Файл: Богданов, В. И. Вычисление гравитационных аномалий от трехмерных тел (графические способы).pdf

пород получена при полевых наблюдениях и при обработке фотокрок обнажений вдоль профиля. Общая обследованная площадь обнажений составила 482.9 м2. Подсчет коэффициентов поверхност­ ного Ks и объемного разуплотнения К ю(коэффициенты трещинной пустотности, по А. В. Королеву [90] и Л. И. Нейштадту [98]) проводился двумя способами.

1. При сравнительно редкой сети трещин определялись общая площадь обнажения 80йщ и площадь, занимаемая норовыми про­ странствами в плоскости обнажения s. При этом s определялась,

где L — суммарная длина трещин в обнажении, а т — среднее значение их видимой мощности. Считая, что ориентация поверх­ ностей обнажений и трещин в пространстве случайная, а удельная трещиноватость пород величина постоянная, будем иметь:

2. При очень плотной сети трещиноватости, характерной для горных районов и для карьера Хибинского массива, способ рас­ чета коэффициентов Кг следующий. Визуально оценивается ве­ личина стороны квадрата а, характеризующего средние размеры блока, на которые системами трещин рассекается площадь обна­ жения. Также визуально или непосредственными измерениями определяется средняя мощность щелевидных трещин т. Считая распределение трещин в пространстве однородным, определим об­ щий объем и объем, занимаемый норовыми пространствами:

Здесь формула для вычисления У„ор дана для случая, когда все границы iSo6w представлены плоскостями трещин. Если одна или несколько сторон обнажения не ограничены такими плоско­ стями, то объем FII0P должен быть уменьшен приблизительно на величину ?гпг8'0бщ, где п — число таких границ. Окончательно имеем

Результаты подсчета коэффициентов Кв приведены в табл. 9. Из таблицы следует, что значительные коэффициенты трещинной пустотности характерны не только для карьера, глубина которого в настоящее время превышает 100 м. Сильно раздроблены и при­ поверхностные части обнажений основных и щелочных пород.

63

Обращает внимание также постепенное возрастание трещинова­ тости Хибинского горного массива от подножья его (район ВГП-3) к вершине (ВГП-8 — карьер). По этим данным плотность основных пород Имандра-Варзугской структурной зоны уменьшена в сред­

2.44 г/см3. Таким образом, установлены существенно более низ­ кие значения плотности больших объемов горных пород по срав­ нению со значениями плотности небольших образцов.

Для согласования полученных расхождений необходимо допу­ стить существование градиентного изменения плотности кристал­ лических пород с глубиной, определяемого для каждого района

•законом закрытия трещинных пор при возрастании нормального геостатического давления-. Установление такого закона является очень сложной задачей й должно основываться на данных гео­ логии, сейсмометрии и других геофизических методов. Один из

64

Отбор проб проводился в специальные цилиндрические сталь­ ные стаканы по методике, изложенной в работе [38]. Объем ста­ канов определен двумя способами: измерением объема воды, за­ полняющей стакан, и по геометрическим размерам. Применялись стаканы двух, видов, со средними объемами 163 и 255 см3, что обес­ печивало изучение плотностных свойств мелкой и частично сред­ ней ее фракций. В дне стаканов просверливались отверстия для

Рис. 29. Точечные диаграммы распределения плотности мелкой (н частично средней) фракция морены прп различной степени увлажненности проб, коэффициента содержания валупно-галечного материала fs п разрезах карье­ ров п коэффициента открытой пористости мелкой фракции морены Л'„п.

п — чпсло проб; т — количество измерений валовым способом; М — масса проб; S — изученная площадь обнажения.

выхода воздуха при забивании их в породу. Максимальное ув­ лажнение проб проводилось в посуде с широким дном в течение 10—20 мин. Высушивались пробы на медленном огне в течение 30—60 мии. Практиковался также способ валового высушивания нескольких проб с последующим определением их суммарной массы. Расчеты К 0„и Кв выполнены для каждой пробы или группы проб отдельно.

Результаты вычислений в виде точечных диаграмм представ­ лены на рис. 29. Как видно из рисунка, средняя плотность данной фракции морены колеблется от 1.71 до 2.02 г/см3 в зависимости от степени увлажненности породы, а среднее значение коэффи­ циента открытой пористости составляет 31.6%. Диаграмма распре­ деления коэффициентов влагонасыщенности проб не приведена, поскольку их значения колеблются от 0 до 100% в зависимости от гидрометеорологической обстановки.

66

2. Ориентировочный состав моренных отложений — это мел­ кая фракция (50%), средняя фракция (30%) и валунный материал (20%). Содержание валунно-галечного материала определено по разрезам в вертикальных стенках карьеров, расположенных вблизи ВГП-1. С этими целями обработано 64 участка обнажений. Методика подсчета содержания каменного материала в морене за­ ключается в Следующем. По фотографиям участков обнажений под­ считываются площадь, занимаемая вкраплениями валунно-га­ лечного материала sk, и общая площадь обнажения &оГ)Щ. По этим данным определяется коэффициент поверхностного содержания каменного материала:

Полагая, что ориентировка стенок карьеров в пространстве неупорядочена, а содержание каменного материала в отложениях конечной морены равномерное, получим объемный коэффициент

Точечные диаграммы распределения /„ приведены на рис. 29, а результаты расчетов — в табл. 10. Данный способ не позволяет учесть полное содержание в морене средней фракции каменного материала. Плотностные свойства этой фракции были установлены приблизительно на основании полевого обследования стенок карьеров. Содержание средней фракции в морене 30% , содержание галечного материала равно содержанию каменного материала крупной фракции во всем объеме морены, коэффициент открытой пористости 30%.

3.Для определения плотности валуппо-галечного материала были отобраны образцы галек и валунов в количестве 1076 шт. Измерения выполнены валовым способом с точностью, обеспечи­ вающей получение значений плотности с ошибкой 0.02 г/см3. Среднее значение плотности 2.75 г/см3.

4.Таким образом, средневзвешенное значение плотности об­ разований конечной морены

и равно 2.06 г/см3 для сухой породы и 2.30 г/см3 для породы, мел­ кая и средняя фракция которых максимально увлажнены. При рас­ четах приняты следующие значения: для мелкой фракции морены

/„=47.5%, асух= 1 .71 г/см3, аМП1.0.^.1=2.02 г/см3; для средней фрак­ ции морены /„=30%, а0).х= 2.11 г/см3,аМЕС упл = 2.41 г/см3 и для круп­

ной фракции /„=22.5%, о=2.75 г/см3, К т= 0%.

Учитывая возможные колебания содержания отдельных ком­ понент и степень их увлажненности, получим пределы изменения плотности морены в данном районе, равные 2.00—2.50 г/см3 при изменении К ои от 10 до 50%.