РЕКОМЕНДАЦИИ

ио изучению складчатой структуры скальных массивов при инженерногеологических изысканиях для гидротехнического строительства

П-827-85 ГИДРОПРОЕКТ

МИНИСТЕРСТВО ЭНЕРГЕТИКИ И ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ СССР ГЛАВНОЕ УПРАВЛЕНИЕ КАПИТАЛЬНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

Всесоюзный ордена Ленина проектно-изыскательский и научно-исследовательский институт Гндропроект имени С. Я. Жука

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИЗУЧЕНИЮ СКЛАДЧАТОЙ СТРУКТУРЫ СКАЛЬНЫХ МАССИВОВ ПРИ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ИЗЫСКАНИЯХ ДЛЯ ГИДРОТЕХНИЧЕСКОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

П-827-85

Гидропроект

Москва

ЭНЕРГОАТОМИЗДАТ

1987

вают на прочность оснований и их анизотропию (30% случаев) на гидрогеологические условия (30%) и деформационные свойства массива (20%). Кроме того, складки влияют на устойчивость природных склонов и строительных откосов, на эрозионную прочность массива, условия проходки и устойчивость сводов подземных выработок. Следует отметить, что приведенное соотношение является весьма приближенным и дает лишь общее представление об инженерно-геологическом значении складок.

Складчатые структуры оказывают также влияние на напряженное состояние массива и на экзогенные процессы. Все это делает складчатые структуры важным инженерно-тектоническим фактором, который необходимо учитывать при выборе створа, а также типа и размеров сооружений, определении устойчивости природных склонов, откосов котлованов и подземных выработок.

Влияние складок на прочностные и механические свойства массива, примеры которого приведены в табл. 2, проявляется в приуроченности ослабленных трещиноватых зон к сводам антиклиналей или вообще к резким изгибам компетентных слоев и к отдельным локальным складкам. Складчатые структуры определяют залегание прочных или слабых пачек и слоев горных пород и обычно увеличивают неоднородность оснований. При этом степень изменчивости состава осадочных пород обычно больше поперек, чем вдоль простирания складчатости. Конседиментационные складки (образовавшиеся одновременно с отложением осадков) могут влиять на фациальный состав пород, существенно изменяя их механические свойства (плотина Табка в Сирии). Складки также контролируют ориентировку систем секущих трещин, которая, в свою очередь, влияет на устойчивость откосов (гидроузлы Норрис, США; Бени-Бадель, Алжир; Остин, США; Понтезей, Италия; Ириль Эмда, Алжир) устойчивость бетонных сооружений на сдвиг, прочность примыканий арочных плотин (Хайвосси, США; Салиме, Испания) и устойчивость подземных выработок.

Примером влияния складчатой структуры на свойства материала пород являются песчаники в тувинском прогибе. По данным Г. А. Голод-ковской (1968 г.), повышенная прочность юрских песчаников по сравнению с девонскими, имеющими аналогичный состав, объясняется влиянием мезозойского складкообразования. С увеличением интенсивности складчатости связано в основном и общее повышение прочности пород нижних структурных этажей по сравнению с верхними.

Полевые геофизические исследования напряженного состояния барремских известняков в кадарской коробчатой антиклинали в районе Ирганайской ГЭС (СССР) показали, что складчатая структура влияет на анизотропию упругих свойств материала пород. В образцах породы, отобранных в своде складки, проявляется сжатие, а на крыльях преобладает растяжение, что может рассматриваться как результат остаточных тектонических напряжений.

Гидроузел, стрема

Влияние и. инженерно    Проектные    решения геологические условия Структура Геотектоническое    Породы положение Женкссия, Франция |5| Извест няки В сводовой части антиклинали породы имеют большую трещиноватость и раздробленность Снижение прочностных и деформационных свойств массива, а также его водопроницаемости Выбор створа, удаленного от шарнира складки Фсргуг. Альпийский Песча Антиклинальный выступ Складка определяет по В процессе строительства Алжир (111 складчатый комплекс ники со стороны верхнего бьефа ложение маломощной (30 м) пачки прочных песчаников, выбранных в качестве основания плотины. При изысканиях неправильно определили форму складки и положение этой пачки пришлось сдвинуть плотику и изогнуть се ось в соответствии с уточненной конфигурацией крыла складки Табка, Платфор Мея, до Небольшая очень поло На участке антиклинали Размещение ГЭС. совме Сирия менный чехол ломиты гая антиклиналь конссди-ментационного происхождения бентонитовые прослои фэ-циально замещаются мергелем, повышая прочность массива на сдвиг щенной с водосбросом на участке складки

