Ordoviitsiumi ja Kambriumi settekivimite lõhelisus ja lõhetäited Tallinna piirkonnas [Bakalaureusetöö. Juhendaja: Ü. Sõstra]

Tallinn koos lähiümbrusega paikneb Ida-Euroopa platvormi äärealal, kus aluspõhja kivimid on esindatud peamiselt Kesk-Ordoviitsiumi karbonaatsete kivimitega, Alam-Ordoviitsiumi erineva koostisega settekivimitega ja Alam-Kambriumi liivakivide, aleuroliitide ja savidega. Aluspõhja plokid vahel on settekivimite lasundisse sisse uuristatud sügavad ürgorud, mis on täidetud Kvaternaari setetega. Ilma aluspõhja tektoonilise rikutuseta sügavad orud ei saaks tekkida, suuremad ja väiksemad plokid ning jäänuksaared on Tallinna ümbruses säilinud, mis viitab asjaolule, et tektooniline läbitöötlus alal on olnud põhjalik. Peamiste kiirtena tuuakse lõhede andmed Tabel 1. Kõigis mõõtmiskohtades peamised lõhede kiired on toodud välja poolpaksus, väiksema arvuga lõhede kiired on näidatud tavalises kirjas.

Tektoonilise lõhelisuse pindalaline uurimine võimaldab välja selgitada nende mõju kivimite omadustele. See on vajalik aluspõhja kivimite füüsikalis-mehhaaniliste omaduste hindamiseks ja aluspõhja kui ehituse aluse kandevõime väljaselgitamiseks, eriti maetud orgude ja klindi äärte läheduses. Lõhelisuse uurimine näitas, et lõhede orientatsioon on erinev liivakivides ja lubjakivides. Olemasolevad lõhed on liivakivides täidetud kohapealse kivimi-materjaliga, aga karbonaatsetes kivimites peamiselt kaltsiit-püriidi täitega.

Harku karjääris teostati väliuuringud ja analüüsiti neid koos vanemate aastate lõhede mõõtmisandmetega. Töö käigus oli võimalik analüüsida 1766 lõhe andmeid, mille mõõtmised oli tehtud aastatel 2000–2008, 2015. Kokku oli kasutusel 16 objekti andmed, peamiselt Kesk-Ordoviitsiumi lubjakivide, Kambriumi liivakivide kohta kõigist võimali-kest paljanditest ja karjäärides ning ühest Alam-Ordoviitsiumi paljandist, kus mõõdeti graptoliitargilliidi lõhesid.
Erilise tähelepanu osaliseks on saanud Rocca al Mare tektooniline rike, mis koosneb antiklinaalsest kurrust ja reast nihetega murrangutest, kus lõhelisus on erakordselt tihe. Nende murrangute ja lõhede orientatsioon tuleneb antiklinaalsest kurrust ja selle murrangutest, mis erinevad mujal möödetutes ja enamus neist on kaldu kagu suunas. Suurtes massiivsetes plokkides, kus praegu paikneb Harku karjäär, on lõhede tihedus madalam keskmisest ja praktiliselt puuduvad lõhelised vööndid. Lõhetäited majanduslikku ja isegi mineraloogilist huvi ei paku, sest enamus on täidetud vaid 1-3 cm paksusega.

Abstract

Tallinn and the vicinity is located on the outskirts of the East-European Platform where the bedrocks are mainly represented by the Middle Ordovician carbonate rocks, different composition of Lower Ordovician sedimentary rocks, Lower Cambrian sandstones, siltstones, and clays. Deep valleys filled with Quaternary sediments have been dug in the sedimentary deposit between the bedrock blocks. Deep valleys can not occur without the bedrock tectonic corruptions. Larger and smaller blocks, and monadnocks have survived in the vicinity of Tallinn which refers to the fact that the area has had a profound tectonic process. Tectonic joints have been studied before but not thoroughly. Therefore, analysing joints and joint fillings was chosen as the subject of this bachelor's thesis.

Examining the surface area of tectonic joints allows to explain their effect to rock properties. It is necessary for evaluating the physico-mechanical properties of the bedrock, and to calculate the bearing capacity of the bedrock, especially near the edges of the buried valleys and klint. Analysing the joints showed that the fracture orientation is different in sandstones and limestones. The existing joints in the sandstones are filled with local rock material but in carbonate rocks they are mainly filled with of calcite-pyrite fill.

A field research in Harku quarry was carried out for this thesis and the results were analysed together with the measurement data of previous years. It was possible to analyze the data of 1766 joints which were measured from 2000 to 2008 and 2015 for this thesis. In total, data from 16 sites was used, mainly about the Middle Ordovician limestones and sandstones of the Cambrian, from almost all possible outcrops and quarries.

Special attention was paid to the tectonic fault of Rocca al Mare which consists of an anticline fold and series of faults with slides, where the joints are dense. The orientation of these joints is different from the ordinary joints. In large blocks where currently Harku quarry is located at the density of joints is below average, and there are virtually no zones of joints. The joint fillings do not offer much interest as majority of them are only 1-3 cm thick. The thesis gives a general overview of the tectonic joints in Tallinn and the vicinity.