Инженерная петрология гипербазитов Баженовского и Джетыгаринского месторождений хризотил-асбеста

Алексеев, Александр Фёдорович

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Инженерная петрология гипербазитов Баженовского и Джетыгаринского месторождений хризотил-асбеста
ВАК РФ 25.00.08, Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение

Автореферат диссертации по теме "Инженерная петрология гипербазитов Баженовского и Джетыгаринского месторождений хризотил-асбеста"

На правах рукописи

АЛЕКСЕЕВ АЛЕКСАНДР ФЁДОРОВИЧ

ИНЖЕНЕРНАЯ ПЕТРОЛОГИЯ ГИПЕРБАЗИТОВ БАЖЕНОВСКОГО И ДЖЕТЫГАРИНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЙ ХРИЗОТИЛ-АСБЕСТА

Специальность 25.00.08 - Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата геолого-минералогических наук

Екатеринбург, 2005

Работа выполнена в Уральском государственном горном университете, на кафедре гидрогеологии, инженерной геологии и геоэкологии

Научный руководитель: кандидат геолого-минералогических наук,

доцент Дубейковский Станислав Густавович

Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических наук,

член-корреспондент РАН, профессор Золоев Ким Карпович

доктор технических наук, профессор Лушников Владимир Вениаминович

Ведущее предприятие: ОАО УралГнпрошахт

Защита состоится 22 декабря 2005 г. в 15-00 часов на заседании диссертационного совета К 212.280.01 при Уральском государственном горном университете по адресу:

620144, Екатеринбург, ул. Куйбышева, 30 (III учебный корпус, ауд. 3335)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уральского государственного горного университета.

Автореферат разослан 22 ноября 2005 г.

Учёный секретарь диссертационного совета

Дубейковский С.Г.

1 об о

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Уникальные свойства хризотил-асбеста используются на протяжении веков. Высокая прочность на разрыв, прядильные свойства, высокие огнеупорность, щелочестойкость, сорбционные, тепло звуко - и электроизоляционные характеристики делают его незаменимым и в наше время при изготовлении множества асботехнических изделий для строительной, авиационной, автомобильной, химической и электротехнической промышленностей.

По разведанным запасам Баженовское месторождение - крупнейшее в мире, а Джетыгаринское - второе по величине, разведанное на территории бывшего СССР. Глубина действующих карьеров достигает 300 м. Перспективная глубина отработки предусматривается до 600-800 м при длине карьера свыше 10 км.

Уникальные по масштабам горные работы требуют решения обширного перечня задач. В целях повышения экономичности горного производства, рационального выбора технологий и горного оборудования возрастает роль изученности пространственной изменчивости свойств горных пород и точности определения параметров, характеризующих их устойчивость и разрабатываемость. Рациональное использование геологической среды, наряду с требованиями по рациональной добыче полезного ископаемого и с определением оптимальных размеров карьеров, требует комплексного применения большого объёма вскрышных пород и отходов обогатительных фабрик в качестве строительного камня. При решении данных задач большое значение придаётся инженерно-геологическим исследованиям, в том числе изучению природы свойств, закономерностей пространственной изменчивости состава и физико-механических свойств горных пород, что, в свою очередь, неразрывно связано с геологической историей формирования асбестоносных гипербазитовых массивов.

Генетическому подходу к инженерно-геологическому изучению строения, состояния и свойств горных пород в нашей стране и за рубежом уделяется большое внимание. Существенный вклад в разработку данного направления внесли: Е.М. Сергеев, Н.В. Коломенский, А.Н. Панюков, В.Д. Ломтадзе, Г.А. Голодковская, И.А. Турчанинов, Р.В. Медведев, Г.С. Золотарёв, Г.К. Бондарик, Г.А. Сулакшина, В.Е. Ольховатенко, В.В. Фромм, Ю.А. Розанов, М.П. Воларович, Е.И. Баюк, С.И. Малинин, Г.С. Сенатская, М.И. Аксененко, М.С. Звягинцев и многие другие исследователи. Однако более широкое распространение получили исследования в области формирования физико-механических свойств осадочных пород в процессе их литификаци и исследования изменений свойств пород в связи с гипергенезом. Многие вопросы, связанные с формированием свойств магматических и метаморфических пород, остаются мало изученными.

Все крупные месторождения хризотил-асбеста приурочены к гипербазитам дунит-гарцбургитовой формации и относятся к классу гидротермальных месторождений, образовавшихся при средних температурах, на умеренных глубинах. Главенствующую роль в формировании месторождений играла

г Ъ^тз

серпентинизация, во многом предопределяя структурообразование массивов, изменение вещественного состава и свойств пород. В большинстве работ, затрагивающих влияние серпентинизации на свойства пород, рассматриваются лишь физические показатели и базируются на малом количестве определений. Не всегда указывается состав эдуктов серпентинизации и её минеральный тип (хризотилизация, лизардитизация или антигоритизация). Отсутствие единой классификации гипербазитов по степени серпентинизации, разночтения в наименованиях серпентиновых минералов, делает приводимые в литературе данные трудносопоставимыми. Не изучалось влияние прожилков хризотил-асбеста на прочность пород.

Актуальность исследований определяется изучением инженерной петрологии асбестоносных гипербазитов и повышением качества прогноза изменчивости их физико-механических свойств на основе совершенствования методов оценки этих свойств и учёта генетических особенностей пород.

Цель работы - изучение природы физико-механических свойств гипербазитов дунит-гарцбургитовой формации и разработка основ прогноза пространственного изменения этих свойств для месторождений асбеста.

В связи с поставленной целью решались следующие задачи:

1. Выделение и характеристика основных этапов изменения состава, структуры и свойств пород, исходя из современных представлений о происхождении и эволюционном развитии гипербазитов дунит-гарцбургитовой формации и процесса асбестообразования.

2. Изучение геолого-структурных особенностей месторождений хризотил-асбеста и пространственной изменчивости параметров трещиноватости горных пород в пределах асбестоносных гипербазитовых массивов.

3. Комплексное изучение вещественного состава, петрографических особенностей и физико-механических свойств серпентинизированных гипербазитов и анализ выявленных взаимосвязей.

4. Разработка методики испытаний на сдвиг по прожилкам хризотил-асбеста и оценка прочности асбестоносных пород в условиях естественного залегания.

Научная новизна. 1. Выделены и охарактеризованы основные геологические этапы изменения состояния, состава, структуры и свойств, альпинотипных гипербазитов Урала, содержащих промышленную хризотил-асбестовую минерализацию. 2. Определены элементы залегания преобладающих систем трещин для пород Баженовского месторождения. Количественно охарактеризованы закономерности пространственного изменения интенсивности трещиноватости. 3. Выявлены закономерности изменения физико-механических свойств гипербазитов в зависимости от степени и минерального типа серпентинизации. 4. Установлены взаимосвязи химического и минерального составов гипербазитов с их физико-механическими характеристиками. 5. Установлены взаимосвязи и взаимоотношения между показателями свойств. 6. Предложен новый метод определения сопротивления сдвигу по поверхностям ослабления. 7. Определены сцепления и углы внутреннего трения для двух структурных разновидностей прожилков асбеста (продольно - и

поперечноволокнистого строения), что позволило оценить прочность асбестоносных пород в условиях естественного залегания. 8. Показано, что пространственная изменчивость физико-механических свойств асбестоносных гипербазитов подчинена блоково-зональному строению массивов, а в пределах структурно-тектонических блоков обусловлена закономерным изменением степени и минерального типа серпентинизации, интенсивности трещиноватости и типа асбестоносности от центральных частей блоков к их периферии.

Защищаемые научные положения:

1. В результате проведённого корреляционно-регрессионного анализа широкого спектра показателей физико-механических свойств определены их взаимосвязи и взаимоотношения для перидотитов и серпентинитов. Это позволяет использовать целый ряд регрессионных уравнений в качестве экспресс-определений трудозатратных показателей.

2. Выявлены закономерности изменения вещественного состава, петрографических особенностей и физико-механических свойств гипербазитов в процессе серпентинизации. Установлено, что при формировании свойств пород существенную роль играет её минеральный тип. Общая тенденция снижения плотностных и прочностных параметров с увеличением степени серпентинизации может быть нарушена, так как, более серпентинизированные, но антигоритизированные разности превосходят по этим параметрам менее серпентинизированные, но лизардитизированные или хризотилизированные породы.

3. Предложенный метод испытаний на сдвиг по поверхностям ослабления, значительно упрощая подготовку образцов, делает испытания более доступными. На основе его применения получены параметры сопротивления сдвигу и дана количественную оценка влияния прожилков хризотил-асбеста поперечно - и продольноволокнистого строений на прочность гипербазитов.

4. Пространственная изменчивость свойств асбестоносных гипербазитов подчинена блоково-зональному строению массивов и в пределах структурно-тектонических блоков обусловлена закономерными изменениями степени и минерального типа серпентинизации, интенсивности трещиноватости и типа асбестоносности от центральных частей блоков к их периферии.

Прастическое значение исследований природы свойств и пространственной изменчивости физико-механических свойств асбестоносных гипербазитов заключается: 1) в повышении качества и надёжности прогноза этих свойств при решении задач, связанных с оценкой устойчивости горных выработок, рациональным ведением буровзрывных работ, обогащением руд и применением серпентинизированных гипербазитов в строительстве; 2) предложенная конструкция срезных матриц, упрощая подготовку образцов к испытаниям, позволяет более широко проводить изучение сопротивления сдвигу по поверхностям ослабления; 3) обобщение результатов исследований по наиболее типичным для данного генетического подтипа месторождениям, повышает их информативность как аналогов; 4) полученные материалы по

изменению свойств гипербазитов при серпентинизации применимы для интерпретации условий структурообразования и локализации месторождений.

Реализация исследований. Результаты исследований послужили основой при написании трёх научно-исследовательских отчётов. Автором написаны главы в отчёты по подсчёту запасов хризотил-асбеста Баженовского и Джетыгаринского месторождений, послужившие инженерно-геологическим обоснованием утверждения запасов руд в ГКЗ СССР. Результаты изучения физико-механических свойств и трещиноватости горных пород применены институтом "Уралгипрошахт" при проектировании разработки Баженовского месторождения, а также использованы кафедрой маркшейдерского дела УГГУ для расчёта устойчивости бортов карьеров.

Данная работа является результатом самостоятельных научных исследований в комплексе работ по изучению инженерно-геологических условий месторождений хризотил-асбеста, выполненных на кафедре гидрогеологии, инженерной геологии и геоэкологии УГГУ. Работы велись на основании хоздоговора между ПГО "Уралгеология" и Свердловским горным институтом (№ гос. регистр.80009073) и в соответствии с постановлением ГКНТ СССР № 659 (научно-техническая проблема 0.85.05, раздел 06, тема Н43 "Изучить изменения инженерно-геологических и гидрогеологических условий Баженовского месторождения хризотил-асбеста и представить в МИНГЕО РСФСР рекомендации по снижению отрицательного воздействия горнодобывающей промышленности на геологическую среду").

Фактический материал собран автором, лично участвовавшим в организации и выполнении полевых, лабораторных и камеральных работ. В диссертации, помимо литературных источников, использованы результаты комплексного определения свойств пород по 500 пробам, петрографических описаний 450 шлифам, химического состава по 95 пробам. Задокументировано более 10000 п.м. керна. На 78 точках наблюдений выполнено более 11000 замеров элементов залегания трещин.

Достоверность сформулированных научных положений и выводов основывается на большом объёме фактического материала и применении стандартизированных методов и средств исследований.

Общая методика исследований строилась из различных видов полевых, лабораторных и камеральных работ, анализа и систематизации фактического материала с привлечением историко-геологического и геолого-структурного методов познания в интерпретации полученных результатов.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на научно-технических конференциях СГИ (1979-1987), на Всесоюзном семинаре (ВДНХ СССР, г Москва, 1979), на Уральских конференциях молодых геологов и геофизиков (г. Свердловск, 1981, 1983), на конференции "Изучение инженерно-геологических условий месторождений Урала различных генетических типов" (г Свердловск, 1983), на 1У годичной конференции Тюменского отделения ВМО АН СССР (г. Тюмень, 1983), на кафедре инженерной геологии ЛГИ (г. Ленинград, 1984), на научно-технических

конференциях' Уральского треста инженерно-строительных изысканий (г.Свердловск, 1984, 1986), на У Всесоюзной конференции по инженерной геологии (г. Свердловск, 1984), на У1 Республиканской научно-технической конференции молодых учёных и специалистов-геологов (КазИМС, г. Алма-Ата, 1986), на Всесоюзной школе передового опыта "Лабораторные и полевые методы изучения инженерно-геологических свойств пород" (ВДНХ СССР, г. Москва, 1989) и др.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 25 работ.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, изложенных на 192 страницах машинописного текста, включая 23 таблицы, 37 рисунков и библиографический список из 145 наименований..

Автор благодарен научному руководителю, кандидату геолого-минералогических наук, доценту С.Г. Дубейковскому за помощь в работе над диссертацией и выражает глубокую признательность за советы, замечания и поддержку докторам геолого-минералогических наук В.Д. Ломтадзе, О.Н. Грязнову, И.А. Малахову, В.П. Алексееву, докторам технических наук В.А. Гордееву, С.Н. Тагильцеву, кандидатам геолого-минералогических наук Ю.А. Соколову, Л.И. Кравцовой, А.Н. Мардиросьяну, В.П. Новикову, В.П. Лузину, В.И. Чемякину, В.И. Ефимову, Н.С. Шабалиной, Э.И. Афанасиади, О.М. Гуман, а также А.Д. Морозову и А.А. Арзамасцеву.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. Общая геологическая характеристика асбестоиосных

гипербазнтов Урала

Рассмотрены распространение, минералогическое классифицирование и формационное деление гипербазитов Урала. Отмечается приуроченность месторождений хризотил-асбеста к альпинотипным массивам дунит-гарцбургитовой формации (Золоев К.К., 1975). Наиболее благоприятными для формирования асбестовых месторождений являются породы ряда: ортопироксеновый дунит - гарцбургит, а неотъемлемым условием -серпентинизация пород, протекающая обычно в несколько стадий.