---

Большое влияние региональных складчатых структур на естественно-напряженное состояние скального массива подтверждается результатами измерения напряженности пород в 11 железорудных месторождениях Урала. Эти исследования, проведенные на глубинах 100-700 м, показали, что на Урале существует горизонтальное субширотное (т. е. перпендикулярное простиранию геологических структур) сжатие, превышающее в 1,5-5 раз давление вышележащих пород и являющееся, по-видимому, проявлением тектонических сил.

Влияние складок на гидрогеологические условия (табл. 3) определяются прежде всего характером залегания водоупорных или водопроницаемых слоев и пачек. В одних случаях синклинальные складки определяют водоудерживающую способность водохранилища, влияют на выбор его НПУ (Фум-Эль-Герза, Вади-Мефруш, Жениссия, Кассеб). В других случаях благоприятное залегание водоупорного слоя преграждает пути фильтрации и способствует выбору створа плотины. На участке проектируемой Мосульской плотины на р. Тигр (Ирак) антиклинальная складка определяет залегание слоев гипса, опасность растворения которых оказала влияние на выбор местоположения этой плотины. В синклиналях обычно формируются напорные воды (Курей-ский гидроузел) и артезианские бассейны.

Наличие складок иногда способствует разгрузке напорных вод, а также формированию карста (рис. 7). Так, в бассейне р. Черек (СССР) артезианские воды заключены в карбонатной толще, прикрытой водонепроницаемыми глинистыми породами нижнемелового возраста. Один из очагов разгрузки этих вод приурочен к выходу на поверхность карбонатных пород в ядре брахиантиклинального поднятия. На этом участке выявлены глубокие субвертикальные карстовые каналы с круп-

Рис. 7. Схема формирования карста в бассейне р. Черек Балкарский (по И. С. Кри- вицкому, 1981 г.): / - глина; 2- известняк; 3- глинистый сланец; 4- зона инфильтрации; 5 - зона транзита; 6 - зона разгрузки, приуроченная к антиклинали

i ГадjaP*c

Рис. 8. Схема фильтрации воды по карстовому каналу, проходящему по оси антиклинали на участке арочной плотины Монтежак (по Р. Терону, 1973 г.): 1 - мергели; 2 - известняки; 3 - направление фильтрации; 4 - арочная плотина; 5 - вход в подземный канал; б - ось антиклинали; 7 - напорный туннель; 8 -здание ГЭС; 9 - основной карстовый канал; 10 - выход подземной реки; 11 - источники

ными полостями, восходящими источниками и провальным озером.

Шарнирные зоны антиклиналей из-за повышенной трещиноватости могут иметь значительную проницаемость. В некоторых карбонатных массивах наблюдается приуроченность к гребням крупных карстовых каналов. В нижнем бьефе плотины Монтежак (Испания) р. Гадуарес уходит в подземный карстовый канал длиной около 3,8 км, впадающий в р. Гуадуара на отметке, лежащей на 150 м ниже начала подземной реки. Этот карстовый канал проходит в основном вдоль осевой части антиклинали, сложенной верхнеюрскими известняками (рис. 8). При попытке заполнить водохранилище после окончания строительства арочной плотины высотой 74 м началась фильтрация воды из водохра-

I I I I

Рис. 9. Схема влияния складчатой структуры массива на движение подземных вод (по 3. Рукингу, 1981 г.): а - синклиналь, благоприятствующая фильтрации подземных вод в соседнюю долину; 6 - синклиналь, препятствующая фильтрации подземных вод в соседнюю долину; в - антиклиналь, способствующая дренированию подземных вод долиной, приуроченной к гребню складки и препятствующая фильтрации в расположенную ниже соседнюю долину

нилища в расположенную поблизости подземную реку в размере 4 м¹/с. Несмотря на дополнительную поверхностную заделку трещин в ложе водохранилища, утечки воды не сократились. Приуроченность карсто-проявлений к гребням антиклинальных складок отмечается также на гидроузлах Кентакки, Докан и др. На участке проектируемого гидроузла Рава р. Евфрат пересекает валообразную антиклиналь, в ядре которой обнажаются прочные известняки свиты ана, которые образуют местный подъем дна реки, но не сказываются на уровне подземных вод из-за трещиноватости и закарстованности пород. Эти условия привели к образованию на участке антиклинали локальной зоны обратных уклонов подземных вод.

