Экзаменационный билет № 3

1. Элипсоид деформаций и типы разрывных нарушений

Предметом структурного картирования являются результаты воздействия на геологические объекты внешних сил. Под действием этих сил породы испытывают деформации, которые могут быть упругими или остаточными.

Внутренние силы, которые стремятся уравновесить внешнее воздействие, называются силами упругости, а величина этих сил, приходящаяся на единицу площади, называется напряжением. Остаточные деформации делятся напластические и хрупкие. Скорость пластической деформации зависит от вязкости пород. Вязкость, в свою очередь, зависит не только от механических свойств породы, но и от длительности воздействия, - долговременная нагрузка, даже небольшая, приводит к пластическим деформациям (ползучести) различных пород. В то же время, кратковременые тектонические импульсы большой силы приводят к хрупким деформациям практически всех типов пород.

На размещение оруденения оказывают влияние как пластические (складки), так и хрупкие (разрывные нарушения) деформации.

Картирование разрывных нарушений

С очетание разрывных нарушений со складками. При формировании складок в породах возникают напряжения, которые рано или поздно приводят к хрупким деформациям (разрывам). При продольном сжатии происходит растяжение пород, прежде всего, в вертикальном направлении (субгоризонтальные трещины отрыва) и сжатие в направлении, поперечном к оси складки (две системы крутопадающих диагональных трещин скалывания вдоль оси складки). Но этим деформации не ограничиваются.Происходит также горизонтальное растяжение вдоль оси складки (субвертикальные поперечные трещины отрыва и две системы диагональных сколовых трещин, поперечных к простиранию складки.) То есть, всего возникает 6 систем трещин

Кроме того, при смятии в складки пластов с разными механическими свойствами, в отдельных пластах возникает мелкая трещиноватость (2 системы сколовых трещин и трещины отрыва)

Под эллипсоидом деформации понимают тот эллипсоид, в который превращается в результате однородной упругой деформации шар, мысленно вписанный в данное тело до деформации.  Поскольку горные породы способны лишь к весьма незначительному упругому изменению формы, предшествующему разрушению, эллипсоид деформации будет мало отличаться от шара. Такой эллипсоид не может быть наглядным изображением основных закономерностей деформации. Поэтому его обычно изображают в сильно утрированном виде так, чтобы различие длин его осей было представлено вполне отчетливо. При этом длинную ось такого эллипсоида принято обозначать буквой А среднюю В и короткую СОси такого эллипсоида могут быть сопоставлены с главными напряжениями, вызвавши ми соответствующую деформацию. Тогда будем иметь совпадение в пространстве оси А эллипсоида с , оси Bc а2 и оси С с o3  Трещины скалывания, которые могут возникнуть при разрушении этого тела, будут расположены так, как показано на рисунке, т. е. линией их пересечения будет ось В эллипсоида, а ось С будет биссектрисой острого угла между этими трещинами.  Теоретически трещины скалывания всегда должны быть представлены двумя равноценными сериями, но в природных условиях эти две серии часто выражены различно, вплоть до таких случаев, когда имеется только одна серия таких трещин. По-видимому, чаще всего это связано •с тем, что горные породы обладают некоторой «анизотропией» механических свойств.  Наряду с трещинами скалывания часто встречаются трещины, закономерно сопряженные с ними, но имеющие другое положение в пространстве, а следовательно, и по отношению к осям эллипсоида деформации. Существование таких трещин было отмечено геологами уже давно, позже они были получены и экспериментально. В эллипсоиде деформации такие трещины должны быть расположены параллельно плоскости С—В, т. е. перпендикулярно к его длинной оси А. Их можно назвать трещинами отрыва1. Наличие таких трещин может помочь при решении вопроса о положении в пространстве эллипсоида деформации, но прежде всего необходимо уметь отличать их от трещин скалывания. Во многих случаях трещины скалывания и трещины отрыва удается различать и определять на основании следующих признаков.  Типичные трещины скалывания обычно более или менее прямолинейны и выдерживаются на значительном протяжении в плане и в разрезе. Плоскости их в соответствии со способом их образования сглажены или представлены зеркалами скольжения, нередко фиксируются измеримые смещения соседних блоков. Если к таким трещинам приурочены жилы или дайки, то они имеют форму пластин более или менее постоянной мощности, Трещины отрыва редко имеют значительную протяженность, поверхность их, как правило, неровная, и выступам на одной стенке соответствуют углубления на противоположной стенке, что свидетельствует об отсутствии смещений соседних блоков в плоскости трещин. Такие трещины часто бывают зияющими, жилы, приуроченные к ним, имеют неправильную форму. Трещины обоих указанных типов отличаются один от других особенно отчетливо в породах неоднородных, например в конгломератах, в которых прочность галек и цемента существенно различна. В однородных мелкозернистых породах различить их часто довольно трудно. 

2. Низкотемпературные метасоматиты.