Формирование состава и свойств асбестоносных гипербазитов в ходе их геологического развития рассматривается поэтапно (Ломтадзе В.Д., 1975). Выделено и охарактеризовано четыре этапа (магматический, позднемагматический, постмагматический, гипергенно-денудационный) [5].

Глава 2. Геологическое строение и гидрогеологические условия

Бажеиовского и Джетыгаринского месторождений

Гипербазитовые массивы представляют собой протрузивные тела с крутопадающим залеганием, вытянутые в субмеридиональном направлении и фиксирующие зоны глубинных разломов в пределах восточного склона Урала. Отчетливо выражено сходство парагенеза пород, слагающих их разрез. Обычно это - сочетание серпентинизированных пород дунит-гарцбургитового ряда, серпентинитов, тальк-карбонатных пород, родингитов и лайкового комплекса гранитоидного состава. Массивы раздроблены сериями тектонических нарушений

на блоки. Присущи сложные условия залегания пород с наклонным и крутым их падением, частым чередованием, изменчивостью состава. Широко развиты зоны рассланцевания пород.

Гидрогеологические условия месторождений представляются простыми, так как питание водоносных горизонтов осуществляется за счет атмосферных осадков, а горные породы имеют слабую водопроницаемость.

Глава иллюстрирована геологическими планами и разрезами, характеризующими расположение гипербазитовых массивов в региональном плане, а также геологическое строение месторождений и залежей.

Глава 3. Инженерно-геологическая характеристика свойств пород Баженовского и Джетыгаринского месторждений

Дана общая характеристика распространения, залегания и изменчивости физико-механических свойств основных генетических типов пород, слагающих месторождения. Даются статистические данные по широкому спектру физических, прочностных и деформационных показателей свойств горных пород. Приводятся результаты корреляционно-регрессионного анализа, в ходе которого устанавливались связи и взаимоотношения по 16 показателям физико-механических свойств перидотитов и серпентинитов. Результаты изучения трещиноватости пород, слагающих месторождения, свидетельствуют о сложной трещинной тектонике. Элементы залегания трещин и интенсивность трещиноватости сильно варьируют, в целом подчиняясь блоково-зональному строению массивов.

Сравнивая эти месторождения, следует отметить более высокие плотностные и прочностные характеристики пород Баженовского массива, что обусловлено более интенсивными гипергенными изменениями Джетыгаринского массива и различиями в протекании процесса серпентинизации - отсутствием в нём ранней антигоритизации.

Глава 4. Оценка влияния прожилков хризотил-асбеста на прочность гипербазитов

Глава содержит два раздела и выводы. В первом разделе приводятся метод и результаты изучения сопротивления сдвигу по прожилкам асбеста. Во втором разделе, на основании полученных результатов оценивается прочность пород в условиях естественного залегания. Эта часть работы подробнее изложена в защищаемых положениях.

Глава 5. Природа и пространственная изменчивость свойств серпентинизированных гипербазитов

В разделе, посвящённом петрографическим особенностям гипербазитов, акцентируется внимание на перестройке микроструктур в процессе различных стадий серпентинизации. Даны фотографии шлифов. Во втором разделе анализируется изменение химического состава при серпентинизации на примере трёх групп перидотитов (разделённых по степени серпентинизации) и трёх мономинеральных разновидностей серпентинитов. Сопоставляя данные химических анализов, петрографических описаний шлифов и широкий спектр физико-механических показателей, в третьем разделе характеризуем влияние

вещественного состава серпентинизированных гипербазитов на их свойства. В четвёртом разделе, с учётом особенностей структурно-геологического строения месторождений и залежей хризотил-асбеста, данных по изучению трещиноватости, а также выявленных закономерностей изменения вещественного состава, показано, что пространственная изменчивость свойств серпентинизированных гипербазитов имеет зональный характер в пределах структурно-тектонических блоков.

ЗАЩИЩАЕМЫЕ НАУЧНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1. В результате проведённого корреляционно-регрессионного анализа широкого спектра показателей физико-механических свойств выявлены их взаимосвязи и взаимоотношения для перидотитов и серпентинитов. Это позволяет использовать целый ряд регрессионных уравнений в качестве экспресс-определений трудозатратных показателей.

Установление связей и взаимоотношений между показателями свойств горных пород является важной задачей инженерно-геологических работ. Определяется перспектива использования этих взаимоотношений в качестве экспресс-метода, заменяющего дорогие и трудоемкие методы определения ряда показателей расчетным способом. При этом используются показатели свойств, определение которых не требует особых затрат. Знание тесноты связей и взаимоотношений показателей свойств горных пород является также важной информацией при сравнительном анализе свойств горных пород различных петрографических типов.

В процессе математико-статистической обработки результатов исследования физико-механических свойств горных пород Баженовского месторождения хризотил-асбеста для каждого параметра определялась принадлежность выборки нормальному распределению.

Взаимосвязи и взаимоотношения определялись для 16 показателей физико-механических свойств серпентинизированных перидотитов и серпентинитов: 1) плотность минеральной части (р, кг/м3 х 103); 2) плотность (р0, кг/м3 х 103); 3) общая пористость (П, %); 4) водопоглощение %); 5) коэффициент крепости ($<р.); 6) предел прочности при одноосном растяжении (стр, МПа); 7) предел прочности при одноосном растяжении в водонасыщенном состоянии (а8р, МПа); 8) предел прочности при одноосном сжатии (асж, МПа); 9) предел прочности при сжатии в водонасыщенном состоянии (а^*, МПа); 10) коэффициент размягчаемости (т); 11) сцепление (С, МПа); 12) угол внутреннего трения (<р, град); 13) скорость продольной волны (Ур, м/с); 14) скорость поперечной волны (У5, м/с); 15) модуль упругости динамический (Е, МПа х 102); 16) коэффициент Пуассона динамический (ц, д. ед).

Установление наличия связей между параметрами проведено с помощью корреляционного анализа по специальной программе (Гордеев В.А., 1983). Коэффициенты корреляции проверялись на значимость по двустороннему критерию (Закс Л., 1976, табл. 113) при уровнях значимости а =1%, 5%, 10% и

Р ро п \У Гкр в1> Л а™ О'сж С 9 V, Е

р 0.90 0,05 0,06 0,13 0,22 0,16 0.35 0,50 0,20 ш 0,08 03 0,02

Ро 77 0.43 № <ш <Ш ш 0.36 0Л4 №. ОДЗ 0.65 !Ь25 Ш &36

П 77 78 0,09 0,15 0,05 0,16 0,12 0,03 0,03 0,18 иг. 0,05 С,44 Ш

41 58 42 0,26 0.3? ям 0.44 0,32 ¡ш 0,21 !Ш Ш <ш

'кр 51 74 51 36 <Ш 0,33 9.4? 0,07 ш 0,11 9,45 0,34 0,27 041

«Р 52 72 53 44 37 0,52 М2 0.89 0.76 т ш 0.63 0,41

25 34 25 34 23 34 0.49 0.63 0.59 0.52 М1 0,67 0,19

«с* 63 86 64 58 48 72 34 0.69 ш 0,06 0.61 0.68 Ш 036

_» в сж 27 36 27 36 22 33 33 36 0,58 0,07 0.72, Ш 0.78 0,50

с 48 68 49 44 37 68 34 68 33 !к£ 0.45 ал 0.69 0,40

9 48 68 49 44 37 68 34 68 33 68 0,19 0,35 0,33 0,33

V, 57 104 57 47 52 51 28 65 30 47 47 0.85 0.90 0.Й

V, 15 26 15 14 18 17 13 17 12 17 17 26 0.93 0.81

Е 15 26 15 14 18 17 13 17 12 17 17 26 26 0.6?

Р 15 26 15 14 18 17 13 17 12 17 17 26 26 26

Р Р» П «"ч вр «% во. С 9 V, Е Ц

р 9,8? 0,00 0-38 <ш 0-38 0,32 ¡Ш !Ш 1У5 0,03 0.58 0,22 0,30 0,13

Р» 112 9,45 ш Ш 0,30 Ш 1Ш 0,00 0.88 0,17 оз 0,17

п 112 112 !Ы2 0,01 0,02 0,15 ЙД8 0,17 0,05 0,04 0.53 0,12 0,04 0,36

61 70 61 0,13 0,23 0,14 0,24 9.,28 0,19 9,« 0,17 0,19 0,03

'■Ф 67 79 67 38 0.63 0,02 Ш 0.84 0.70 0,13 0.55 0,01 0,04 0,12

65 80 65 37 46 9,75 9,63 9.6$ 9,57 0.32 М5 032 0,33 031

Л 22 25 22 25 14 24 М5 0.72 0,00 0,11 Ш ЙЛ2 9,77 М4

<*СЖ 94 112 94 68 46 80 24 9,?1 9,?2 0.46 0.66 036 0,32 034

<1 СЖ 40 43 40 43 14 24 25 42 9^6 !У1 Ш Ш ш «,53

с 64 78 64 37 46 78 24 78 24 0,12 0.57 034 032 032

64 78 64 37 46 78 24 78 24 78 0,12 0,24 ОДЗ 037

Ур 66 91 66 58 39 44 20 76 38 43 43 0.70 ¡ш 0,04

V, 18 23 18 13 13 17 10 17 10 17 17 23 0.98 М7

Е 18 23 18 13 13 17 10 17 10 17 17 23 23

1 I4 18 23 18 13 13 17 10 17 10 17 17 23 23 23

Рис. 1. Корреляционные матрицы физико-механических свойств

перидотитов (а) и серпентинитов (б). Подчёркивание: 1) сплошная линия - связь при уровне значимости а = 1 %, 2) пунктирная линия - связь при уровне значимости а = 5%, 3) точечная линия - связь при уровне значимости а =10%

при числе степеней свободы v=N-l (где N - количество коррелируемых пар).

Из корреляционных матриц (рис. 1) видно, что между большинством характеристик свойств существуют тесные корреляционные связи. Это, в первую очередь, объясняется тем, что вариации показателей физико-механических свойств серпентинизированных гипербазитов подчинены единым закономерностям изменения их состава (степени и типу серпентинизации).

На выходе указанной программы получены и коэффициенты регрессии, что позволяет при обнаружении значимой связи представить взаимоотношение между парой параметров в виде регрессионного уравнения типа у=а+Ьх или в виде обратного взаимоотношения x=c+dy.

Из показателей физико-механических свойств, доступных в определении и обнаруживающих тесные связи со многими другими, определение которых трудоемко, следует особо выделить: плотность, скорость продольных волн и коэффициент динамической крепости.

Регрессионные уравнения с указанными показателями представляют наибольший практический интерес и могут быть рекомендованы в качестве экспресс-метода для предварительной оценки расчетным путем целого ряда других показателей физико-механических свойств серпентинизированных гипербазитов.

2. Выявлены закономерности изменения вещественного состава, петрографических особенностей и физико-механических свойств гипербазитов в процессе серпентинизации. Установлено, что на формирование свойств пород существенное влияние оказывает её минеральный тип. В частности, при замещении антигоритом других серпентиновых минералов общая тенденция снижения плотностных и прочностных параметров с увеличением степени серпентинизации может быть нарушена, так как, обычно более серпентинизированные, но антигоритизированные разности превосходят по этим параметрам менее серпентинизированные, но лизардитнзированные или хризотилизированные породы.

Комплексное определение физико-механических свойств, химического состава и петрографических особенностей по пробам серпентинизированных гипербазитов позволило сгруппировать их по степени серпентинизации (Sp): на слабо серпентинизированные (I - Sp менее 30%), средне серпентинизированные (П - Sp - 30-70%) и сильно серпентинизированные (III - Sp более 70%). Общая закономерность снижения плотностных и прочностных характеристик с увеличением Sp общепризнанна и подтверждается нашими данными (рис. 2).

Однако анализ фактического материала показал, что эта закономерность часто нарушается. Более дробное деление гипербазитов с учётом Sp и минерального типа серпентинизации даёт основание утверждать, что наименьшие значения плотности свойственны хризотилизированным (X) разностям, а наибольшие - антигоритизированным (А). Ещё заметней (А) разности отличаются

от (X) и лизардитизированных (Л) более высокими значениями прочностных показателей (рис. 3).

Серпентиновые минералы характеризуются разнообразием структур и их сочетаний, но имеют ряд закономерностей по формам проявления и

Рис. 2. Изменение свойств гипербазитов в зависимости от степени серпентинизации

последовательности их образования. Поэтому среди отдельных минеральных видов серпентинов (лизардит, хризотил, антигорит) выделяют петрографические разновидности (генерации). При этом микроструктуры серпентинизированных гипербазитов являются отражением стадийности процесса серпентинизации, неоднократных смен термодинамических и геохимических условий.

Перестройка микроструктур при серпентинизации гипербазитов в начальную стадию заключается в наложении на гипидиоморфнозернистую (полигональнозернистую) мелкопетельчатой, образованной лизардитом первой генерации. Он играет роль цемента между расчлененными частицами зерен оливина. Силы непосредственно между кристаллами оливина заменяются взаимодействием обломков этих кристаллов с разуплотненными, гидратированными минеральными индивидами лизардита. Вследствие этого происходит резкое разупрочнение породы, снижается плотность и модуль упругости. При наложении на мелкопетельчатую лизардитовую структуру крупнопетельчатой (решетчатой) структуры антигорита первой генерации, в случае замещения им лизардита, происходит некоторое упрочнение породы. Антигорит образуется при более высоких термодинамических параметрах, в результате - менее гидратирован, а структурные связи более прочные. Поэтому антигоритизированные перидотиты превосходят по своим плотностным и механическим свойствам менее серпентинизированные, но лизардитизированные или хризотилизированные разности (см. рис. 3).

В аллометаморфическую стадию лизардитизации образуется пластинчатый лизардит второй генерации, замещающий остатки первичных минералов, что ведет к дальнейшему снижению плотности ых и механических показателей пород.

