аномальной трещиноватостью пород подтверждается сложное гео­логическое строение осадочного чехла и кристаллического фундамента г районе г. Пскова и южнее. Все обнаруженные в этом районе локаль­ные структуры совпадают с зоной интенсивной трещиноватости. Сле­дует указать, что усложненная трещиноватость в девонских и камен­ноугольных отложениях вдоль карбонового глинта приурочена к по­вышенным участкам довизейского рельефа, что является дополнитель­ным доказательством его структурно-денудационного характера. Трещи­новатостью подчеркивается проявление Боровичского вала в борович- ском структурном подъярусе. Аномальная трещиноватость приурочена также к зонам новейших проявлений разрывной тектоники, выявленным путем морфоструктурного анализа — например в районе Крестцов, Старой Руссы и др. (Саломон и др., 1967).

По поводу причин возникновения трещиноватости горных пород на Русской плите существуют самые различные точки зрения. Н. С. Шат- ский (1955) полагал, что для всей платформы выдерживаются одни и те же системы трещин (ортогональная и диагональная). Е. Н. Пермяков (1949) считает все трещины на платформе тектоническими и связывает их расположение с очертаниями структурных форм залегания слоев. А. С. Новикова (1951), напротив, считает всю трещиноватость плат­формы нетектонической, возникшей при уплотнении пород и не видит в расположении трещин ясных закономерностей. В. В. Белоусов (1962) относит трещиноватость пород платформы к развитой повсеместно об­щей трещиноватости, возникшей в результате диагенетического уплот­нения пород. Вместе с тем он допускает, что направление трещин пред­определено текстурными особенностями пород и, может быть, частично тектоническими причинами. С. С. Шульц (1964) считает, что трещино­ватость горных пород на Русской плите является эндогенной, т. е. воз­никшей в результате изменения объема горных пород стяжением при их охлаждении или высыхании, как это ранее предположил и В. В. Бе­лоусов (1954, 1962 гг.).

Направление трещин, по его мнению, обусловле­но внешними (экзогенными) причинами, связанными, по-видимому, с- планетарными явлениями (изменение скорости вращения Земли, из­менение формы Земли, твердые приливы и иные причины). Используя термин, употреблявшийся Н. С. Шатским (применительно к сетке раз­ломов и тектонических швов, возникших, как он предполагал, в связи с вращением Земли и , возможно, с изменением его скорости), С. С. Шульц предложил называть трещиноватость горных пород, на­блюдаемую на Русской плите, также «планетарной». При этом он пред­полагает, что азимуты трещин в отложениях разного возраста должны быть различными, так как связывает это с изменением положения оси вращения Земли. И В. В. Белоусов, и С. С. Шульц обращают внимание на недостаточную изученность вопроса о трещиноватости горных пород и необходимость дальнейших исследований в этом направлении.

Собранный богатый разнообразный фактический материал по тре­щиноватости горных пород рассматриваемой территории и всего северо­запада Русской плиты позволяет предположить, что фоновые трещины действительно образовались под воздействием диагенеза и причин пла­нетарного характера, а дополнительные широтные и меридиональные трещины возникли одновременно с локальными структурами и разры­вами как следствие местных тектонических процессов. Вместе с тем никаких внешних различий между фоновыми и дополнительными трещи­нами заметить не удается. Повсеместное распространение и идентичность ориентировки трещин, начиная от архейских пород фундамента до чет­вертичных образований включительно, позволяют рыдвинуть предполо­жение о том, что образование фоновых трещин — процесс постоянный и непрерывный. Должно быть, трещины, возникшие в осадочных поро­дах при диагенезе осадков, окончательно формируются в процессе их литификации; при этом трещины в вышележащих слоях наследуют ори­ентировку трещин подстилающих пород. Ориентировка трещин не ме­няется даже при отсутствии в разрезе отложений, уничтоженных или не отложившихся во время длительных континентальных перерывов (например между нижним кембрием и ордовиком, ордовиком и верх­ним девоном). Приуроченность дополнительных трещин к локальным поднятиям или вертикальным разрывным нарушениям указывает на одновременное с ними образование под воздействием тектонических сил, действовавших їв определенные промежутки времени.