К низкой по температуре формации метасоматитов относятся так называемые вторичные кварциты. Это большая группа метасоматитов, объединяющих березиты, листвениты и многие другие типы окварцованных пород. Они формируются зачастую на предрудной стадии в виде широких ореолов гидротермально измененных пород вокруг месторождений урана, свинца, цинка, молибдена, золота. Эти изменения являются результатом воздействия различных по составу последовательных порций растворов.Во всех случаях процесс начинается с образования относительно широких ореоловгидротермального изменения пород, сопровождающегося выщелачиванием рядакомпонентов и их переотложением в последующих зонах ореолов. Березиты развиваютсякак по гранитоидам, так и по вмещающим породам. Биотит и роговая обманказамещаются хлоритом, плагиоклаз – альбитом, серицитом и кальцитом. Далее хлорит икальцит замещаются анкеритом, альбит – срастаниями кварца и серицита. Конечныйпарагенезис состоит из кварца и серицита. Это и есть процесс березитизации доруднойстадии. Состав исходных пород накладывает свои особенности на составновообразований. В случае развития по основным породам устойчив хлорит, а мусковитпредставлен зеленой Cr-содержащей разновидностью – фукситом. Эти ярко зеленыеметасоматиты называются лиственитами. Если в разрезе много карбонатных пород,давление CO2 повышается, и в парагенезисах метасоматитов устойчивы кальцит ианкерит. Процесс березитизации обязан прохождению кислотной стадии метасоматоза. Наореол березитизации накладываются парагенезисы рудной стадии с образованием пиритаи других сульфидов.На поздней щелочной стадии развивается кварц-альбитовое замещение и вновьпоявляется калишпат (адуляр) в ассоциации с карбонатом. Из рудных минераловхарактерны гематит и апатит, свидетельствуя о повышении кислородного потенциала.Самым низкотемпературным является процесс гидротермальной аргиллизации сассоциациями кварца, каолина, анкерита и адуляра с сопутствующей пиритизацией.Типы околорудных изменений, как правило, удивительно выдержаны для крупныхрудоносных провинций самых разных металлов. По температурам и уменьшению глубинности выделяются следующие типы

(формации) метасоматитов:

1. Скарны – 500-600°С (ранняя щелочная стадия) – железорудные и

полиметаллические месторождения;

2. Грейзены - 350-500°С (кислотная стадия) – редкометалльные и камнесамоцветные

месторождения;

3. Березиты (листвениты) – 250-350°С (кислотная, поздняя щелочная стадия) –

золото-серебряные, полиметаллические месторождения;

4. Кварц-альбитовое замещение – 200-300°С (поздняя щелочная стадия) – урановые

месторождения;

5. Пропилитизация, аргиллизация – 100-200°С (кислотная, поздняя щелочная

стадия) – полиметаллические месторождения. Пропилитизация и аргиллизация развиты в приповерхностных условиях в районах активного вулканизма.

3. Типоморфные свойства минералов и методика их картирования.

Типоморфными называются такие свойства минерала, которые зависят от изменения внешних условий минералообразования. Соответственно, данные картирования этих свойств можно использовать для реставрации условий рудоотложения.

К типоморфным свойствам относятся:

1. Кристалломорфология

2. Естественная термолюминесценция (ЕТЛ) и рентгенолюминесценция (РЛ)

3. Термо-ЭДС сульфидов

4. особенности химического состава минерала (стехиометрия и элементы-примеси)

5. Микротвердость минерала

6. Параметры кристаллической решетки

7. Состав и температура гомогенизации ГЖВ и т.д.

Для исследования типоморфных свойств пригодны лишь т.н. «сквозные» минералы, т.е. широко распространенные и образующиеся в достаточно широком интервале термодинамических условий. К их числу относятся, в первую очередь, кварц, кальцит, полевые шпаты, хлориты, амфиболы, пирит.

Для названных главнейших минералов наиболее информативными являются следующие свойства:

Кварц - элементы-примеси, структурные дефекты кристаллической решетки, плотность, окраска, ЕТЛ, РЛ, состав и температура гомогенизации газово-жидких включений.

Кальцит – параметры ячейки, химический состав, элементы-примеси, изотопный состав С и О₂, оптические свойства, окраска, ЕТЛ.

Полевые шпаты – структурная упорядоченность, состав, позиция Al в кремнекислородных тетраэдрах, оптические свойства, ЕТЛ, РЛ.

Слюды и хлориты – параметры ячейки, политипия, оптические свойства, химический состав.

Амфиболы – состав (железистость-магнезиальность), параметры ячейки.

Сульфиды – кристалломорфология, термо-ЭДС, стехиометрия, элементы-примеси, изотопный состав S, микротвердость, отражательная способность, плотность, магнитная восприимчивость.

Решаемые задачи: оценка уровня эрозионного среза рудных тел, выявление горизонтальной и вертикальной рудной зональности, локальный прогноз оруденения на глубину и фланги.