Во время перекристаллизационной серпентинизации, в условиях прогрессивной стадии аллометаморфизма, ранее образованные серпентиниты полностью утрачивают их прежние петельчато-пластинчатые, решетчатые и другие структуры и заменяются игольчатыми, лейстовидными, брусчатыми структурами антигорита второй генерации. Перекристаллизация сопровождается дегидратацией, уплотнением структур и увеличением прочности вновь образованных антигоритовых серпентинитов.

Следствием различных термодинамических и геохимических условий образования минеральных видов серпентинитов являются и выявленные особенности их химического состава (табл. 1, рис. 4). В частности, при увеличении степени серпентинизации в составе гипербазитов происходит увеличение количества атомов водорода и уменьшение закисного железа. Та же картина наблюдается при сравнении составов серпентиновых минералов в последовательности: антигорит-лизардит-хризотил.

Вещественный состав серпентинитов соответствует отмеченным закономерностям изменения вещественного состава перидотитов с увеличением Бр. Однако серпентиниты, отличаясь по составу от перидотитов, существенно отличаются и друг от друга. В составах серпентинитов от хризотиловых через лизардитовые к антигоритовым наблюдается увеличение количества атомов кремния, алюминия, закисного железа, суммарного железа (X -7,70; Л -14,94;

Рис. 3. Изменение свойств гипербазитов в зависимости от степени и

минерального типа серпентинизации: 1 - 3 - перидотиты серпентизированные: 1 - слабо, 2 - средне, 3 - сильно; 4 - серпентиниты; 5 -11 - типы серпентинизации: 5 - антигоритизация, 6 - антигоритизация преобладает над лизардитизацией, 7 - антигоритизация преобладает над лизардитизацией и хризотилизацией, 8 - лизардитизация преобладает над антигоритизацией, 9 - лизардитизация, 10 - лизардитизация преобладает над хризотилизацией, 11 - хризотилизация

А - 17,49), кальция, кислорода, суммы катионов и анионов. Одновременно снижается количество атомов магния и водорода.

лизардитовые к антигоритовым наблюдается увеличение количества атомов кремния, алюминия, закисного железа, суммарного железа (X -7,70; Л -14,94; А -17,49), кальция, кислорода, суммы катионов и анионов. Одновременно снижается количество атомов магния и водорода.

Для хризотиловых серпентинитов свойственны "очищение" от тяжелых элементов, в частности железа, и наиболее высокое содержание ионов водорода (а значит, и воды). Антигоритовые же серпентиниты-по многим позициям занимают положение, близкое к перидотитам. Это относится к количествам атомов кремния, кальция, закисного, окисного и суммарного железа. Антигоритовые серпентиниты имеют наиболее низкое среди серпентинитов количество атомов водорода.

Таблица 1

Химический состав серпентинизированных гипербазитов _(в атомном выражении)_

Количество атомов элементов в объёме породы 10000а3

Элементы Перидотиты серпентинизированные: Серпентиниты:

слабо средне сильно лизардитовые хризоти-ловые антигоритовые

114,69 109,37 104,48 103,05 102,37 104,61

а1* 2,40 2,47 3,26 2,43 1,89 3,20

6,56 7,72 8,59 10,74 6,40 7,63

Ре2+ 13,86 11,43 8,72 4,20 1,30 9,86

мп2+ 0,39 0,33 030 0,25 0,16 0,30

м82+ 184,36 172,04 163,78 152,77 155,06 151,37

Са2+ 2,28 1,54 1,22 1,04 0,82 1,33

С4+ 1,25 1,83 3,52 3,03 1,25 2,02

Сг3+ 0,67 0,75 0,64 0,73 0,55 0,68

н* 130,91 171,65 198,59 216,30 233,19 211,24

о2- 513,85 510,55 508,51 499,23 494,36 499,55

Сумма катионов и анионов 972,61 990,43 1002,32 994,15 998,27 992,63

Плотность, г/см3 2,90 2,80 2,74 2,63 2,56 2,66

Скорость продольных волн, м/с 6547 6245 5860 5666 4830 6129

Количество определений 28 26 8 21 4 10

Рис. 4. Изменение вещественного состава гипербазитов при

серпентинизации (в процентном выражении относительно слабо серпентинизированных перидотитов): 1-3 - перидотиты: 1 - слабо серпентинизированные, 2 - средне серпентинизированные, 3 - сильно серпентинизированные; 4-6 - серпентиниты: 4 - лизардитовые, 5 - хризотиловые, 6 - антигоритовые

Результаты корреляционно-регрессионого анализа взаимосвязей минерального состава со свойствами серпентинизированных гипербазитов также

свидетельствуют о том, что увеличение в составе пород содержаний лизардита и хризотила в отличие от антигорита ведет к резкому изменению свойств гипербазитов. Антигорит оказывается более нейтрален, особенно в отношении изменения механических свойств первичных пород, а в случае замещения им других серпентиновых минералов прочность пород возрастает.

Процесс антигоритизации отличается более щелочным характером среды, относительно пониженным парциальным давлением Н20 вследствие высокой восстановленности флюидов (повышенного отношения в них Е^ЦО), а также повышением температуры и давления на твердые фазы, так как реакция дегидратации, связывающая другие серпентиновые минералы с антигоритом, характеризуется отрицательным объемным эффектом (Маракушев А.А.,1973):

хризотил (лизардит) = антигорит + НгО; ДУ,<0

Лизардитизация и хризотилизация протекают при более низких температурах, и как следствие их минеральные индивиды более гидратированы, а структурные связи менее прочны.

3. Предложенный метод испытаний на сдвиг по поверхностям ослабления, значительно упрощая подготовку образцов, делает испытания более доступными. На основе его применения получены параметры сопротивления сдвигу и дана количественная оценка влияния прожилков хризотил-асбеста поперечно- и продольноволокнистого строений на прочность гипербазитов.

Устойчивость горных выработок в асбестоносных зонах гипербазитовых массивов определяется многочисленными трещинами, выполненными хризотил-асбестом. Поэтому изучение прочностных характеристик хризотил-асбеста как заполнителя, цементирующего трещины, имеет важное практическое значение. Однако исследований в этом направлении не проводилось.

При использовании известных устройств для испытаний на срез по поверхностям ослабления необходимо, чтобы поверхность ослабления располагалась строго в зазоре между двумя смещаемыми относительно друг друга обоймами. Требуются либо трудоёмкие и точные камнерезные работы, либо фиксация образца в обоймах с помощью цементирующих заполнителей. Это же условие практически лишает возможности использовать для испытаний на срез по поверхностям ослабления непосредственно керн буровых скважин. Поэтому автором была разработана оригинальная конструкция срезных матриц, предназначенных для определения предела прочности при срезе со сжатием по поверхностям ослабления. Конструкция позволяет испытывать непосредственно керн скважин при минимальных затратах на камнерезную подготовку образцов [13]. Устройство (рис. 5) включает нагрузочный механизм 1 (гидравлический пресс), центрирующее приспособление 2, роликовые опоры 3 и две идентичные по размерам и конструкции матрицы 4. При срезе упорные пластины фиксируются по линии пересечения поверхности ослабления с основаниями образца, тем самым задавая плоскость среза по поверхности ослабления.

Таким образом, данный метод отличается от стандартизированного (ГОСТ 21153.5 - 88), предназначенного для испытаний монолитных образцов, возможностью задавать плоскость среза не только в диаметральной или срединной плоскости образца. При этом отпадает необходимость регламентации среза при трёх заданных углах. Вариация разрушающих нагрузок обеспечивается различной ориентировкой самих прожилков и корректируется обычными клиньями - прокладками.

Рис. 5. Схема устройства для сдвиговых испытаний по прожилкам

хризотил-асбеста методом косого среза. 1 - нагрузочный механизм; 2 - центрирующее приспособление; 3 - роликовая опора; 4 - матрицы; 5 - образец; 6 - выемка в корпусе матрицы для установки образца; 7 - паз; 8 - упорная пластина; 9 - шпилька; 10 - гайка; 11 - прорезь; 12 - прожилок асбеста

Всего было проведено испытаний на срез по 44 образцам. Из них 20 образцов с прожилками поперечно-волокнистого асбеста мощностью от 3 до 6 мм, 14 образцов с мощностью прожилков поперечно-волокнистого асбеста от 1 до 3 мм и 10 образцов, где прожилки мощностью до I мм были выполнены смесью продольноволокнистого асбеста, серпофита и карбоната. Площади срезаемых поверхностей менялись в пределах 35-50 см2. Угол наклона плоскости среза к вертикальному направлению внешнего усилия изменялся от 35 до 75 градусов.

Расчет касательного (т) и нормального (О) напряжений в плоскости среза по прожилкам хризотил-асбеста производился по формулам:

о =Р/5*зт р; Т =Р/5*соз р. Где Р - предельная нагрузка (кН); 5 - площадь среза (см2); р - угол наклона плоскости среза к направлению внешнего усилия (град.).

Было принято допущение, что зависимость т = f (а), выражающая огибающую к предельным напряжениям, является прямолинейной. Удельное сцепление и угол внутреннего трения вычислялись по способу наименьших квадратов. Вычисленные значения удельного сцепления и угла внутреннего трения по выделенным группам образцов в зависимости от мощности прожилков асбеста приведены в табл. 2.

Таблица 2

Значения удельного сцепления и угла внутреннего трения по результатам испытаний на срез по прожилкам хризотил-асбеста

Состав заполнителя трещин Мощность прожилков, мм Количество образцов п Удельное сцепление С, МПа Угол внутреннего трения ф, град.

Поперечноволокнистый хризотил-асбест 1-6 34 6,6 21,5

то же 3-6 20 6,6 23

о 1-3 14 6,7 19

Продольноволокнистый хризотил-асбест, серпофит, карбонат До 1 10 1,2 26

Срез по прожилкам поперечноволокнистого асбеста происходит в плоскости сочленения волокон асбеста с зальбандом. В образцах, где заполнитель трещин представлен смесью продольноволокнистого асбеста, серпофита и карбоната, плоскость среза проходит преимущественно в центральной части прожилков и срезанные поверхности образца покрыты волокнами асбеста, чешуйками серпофита и корочками карбоната. При испытаниях выявилось, что образцы с большей мощностью прожилков деформировались пластично и при фиксации среза, образцы обычно сохраняли свою сплошность. Для образцов же с меньшей мощностью и для всех образцов с мощностью меньше 1 мм характерно хрупкое разрушение образца на две части. При срезе по прожилкам поперечноволокнистого асбеста мощностью от 1 до 6 мм с углами наклона плоскости среза к вертикальному внешнему усилию от 50 до 70 характерно образование оперяющих трещин, подобных "разрывным", описанным ЮМ. Карташовым и др. (1979) для образцов однородной структуры, не имеющих поверхностей ослабления. При срезе же по прожилкам с мощностью менее 1 мм, выполненным смесью продольноволокнистого асбеста, серпофита и карбоната, образование оперяющих трещин не наблюдалось.

Полученные результаты свидетельствуют о весьма высокой прочности поперечноволокнистого асбеста как заполнителя трещин. Причём снижение

прочности образцов при увеличении мощности прожилков слабо выражено, очевидно, потому, что сдвиги производились в плоскости сочленения жил с запьбандами. Одновременно следует отметить, что прожилки продольноволокнистого асбеста с примесью серпофита и карбоната, преобладающие в зонах тектонических нарушений, резко отличаются от поперечноволокнистого асбеста меньшей прочностью (С меньше в 5 раз).

Полученные данные дают возможность, используя эмпирические зависимости (Фисенко Г.Л., 1972), оценить прочность пород в условиях прибортового массива.

Физико-механические свойства асбестоносных гипербазитов, в первую очередь, определяются вещественным составом и трещиноватостью пород, формирование которых неразрывно связано с историей геологического развития гипербазитовых массивов. Первичный состав гипербазитовых массивов обычно хорошо выдержан в пределах ряда ортопироксеновый дунит - гарцбургит. Но в ходе эволюционного развития гипербазиты подвергались интенсивному воздействию тектонических напряжений и гидротермальному метаморфизму, что привело к дезинтеграции массивов на зоны, отличающиеся параметрами трещиноватости и метаморфической изменённостью пород. Поэтому свойства асбестоносных гипербазитов широко варьируют в пространстве по своим физическим, прочностным и деформационным показателям, по распределению трещиноватости, по прочности цементирующих трещины заполнителей, по устойчивости к процессам выветривания и т. д.

Неоднородная структура асбестоносных гипербазитовых массивов выражается в делении их сопряженными тектоническими нарушениями на блоки, которые в процессе многоступенчатой серпентинизации приобрели зональное строение. Зональное строение структурно-тектонических блоков характеризуется закономерным изменением от центров к краевым частям блоков целого ряда признаков (рис. 6). Во-первых, изменяется степень серпентинизации, увеличивающаяся от центра перидотитовых "ядер" к их периферии, где они полностью замещаются серпентинитами. Во-вторых, обычно наблюдается закономерное изменение преобладания того или иного типа серпентинизации.

Итоговая зональность, наиболее часто встречаемая на Баженовском месторождении, отражает четыре основные зоны. Первая зона, расположенная в наибольшем удалении от разломов, представлена в разной степени серпентинизированными (Л и А) неасбестоносными перидотитами. Вторая зона, расположенная ближе к разлому, представлена преимущественно перидотитами со смешанным типом серпентинизации (обязательно хризотилизированными).

о о

ЧУ

ч/ ч/

ч/

4^5

'0Ш2

10 л и

X , ! 2

Рис. 6. Зональность асбестоносных гипербазитов (Баженовское месторождение) 1 - перидотиты, 2 - серпентиниты, 3 - рассланцованные серпентиниты; 4 - 9 - асбестоносность: 4 - отороченные жилы, 5 - крупная сетка, 6 - мелкая сетка, 7 - мелкопрожил, 8 - поперечноволокнистые просечки,

9 - продольноволокнистые просечки; 10 - 12 - тип серпентинизации:

10 - антигоритизация, 11 - лизардитизация, 12 - хризотилизация.

