ТРЕЩИНЫ ГОРНЫХ ПОРОД ВБЛИЗИ РАЗЛОМОВ: ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ СТРУКТУРНО‐ПАРАГЕНЕТИЧЕСКОГО АНАЛИЗА

Рассмотрены особенности практического применения нового подхода к структурно‐парагенетическому анализу приразломных трещин [Seminsky, 2014, 2015], полученные в процессе опробования методики для изучения трещиноватости в Западном Прибайкалье и Центральной Монголии. В этой связи даны рекомендации по сбору и первоначальной обработке фактического материала. Приведено краткое описание метода и его отличительные детали. Новый подход заключается в сравнении природных сетей трещин с эталонными трещинными сетями. Он позволяет определить характеристики разломной зоны (строение, морфогенетический тип и др.) на основе массовых замеров ориентировок трещиноватости. Сравнительный анализ базируется на выявлении основного разрывного парагенезиса вблизи разломов – это тройка взаимно перпендикулярных систем трещин. В методике используется качественный подход к ранговой иерархии разрывов и полей напряжений, основанный на генетической соподчиненности. Фактическим материалом служит трещиноватость тектонического происхождения, для идентификации которой приведен ряд признаков – основными являются геометрическая структура трещинной сети (системная или хаотическая) и сколовый тип трещин. Другие генетические типы трещин (первичные, гипергенные) можно анализировать новым методом при условии существенного участия в их формировании тектонических напряжений, что определяется наличием соответствующих признаков. Приемы проведения геолого‐структурных наблюдений едины для всех пунктов, увеличение числа которых повышает эффективность метода. Приведены конкретные параметры для построения круговых диаграмм трещиноватости. К анализу привлекаются все максимумы на диаграмме для сравнения с эталонными трафаретами. Специальные критерии оценки диаграмм минимизируют ошибки случайного совпадения и обеспечивают надежность полученных решений. Рассмотрены различные вопросы интерпретации природных трещинных сетей, касающиеся угловых величин между сопряженными системами трещин, наличия нетипичных трещинных парагенезисов и разломных зон смешанного типа, структурно‐вещественных неоднородностей. Представленные в статье рекомендации по применению нового структурно‐парагенетического метода на основании полученного опыта в отношении подбора исходных полевых данных и их обработки служат практическим дополнением к методике проведения анализа в процессе спецкартирования разломных зон и выявления полей напряжений [Seminsky, 2014, 2015]. Предложенные сведения будут полезны для успешного освоения нового подхода по исследованию разломной структуры верхней части земной коры при решении прикладных и фундаментальных задач, связанных с изучением разломов.

трещины, трещинная сеть, разломная зона, парагенезис разрывов, тектоническая трещиноватость, сопряженные разрывы, тройка систем трещин, поле напряжений

1. Burzunova Yu.P., 2009. Near-fault fracture systems: using the new opportunities of the paragenetic analysis (West Pribaikalie). In: Faulting and seismicity in lithosphere: Tectonophysical Concepts and Results. Proceedings of the All-Russia Conference (Irkutsk, August 18–21, 2009). Vol. 1. IEC SB RAS, Irkutsk, p. 20–22 (in Russian) [Бурзунова Ю.П. Приразломные трещинные сети: применение новых возможностей парагенетического анализа (на одном из участков Западного Прибайкалья) // Разломообразование и сейсмичность в литосфере: тектонофизические концепции и следствия: Материалы Всероссийского совещания (г. Иркутск, 18–21 августа 2009 г.). Иркутск: Институт земной коры СО РАН, 2009. Т. 1. С. 20–22].

2. Burzunova Yu.P., 2011. The angles between conjugate tectonic fracture sets in standard and natural paragenesis forming in different dynamic conditions. Litosfera (Lithosphere) (2), 94–110 (in Russian) [Бурзунова Ю.П. Углы между сопряженными системами приразломных трещин в идеализированных и природных парагенезисах, формирующихся в различных динамических обстановках // Литосфера. 2011. № 2. С. 94–110].

