Маршрут № 5

Цель – ознакомить студентов с тектоническими нарушениями (складчатые нарушения, разрывные нарушения). На примерах обнажений в правом берегу реки Томи в районе «Синего утеса» (Коларово), показать элементы складчатости, угловые несогласия, сбросы, сдвиги, надвиги. Замерить компасом азимуты простирания, падения, угол падения.

Тектонические нарушения

Теоретический материал по тектоническим нарушениям необходим для закрепления знаний в маршрутах № 5 и № 6.

Выделяют две большие группы:

1. Складчатые нарушения (пликативные дислокации);

2. Разрывные нарушения (дизъюнктивные нарушения).

Понятие о механизме деформирования и разрушения твердых тел

Горная порода – это твердое тело.

Рассмотрим, как деформируются твердые тела. Величина деформации зависит от напряжения

, где

F – сила (давление) в кг,

S – площадь в см².

Например, если на оси абсцисс будем откладывать величину деформации , возникающей в данном твёрдом теле под действием напряжения σ, то получим график «напряжение ( ) – деформация ( ). По мере увеличения напряжения растет и деформация, что выражается отрезком ОА (рис. 1). На этом прямолинейном отрезке ОА деформация пропорциональна напряжению:

σ = Е_, где

Е – носит название модуля упругости (модуль Юнга).

Рис. 1. График «напряжение–деформация»: σ – напряжение;  - деформация; А - предел упругости; В – предел текучести; С – предел прочности (из работы Г.П. Горшкова, А.Ф. Якушовой, 1962)

Зависимость между σ и  носит название закона Гука (1676 г.).

Деформации, соответствующие участку ОА графика, отвечающие закону Гука, носят название упругих деформаций. После снятия внешней нагрузки деформации исчезают, и тело принимает прежнюю форму. Напряжение σ_а отвечает конечной стадии упругих деформаций и именуется пределом упругости. При увеличении нагрузки от σ_а до σ_с в теле возникают остаточные деформации. На участке σ_а до σ_в – обратимые (пластические). На участке от σ_в до σ_с – необратимые (хрупкие). Напряжение σ_в, которому отвечает начало возникновения хрупких деформаций, называется пределом текучести.

Напряжение σ_с, которому отвечает момент разрушения тела, называется пределом прочности, или временным сопротивлением одноосному сжатию.

Предел прочности часто обозначают символом Кd.

Значение Кd для некоторых минералов и горных пород

Таблица 1

Минерал	Кd, кг/см^2	Порода	Кd, кг/см^2
Кварц	20000	Базальт Гранит	1000-3200 800-2000
Галит	275	Песчаник Известняк	500-1800 400-2000

На процесс деформации кристаллических тел влияют следующие факторы: 1) температура; 2) длительность нагрузки; 3) всестороннее давление.

1. Порода размягчается за пределами температуры 1000°С.

2. Длительность нагрузки играет определенную роль, поэтому напряжения превышают предел ползучести и деформация с течением времени увеличивается (пластическая деформация и диффузионное течение).

3. Всестороннее давление (гидростатическое давление).

Примерно на глубине 20 км порода становится пластичной.

Различают:

1) однородные;

2) неоднородные деформации (рис. 2, 3).

К однородным относят: 1. Сжатие; 2. Растяжение; 3. Простой сдвиг.

К неоднородным деформациям относят: 1. Изгиб; 2. Кручение.

Рис. 2. Однородные деформации: 1 – сжатие; 2 – растяжение; 3 – простой сдвиг

Рис. 3. Неоднородные деформации: 1 – изгиб; 2 – кручение

Рис. 4. Элементы слоистых толщ