Третья зона представлена серпентинитами со смешанным типом серпентинизации (обязательно хризотилизированными).

Четвёртая зона, расположенная ещё ближе к разлому, сложена лизардитовыми серпентинитами. Возможно выделение пятой зоны представленной перекристаллизованными антигоритовыми серпентинитами и приуроченной непосредственно к контакту гранитоидов, дайки которых фиксируют разломы. В пределах месторождения эта зона незначительна по мощности - до первых десятков метров.

Для разных месторождений и нередко для отдельных участков одного месторождения виды итоговой зональности по типу серпентинизации могут быть различны. Так, для Джетыгаринского месторождения (залежь "Основная") преобладающая итоговая зональность выглядит следующим образом: серпентинизированные (лизардитизированные) перидотиты - лизардитовые серпентиниты - хризотил-лизардитовые серпентиниты - хризотиловые серпентиниты. Другим признаком зональности структурно-тектонических блоков является характер жилкования хризотил-асбеста. Для Баженовского подтипа месторождений в направлении от центральных обычно неасбестоносных частей блоков в сторону разломов в пределах залежей выделяют следующие асбестоносные зоны: отороченные жилы в перидотитах, крупная и мелкая сетки, мелкопрожил и просечки в серпентинитах. Такая разбивка на зоны характеризует особенности распределения трещин в массиве к моменту выполнения их хризотил-асбестом.

Следующим признаком зонального строения структурно-тектонических блоков является трещиноватость пород. Несмотря на контрастность в распределении трещиноватости в серпентинизированных гипербазитах, достаточно четко прослеживается общая закономерность увеличения интенсивности трещиноватости от центральных частей блоков к зонам разломов. При этом блочность пород соответственно уменьшается в среднем от 1-2 до 0,20,5 м. Меняется пространственная ориентировка систем трещин.

Особенности геологического строения асбестоносных гипербазитов с присущей им блоково-зональной структурой являются основой для понимания пространственной изменчивости их свойств, в том числе и физико-механических. Совершенно определенно устанавливается, что изменчивость физико-механических свойств гипербазитов характеризуется снижением плотностных и прочностных показателей от центральных частей структурно-тектонических блоков к их периферии, в сторону разломов и хорошо увязывается с повышением трещиноватости, степени серпентинизации и изменением состава серпентиновых минералов.

Особого внимания заслуживает вопрос изменения свойств гипербазитов с глубиной. В этом случае важно учитывать, какая часть блока выходит на дневную поверхность. Очевидно, что от этого будет зависеть интенсивность и глубина выветривания горных пород и развитие инженерно-геологических процессов Так, например, если дневной поверхностью вскрыта центральная часть, сложенная тектонически ненарушенными перидотитами, то глубина выветривания

минимальна, а при пересечении дневной поверхностью краевой части, обычно сложенной рассланцованными серпентинитами и тальк-карбонатными породами, глубина распространения процессов выветривания максимальна. Очевидно также и то, что применительно к асбестоносным гипербазитам было бы неверно говорить об общей тенденции повышения плотности свойств и снижения трещиноватости пород с глубиной, подразумевая при этом лишь затухающее влияние процессов выветривания и возрастающее литостатическое давление. Следует учитывать особенности тектоники массивов и зональное строение блоков, расположение которых в разрезе нередко характеризуется этажностью. Этажное залегание блоков делает обычным явление, когда на отдельных участках разреза, подчиняясь зональности и, несмотря на увеличение глубины залегания пород, происходит увеличение трещиноватости и снижение плотностных и механических характеристик.

Заключение

Объекты исследований Баженовский и Джетыгаринский гипербазитовые массивы, являются типичными представителями баженовского комплекса дунит-гарцбургитовой формации, к которому приурочены все крупнейшие месторождения хризотил-асбеста. Баженовское месторождение уникально и как объект для изучения влияния процесса серпентинизации на свойства гипербазитов. Серпентинизация здесь протекала стадийно в условиях регрессивного и прогрессивного метаморфизма при изменяющихся термодинамических и геохимических параметрах, что привело к широкому распространению всех минеральных видов серпентинов.

Анализируя влияние генезиса и эволюции гипербазитов на их строение и свойства, автор выделил и охарактеризовал четыре этапа их становления: 1) магматический, 2) позднемагматический, 3) постмагматический 4) гипергенно-денудационный. Обращается внимание на то, что протрудирование и глубокая переработка при гидротермальном метаморфизме обусловили ряд особенностей в формировании состояния, состава, структуры и свойств альпинотипных гипербазитов, отличающих их от других интрузивных пород.

Дана сравнительная оценка инженерно-геологических условий двух месторождений. Более низкие плотностные и прочностные характеристики пород Джетыгаринского массива объясняются значительной гипергенной изменённостью и отсутствием широкого распространения антигоритизации.

Для перидотитов и серпентинитов проведен корреляционно-регрессионный анализ, выявивший наличие тесных взаимосвязей между многими показателями физико-механических свойств. При уровнях значимости связи более 1 % и 5 % определялись взаимоотношения между показателями. Полученные формулы позволяют производить достаточно надежный экспресс-переход от одних параметров к другим, что создает возможность без дополнительных затрат решать на предварительных стадиях некоторые горнотехнические задачи. Выделены

системы трещин. Дана количественная характеристика пространственной изменчивости интенсивности трещиноватости.

Применение метода испытаний на сдвиг по прожилкам хризотил-асбеста с использованием срезных матриц конструкции автора впервые дало возможность определить сцепления и углы внутреннего трения для двух основных структурных разновидностей хризотил-асбеста (поперечно- и продольноволокнистого строения). Испытания показали, что сцепление по прожилкам поперечноволокнистого асбеста (6,6 МПа) меньше, чем для образцов перидотитов в 5,5 раза и серпентинитов - в 4 раза. Угол внутреннего трения соответственно меньше на 12° и 10°. Сцепление по прожилкам продольноволокнистого асбеста с примесью других минералов (1,2 МПа) меньше, чем у вмещающих их серпентинитов в 22 раза, а угол внутреннего трения меньше на 6°. На основе полученных результатов и эмпирических зависимостей между сцеплениями в образце и в "массиве" (Фисенко Г.Л., 1972), рассчитаны коэффициенты структурного ослабления для асбестоносньгх пород с различными типами асбестоносности. Выявлено, что породы с поперечноволокнистым асбестом при малых призмах обрушения в сравнении с породами "сухой кладки" являются более устойчивыми. Но при увеличении нормального давления на породы (увеличение высоты призмы возможного обрушения) прочность пород "сухой кладки" (сопротивление сдвигу) нарастает быстрее за счет больших значений угла внутреннего трения. Рассланцованные серпентиниты с трещиноватостью, выполненной продольноволокнистым асбестом в уступах карьеров легко теряют сцепление между блоками и, имея при этом низкие значения угла внутреннего трения, являются вместе с тальк-карбонатными породами наиболее неустойчивыми в уступах и бортах карьеров.

Особое внимание в работе уделено закономерностям формирования свойств гипербазитов при серпентинизации. Эта часть работы базируется на комплексном изучении изменений петрографических особенностей, химического состава и физико-механических свойств гипербазитов в зависимости от степени и минерального типа серпентинизации. Изучение перестройки микроструктур при серпентинизации, а также анализ выявленных корреляционных связей между химическим и минеральным составом, с одной стороны, и физико-механическими свойствами серпентинизированных гипербазитов - с другой, позволяют сделать вывод о том, что антигоритизация, как ранняя (площадная), так и перекристаллизационная, ведёт к увеличению прочностных параметров.

Обобщая результаты проведенных исследований, делается вывод о том, что пространственная изменчивость физико-механических свойств асбестоносных гипербазитов подчинена блоково-зональному строению массивов и в пределах структурно-тектонических блоков обусловлена закономерным изменением степени серпентинизации, минерального типа серпентинизации, интенсивности трещиноватости и типа асбестоносности от центральных частей блоков к их периферии.

Актуальность проведенных автором исследований природы свойств и их пространственной изменчивости применительно к асбестоносным

гипербазитовым массивам непосредственно связана с решением вопросов устойчивости горных пород, разрабатываемое™, обогатамоста руд, попутным использованием вскрышных пород и отходов обогатительных фабрик в качестве строительного камня. Решение данных вопросов стоит особенно остро в условиях эксплуатации уникальных по своим размерам карьеров.

Список основных работ, опубликованных по теме диссертации

(Всего по теме диссертации опубликовано 8 статей и 17 тезисов докладов)

1. Алексеев А.Ф., Дубейковский С.Г. Основные направления прогнозной инженерно-геологической оценки разработки Баженовского месторождения асбеста // Научные основы и методы изучения и прогноза инженерно-геологических условий в процессе разведки месторождений полезных ископаемых: Тезисы докладов к Всесоюзному семинару на ВДНХ СССР. - М.: Изд-во ВСЕГИНГЕО, 1979. - С.17-18.

2. Коновалов В.Е., Алексеев А.Ф., Гордеев S.A. Инженерно-геологические исследования при оценке устойчивое™ бортов глубоких карьеров // Проблемы экологии, рационального использования и охраны природных ресурсов на Урале: Тез. докл. конф. / УНЦ АН СССР. - Свердловск, 1980. - С. 20 - 21.

3. Алексеев А.Ф., Морозов А.Д. Изучение выветривания горных пород как одного из факторов инженерно-геологических условий Баженовского месторождения хризотал-асбеста // Геология и полезные ископаемые Урала: Тез. докл. УП Уральской конф. молодых геологов и геофизиков / УНЦ АН СССР. -Свердловск, 1981. - С. 88 - 89.

4. Алексеев А.Ф., Лузин В.П. Роль гидротермального метаморфизма в формировании инженерно-геологических условий Баженовского месторождения хризотил-асбеста // Проблемы повышения эффектавноста добычи и обогащения асбеста: Межвуз. науч. темат. сборник / СГИ. -Свердловск: Изд-во СГИ, 1981. - Вып.2. - С. 9-13.

5. Алексеев А.Ф. О влиянии метаморфизма на структурообразование и физико-механические свойства асбестоносных гипербазитов Урала // Изучение инженерно-геологических условий месторождений Урала различных генетаческих типов: Тез. докл. терр. науч.-техн.конф. / СГИ. - Свердловск, 1983.-С. 4-5.

6. Алексеев А.Ф. Сравнительная инженерно-геологическая характеристака Баженовского и Джетыгаринского месторождений хризотал-асбеста // Изучение инженерно-геологических условий месторождений Урала различных генетических типов: Тез. докл. науч.-техн. конф. / СГИ. - Свердловск, 1983. - С. 5-6.

7. Алексеев А.Ф. Роль физико-механических свойств пород при формировании зон рассланцевания в серпентинитах // Геология и полезные ископаемые Урала: Тез. докл. VIII Уральск, конф. молодых геологов и геофизиков Урала / УНЦ АН СССР, СГИ. - Свердловск, 1983. - С. 52-53.

8 Алексеев А.Ф. Особенности инженерно-геологических условий Джетыгаринского месторождения хризотил-асбеста // Геология и полезные ископаемые Урала: Тезисы докладов VIII Уральск, конф. молодых геологов и геофизике Урала / УНЦ АН СССР, СГИ. - Свердловск, 1983. - С. 57-58.

9. Алексеев А.Ф., Дубейковский С.Г. Особенности инженерно-геологических условий асбестовых месторождений Урала // Тез. докл. V Всесоюзной конференции "Проблемы инженерной геологии в связи с промышленно-гражданским строительством и разработкой месторождений полезных ископаемых". Темы III, IV. Свердловск, 1984. - Т.2. - С. 82-86

10Алексеев А.Ф. Изменение свойств гипербазитов при серпентинизации / Свердловский горный институт. - Свердловск, 1984. - 28 е.: ил. - Библиогр.: 18 назв. - Деп. в ВИНИТИ 26.11.84, № 7523-84.

11 Алексеев А.Ф. О природе свойств серпентинизированных гипербазитов // Задачи прогнозирования, поисков, оценки и освоения месторождений полезных ископаемых: Тез. докл. VI Республиканской научно-технической конференции молодых ученых и специалистов-геологов / Казахский научно-исследовательский институт минерального сырья. - Алма-Ата, 1986. - С. 6-7.

М.Коновалов В. Е., Алексеев А.Ф., Стародубцев С.Н. Оценка параметров трещиноватости массива горных пород // Сдвижение горных пород и охрана сооружений при разработке месторождений полезных ископаемых: Тематический сборник / КарПТИ. - Караганда, 1986. - С. 36-44.

13Алексеев А.Ф. Методика и результаты испытаний на сдвиг по прожилкам хризотил-асбеста // Изв. вузов. Горный журнал. - 1987. - № 6. - С. 9-12.

14Алексеев А.Ф. Критический обзор некоторых стандартизированных методов испытаний горных пород и применяемой терминологии // Известия УТТА. Вып. 18. Серия: Геология и геофизика. - Екатеринбург, 2003. С. 242-249.

15Алексеев А.Ф. О формировании свойств асбестоносных гипербазитов // Известия УГТА. Вып. 18. Серия: Геология и геофизика. - Екатеринбург, 2003. С. 249-256.

1 в.Алексеев А.Ф. Проблемы испытательных лабораторий //Научно-практическая конференция - 85 лет геологической службе Урала: Материалы конференции / Уралнедра, МПР Свердл. обл., УрО, РАН, УГГУ, УКСОГЕН. - Екатеринбург, 2005.-С. 190-191.

Подписано в печать 18.11.2005 г. Формат 60 к 84 1/16 Бумага офсетная. Печать на ризографе. Печ. л. 1 0 Тираж 120. Заказ

Отпечатано с оригинал - макета в лаборатории множительной техники УГТУ 620144, г. Екатеринбург, ул. Куйбышева, 30

РЫБ Русский фонд

2007-4 2060

дек m

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Алексеев, Александр Фёдорович

ВВЕДЕНИЕ.