Характерные примеры влияния складчатости на движение подземных вод в закарстованных верхнепалеозойских известняках приводятся 3. Рукингом. На рис. 9, я синклиналь обусловливает фильтрацию подземных вод в соседнюю долину по этим известнякам с формированием карстовых каналов. На рис. 9, о, наоборот, синклиналь препятствует фильтрации подземных вод ь соседнюю долину и способствует их дренажу в вышерасположеняую долину. На рис. 9, в антиклинальная складка препятствует фильтрации в соседнюю нижерасположенную долину и обусловливает дренаж подземных вод в долину, приуроченную к гребню складки. Во всех этих случаях складки определяют направление фильтрации и разгрузку подземных вод.

Складчатость, определяющая ориентировку слоев, оказывает влияние на интенсивность выветривания. При этом на участках с преобладанием крутопадающих слоев можно ожидать при прочих равных условиях более глубокого выветривания по сравнению с участками С пологим залеганием пород.

Большое косвенное инженерно-геологическое значение складок связано с их воздействием на рельеф, который, в свою очередь, существенно влияет на устойчивость склонов и, следовательно, на выбор створа плотин. Прямое влияние складок на рельеф проявляется в формировании в пределах синклиналей расширений речных долин в виде

межгорных котловин, удобных для устройства водохранилищ. Так, водохранилища Кассеб, Жениссия, Вади-Мефруш, Фум-Эль-Герза и многие другие приурочены к синклиналям, образующим понижения в рельефе и расширения долин. На участке проектируемой Акстафинской плотины (СССР) местная брахиантиклиналь образует сужение долины, выбранное для створа плотины [7]. Долины образуются иногда и по осевой части антиклинали в результате усиленной эрозии по более трещиноватым и тектонически нарушенным участкам ее гребня и при наличии слабых пород в ядре складки (плотины Ортотокойская, СССР; Гриб, Алжир; Манери, Игари, Тилайя, Индия).

Створ плотины часто приурочивается к участку, где горная река прорезает узкое ущелье поперек хребта-антиклинали (плотины Докан, Мосульская, Бекме, Ирак; Сарсанг, СССР). При этом ущелье может образоваться на участке, ослабленном разрывными нарушениями или локальными складками. На участке плотины Кассеб ущелье прорезает крыло складки второго порядка в том месте, где оно осложнено антиклинальным изгибом третьего порядка (см. рис. 5). Проектируемая плотина Саманала Вева (Шри-Ланка) приурочена к участку долины, сформированному по слабоеыраженной флексуре второго порядка. Разрывные нарушения в обоих этих случаях под руслом отсутствуют.

Знание складчатых структур необходимо для выявления историко-генетических особенностей скальных массивов. Складкообразование составляет важный этап формирования массива, и его изучение необходимо для понимания геологической истории района, для установления последовательности образования структур. Форма складок и наклон крыльев являются как бы индикаторами общей интенсивности деформации массива. Изучение складок необходимо также для понимания механизма тектонических деформаций, механизма ’’течения” горных пород, кинетических и динамических условий формирования скальных массивов. Знание складчатых структур позволяет уточнить пространственную ориентировку и некоторые закономерности формирования разрывных структур. ¹

складчатые структуры могут, по-видимому, образоваться не только путем одноэтапной сложной гетерогенной деформации, но и путем повторных разноориентированных дислокаций. Так, установлено, что в районе гидроузла Фум-Эль-Герза складчатость формировалась в результате двух фаз орогенических движений, разнородных по амплитуде и направленности: послемеловой северо-восточного простирания и постмиоценовой — широтной. Это подтверждает возможность изменения направления тектонических сил в процессе геологической истории района [11]. Вообще число орогенических фаз может достигать четырехпяти [2].

Существенное влияние на формирование складок могут оказать структура напластования осадочных толщ, литологический состав, свойства и мощность отложений. Известно, например, что глинистые породы обладают более длительной и более выраженной пластичностью по сравнению с другими породами. Вообще пластичность и жесткость пород являются относительными понятиями. Большую роль при их определении играют контрастность состава слоев и свойства преобладающих пород. Так, при формировании складок в известняках с подчиненными глинистыми прослоями глины перераспределяются и приспосабливаются к изгибам слоев известняка, а в глинистых толщах с подчиненными слоями известняка последние разламываются и приспосабливаются к складчатым дислокациям глин. По данным Г. Д. Аж-гирея [1], наблюдается зависимость размеров складок от мощности и степени пластичности осадочных пород.