3. Burzunova Yu.P., 2013. Possibilities of structural-paragenetic analysis of fractures: local and regional stress fields in the Olkhon area, West Pribaikalie. In: Modern tectonophysics. Methods and results. Proceedings of the 3rd Youth Workshop (Moscow, 14–18 October 2013). Vol. 1. IEP, Moscow, p. 58–66 (in Russian) [Бурзунова Ю.П. Возможности структурно-парагенетического анализа трещин: локальные и региональные поля напряжений Приольхонья (Западное Прибайкалье) // Современная тектонофизика. Методы и результаты: Материалы третьей молодежной школы-семинара (г. Москва, 14–18 октября 2013 г.). М.: ИФЗ, 2013. Т. 1. С. 58–66].

4. Burzunova Yu.P., 2014. Joint systems in rocks of active tectonic regions: irregularity degree estimation. Bulletin of Irkutsk State Technical University (4), 45–49 (in Russian) [Бурзунова Ю.П. Трещинные сети в породах тектонически активных регионов: оценка степени хаотичности // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2014. № 4. С. 45–49].

5. Burzunova Yu.P., 2015. Tazheran syenite massif fault zones (West Pribaikalie) by the results of structural paragenetic analysis of meso-fracturing. Proceedings of Siberian Department of the Section of Earth Sciences Russian Academy of Natural Sciences. Geology, Exploration and Development of Mineral Deposits (1), 58–67 (in Russian) [Бурзунова Ю.П. Разломные зоны Тажеранского массива сиенитов (Западное Прибайкалье) по результатам структурно-парагенетического анализа трещиноватости // Известия Сибирского отделения Секции наук о Земле РАЕН. Геология, разведка и разработка месторождений полезных ископаемых. 2015. № 1. С. 58–67].

6. Chernyshev S.N., 1983. Rock Fractures. Nauka, Moscow. 240 p. (in Russian) [Чернышев С.Н. Трещины горных пород. М.: Наука, 1983. 240 с.].

7. Danilovich V.N., 1961. Method of Belts in Study of Fracturing Related to the Fault Displacements. Irkutsk Polytechnic Institute, Irkutsk, 47 p. (in Russian) [Данилович В.Н. Метод поясов в исследовании трещиноватости, связанной с разрывными смещениями. Иркутск: Иркутский политехнический институт, 1961. 47 с.].

8. Dodin A.L. (Ed.), 1986. State Geological Map of Russia. Sheet N (47) 48. Scale 1:1000000. VSEGEI, Leningrad (in Russian)

9. [Государственная геологическая карта России. Лист N (47) 48. Масштаб 1: 1000000 / Ред. А.Л. Додин. Л.: ВСЕГЕИ, 1986. Available from: http: //www.geolkarta.ru/list_200.php?idlist=N(47)48&idlist_d=G&gen=1&g=1 (last accessed: March 10, 2017).

10. Gladkov A.S., Seminskii K.Z., 1999. Nontraditional analysis of fracturing belts on mapping of subhorizontal fault structures (exemplified by the vicinities of Irkutsk). Geologiya i Geofizika (Russian Geology and Geophysics) 40 (2), 213–220.

11. Goncharov M.A., Talitsky V.G., Frolova N.S., 2005. Introduction to Tectonophysics. Knizhnyj Dom “Universitet”, Moscow, 496 p. (in Russian) [Гончаров М.А., Талицкий В.Г., Фролова Н.С. Введение в тектонофизику. М.: Книжный дом «Университет», 2005. 496 с.].

12. Gzovsky M.V., 1963. The Main Issues of Tectonophysics and Tectonics of Baydzhansaysky Anticlinorium. Parts III and IV. Publishing House of the USSR Academy of Sciences, Moscow, 544 p. (in Russian) [Гзовский М.В. Основные вопросы тектонофизики и тектоника Байджансайского антиклинория. Ч. III, IV. М.: Изд-во АН СССР, 1963. 544 с.].

13. Gzovsky М.V., 1975. Fundamentals of Tectonophysics. Nauka, Moscow, 536 p. (in Russian) [Гзовский М.В. Основы тектонофизики. М.: Наука, 1975. 536 с].

14. Hancock P.L., 1985. Brittle microtectonics principles and practice. Journal of Structural Geology 7 (3–4), 437–457. https://doi.org/10.1016/0191-8141(85)90048-3.

15. Lobatskaya R.M., 1987. Structural Zonation of Faults. Nedra, Moscow, 128 p. (in Russian) [Лобацкая Р.М. Структурная зональность разломов. М.: Недра, 1987. 128 c.].