1. ОБЩАЯ ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА АСБЕСТОНОСНЫХ ГИПЕРБАЗИТОВ УРАЛА.

1.1. Распространение, особенности состава и формационное деление гипербазитов.

1.2. Генезис и эволюция альпинотипных гипербазитов в свете формирования их свойств

1.3. Строение залежей хризотил-асбеста месторождений Баженовского подтипа.

1.4. Выводы.

2. ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ И ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ БАЖЕНОВСКОГО И ДЖЕТЫГАРИНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЙ

3. ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СВОЙСТВ ПОРОД БАЖЕНОВСКОГО И ДЖЕТЫГАРИНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЙ.

3.1. Физико-механические свойства.

3.2. Взаимосвязи и взаимоотношения показателей физико-механических свойств серпентинизированных гипербазитов.

3.3. Трещиноватость.

3.4. Выводы.

4. ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ПРОЖИЛКОВ ХРИЗОТИЛ-АСБЕСТА

НА ПРОЧНОСТЬ ГИПЕРБАЗИТОВ.

4.1. Методика и результаты изучения сопротивления сдвигу по прожилкам хризотил-асбеста.

4.2. Прочность пород в условиях естественного залегания.

4.3. Выводы.

5. ПРИРОДА И ПРОСТРАНСТВЕННАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ СВОЙСТВ

СЕРПЕНТИНИЗИРОВАННЫХ ГИПЕРБАЗИТОВ.

5.1. Петрографические особенности.

5.2. Изменение химического состава гипербазитов при серпентинизации

5.3. Влияние вещественного состава серпентинизированных гипербазитов на их свойства.

5.4. Пространственная изменчивость свойств.

5.5. Выводы.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Инженерная петрология гипербазитов Баженовского и Джетыгаринского месторождений хризотил-асбеста"

Уникальные свойства хризотил-асбеста используются на протяжении веков. Высокая прочность на разрыв, прядильные свойства, высокие огнеупорность, щелочестойкость, сорбционные, тепло звуко - и электроизоляционные характеристики делают его незаменимым и в наше время при изготовлении множества асботехнических изделий для строительной, авиационной, автомобильной, химической и электротехнической промышл енностей.

Месторождения хризотил-асбеста разрабатываются открытым способом. Наметилась тенденция на освоение глубоких горизонтов. Глубина действующих карьеров достигла 300 метров, а перспективная глубина отработки предусматривается до 600-800 метров, при длине карьеров свыше 10 км (Баженовское месторождение).

Создание крупных сооружений-карьеров, где основным конструктивным элементом являются горные породы изменчивого состава и свойств, а литостатическое давление на проектируемых к отработке глубоких горизонтах сопоставимо по порядку с прочностью пород в образце, может привести к количественно трудно предсказуемым последствиям, связанным с разгрузкой пород и перераспределением напряжений. Существует вероятность возникновения новых и интенсификации уже известных на месторождениях инженерно-геологических процессов и явлений. Это ставит перед исследователями обширный круг проблем, связанных с эффективностью и безопасностью ведения горных работ, с мероприятиями по охране и рациональному использованию геологической среды.

В условиях увеличения объемов горного производства, для его экономичности и рационального подбора горного оборудования возрастает роль изученности пространственной изменчивости свойств горных пород и точности определения параметров, характеризующих их устойчивость и разрабатываемость.

В свете рационального использования геологической среды, наряду с требованиями по рациональной добыче полезного ископаемого и с определением оптимальных размеров карьеров, стоит задача комплексного использования большого объема вскрышных пород и отходов обогатительных фабрик в качестве строительного камня.

При решении данных задач, несомненно, важная роль принадлежит инженерно-геологическим исследованиям и, в частности., изучению природы свойств, закономерностей пространственной изменчивости состава и физико-механических свойств горных пород, что неразрывно связано с геологической историей формирования асбестовых месторождений.

Генетическому подходу к инженерно-геологическому изучению строения, состояния и свойств горных пород в нашей стране и за рубежом уделяется большое внимание. Важное практическое и научное значение такого направления отмечалось, например, на Международной конференции "Генетические основы инженерно-геологического изучения горных пород" [37]. Вклад в разработку данного направления внесли Е.М.Сергеев, Н.В.Коломенский, А.Н.Панюков, В.Д.Ломтадзе, Г.А.Голодковская, И.А.Турчанинов, Р.В.Медведев, Г.С.Золотарев, Г.К.Бондарик, Г.А.Сулакшина, В.Е.Ольховатенко, В.В.Фромм, Ю.А.Розанов, М.П.Воларович, Е.И.Баюк, С.И.Малинин, Г.С.Сенатская, М.И.Аксененко, М.С.Звягинцев и многие другие исследователи.

Характерно, что более широкое распространение в инженерной геологии получили исследования в области изучения закономерностей формирования физико-механических свойств осадочных пород в процессе их литификации, а также исследования изменений свойств пород в связи с гипергенезом. Многие вопросы, связанные с формированием физико-механических свойств магматических и метаморфогенных пород остаются недостаточно изученными.

Говоря об асбестоносных гипербазитовых массивах, отметим, что, несмотря на накопленный богатый фондовый материал, опубликованные сведения об инженерно-геологических условиях месторождений хризотил-асбеста малочисленны и встречаются, главным образом, в работах специалистов-горняков

82, 92, 108]. Эти сведения касаются лишь некоторых геолого-структурных черт гипербазитовых массивов и характеристик свойств, используемых при расчетах устойчивости бортов карьеров. Уместно процитировать В.Д.Ломтадзе [71], который отмечает: ".Большинство специалистов негеологического профиля рассматривают и исследуют горные породы как "материал", без учета их генетических и петрографических особенностей, положения в геологическом разрезе, без соблюдения правила геологической однородности, без одновременного изучения петрографического и минерального состава и строения. Поэтому обширный аналитический материал часто не позволяет объяснить причины изменений свойств горных пород, надежно и эффективно их оценивать и прогнозировать".

Наши исследования [2,4,8,10,11] являются своего рода первыми попытками обобщения результатов изучения инженерно-геологических особенностей месторождений данного генетического типа и решения задач, стоящих в рамках инженерной петрологии асбестоносных гипербазитовых массивов.

Все наиболее крупные месторождения хризотил-асбеста приурочены к гипербазитам дунит-гарцбургитовой формации и относятся к классу гидротермальных среднетемпературных месторождений, образовавшихся на умеренных глубинах [121]. Т.е. условия локализации асбестовых месторождений неразрывно связаны с процессами гидротермального метаморфизма, среди которых серпентинизация занимает особое место. Частично или полностью охватывая гипербазитовые массивы, серпентинизация сыграла важную роль в изменении вещественного состава, физико-механических свойств горных пород, в трещинообразовании и, в целом, в структурообразовании массивов. Изучение серпентинизации гипербазитов в различных ее аспектах представляется актуальным, как с точки зрения формирования месторождений полезных ископаемых, так и в связи с условиями их отработки. Предопределяя пространственную изменчивость физико-механических свойств пород в пределах месторождения, серпентинизация приобретает важное значение для решения вопросов, связанных с устойчивостью горных выработок, с ведением разведочных и буро-взрывных работ, с обогащением руд, а также с утилизацией большого количества отходов асбестодобывающей промышленности (пустых пород и отходов асбофабрик) и с использованием их в качестве строительного камня.

Многие аспекты проблемы серпентинизации широко дискутируются в литературе. Среди них вопросы о соотношении изо- и аллохимизма процесса, о происхождении серпентинизирующих растворов, о наличии объемных эффектов при серпентинизации и их знаке, а также о классификации серпентиновых минералов. Обзоры по данным вопросам приводятся, например, в работах Артемова В.Р. [15], Артемова В.Р., Кузнецовой В.Н. [17], Боголепова В.Г. [23], Варлакова А.С.[27], Белинского В.В. [29], Золоева К.К. [53], Маракушева А.А. [78], Сибилева А.К. [110], Штейнберга Д.С., Чащухина И.О. [137] и др.

В сфере изучения изменения физико-механических свойств гипербазитов при серпентинизации следует отметить исследования Меренкова Б.Я., Толстихиной К.И. [80], Горецкой Е.И. [44], Дортман Н.Б. и др. [46], Золоева К.К., Судиловского Г.Н. [55], Воларовича М.Н. и др. [33], Мазаника В.Н., Макарова В.Н. [75]. Однако этот вопрос требует дальнейшего изучения. Большинство из указанных исследователей касаются лишь физических показателей и базируются на малом количестве определений. Отсутствие единой классификации гипербазитов по степени серпентинизации, разночтения в наименованиях серпентиновых минералов и в том, какие разности серпентинитов относить к мономинеральным, а какие к смешанным по составу, делают приводимые в литературе данные трудносопоставимыми. Не всегда достаточно точно указывается состав эдуктов серпентинизации, а также ее минеральный тип (хризотилизация, лизардитизация или антигоритизация). Некоторые результаты исследований, полученные различными авторами, носят противоречивый характер. Не изучалось влияние прожилков хризотил-асбеста на прочность пород.

Таким образом, актуальность дальнейших исследований определяется изучением инженерной петрологии асбестоносных гипербазитов, повышением качества прогноза изменчивости их физико-механических свойств на основе совершенствования методов оценки этих свойств и учета генетических особенностей пород.

Цель работы. Целью исследований является изучение природы физико-механических свойств серпентинизированных гипербазитов дунит-гарцбургитовой формации и разработка основ прогноза пространственного изменения этих свойств для месторождений хризотил-асбеста.

В связи с поставленной целью решались следующие задачи:

1. Выделение и характеристика основных этапов изменения состава, структуры и свойств пород в ходе формирования месторождений хризотил-асбеста, исходя из современных представлений о происхождении и эволюционном развитии гипербазитов дунит-гарцбургитовой формации и процесса асбестообразования.

Научная новизна. 1).Выделены и охарактеризованы основные геологические этапы изменения состояния, состава, структуры и свойств альпинотипных гипербазитов Урала, несущих промышленную хризотил-асбестовую минерализацию. 2).Определены элементы залегания преобладающих систем трещин для пород Баженовского месторождения. Количественно охарактеризованы закономерности пространственного изменения интенсивности трещиноватости. 3). Выявлены закономерности изменения физико-механических свойств гипербазитов в зависимости от степени и минерального типа серпентинизации. 4).Установлены взаимосвязи химического и минерального составов серпентинизированных гипербазитов с их физическими и механическими характеристиками свойств. 5).Установлены взаимосвязи и взаимоотношения между показателями свойств серпентинизированных гипербазитов, рекомендуемые в качестве экспресс-метода определения Ф показателей физико-механических свойств расчетным способом. 6).Предложен новый метод определения сопротивления сдвигу по поверхностям ослабления. 7).Определены сцепления и углы внутреннего трения для двух разновидностей прожилков хризотил-асбеста (продольно - и поперечноволокнистого строений), что позволило оценить прочность асбестоносных пород в условиях естественного залегания.8) Показано, что пространственная изменчивость физико-механических свойств асбестоносных гипербазитов подчинена блоково-зональному строению массивов и в пределах структурно-тектонических блоков обусловлена закономерным изменением степени и минерального типа серпентинизации, интенсивности трещиноватости и типа асбестоносности от центральных частей блоков к их периферии.

Автор защищает следующие научные положения:

1. В результате проведённого корреляционно-регрессионного анализа широкого спектра показателей физико-механических свойств определены их взаимосвязи и взаимоотношения для перидотитов и серпентинитов. Это позволяет использовать целый ряд регрессионных уравнений в качестве экспресс -определений трудозатратных показателей.

Ф существенное влияние оказывает её минеральный тип. Общая тенденция снижения плотностных и прочностных параметров с увеличением степени серпентинизации может быть нарушена, так как, обычно более серпентинизированные, но антигоритизированные разности превосходят по этим параметрам менее серпентинизированные, но лизардитизированные или хризотилизированные породы.

3. Предложенный метод испытаний на сдвиг по поверхностям ослабления, значительно упрощая подготовку образцов, делает испытания более доступными. На основе его применения получены параметры сопротивления сдвигу и дана количественная оценка влияния прожилков хризотил-асбеста поперечно - и продольноволокнистого строений на прочность гипербазитов.

Практическое значение исследований природы свойств и пространственной изменчивости физико-механических свойств асбестоносных гипербазитов заключается: 1) в повышении качества и надёжности прогноза этих свойств при решении задач, связанных с оценкой устойчивости горных выработок, рациональным ведением буро-взрывных работ, обогащением руд и применением серпентинизированных гипербазитов в строительстве; 2) предложенная конструкция срезных матриц, упрощая подготовку образцов к испытаниям, позволяет более широко проводить изучение сопротивления сдвигу по поверхностям ослабления; 3) обобщение результатов исследований по наиболее типичным для данного генетического подтипа месторождений, повышает их информативность как аналогов; 4) полученные материалы по изменению свойств гипербазитов при серпентинизации применимы для интерпретации условий структурообразования и локализации месторождений.

Реализация исследовании. Результаты исследований послужили основой при написании трех научно-исследовательских отчетов. Автором написаны главы в отчеты по подсчету запасов хризотил-асбеста Баженовского и Джетыгаринского месторождений, послужившими инженерно-геологическим обоснованием утверждения запасов руд в ГКЗ СССР. Фактический материал исследований привлекался при написании инженерно-теологического раздела книги "Баженовское месторождение хризотил-асбеста" [19]. Результаты изучения физико-механических свойств и трещиноватости горных пород, слагающих Баженовское месторождение, использованы институтом Уралгипрошахт при проектировании разработки данного месторождения, а также применены сотрудниками кафедры маркшейдерского дела УГТУ для расчета устойчивости бортов карьеров [62].