По временным соотношениям процессов осадконакопления и складкообразования выделяются два основных вида складок: ххостседимен-тационные и конседиментационные (рис. 10). Конседиментационные складки, образующиеся одновременно с осадконакоплением, приводят к уменьшению мощности и изменению фациального состава отложений в своде антиклинали (например, на участке проектируемого гидроузла Рава на р. Евфрат).

В некоторых случаях при складкообразовании существенное значение приобретают экзогенные факторы, а именно: гравитационные силы и напряжения, связанные с экзогенными преобразованиями пород. Участие фактора силы тяжести в формировании складок не вызывает сомнения, однако отсутствует единая точка зрения на критерии его выделения и на его относительное значение. Бесспорно, с этим фактором связаны подводные оползни и встречающиеся часто на склонах приповерхностные изгибы слоев. Сила тяжести, по-видимому, определяет максимально возможные размеры складок (продольного изгиба), поскольку необходимый рост напряжений при увеличении массы складки не может превысить предела прочности горных пород [2].

На участках некоторых гидроузлов (Хадита и Рава в Ираке, Ереванский в СССР) установлены проявления ’’гипсовой тектоники”, связанные с увеличением объема пород на 67% при гидратации ангидрида.

Рис. 10. Фазы развития антиклинальной складки (по Н. П. Костенко) : а - конседиментационная; б - кон денудационная; в - конэрозионная

Для складок этого происхождения характерны приуроченность к гипсоносным пачкам и затухание на глубине обычно до 100 м. Не исключена возможность образования дислокаций и за счет разбухания некоторых глин. В районах, подвергшихся оледенению, можно иногда встретить проявление гляциодислокаций (Каневская ГАЭС, СССР) со сложным сочетанием складчатых и инъективных форм.

На формирование складок могут также влиять магматические и метаморфические процессы и, в частности,развитие глубинных гра-нитоидных и гнейсовых диапиров. Относительно небольшие складки часто встречаются по контактам интрузивных тел как результат внедрения в условиях определенной пластичности вмещающих пород. Например, на участке Асуанского гидроузла в зоне экзоконтакта порфировидных кварцевых монцонитов мощностью 2—5 м наблюдались мелкие складки, проявившиеся наиболее четко у самого контакта и постепенно убывающие с увеличением расстояния от него. Оси этих складок обычно параллельны простиранию слоистости кристаллического массива. В ульт-раметаморфических комплексах складки могут образовываться при селективном плавлении субстрата, и в этом случае они будут, по-видимому, тяготеть к участкам массива с максимальным содержанием жильного материала мигматитов.

Существует два основных механизма складкообразования - пластическое течение и дифференциальное скольжение (скалывание) по системе близпараллельных трещин, причем различие между ними имеет масштабный характер. По степени влияния напластования на формирование складки или по ориентировке тектонических сил относительно напластования выделяют складки продольного и поперечного изгиба. Надо отметить, что такая типизация очень практична для моделирования из эквивалентных материалов, но не всегда удобна для полевых наблюдений. Таким образом, можно выделить четыре типа складок: продоль-

ного изгиба, образовавшиеся в результате течения; продольного изгиба в результате скалывания; поперечного изгиба в результате течения и поперечного изгиба в результате скалывания. Интересные генетические классификации складок разработаны В. В. Белоусовым, В. Е. Хаиным, В. В. Бронгулеевым [2, 16,3].

В заключение следует еще раз отметить разнообразие геологических условий, длительность и многофакторность процесса складкообразования, что не позволяет допустить единый универсальный механизм их образования. Очевидно, что вопрос о происхождении складок нельзя решать в отрыве от основных проблем геотектоники: формирования геосинклиналей, платформ и т. д.

4. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О КЛИВАЖЕ И ЕГО ЗНАЧЕНИЕ

Для структурной геологии характерно неоднозначное понимание терминов ’’кливаж” и ’’сланцеватость”. Так, некоторые исследователи [1] вкладывают в понятие ’’кливаж” генетическое содержание и связывают его исключительно со складкообразованием, другие определяют его только по морфологическим признакам. В одних определениях к кливажу относят только секущие слоистость формы, а в других -как секущие, так и согласные формы. Некоторые исследователи вообще отказываются от этого термина, поскольку он не имеет определенного установившегося значения, и предлагают его заменить терминами ’’трещиноватость”, "отдельность” или ’’сланцеватость”. Неудобство термина ’’кливаж” заключается еще и в том, что он заимствован из английского языка, на котором им обозначают также и спайность кристаллов. Поэтому Ж. Гогель [4] предложил заменить его общим понятием ’’листоватость”. Однако и этот термин неудачен, так как включает помимо кливажа (в нашем понимании) также непластование и полосчатость в гнейсах. При инженерно-геологическом изучении структуры массива рекомендуется использовать термин ’’кливаж” для обозначения способности пород раскалываться по субпараллельным сближенным трещинам и поверхностям ослабления на тонкие пластины толщиной до 2 см.

Сланцеватость рассматривается некоторыми геологами как синоним кливажа (П. Н. Кропоткин), а также как все ориентированные структуры метаморфического происхождения, которые придают породам макроскопически видимую тонкую делимость (Ф.Тернер). Однако большинство исследователей связывает сланцеватость с ориентировкой пластинчатых минералов. В. В. Белоусов [2] называет сланцеватостью проявление плоскопараллельной текстуры в тех случаях, когда перекристаллизация приводит к образованию кристаллов размером более 1 мм, а кливаж — до 1 мм.

При инженерно-геологическом изучении скального массива сланцеватость целесообразно рассматривать как разновидность кливажа, при котором способность раскалываться обусловлена параллельным

Структура массивов осадочных вулканогенных и метаморфических пород характеризуется большим разнообразием морфологии и размеров складок. Поэтому выявление и инженерно-геологическая оценка складок нередко вызывают значительные трудности, особенно в сложно-дислоцированных метаморфических толщах.

В структурной и рудничной геологии изучение морфологии складок и их происхождения ведется давно, и этой теме отведено много места в научной геологической литературе. В то же время вопросам инженерногеологического изучения складок и кливажа уделялось недостаточно внимания. Эти вопросы рассматриваются в работе [12] ив небольшой степени затрагиваются в работах [13, 14] и другой литературе по инженерной геологии. В современной научно-методической литературе по инженерно-геологическому изучению складок отсутствует четкая систематизация складчатых форм, единая общепринятая терминология и недостаточно освещены многие другие спорные методические вопросы. Недооценка практического значения складок, а также теоретических и методических проблем их изучения подтверждается отсутствием специального пособия по инженерно-геологическому изучению и оценке складчатой структуры скальных массивов.

В данной работе делается попытка восполнить эти пробелы и решить следующие задачи:

обобщить материалы по складчатой структуре скальных массивов, имеющие теоретическое и практическое значение для гидротехнического строительства, обратив особое внимание на факторы, которые существенно влияют на инженерно-геологические свойства массива, а также на те вопросы, которые недостаточно освещены или по которым имеются противоречивые высказывания в научно-методической литературе;

уточнить терминологию, применяемую при инженерно-геологическом изучении складок в скальных массивах;

раскрыть инженерно-геологическое значение складок и механизм их влияния на свойства массива, акцентируя внимание на ошибках и просчетах, которые могут быть допущены при гидротехническом строительстве из-за слабого или несвоевременного изучения складчатой структуры массива;

описать основные особенности формирования складчатой структуры, проблемы генетической классификации складок, взаимосвязи с другими структурными факторами, использование геоморфологических признаков для изучения истории формирования складчатости;

обобщить опыт инженерно-геологического изучения складок, отметив основные проблемы и недостатки существующей методики; дать рекомендации по методам изучения и инженерно-геологической оценке складчатой структуры массива;

обобщить опыт и дать рекомендации по учету складчатой структуры

массива при обосновании основных проектных решений: выборе створа плотины, конструкции и размеров сооружений, глубины съема ослабленных пород, мероприятий по укреплению скальных оснований, ослабленных структурными дефектами;

обобщить материал по связанному со складками кливажу, особенностям его формирования и влияния на инженерно-геологические свойства скального массива, а также по методам его изучения; дать методические рекомендации по инженерно-геологическому изучению кливажа.