16. Mikhailov A.E., 1984. Structural Geology and Geological Mapping. Textbook. Nedra, Moscow, 464 p. (in Russian) [Михайлов А.Е. Структурная геология и геологическое картирование. Учебное пособие для вузов. М.: Недра, 1984. 464 с.].

17. Nevsky V.A., 1979. Fracture Tectonics of Ore Fields and Deposits. Nedra, Moscow, 224 p. (in Russian) [Невский В.А. Трещинная тектоника рудных полей и месторождений. М.: Недра, 1979. 224 с.].

18. Nikolaev P.N., 1992. Tectonodynamic Analysis Technique. Nedra, Moscow, 295 p. (in Russian) [Николаев П.Н. Методика тектонодинамического анализа. М.: Недра, 1992. 295 с.].

19. Nikolaevsky V.N., 2010. Collection of Works. Geomechanics. Volume 2. Earth's crust. Nonlinear Seismics. Whirlwinds and Hurricanes. Institute for Computer Research, Moscow–Izhevsk, 560 p. (in Russian) [Николаевский В.Н. Собрание трудов. Геомеханика. Том 2. Земная кора. Нелинейная сейсмика. Вихри и ураганы. Москва–Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2010. 560 с.].

20. Pluijm B.A., 2004. Earth Structure: An Introduction to Structural Geology and Tectonics. W.W. Norton & Company, New York, 656 p.

21. Ramsey J.M., Chester F.M., 2004. Hybrid fracture and the transition from extension fracture to shear fracture. Nature 428 (6978), 63–66. https://doi.org/10.1038/nature02333.

22. Rastsvetaev L.M., 1987. Paragenetic method for the structural analysis of faults. In: A.V. Peive, A.V. Luk’yanov (Eds.), Problems of structural geology and physics of tectonic processes. Part 2. GIN AN SSSR, Moscow, p. 173–235 (in Russian) [Расцветаев Л.М. Парагенетический метод структурного анализа дизъюнктивных тектонических нарушений // Проблемы структурной геологии и физики тектонических процессов. Ч. 2 / Ред. А.В. Пейве, А.В. Лукьянов. М.: ГИН АН СССР, 1987. С. 173–235].

23. Seminskii K.Zh., 1997. Angle relationships between conjugate joint systems near strike-slip, normal, and thrust fault planes. Transactions (Doklady) of the Russian Academy of Sciences: Earth Science Sections 345 (4), 531–533.

24. Seminskii K.Zh., Gladkov A.S., Lunina O.V., 2001a. Tectonophysics of the Angara fault zone (southern Siberian platform). Geologiya i Geofizika (Russian Geology and Geophysics) 42 (8), 1252–1262.

25. Seminskii K.Zh., Karabanov E.B., Kuz'min M.I., 2001b. Faulting in Baikal bottom sediments (studies of drilling core BDP-98). Geologiya i Geofizika (Russian Geology and Geophysics) 42 (1–2), 306–316.

26. Seminskii K.Zh., Kozhevnikov N.O., Cheremnykh A.V., Pospeeva E.V., Bobrov A.A., Olenchenko V.V., Tugarina M.A., Potapov V.V., Burzunova Yu.P., 2012. Interblock zones of the northwestern Baikal rift: results of geological and geophysical studies along the Bayandai Village – Cape Krestovskii profile. Russian Geology and Geophysics 53 (2), 194–208. https://doi.org/10.1016/j.rgg.2011.12.016.

27. Seminsky K.Zh., 2003. The Internal Structure of Continental Fault Zones. Tectonophysical Aspect. GEO Branch, Publishing House of SB RAS, Novosibirsk, 243 p. (in Russian) [Семинский К.Ж. Внутренняя структура континентальных разломных зон. Тектонофизический аспект. Новосибирск: Изд-во СО РАН, филиал «Гео», 2003. 243 с.].

28. Seminsky K.Zh., 2014. Specialized mapping of crustal fault zones. Part 1: Basic theoretical concepts and principles. Geodynamics & Tectonophysics 5 (2), 445–467 (in Russian) [Семинский К.Ж. Спецкартирование разломных зон земной коры. Статья 1: Теоретические основы и принципы // Геодинамика и тектонофизика. 2014. Т. 5. № 2. С. 445–467]. https://doi.org/10.5800/GT-2014-5-2-0136.