Данная работа является результатом самостоятельных научных исследований в комплексе работ по изучению инженерно-геологических условий месторождений хризотил-асбеста, выполненных на кафедре инженерной геологии, гидрогеологии и геоэкологии УГТУ. Работы велись на основании хоздоговора между Среднеуральской комплексной геолого-разведочной экспедицией ПГО "Уралгеология" и Свердловским горным институтом (№ гос. регистр. 80009073) и в соответствии с постановлением ГКНТ СССР № 659 от 29.12.1978 года (научно-техническая проблема 0.85.05, раздел 06, тема Н43 "Изучить изменения инженерно-геологических и гидрогеологических условий Баженовского месторождения хризотил-асбеста и представить в МИШ ЬО РСФСР рекомендации по снижению отрицательного воздействия горнодобывающей промышленности на геологическую среду").

Фактический материал собран автором, который будучи ответственным исполнителем тем, лично участвовал в выполнении и организации полевых, лабораторных и камеральных работ, а также в написании трех научно-исследовательских отчетов. В основу диссертации помимо использованных литературных источников положены результаты комплексного изучения физико-механических свойств пород более чем по 500 пробам, петрографических описаний по 450 шлифам, химического состава по 95 пробам. При изучении параметров трещиноватости задокументировано более 10000 п.м. керна разведочных скважин, по 30000 п.м. керна проведена аналитическая обработка документации, на 78 точках наблюдений в уступах карьеров выполнено более 11000 замеров элементов залегания трещин.

Достоверность научных положений и выводов, сформулированных • в диссертационной работе, вытекает из большого объема фактического материала и обоснована применением современных, стандартизованных средств и методов исследований.

Общая методика исследований строилась из различных видов полевых, лабораторных и камеральных работ, анализа и систематизации фактического материала, с привлечением историко-геологического и геолого-структурного методов познания в интерпретации полученных результатов.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались, обсуждались и одобрены на семинарах и конференциях, в том числе на семинарах "Инженерно-геологические условия месторождений полезных ископаемых Урала" (г. Кушва, 1977), "Проблемы охраны геологической среды при разработке месторождений полезных ископаемых Урала" (г. Свердловск, 1979), на научно-технических конференциях Свердловского горного института (г. Свердловск, 1979-1987), на Всесоюзном семинаре на ВДНХ СССР "Научные основы и методы изучения и прогноза инженерно-геологических условий в процессе разведки месторождений полезных ископаемых" (г. Москва, 1979), на семинаре "Проблемы экологии, рационального использования и охраны природных ресурсов на Урале" (г. Свердловск, 1980), на УП и VHI Уральских конференциях молодых геологов и геофизиков (г. Свердловск, 1981, 1983), на территориальной научно-технической конференции "Изучение инженерно-геологических условий месторождений Урала различных генетических типов" (г. Свердловск, 1983), на IV годичной конференции Тюменского отделения ВМО АН СССР "Геология и минерально-сырьевые ресурсы Западно-Сибирской плиты и ее складчатого обрамления" (г. Тюмень, 1983), на кафедре инженерной геологии ЛГИ (г. Ленинград, 1984), на научно-технических конференциях Уральского треста инженерно-строительных изыскании (г. Свердловск, 1984, 1986, 2002), на V Всесоюзной конференции по инженерной геологии (г. Свердловск, 1984), на VI Республиканской научно-технической конференции молодых ученых и специалистов-геологов "Задачи прогнозирования, поисков, оценки и освоения месторождений полезных ископаемых" (г. Алма-Ата, 1986), на Всесоюзной школе передового опыта "Лабораторные и полевые методы изучения инженерногеологических свойств пород" (ВДНХ СССР, г. Москва, 1989) и др.

Публикации. Основные результаты выполненных исследований отражены в 25 публикациях.

Заключение Диссертация по теме "Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение", Алексеев, Александр Фёдорович

5.5.Выводы

1. Серпентиновые минералы характеризуются разнообразием структур и их сочетаний, но имеют ряд закономерностей по формам проявления и + последовательности их образования, что требует выделения среди отдельных минеральных видов серпентинов (лизардит, хризотил, антигорит) генераций (петрографических разновидностей).

Перестройка микроструктур при серпентинизации гипербазитов в начальную стадию заключается в наложении на гипидиоморфиозернистую (полигоналънозернистую) мелкопетельчатой, образованной лизардитом первой генерации. Он выполняет роль цемента между расчлененными частицами зерен оливина. Силы непосредственно между кристаллами оливина заменяются взаимодействием обломков этих кристаллов с разуплотненными, гидратированными минеральными индивидами лизардита. Вследствие этого происходит резкое разупрочнение породы, снижается плотность и модуль упругости.

При наложении на мелкопетельчатую лизардитовую структуру крупнопетельчатой (решетчатой) структуры антигорита первой генерации, в случае замещения им лизардита, происходит некоторое упрочнение породы. Это объясняется различными условиями протекания процессов лизардитизации и антигоритизации. Антигорит образуется при более высоких термодинамических параметрах, в результате - менее гидратирован, а структурные связи более прочные. Поэтому же более серпентинизированные, но антигоритизированные перидотиты превосходят по своим плотностным и механическим свойством менее 4 серпентинизированные, но лизардитизированные или хризотилизированные разности.

В аллометаморфическую стадию лизардитизации образуется пластинчатый лизардит второй генерации, замещающий остатки первичных минералов, что ведет к дальнейшему снижению плотностных и механических показателей пород.

Во время перекристаллизационной серпентинизации, в условиях прогрессивной стадии аллометаморфизма, ранее образованные серпентиниты полностью утрачивают их прежние петельчато-пластинчатые, решетчатые и другие структуры и заменяются игольчатыми, лейстовидными, брусотчатыми структурами антигорита второй генерации. Перекристаллизация сопровождается дегидратацией, уплотнением структур и существенным увеличением прочности вновь образованных антигоритовых серпентинитов.

Таким образом, микроструктуры серпентинизированных гипербазитов являются отражением стадийности процесса серпентинизации, неоднократных смен термодинамических и геохимических условий.

2. Следствием различных термодинамических и геохимических условий образования минеральных видов серпентинитов являются и выявленные особенности их химического состава. Так, например, аналогично тому, как при увеличении степени серпентинизации в составе гипербазитов происходит увеличение количества атомов водорода и уменьшение закисного железа, та же картина наблюдается при сравнении составов серпентиновых минералов в последовательности: антигорит-лизардит-хризотил.

Установлены тесные корреляционные связи между химическим составом и свойствами гипербазитов, подтверждающих их общую зависимость как от степени и типа серпентинизации, так и от состава эдуктов серпентинизации.

3. Взаимосвязь физико-механических свойств гипербазитов со степенью их серпентинизации определяется закономерностями перестройки микроструктур и изменения вещественного состава при общей тенденции разуплотнения пород и разупрочнения структурных связей. Однако, в случае замещения лизардита или хризотила антигоритом данная тенденция нарушается.

Результаты корреляционно-регрессионого анализа взаимосвязей минерального состава со свойствами серпентинизированных гипербазитов говорят о том, что увеличение в составе пород содержаний лизардита и хризотила в отличие от антигорита ведет к резкому изменению свойств гипербазитов. Антигорит в этом отношении оказывается более нейтрален, особенно если говорить о показателях механических свойств.

4. Характеристика физико-механических свойств серпентинизированных гипербазитов детализирована и дана для наиболее распространенных петрографических групп, выделяемых с учетом степени и типа серпентинизации. Это позволяет, используя имеющиеся на месторождениях геологические планы и разрезы, давать более точный прогноз пространственной изменчивости свойств пород.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Важное практическое и научное значение изучения влияния генетических особенностей пород на их строение, состояние и свойства получило широкое признание в нашей стране и за рубежом [37].

Учитывая широкое распространение и важную металлогеническую роль гипербазитов, изучение природы и пространственной изменчивости их свойств, приобретает особую значимость в связи с освоением месторождений полезных ископаемых.

Актуальность проведенных автором исследований природы свойств и их пространственной изменчивости применительно к асбестоносным гипербазитовым массивам непосредственно связана с решением вопросов устойчивости горных пород, разрабатываемости, обогатимости руд, попутным использованием вскрышных пород и отходов обогатительных фабрик в качестве строительного камня. Решение данных вопросов стоит особенно остро в условиях создания крупных по своим размерам карьеров с проектируемой глубиной до 600800 метров и длиной более 10 километров.

Объекты исследований, Баженовский и Джетыгаринский гипербазитовые массивы, являются типичными представителями баженовского комплекса дунит-гарцбургитовой формации к которому приурочены все крупнейшие месторождения хризотил-асбеста баженовского подтипа.

Баженовское месторождение уникально и как крупнейшее в мире и как объект для изучения влияния процесса серпентинизации на свойства гипербазитов. Серпентинизация здесь протекала стадийно в условиях регрессивного и прогрессивного метаморфизма при изменяющихся термодинамических и геохимических параметрах, что привело, в отличие от многих других гипербазитовых массивов, к широкому распространению всех минеральных видов серпентинов.

Для достижения поставленной в диссертационной работе цели, которой является изучение природы физико-механических свойств серпентинизированных гипербазитов дунит-гарцбургитовой формации и разработка основ прогноза изменения этих свойств в пределах месторождений хризотил-асбеста, автором решались ряд задач. Кратко они сводятся к следующему: 1) анализ влияния генезиса и эволюции гипербазитов на их строение и свойства; 2) изучение геолого-структурных особенностей месторождений хризотил-асбеста; 3) оценка влияния прожилков хризотил-асбеста на прочность асбестоносных пород; 4) комплексное изучение вещественного состава, петрографических особенностей и физико-механических свойств серпентинизированных гипербазитов и анализ выявленных взаимосвязей.

Анализируя изменения, претерпеваемые гипербазитами в течение эволюционного развития, обращается внимание на то, что протрудирование и их глубокая переработка при гидротермальном метаморфизме, обусловили ряд особенностей в формировании состояния, состава, структуры и свойств альпииотипных гипербазитов, отличающих их от других интрузивных пород. Синтезируя наблюдения [43, 138] о характерных для гипербазитов пластических деформациях и результаты изучения поведения горных пород в условиях всестороннего сжатия при высоких давлениях [96, 97, 117] , говорящих об увеличении объема и проницаемости пород при пластических деформациях, автор приходит к выводу о том, что неравномерное развитие пластических деформаций пород послужило в дальнейшем одной из причин неравномерного распространения ранней серпентинизации (автолизардитизации) в пределах гипербазитовых массивов.

Изучение геолого-структурных особенностей месторождений хризотил-асбеста позволяет говорить о наличии многих общих для них признаков. Среди них отметим: 1) сходство парагенезов пород, слагающих месторождения; 2) "холодные" тектонические контакты гипербазитов с боковыми породами; 3) раздробленность гипербазитовых массивов сетью сопряженных тектонических нарушений на структурно-тектонические блоки; 4) сложная трещинная тектоника (непостоянство элементов залегания систем трещин, контрастность в распределении трещиноватости при общей тенденции уменьшения размеров блочности от центральных частей структурно-тектонических блоков к периферии в сторону разломов). В ходе исследования трещиноватости пород проведены массовые замеры элементов залегания трещин, изучались морфология и геометрия трещин, модуль трещиноватости, блочность. В результате, для всех пород, доминирующих в геологическом разрезе Баженовского месторождения, выделены основные системы трещин и количественно охарактеризована пространственная изменчивость интенсивности трещиноватости.

Исследования физико-механических свойств включали определение широкого спектра показателей для всех основных типов пород Баженовского месторождения, а также сбор и систематизацию имеющихся данных по Джетыгаринскому месторождению. Сравнение средних значений показателей свойств перидотитов и серпентинитов этих двух месторождений говорит о том, что серпентинизированные гипербазиты Джетыгаринского месторождения по прочностным параметрам и плотности заметно уступают тем же породам Баженовского.

Для перидотитов и серпентинитов проведен корреляционно-регрессионный анализ, показавший наличие тесных взаимосвязей между многими показателями физико-механических свойств. При уровнях значимости связи более 1 % и более 5 % определялись взаимоотношения между показателями. Найденные формулы позволяют производить достаточно надежный экспресс-переход от одних параметров к другим, что создает возможность без дополнительных затрат решать некоторые горно-технические задачи на стадии предварительных изысканий и проектирования. Первоочередной интерес представляют взаимоотношения, где переменными выступают такие показатели как плотность, скорость продольных волн и коэффициент крепости. Они просты в определении и обнаруживают тесные взаимосвязи со многими другими показателями.

Учитывая, что в асбестоносных частях гипербазитовых массивов трещины, в основном, выполнены хризотил-асбестом, а влияние прожилков хризотил-асбеста на прочность пород ранее не исследовалось, автором разработана и применена новая методика определения сопротивления сдвигу по прожилкам хризотил-асбеста. В основе данной методики лежит использование срезных матриц конструкции автора. Конструкция позволяет использовать для испытаний на сдвиг по поверхностям ослабления непосредственно керн скважин. При использовании данной конструкции матриц не требуется, чтобы поверхность ослабления лежала в плоскости, совпадающей с осью керна. В результате, значительно упрощается камнерезная подготовка образцов к испытаниям, а сами испытания становятся доступнее.

В ходе испытаний определены сцепления и углы внутреннего трения для двух структурных разновидностей хризотил-асбеста: продольно- и поперечноволокнистого строений. Используя полученные результаты и известную зависимость между сцеплениями в образце и в "массиве" (Г.Л.Фисенко, 1972), рассчитаны коэффициенты структурного ослабления для асбестоносных пород с различными типами асбестоносности.