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СКЛАДЧАТОЙ СТРУКТУРЕ СКАЛЬНОГО МАССИВА

1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

Складками пластов горных пород можно называть любые изгибы плоскостных структурных элементов массива, но обычно под ними подразумевают лишь изгибы слоистости в осадочных, вулканогенных и метаморфических толщах. Следует подчеркнуть важность четкого различия понятий: структурные формы (конкретные единичные складки) и складчатая структура массива (совокупность и взаимоотношения всех складок разного порядка на данном участке земной коры). Употребление термина ’’складчатая структура” по отношению к единичной складке не рекомендуется, хотя это нередко встречается в литературе, особенно посвященной нефтяной геологии.

Изучение складок и разработка их классификации затрудняются большим природным разнообразием их размеров, формы (рис. 1), внутренней структуры, условий залегания и взаимоотношений. Основные морфологические типы складок приведены в табл. 1. Описание складок осложняется также наличием комбинированных или переходных форм между ними и другими структурами. К переходным формам между складками и тектоническими разрывными нарушениями можно отнести: разорванные флексуры или тектонические нарушения с большим изгибом боковых пород, где амплитуда смещения вследствие изгиба соизмерима с амплитудой по разрыву; складчатые покровы типа шарьяжей, особенно характерные для альпийской складчатой системы. Разорванные флексуры наблюдались на участках плотин Кариба (Зимбабве), Бувант (Франция), Кассеб (Тунис), Рава (Ирак).

Переходные формы между складками и инъективными структурами включают в себя диапировые формы и птигматиты. Формами, сочетающими складки и сланцеватость, являются складки скалывания, в которых пластическое течение горных пород при детальном рассмотрении представляется бесконечно большим количеством очень малых смещений по мелким близпараллельным трещинам.

Главными морфологическими типами складок являются антиклинали, синклинали и флексуры. Антиклиналь — это складка, в ядре которой находятся более древние слои. Обычно она обращена изгибом вверх, и слои падают от него в обе стороны. Синклиналь — это складка, в ядре которой находятся более молодые пласты, чем на крыльях. Обычно она обращена изгибом вниз, и пласты на крыльях падают навстречу друг другу. Поэтому для выделения антиклиналей и синклиналей необходимы данные об относительном возрасте слоев. При отсутствии этих данных приходится применять термины антиформ-ные и синформные складки. Флексура представляет собой ступенеобразный изгиб слоев, состоящий из двух относительно длинных па-

Рис. 1. Морфологические типы складок: а - антиклиналь; б - синклиналь; в - сундучная (коробчатая); г - изоклинальная; д - веерообразная; е - прямая; ж - наклонная; з - лежачая

раллельных и часто по логозалегающих крыльев, сомкнутых коротким, обычно крутопадающим соединительным крылом. Шириной флексуры называют ширину зоны пликативной деформации, измеренной в вертикальной проекции на горизонтальную плоскость. В генетическом отношении флексура близка к сбросу или взбросу и отличается от них отсутствием нарушения сплошности слоев. Часто встречаются переходные формы — разорванные флексуры, сочетающие флексурную складку с разрывным нарушением. В соединительном крыле флексуры слои часто бывают растянуты, поэтому мощность их уменьшена, и породы обычно характеризуются повышенной трещиноватостью (рис. 2).

Таблица 1

Основные морфологические типы складок

Морфологический фактор Типы складок Морфологический фактор Типы складок Основная гео- Антиклиналь Наклон осевой Прямая метрическая Синклиналь поверхности Наклонная форма Флексура складки Опрокинутая Отношение Линейная (> 10) Лежачая длины к ширине Бр ахи складка Перевернутая складки (Ю-3) Мощность слоев Параллельные (кон- Купол (< 3) в различных эле- центрические) Форма замка Нормальная острая ментах складки Подобные и крыльев на по- Нормальная округ- Дисгармоничные перечном сечении лая Залегание Локальные (при- складки Изоклинальная поверхностные, Веерообразная глубинные, в нут- Коробчатая риформационные. Гребневидная приразломные, при-контактовые)

6

Рис. 3. Структурные элементы складки:

1 - ядро; 2 - крыло; 3- замок; 4 - осевая плоскость; 5 - шарнир

Основными элементами складок являются их крылья, замки, оси, шарниры и осевые плоскости (рис. 3). Обращает на себя внимание неодинаковое понимание термина ’’ось складки”. В практике изысканий и в геологической литературе можно встретить пять различных толкований этого термина:

1)    пересечение осевой плоскости складки с горизонтальной плоскостью [2];

2)    пересечение осевой плоскости складки с поверхностью земли (Геологический словарь, 1955 г.);

3)    пересечение осевой плоскости складки с горизонтальной или вертикальной плоскостью или поверхностью земли (Геологический словарь, 1973 г.);

4)    пересечение осевой плоскости складки с поверхностью пласта, или линия, соединяющая все точки перегиба слоев в замке [14], т. е. синоним шарнира складки;

5)    проекция шарнира складки на поверхность земли [9].

С практической точки зрения удобнее рассматривать ось склад-к и как линию пересечения осевой плоскости складки с картируемой поверхностью, или плоскостью геологического разреза. Это наиболее близко к определению, данному в Геологическом словаре 1973 г.

Термин ’’шарнир складки” тоже трактуется по-разному: линия пересечения осевой плоскости с поверхностью слоя; линия, где пере-

секаются мысленно продолженные плоскости крыльев 114]. Рекомендуется употреблять первое определение как наиболее распространенное. Понятие ’’ось складки” нельзя заменять понятием ’’шарнир” и совершенно неправильны выражения типа ’’ось складки погружается”. Плоскость, проходящая через шарниры последовательных слоев, называется осевой. Интересно отметить, что она может отсутствовать в идеальной концентрической складке, присутствовать в двойном количестве в сундучной складке или разрываться со смещением в случае углового несогласия.

Складки редко встречаются в виде изолированных одиночных форм и обычно образуют различные их сочетания. Обобщение данных о взаимном размещении складок показывает, что довольно часто в массивах наблюдается близпараллельнан ориентировка осей складок. Такие субпараллельные линейные складки прослеживаются в районах гидроузлов Кассеб, Докан (Ирак) и др. В основании Асуанской плотины (Египет) наблюдается близпараллельное залегание многочисленных

Рис. 5. Различная ориентировка синклинальных складок (азимуты простирания осей) разного порядка в районе арочной плотины Кассеб:

1    - первого порядка - 40°;

2    - второго порядка — 60°;

3    - третьего порядка — 310°

Рис. 6. Схема участка плотины Шерфас с перпендикулярным расположением осей складок (по Н. Н. Маслову): 1 - ось антиклинали; 2 - разрывное нарушение; 3 - ось синклинали; 4 - плотина; 5 - водохранилище

флексур второго порядка. Встречаются случаи и более сложного залегания складок (рис. 4). На участке арочной плотины Кассеб складки трех порядков ориентированы по-разному (рис. 5). Надо также учитывать возможность наложения разноориентированных форм различных этапов складкообразования. Причем такое наложение разновременных складок можно наблюдать не только в древних метаморфических комплексах, но и в более молодых альпийских складчатых областях. Например, в основании плотины Шерфас (Алжир) выявлено пересечение взаимно перпендикулярных складок (рис. 6).

2. ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ СКЛАДЧАТОЙ СТРУКТУРЫ

Складчатая структура обычно определяет геологическое строение слоистых толщ и в сочетании с другими структурными факторами влияет на инженерно-геологические условия строительства гидротехнических сооружений. Например, складки могут определять залегание таких структурных форм, как напластование, тектонические нарушения, системы мелкой трещиноватости, сланцеватость и инъективные тела.

Из 565 проанализированных случаев существенного влияния различных структурных факторов на инженерно-геологические свойства скальных оснований гидротехнических сооружений 5% приходится на случаи влияния складок. Причем в 21% из-за несвоевременного учета складчатой структуры во время строительства потребовался пересмотр первоначальных проектных решений. В инженерно-геологической литературе отмечается, что наибольшее влияние складки оказы-

1

НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ СКЛАДОК

Механизм формирования складок сложный и длительный. На формирование складчатости влияют многие факторы: тектонические, гипергенные, литологические и магматические, из которых тектонические являются основными. В соответствии с геотектоническими условиями выделяют два основных генетических типа складчатости: геосинкли-нальный при формировании которого большое значение имели горизонтальные тектонические (орогенические) движения, и платформенный с преобладанием вертикальных тектонических движений. Наибольшие трудности вызывает проблема определения происхождения геосинкли-нальной линейной складчатости. В сложно дислоцированных массивах