29. Seminsky K.Zh., 2015. Specialized mapping of crustal fault zones. Part 2: Main stages and prospects. Geodynamics & Tectonophysics 6 (1), 1–43 (in Russian) [Семинский К.Ж. Спецкартирование разломных зон земной коры. Статья 2: Основные этапы и перспективы // Геодинамика и тектонофизика. 2015. Т. 6. № 1. С. 1–43]. https://doi.org/10.5800/GT-2015-6-1-0170.

30. Seminsky K.Zh., Burzunova Yu.P., 2007. Interpretation of chaotic jointing near fault planes: a new approach. Russian Geology and Geophysics 48 (3), 257–266. https://doi.org/10.1016/j.rgg.2007.02.009.

31. Seminsky K.Zh., Cheremnykh A.V., 2011. Jointing patterns and stress tensors in Cenozoic sediments of the Baikal rift: development of the structural-genetic approach. Russian Geology and Geophysics 52 (3), 353–367. https://doi.org/10.1016/j.rgg.2011.02.008.

32. Seminsky K.Zh., Gladkov A.S., 1991. The new approach to studies of tectonic fracturing in fault zones. Geologiya i Geofizika (Russian Geology and Geophysics) 32 (5), 130–140 (in Russian) [Семинский К.Ж., Гладков А.С. Новый подход к изучению тектонической трещиноватости в разрывных зонах // Геология и геофизика. 1991. Т. 32. № 5. С. 130–140].

33. Sherman S.I., 2002. Methodology for Studying and Analyzing Quantitative Parameters of Lithospheric Faults. ISTU Publishing House, Irkutsk, 60 p. (in Russian) [Шерман С.И. Методика изучения и анализа количественных параметров разломов литосферы. Изд-во ИрГТУ, Иркутск, 2002. 60 с.].

34. Sherman S.I., Bornyakov S.A., Buddo V.Yu., 1983. Areas of Dynamic Influence of Faults (Modelling Results). Nauka, Novosibirsk, 110 p. (in Russian) [Шерман С.И., Борняков С.А., Буддо В.Ю. Области динамического влияния разломов (результаты моделирования). Новосибирск: Наука. СО АН СССР, 1983. 110 с.].

35. Sherman S.I., Seminsky K.Zh., Bornyakov S.A., Adamovich A.N., Lobatskaya R.M., Lysak S.V., Levi K.G., 1992. Faulting in the Lithosphere. Extension Zones. Nauka, Siberian Branch, Novosibirsk, 228 p. (in Russian) [Шерман С.И., Семинский К.Ж., Борняков С.А., Адамович А.Н., Лобацкая Р.М., Лысак С.В., Леви К.Г. Разломообразование в литосфере. Зоны растяжения. Новосибирск: Наука. СО, 1992. 228 с.].

36. Sibson R.N., 1998. Brittle failure mode plots for compressional and extensional tectonic regimes. Journal of Structure Geology 20 (5), 655–660. https://doi.org/10.1016/S0191-8141(98)00116-3.

37. Tevelev A.L., 2011. Structural Geology and Geological Mapping. Lectures. Teaching Manual. GERS Publishing House, Tver, 292 p. (in Russian) [Тевелев А.В. Структурная геология и геологическое картирование. Курс лекций. Учебно-методическое пособие. Тверь: Издательство ГЕРС, 2011. 292 с.].

38. Twiss R.J., 1992. Structural Geology. W.H. Freeman & Company, New York, 532 p.

39. Yanshin A.L. (Ed.), 1989. Map of Geological Formations of the Mongolian People's Republic. Scale 1:1500000. The USSR Academy of Sciences. Academy of Sciences of the Mongolian People's Republic. Joint Soviet-Mongolian Scientific Research Geological Expedition of the USSR Academy of Sciences and the Academy of Sciences of the Mongolian People's Republic. Main Department of Geodesy and Cartography (The USSR Council of Ministers), Moscow (in Russian) [Карта геологических формаций Монгольской Народной Республики. Масштаб: 1:1500000 / Ред. А.Л. Яншин. Академия наук СССР. Академия наук МНР. Совместная советско-монгольская научно-исследовательская геологическая экспедиция АН СССР и АН МНР. М.: Главное управление геодезии и картографии при Совете Министров СССР, 1989. Available from: http://neotec.ginras.ru/neomaps/M015_Mongolia_1989_Tectonics_Karta-geologicheskih-formaciy-mongolskoy-narodnoy-respubliki.html (last accessed: March 10, 2017).