Особое внимание в работе уделяется закономерностям формирования свойств гипербазитов при серпентинизации. Эта часть работы базируется на комплексном изучении изменений петрографических особенностей, химического состава и физико-механических свойств гипербазитов в зависимости от степени и минерального типа серпентинизации с учетом стадийности данного процесса. Изучение перестройки микроструктур при серпентинизации, а также анализ выявленных корреляционных связей между химическим и минеральным составом с одной стороны и физико-механическими свойствами серпентинизированных гипербазитов с другой, позволили сделать следующие выводы. Во-первых, физико-механические свойства серпентинизированных гипербазитов зависят не только от степени серпентинизации и состава ее эдуктов, но и от минерального типа серпентинизации (лизардитизация, хризотилизация или антигоритизация). Это обусловлено присущими данными типам различиями термодинамических и геохимических параметров процесса, и как следствие, различиями вещественного состава и петрографических особенностей продуктов серпентинизации. Во-вторых, общая тенденция снижения плотностных и прочностных характеристик гипербазитов с увеличением степени серпентинизации нарушается при смене регрессивной стадии метаморфизма прогрессивной. При этом, в ходе перестройки микроструктур и замещения одних серпентиновых минералов менее гидратированными и стоящими по составу ближе к первичным минералам (замещение лизардита антигоритом) происходит увеличение плотности и упрочнение пород. В результате, антигоритовые серпентиниты отличаются от лизардитовых и хризотиловых тем, что у них значительно выше значения плотности, показателей прочности и модуля Юнга, а более серпентинизированные, но антигоритизированные перидотиты обычно превосходят по прочностным характеристикам менее серпентинизированные, но лизардитизированные и хризотипизированные разности.

Полученные результаты изучения физико-механических свойств гипербазитов в их взаимосвязи с петрографическим составом, отображены в кадастре, где наиболее важные показатели физических и механических свойств приводятся отдельно для подгрупп гипербазитов, выделенных с учетом степени и минерального состава серпентинизации.

Таким образом, физико-механические свойства асбестоносных гипербазитов обусловлены влиянием нескольких признаков. Наиболее важными из них являются: 1) степень серпентинизации; 2) минеральный тип серпентинизации; 3) интенсивность трещиноватости; 4) тип асбестоносности и строение асбестовых прожилков. Все эти признаки подчинены определенным закономерностям изменения в пределах структурно-тектонических блоков на которые расчленены тектоническими нарушениями гипербазитовые массивы. Степень серпентинизации и интенсивность трещиноватости закономерно увеличиваются от центров перидотитовых ядер в сторону разломов. Поперечноволокнистое строение прожилков хризотил-асбеста сменяется в том же направлении на продольноволокнистое.

Изменение минерального типа серпентинизации также подчиняется зональному строению структурно-тектонических блоков, но имеет более сложный характер. Здесь выделяют целый ряд зональностей свойственных для отдельных участков месторождения или в целом для месторождения. В связи с этим следует учитывать, что преобладание того или иного типа серпентинизации, может послужить причиной отличий свойств серпентинизированных гипербазитов. Так, например, отсутствием площадной антигоритизации (антигорит I генерации) на Джетыгаринском месторождении объясняется то, что серпентинизированные гипербазиты данного месторождения уступают по своим плотностным и прочностным характеристикам аналогичным породам Баженовского месторождения, где этот минеральный тип серпентинизации широко распространен.

Обобщая результаты проведенных исследований делается вывод о том, что пространственная изменчивость физико-механических свойств асбестоносных гипербазитов подчинена блоково- зональному строению массивов и в пределах структурно-тектонических блоков обусловлена закономерным изменением степени серпентинизации, минерального типа серпентинизации, интенсивности трещиноватости и типа асбестоносности от центральных частей блоков к их периферии.

Проведенные исследования свидетельствуют о необходимости изменения методического подхода к инженерно-геологическому изучению гипербазитов, при котором изменение их свойств объясняется лишь степенью серпентинизации без учета состава эдуктов и минерального типа серпентинизации.

В последние годы при составлении крупномасштабных геологических погоризонтных планов и разрезов, наносимая на них геологическая информация, достаточно детально дополняется данными о составе эдуктов серпентинизации, ее степени и минеральном типе. Это дает реальную возможность широкого применения полученных результатов для повышения качества и надежности прогноза пространственной изменчивости свойств асбестоносных гипербазитов.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Алексеев, Александр Фёдорович, Екатеринбург

1. Абрамов Б.К., Сапожников В.Т. Результаты исследования трения по контактам крепких горных пород // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых / АН СССР. Сибирское отделение.- Новосибирск, 1977 № 2. - С.40-44.

2. Алексеев А.Ф. Изменение свойств гипербазитов при серпентинизации / Свердловский горный институт. Свердловск, 1984. - 28 е.: ил.- Библиогр.: 18 назв. Деп. в ВИНИТИ 26.11.84, № 7523-84.

3. Алексеев А.Ф., Стёпина Л.А. Значение серпентинизации в формировании инженерно-геологических условий асбестовых месторождений

4. Совершенствование технологии и техники горных и геологоразведочных работ на Урале: Тезисы докладов конференции, 15-18 апреля 1985. Свердловск: СГИ, 1985. - С.75.

5. Алексеева Л.З. Салаир // Геология СССР. М.: Наука, 1967. - Т. 14. - С.465-471.

6. Артёмов В.Р. Структура рудного поля и размещение залежей асбеста: (Джетыгаринское месторождение) // Месторождения хризотил-асбеста СССР. М.: Недра, 1967. - С.122-139.

7. Артёмов В.Р., Колбанцев Р.В. Региональные и локальные закономерности размещения месторождений асбеста / ВСЕГЕИ. Л.: Недра, 1979. - 62 с.

8. Артемов В.Р., Кузнецова В.Н. Метасоматические изменения гипербазитов при серпентинизации // Метасоматические изменения боковых пород и их роль в рудообразовании. М.: Недра, 1966. - С.82-94.

9. Баженовское месторождение хризотил-асбеста / Под ред. К.К.Золоева, Б.А.Попова. М.: Недра, 1985.-271 с. (ПГО "Уралгеология").

10. Байдюк Б.В. Механические свойства горных пород при высоких давлениях и температурах. М.: Гостоптехиздат, 1963. 102 с.

11. Байдюк Б.В., Шрейнер Л.А. Исследование деформационных свойств различных осадочных пород в условиях совместного влияниявсестороннего сжатия и температуры // Физико-механические свойства горных пород верхней части земной коры. М.: Наука, 1968. - С.36-45.

12. Барон Л.И. Горнотехнологическое породоведение: Предмет и способы исследований. М.: Наука, 1977. - 324 с.

13. Боголепов В.Г. К проблеме серпентинизации ультраосновных пород // Изв. АН СССР. Сер.геологическая. 1969. - № 4. -- С.35-50.

14. Боуэн H.JL, Таттл О.Ф. Система Mg0-Si02-H20// Вопросы физико-химии в минералогии и петрографии М.: Изд-во ин. лит. -1950. - С.23-48.

15. Бриджмен П.В. Исследования больших пластических деформаций и разрыва. М.: Изд-во ин. лит., 1955. - 444 с.

16. Булыкин Л.Д. О серпентинитах и серпентинизации // Асбесты СССР: Сб.науч.трудов ВИМС. М., 1974. - Вып.1, - С.72-86.

17. Варлаков А.С. Процессы серпентинизации на Баженовском месторождении хризотил-асбеста // Асбесты СССР: Сб.науч.тр.ВИМС.-М., 1974. Вып.1.-С.41-53.

18. Ведерников Н.Е., Будай М.М. Тектонические условия локализации формаций ультраосновных пород и асбастоносность // Изв. АН Каз.ССР. Сер.геологическая. 1970. - № 5. - С. 1-17.

19. Велинский В.В. Серпентинизация гипербазитов: (Новые представления о природе процесса) // Геология и геофизика / АН СССР. 1978. - № 3. -С.52-62.

20. Велинский В.В., Пинус Г.В. Некоторые общие вопросы генезиса альпинотипных гипербазитов // Проблемы магматической геологии / АН СССР, Сибирское отд-ние. Новосибирск: Наука, 1973, - Вып.213. - С.360-376.

21. Вернадский В.И. Избранные сочинения. М.: Изд-во АН СССР, I960. - T.IV. Кн.2. - 649 с.

22. Вильяме X., Тернер Ф.Дж., Гилберт Ч.М. Петрография. T.I. Магматические породы. Пер. с англ. - М.: Мир, 1985. - С.252-261.

23. Вопросы методики поисков, разведки и промышленной оценки месторождений хризотил-асбеста: (Методические рекомендации) / Уральск, терр. геол. управление. Свердловск: УЧТУ, 1976. -168 с.

24. Вялов С.С. Реологические основы механики грунтов. М.: Высш.школа, 1978.-447 с.

25. Гайдин А.Ы., Певзнер М.Е., Смирнов Б.В. Прогнозная оценка инженерно-геологических условий разработки месторождений твердых полезных ископаемых. М.: Наука, 1983. - 310 с.

26. Генетические основы инженерно-геологического изучения горных пород : Труды Международной конференции, 4-6 июня 1974, Москва / Редкол.: А.М.Сергеев (гл. ред.) и др. -М.: Изд-во МГУ, 1975. 400 с.

27. Геологическое развитие и металлогения Урала / К.К.Золоев, М.С.Рапопорт, Б.А.Попов и др. М.: Недра, 1981. - 256 с.

28. Глушко В.Т., Борисенко В.Г. Инженерно-геологические особенности железорудных месторождений. М.: Недра, 1978. - 253 с.

29. Голодковская Г.А., Демидюк JI.M., Шаумян JI.B. и др. Инженерно-геологические исследования при разведке месторождений полезных ископаемых. М.: МГУ, 1975.- 187 с.

30. Голодковская Г.А., Казикаев Д.Ы., Смирнов Б.В. Актуальные задачи и перспективы развития инженерной геологии месторождений полезных ископаемых // Инженерная геология. 1986. - № 2. - С.52-62.

31. Голодковская Г.А., Шаумян JI.B. Влияние тектонической трещиноватости на свойства и состояние массивов скальных пород // Влияние геологических факторов на свойства и состояние массивов скальных пород / Кольский филиал АН СССР. Апатиты,1975. - С.53-59.

32. Гончаренко А.И. Пластические деформации гипербазитов и ихпетрогенетическое значение // Сов.геология. М.: Недра, 1976. - № 12. -С.75-86.

33. Горецкая Е.Н. Опыт подсчета баланса вещества при процессе серпентинизации // Материалы по геологии и полезным ископаемым. М.: Госгеолтехиздат, 1956. - С.119-125.

34. Добрецов И.Л. К проблеме генезиса гипербазитов // Геология и геофизика / АН СССР. Сибирское отд-ние. Новосибирск, 1964. -№3. - С.3-20.

35. Дортман Н.Б., Васильева В.И., Вейнберг А.К. Физические свойства горных пород и полезных ископаемых. М.: Недра, 1964. - 326 с.

36. Дыбков В.Ф. Баженовское месторождение: (структура рудного поля и размещение залежей асбеста) // Месторождения хризотил-асбеста СССР. -М.: Недра, 1967. С.26-51.

37. Емельянова Е.П. О применении обратных расчетов для определения прочности горных пород // Разведка и охрана недр. 1965. - № 4. - С.42-47.

38. Жданов В.В. Некоторые вопросы формирования гипербазитовых поясов // Советская геология. М., 1963. - № 8. - С. 111-116.

39. Жданов В.В. О физической сущности плотности магматических и метаморфических пород и ее геологическом значении // Физико-механические свойства горных пород верхней части земной коры. М.: Наука, 1968. - С.56-65.

40. Закс Л. Статистическое оценивание / Пер.с нем. В.Н.Варыгина. Под ред. Ю.П.Адлера и В.Г.Горского. М.: Статистика, 1976. - 598 с.

41. Звягинцев А.И. Влияние условий формирования на физико-механические свойства гранитоидов // Изв. АН СССР. Сер.геологическая. 1972. № 5. -С. 18-28.

42. Золоев К.К. Месторождения хризотил-асбеста в гипербазитах складчатых областей. М.: Недра, 1975. - 192 с.

43. Золоев К.К. Химическая основа количественно-минералогической классификации альпинотипных гипербазитов // Докл.АН СССР -1970. -Т. 192. № 2. - С.417-420.

44. Золоев К.К., Судиловский Г.Н. Количественное изменение вещества при серпентинизации перидотитов // Докл.АН СССР. 1967. - Т.177. ■ № 5, -С.1182-1185.

45. Иванов И.П. Инженерно-геологические условия месторождений полезных ископаемых: Учебное пособие. JL: ЛГИ, 1982. - 93с.

46. Изменение инженерно-геологических и гидрогеологических условий Баженовского месторождения хризотил-асбеста в процессе его разработки: Отчет о НИР / СГИ, Руководитель Н.С.Глазырина. № ГР 80009073. - Свердловск, 1980. - 71 с. - Отв.исполн. А.Ф.Алексеев.

47. Изучение геологической структуры и вещественного состава руд Баженовского месторождения. Т.1: Отчет о НИР (заключит.) / Асбест ВНИИ; Руководитель В.А.Зырянов. № ГР 76007359; Инв.№ Б 962768. -Проектасбест, 1960. - 107 с. - Отв.исполн. И.Е.Воронов.

48. Изучение инженерно-геологических условии Центрального участка Баженовского месторождения хризотил-асбеста. Т.1: Отчет о НИР (заключит.) / СГИ; Руководитель С.Г.Дубейковский. № ГР 78006163. -Свердловск, 1979. - 179с. - Отв.исполн. А.Ф.Алексеев.

49. Ильницкая Е.И., Тедер Р.И. и др. Свойства горных пород и методы их определения. М.: Недра, 1969. - 392 с.

50. Исследование устойчивости бортов карьеров и отвалов и разработка мероприятии по предупреждению: Отчет о НИР (заключит.) / СГИ; Руководитель Ю.И.Туринцев. № ГР 77017202. - Свердловск, 1980. - 241 с. - Отв.исполн. К.Е.Коновалов.

51. Казицын Ю.В., Рудник В.А. Руководство баланса вещества и внутренней энергии при формировании метасоматических пород. М.: Недра, 1968. -364 с.

52. Ким Д.Н. Влияние структуры на сдвиговую прочность массива и определение расчетных механических характеристик // Тр.ВНИМИ Л.,1969. сб.72. - С.568-585.

53. Книппер А.Л., Костанян Ю.Л. Возраст гипербазитов северо-восточного побережья озера Севан // Изв. АН СССР. Сер.геологическая. 1984. - № 10. - С.67-79.

54. Колбанцев Р.В. Особенности лизардитизации ультраосновных пород на примере Кемпирсайского массива // Минералогия гипербазитов дунит-гарцбургитовой формации / Тр. ВСЕГЕИ. Л., 1978.

55. Коптяев-Дворников B.C. Несколько замечании о возрасте ультраосновных и основных интрузий Урала // Академику Д.С.Белянкину к семидесятилетию со дня рождения и сорокапятилетию научной деятельности. М.: Изд-во АН СССР, 1946.

56. Кузнецов С.Т., Бублик Ф.П. Зависимость прочности образцов угля от их размеров // Тр. ВНИМИ. -Л., 1968. Сб.50. -С.54-58.

57. Ломтадзе В.Д. Инженерная геология: Инженерная петрология. Л.: Недра,1970. 528 с.

58. Ломтадзе В.Д. Инженерная геология месторождения полезных ископаемых. Л.: Недра, 1986. - 272 с.

59. Ломтадзе В.Д. Современные представления о формировании инженерно-геологических свойств горных пород // Генетическое основы инженерно-геологического изучения горных пород: Тр. Междунар.конф., 4-6 июня 1974. М.: Изд-во МГУ, 1975. - С.18-27.

60. Любимов Н.И., Носенко Л.И. Справочник по физико-механическимпараметрам горных пород рудных районов. М.: Недра, 1978. - 285 с.

61. Ляпичев Г.Ф. Интрузивные комплексы: Региональная геология // Геология Чингизской геоантиклинальной зоны: Тр. Ин-та геол. наук АН КазССО. -1962.-Т.5.

62. Мазаник В.И., Макаров В.Н. Минералого-петрографические критерии оценки свойств и состояния массивов скальных пород // Влияние геологических факторов на свойства и состояние массивов скальных пород / Кольский филиал АН СССР. Апатиты, 1975. - С.69-79.

63. Малахов И.А. Петрохимия главных формационных типов ультрабазитов. -М.: Наука, 1983.-223 с.

64. Маракушев А.А. Петрология метаморфических горных пород. М.: МГУ, 1973.-322с.

65. Маракушев А.А. Серпентинизация гарцбургитов // Изв.АН СССР. Сер.геологическая. 1975. - № 7. - С.5-20.

66. Мардиросьян А.Н. К вопросу о зональности Баженовского асбестоносного поля // Вопросы геологии и магматизма Урала / УФ АН СССР. -Свердловск, 1970. С.252-258.

67. Меренков Б.Я., Толстихина К.И. Пористость асбестоносных ультраосновных пород и ее генетическое значение // Труды ИГЕМ АН СССР. 1975. - Вып. 13. - С.65-75.

68. Месторождения хризотил-асбеста СССР / Под ред. Татаринова П.М Артемова В.Р. -М.: Недра, 1967. 512 с.

69. Методика инженерно-геологических исследований высоких обвальных и оползневых склонов / Г.С.Золотарев, МЛнич. М.: Изд-во МГУ, 1980. -184 с.

70. Методическое руководство по изучению инженерно-геологических условий рудных месторождений при их разведке / Б.М.Гамалей, А.А.Дончук, В.И.Кузьмин, Г.Г.Скворцов и др.; ВСЕГИНГЕО. М.: Недра, 1977. - 143 с.

71. Михайлов А.Е. Полевые методы изучения трещин в горных породах. М.: Госгеолтехиздат, 1956. - 132 с.

72. Морковкина В.Ф. Некоторые особенности строения и генезиса габбро-перидотитовой формации Севера Урала // Магматизм, метаморфизм, металлогения Урала / Тр.1 Уральск.петрограф. совещания. Свердловск, 1963.-Т.1.

73. Морковкина В.Ф. Габбро-перидотитовая формация Полярного Урала. М.: Наука, 1967. - 270 с.

74. Морковкина В.Ф. Роль тектоники и метасоматических процессов в формировании гипербазитовых поясов складчатых областей: (На примере Полярного Урала) // Вулканизм и тектогеиез: Докл. сов. геологов / Междунар.геол.конгресс. М.: Наука, 1968.

75. Москалева С.В. К проблеме происхождения конгломеративных змеевиков // Записки Всесоюз.минерал.в-ва. 1964. - 4.93. - Вып.2.

76. Москалева С.В. О тектоническом положении и возрасте гипербазитов Салатимского пояса: (Северный Урал) // Магматические формации, метаморфизм, металлогения Урала: Тр. П Уральск.петрограф.совещания. -Свердловск, 1969. Т.2. - С. 139-152.

77. Мюллер Л. Механика скальных массивов. М.: Мир, 1971. - 254с.

78. Никитин С.Н., Терехов В.Ф. исследование устойчивости бортов Джетыгаринского карьера // Вопросы маркшейдерского дела на открытых разработках / ВИОГЕМ. Белгород, 1971, - 4.1. - С.57-61.

79. Ольховатенко В.Е. Инженерно-геологические условия строительства крупных карьеров в Кузнецком угольном бассейне. Томск: Изд-во Томского университета, 1976. - 211 с.

80. Определение оптимальных углов наклона бортов асбестовских карьеровпри глубине разработки до 500 метров: Отчет / УФ ВНИМИ; Руководитель В.Т.Сапожников. Инв. № 417. - Свердловск, I960. - 99 с.

81. Павлова Н.Н. Теоретические исследования процесса трещинообразования в горных породах при объемно-напряженных состояниях // Роль физико-механических свойств горных пород в локализации эндогенных месторождений. М.: Наука, 1973. - С.41-45.

82. Павлова Н.Н., Кузменкова Г.Ё. Исследование прочности и пластичности пород кристаллического фундамента Русской платформы при высоких давлениях // Физико-механические свойства горных пород верхней части земной коры. М.: Наука, 1968. - С. 197-207.

83. Панюков П.Н. Инженерная геология. М.: Недра, 1978.- 296 с.

84. Пинус Г.В., Кузнецов В.А., Волохов И.М. Гипербазиты Тувы. М.: Изд-во АН СССР, 1955.- 135 с.

85. Протодьяконов М.М., Тедер Р.И., Ильницкая Е.И. и др. Распределение и корреляция показателей физических свойств горных пород: Справочное пособие. М.: Недра, 1981. - 122 с.

86. Протодьяконов М.М., Чирков С.Е. Трещиноватость и прочность горных пород в массиве. М.: Наука, 1967. - 108 с.

87. Прочность и деформируемость горных пород / Ю.М.Карташов, Б.В.Матвеев, Г.В.Михеев, А.Б.Фадеев. М.: Недра, 1979. - 269 с.

88. Прочность скальных горных пород в массиве / Ю.И.Туринцев, Г.П.Бахарева, В.И.Зобнин и др. // Горный журнал. Изв. высш.учеб.заведений. - 1966. - № 7. - С.38-43.

89. Рац М.В., Чернышев С.Н. Трещиноватость и свойства трещиноватости горных пород. М.: Недра, 1970. - 160 с.

90. Розанов Ю А. Принципы и возможности геологической интерпретацииданных по исследованиям физико-механических свойств горных пород // Физико-механические свойства горных пород верхней части земной коры. -М.: Наука, 1968. С.45-49.

91. Розанов Ю.А., Тимченко И.П. Изменения упругих свойств горных пород под влиянием постмагматических процессов // Геология рудных месторождений / АН СССР. -М.: Наука, 1965. T.VI - № 6. - С.91-94.

92. Руппенейт К.В., Долгих М.А., Матвиенко В.В. Вероятностные методы оценки прочности и деформируемости горных пород. М.: Стройиздат, 1964. - 82 с.

93. Сапожников Б.Т., Ким Д.Н. Об устойчивости бортов, сложенных скальными породами // Тр. ВНИМИ. JL, 1966. - Т.56. -С.174-202.

94. Сергеев Е.М., Голодковская Г.А., Зиангиров Р.С. и др. Грунтоведение. -М.: МГУ, 1973.-387 с.

95. Сибилев А.К. Петрология и асбестоносность офиолитов // Сб. тр. / Ин-т геологии и геофизики АН СССР, Сибирское отд-ние.- Новосибирск: Наука, 1980. Вып.479. - 213 с.

96. Скворцов Г.Г., Фромм В.В. Инженерно-геологическое изучение глубоких горизонтов месторождений полезных ископаемых при разведке. М.: Недра, 1970. - 108 с.

97. Соболев И.Д. Основные черты магматизма Урала // Материалы по геологии и полезным ископаемым Урала: Тр. ВСЕГЕИ. JL, 1961. - Вып.8,- С.5-21.

98. Соболев И.Д. Введение в асбестоведение. М.: Недра, 1971.- 280 с.

99. Соболев И.Д. Ультрабазиты Большого Кавказа. М.: Госгеолиздат, 1952. -338 с.

100. Справочник (кадастр) физических свойств горных пород / Под ред. Н.В.Мельникова, В.В.Ржевского, М.М.Протодьяконова. М.: Недра, 1975.- 277 с.

101. Справочник физических констант горных пород: Науки о Земле: Фундаментальные труды зарубежных ученых по геологии, геофизике игеохимии / Под ред. С.Кларка мл. М.: Мир, 1969. - 543 с.

102. Ставрогин А.Н. О влиянии деформации на проницаемость горных пород // Физико-механические свойства горных пород верхней части земной коры. -М.: Наука, 1968. С.156-161.

103. Суди ловский Г.П. Исследование корреляционных связей свойств перидотитов и серпентинитов как материалов строительного назначения. -Свердловск: Свердловский горный институт, 1968. Авторефер.канд.дис.

104. Судиловский Г.Н. К вопросу о происхождении "обратной" зональности месторождений хризотил-асбеста // Вопросы геологии и магматизма Урала / УФ АН СССР. Свердловск, 1970.

105. Татаринов П.М. Генезис жил хризотил-асбеста и его месторождений // Месторождения хризотил-асбеста СССР. М.: Недра, 1967. - С.454-465.

106. Татаринов П.М. Генетические типы месторождений хризотил-асбеста // Месторождения хризотил-асбеста СССР. М.: Недра, 1967. - С. 16-25.

107. Турчанинов И.А., Иофис М.А., Каспаръян Э.В. Основы механики горных пород. JL: Недра, 1977. - 503 с.

108. Учебно-прикладные программы "Статистика" для ЭВМ "Наири-К" Парная регрессия / Гордеев В.А., Колесников Г.В.; Свердловский горный институт. Свердловск: СГИ, 1983. - 4.1. - С.48.

109. Физико-механические свойства горных пород верхней части земной коры: Доклады на Симпозиуме, состоявшемся 30.11-4.12 1964 г. / АН СССР. -М.: Наука, 1968. 334 с.

110. Фисенко Г.Л. Устойчивость бортов угольных карьеров. М.: Углетехиздат, 1956.-230 с.

111. Фисенко Г.Л. Устойчивость бортов карьеров и отвалов. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Недра, 1965. - 378 с.

112. Фисенко Г.Д. Методы количественной оценки структурных ослаблений в связи с анализом их устойчивости // Современные проблемы механики горных пород. Л.: Наука, 1972. - С.21-29.

113. Хесс Х.Х. Островные дуги, аномалии силы тяжести и интрузиисерпентинитов // Тр.МГК /17 сессия. М.: ГОНТИ, 1939. - Т.2

114. Хесс Х.Х. Серпентиниты, орогенез и эпейрогенез / Земная кора. М.: Изд-во ин.лит., 1957.

115. Цытович И.А. Механика грунтов: Учеб.для студентов вузов. -2-е изд.доп. -М.: Высш.школа, 1973. 280 с.

116. Чернышев С.Н. Трещины горных пород / АН СССР. М.: Наука, 1983. -240 с.

117. Чирков С.Е. Прогноз прочности массива горных пород по результатам испытаний образцов // Материалы V Всесоюзной конф. по механике горных пород. М.: Наука, 1977. - С.41-43.

118. Шестаков В.Г. Исследование закономерностей размещения асбестовых жил в залежах Баженовского месторождения и геометризация их микроструктуры. Свердловск: Свердловский горный институт, 1970. -Автореферат канд.дис.

119. П1тейнберг Д.С., Булыкин Л.Д., Ефимов А.А. и др. Проблемы генезиса ультрабазитов Урала // Глубинное строение Урала. -М.: Наука, 1968. -С.183-199.

120. Штейнберг Д.С., Чащухин И.С. Серпентинизация ультрабазитов. М.: Наука, 1977.-312 с.

121. Щербаков С.А. Механизм пластических деформаций ультрабазитов

122. Вайкаро-Сыньинского массива: (Полярный Урал) // Геотектоника. М.: Наука, 1981.-Л 4. -С.44-56.

123. Billings Marland P. Diastrophism and Mountain building // Bull.Geol. Soc. Amer. 1960.-Vol.71.

124. Diets Robert S. Alpine serpentines as oceanic rind frag-ments//Bull. Geol. Soc. Amer. 1960.-Vol.71.

125. Milovanovic В., Karamata S. tfber dfn Diapirismus Serpen-tinischer Massen (Jugoslavia) // Rep. on the XXI session intern. Kongr. I960.- Vol. 18,

126. Ross S.C., Foster M.D., Myers A.T. Origion of dunits andolivinerich inclusions in basaltic rocks // Amer. Miner. 1954.- Vol. 39,- N 9-10.

127. Sosman R. Evidense of the intrusion temperature of peridotites // Amer. Sci.-1938.- Vol. 35A.

128. Tirrel G.W. Dstribution of igneous rocks in space and time // Bull. Geol. Soc. Amer.-1955.- Vol. 66.-N4.

129. Weibull W. A statistical theory of the strength of materials // Ingeniors Vetenskaps Academiens

Информация о работе

Алексеев, Александр Фёдорович
кандидата геолого-минералогических наук
Екатеринбург, 2005
ВАК 25.00.08

Диссертация

Инженерная петрология гипербазитов Баженовского и Джетыгаринского месторождений хризотил-асбеста - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы