книги из ГПНТБ / Основные проблемы геологии С. Н. Бубнов ; под редакцией Е. Е. Милановского. 1960- 12 Мб

Глава V

СООТНОШЕНИЯ МЕЖДУ ТЕКСТУРОЙ, СТРУКТУРОЙ И МАТЕРИАЛОМ И ГЛУБИННЫЙ РАЗРЕЗ ЗЕМНОЙ КОРЫ

Следует особенно подчеркнуть, что статистические и мик­ роструктурные методы далеко не всегда применимы в тек­ тонической петрологии. Нам известны гранитные массивы,

представляющие собой монолиты, не обнаруживающие ни малейшего раскалывания; далее, нам известны массивы,

имеющие зернистую структуру без всякого преобладающего направления; наконец, чисто теоретически надо принять, что граниты, образовавшиеся не интрузивным путем, а в процессе гранитизации, должны иметь следы одновременной деформации. Типы упорядочения расположения компонентов можно обозначить так же как тектонические фации горной породы. Можно считать, что на больших глубинах имеет ме­

сто нитевидное течение с понижающейся (по направлению вниз) степенью упорядочения. На границе сиалической обо­

лочки происходит наиболее сильная ламинарная деформация; здесь лежит зона слюдяных сланцев, согласно залегающих гнейсо-гранитных сводов и диафтореза. Здесь наиболее приме­ ним микроструктурный анализ Зандера. Выше залегают гра­ нитные массивы древних складчатых гор, анатектически расплавленные в глубине и затем выжатые в виде несоглас­ ных диапиров. К ним лучше всего применима методика Клооса. Наконец, еще выше, внутри уже давно консолиди­ рованной или вообще не подверженной складчатости, близкой к поверхности структуры, залегают молодые субвулканические глубинные породы и вулканиты, не обнаруживающие деформа­ ции и поэтому трудно доступные петротектоническому иссле­ дованию. Однако в некоторых случаях нам может дать пред­ ставление о генезисе таких масс исследование внутренней

181

структуры, следов течения и главным образом формы поверх­

ности контакта. При этом нужно учитывать, конечно, возмож­

ность явлений анатексиса и пневматолиза. Такой учет анатек­ сиса вполне возможен, так как при исследовании структуры приходится иметь дело с более или менее однородными едини­ цами горных пород, причем механически на процесс не влияет

тот факт, является ли эта однородность первичной, или же она была вызвана мигматизацией. Учение о структуре массивов может относиться, собственно говоря, только к расплавленным массам, выступившим из - мигматитового фронта и интрудиро-

вавшим в виде диапиров с текучей или ламинарной деформа­

цией в окружающие горные породы. Исходя из этих соображе­ ний, можно различать следующие этажи:

1. Самый глубокий этаж, залегающий под мигматитовым фронтом, характеризуется высоким гидростатическим и низ­ ким направленным давлением. Параллельные текстуры здесь выражены слабо и отражают в крайнем случае конвекцион­ ные и гравитационные движения, которые наблюдаются, на­ пример, в широких плоских куполах многих архейских гней­

сов. С началом застывания возникает, как самое большое,

слабая гравитационная дифференциация большого объема с основными дифференциатами внизу и кислыми вверху. Глу­

бинные части этого этажа имеют массивно-зернистую тексту­ ру без каких-либо предпочтительных направлений, переходя­ щую кверху в более отчетливую параллельную текстуру бо­ лее или менее плоского залегания.

2. Вышележащий этаж, примыкающий к мигматитовому фронту, можно рассматривать как важнейший горизонт дви­ жения в земной коре. Интенсивное перемешивание под силь­ ным гидростатическим давлением и высокой температурой

создает условия для образования типичных тектонитов (слю­ дяных сланцев и филлитов), по плоскостям кливажа кото­ рых снизу интрудирует выжатая из фронта мигматитов рас­ плавленная магма; эта магма и ее оболочка имеют большей частью согласное залегание, отличаются конформностью и гармонией. К этому горизонту можно причислить гнейсовые купола в основании древних складчатых гор, а также гней­

сово-слюдяно-сланцевые купола в метаморфидах альпий­ ских гор. Глубинные массы почти всегда имеют сильно вы­ раженную параллельную текстуру. В этом горизонте в его верхней или нижней части проходит мигматитовый фронт.

3. Еще выше расположена область неметаморфической

складчатости. Магматиты, проникающие до этого этажа, обна­ руживают большей частью ясно выраженный контактовый ме­ таморфизм, но вследствие меньшего гидростатического дав-

182

ления меньше участвуют в деформации и соответственно часто залегают несогласно. Но они более или менее явно еще находятся под влиянием горообразования и, таким образом,

конформны с тектоникой их рамы. Микроскопическая ориен­

тировка текстуры выражена у них слабее, зато здесь лучше

процессов влияние тектонических движений становится все слабее. Одновременно с этим температура снижается, за­ стывание происходит быстрее и притом в мелкозернистом ма­ териале. Субвулканические массы и продукты поверхностных излияний не обладают тектонически упорядоченной текстурой.

Эти соображения показывают, что характер упорядочения текстуры (тектоническая фация) может указывать на уро­ вень, на котором произошли остывание и деформация. Да­

лее, характер упорядочения текстуры указывает также на вре­ менные соотношения между движением расплавленной мас­ сы и ее кристаллизацией. Этот еще мало разработанный комплекс вопросов представляется мне очень важным и бо­ гатым перспективами для разъяснения общих тектонических проблем.

Известно, что минеральные составные части гранитной маг­ мы выделяются в определенном порядке, начиная с основных и кончая самыми кислыми — кварцем. Между стадиями гу­ стой расплавленной массы и твердого кристаллического агрега­ та проходит промежуток времени, в течение которого магма обладает свойствами кристаллического «месива» с первыми

выделениями кристаллов и еще преобладающей жидкой ос­ новной массой. Этим трем стадиям вещества соответствуют три кинематические стадии нитеобразного течения, ламинарного

движения и деформации путем растрескивания. Наконец, сле­

дует еще отличать интрузию в известный сектор коры от более позднего движения в пределах этого сектора. Ясно, что различ­ ная комбинация этих групп стадий оказывает сильное влия­ ние на процесс дифференциации и тектоническую фацию. Здесь можно различать три случая:

I. Кристаллизация до транспорта. При быстром застывании возникает недифференцированная зернистая поро­ да без ориентировки составляющих, в которой в дальнейшем могут быть выражены только следы движения последней (твер­ дой фазы), т. е. образование трещин и кливажа. При мед­

ленном застывании гравитационное отделение основных и ки­ слых составляющих может начаться уже до транспорта, так что каждая часть может переноситься отдельно. Конечно, здесь возможны переходы. Приведем два примера.

183

На острове Борнгольм архейские граниты залегают в виде нескольких пластин, расположенных одна над другой с паде­ нием на север под углом приблизительно в 30° (рис. 62, 63).

Рис. 62. Профиль через Борнгольмский гра­ нитный плутон, по Бубнову

Рис. 63. Карта докембрийских образований острова Борнгольм, по Каллисену

1 — гранит Ренне, недеформированный; 2 — главный гранит, деформированный в стадии течения; 3 — сходные с главным гранитом зоны движения, со шлирами; 4 — гранит Парадизбакке: 5 — Гранит Ванг, надвинутый; 6 — граниты Гаммер я Альминдинген, слабо деформированные; 7 — гранит Сванеке,

недеформированный

Самая нижняя пластина состоит из весьма однородного, отно­

сительно основного сиенитового гранита; средняя пластина — из шлирового, т. е. отчасти дифференцированного гранита

184

среднего состава, а верхняя — из аплитовых, довольно кислых гранитов. Верхние пластины обнаруживают более или менее ясные следы движения в жидкой фазе, о чем мы будем гово­ рить в дальнейшем. Наряду с этим они более или менее сильно дифференцированы. Нижняя пластина, напротив, не обладает параллельной текстурой, но зато имеет сеть трещин,

вполне согласную с текстурой верхней пластины. Не остается

сомнения, что отдельные пластины образованы одной и той же

магмой, но дифференциация началась здесь до транспорта.

Нижняя сиенитовая пластина застыла до транспорта и позже

была деформирована только растрескиванием.

Несколько иной комбинации движения, дифференциации и застывания соответствуют исследованные мной граниты южно­

го Шварцвальда, интрудировавшие в карбоне в связи с вари-

сцийским складкообразованием, подымаясь с севера на юг

(рис. 64). Здесь дифференциация продолжалась во время транспорта. Ситуация сама по себе сходная: сверху залегает

Рис. 64. Условия залегания гранитов и каменноугольных от­ ложений в южном Шварцвальде, по Бубнову, 1935

аплитово-гранитная, а снизу сиенитово-гранодиоритовая пла­ стина; в середине расположены граниты среднего состава. Верх­ няя и нижняя пластины имеют параллельную текстуру, но сред­

ние нормально-гранитные пластины ею почти не обладают. От­ сюда можно заключить, что кристаллизация и дифференциация начались уже до транспорта, но продолжались и во время не­ го и закончились в различных частях массива в разное время.

Об этом говорят также следующие наблюдения: плагиоклазы средней, недифференцированной части имеют зональное строе­

ние. Ядро плагиоклаза здесь большей частью уже несколько разложено и состоит из олигоклаз-альбита; вокруг него распо­ лагается несколько более основная оболочка из олигоклаза,

которая кнаружи снова переходит в олигоклаз-альбит и альбит. Очевидно, что здесь имели место две фазы кристаллизации, ко­ торые можно связать с выделением сперва кислых, а затем бо­ лее основных плагиоклазов в аплитовых и сиенитовых грани­ тах, тем более что химический состав плагиоклазов в обоих

185

дифференцитах совпадает с составом зональных полевых шпа­ тов в недифференцированном граните. Внезапное изменение порядка кристаллизации я называю материальным несогласием и противопоставляю его структурному несогласию, т. е. изме­ нению структурного плана. Здесь мы уже подходим ко второй возможности.

II. Кристаллизация во время транспорта. Внедряющиеся во время орогенеза магмы, без сомнения, долж­ ны носить следы перемешивания, а тем самым должны подле­ жать дифференциации путем движения. При этом следует учи­ тывать текучую, ламинарную и твердую фазы движения. При движении расплавленных масс вдоль твердой стенки следует прежде всего учитывать трение, которое связано с их вязко­ стью и наличием твердых включений. Таким образом, решаю­ щее значение имеет также стадия кристаллизации.

Восновном здесь можно различать четыре случая:

1.Движение происходит в стадии нитевидного струйчатого

течения расплавленной массы. Кристаллизация дошла в край­

нем случае до стадии выделения цветных минералов и основ­ ных плагиоклазов. Каждое зерно перемещается само по себе и вследствие трения стремится включиться в направление дви­

жения, т. е. расположиться в направлении а. Для текстуры ха­

рактерна параллельность линейных элементов соответственно эллипсоиду вращения с главной осью а. При малой продолжи­

тельности стадии течения не происходит дифференциации в

смысле разделения различных по химическому составу частей

магмы. Ранее выделенные минеральные составляющие могут вследствие трения образовывать пучки, которые ориентирова­

ны определенным образом по отношению к направлению а, а

именно так, что линии пересечения плоскостей пластинок слю­ ды в пучке расположены параллельно а, как это имеет, напри­ мер, место в окраинных частях гранитов Борнгольма. В более древнем недифференцированном граните Ванга и в молодом аплитовом граните Гаммера в кровле плутона хорошо распо­ знается это пучкообразное расположение слюды с осью а. Но вследствие небольшой длительности текучего состояния это

скучивание не связано с разделением состава горной породы; Значительнее дифференциация проявляется в случае, описы­ ваемом Болком на примере анортозитов Адирондакских хол­ мов в штате Нью-Йорк, у которых из первичной диоритовой магмы при движении выделяются основные габбро, анортозиты

и, наконец, самые кислые сиениты, которые передвигаются

дальше вверх и вперед (в смысле всеобщего движения). Та­

ким образом, происходит дифференциация глубинной породы на отдельные, закономерно распределенные части. Здесь ста-

186

дия течения длилась достаточно долго, что и привело к диффе­ ренциации первичной магмы.

2. Движение продолжается до ламинарно-постоянной ста­ дии. Кристаллизация может достигнуть стадии выделения ка­ лиевого полевого шпата, причем надо заметить, что иногда наличие двух ортоклазов (пертитового и чистого) указывает на вещественное несогласие. Структурное несогласие может проявиться как здесь, так и в других, далее рассматриваемых случаях, если имеется разница между диаграммой текстуры первых выделений (слюды) и последних выделений (кварца).

В текстурном отношении является характерной плоско-парал­ лельная текстура, нормаль которой на диаграмме располагает­ ся большей частью точно под прямым углом к плоскости ав.

Дифференциация состоит в скучивании основных и кислых дифференциатов в виде небольших линз (чечевиц) основных и

кислых дифференциатов, расположенных конформно с направ­ лением главного движения, т. е. в плоскости ав. Чем сильнее трение, тем мельче становятся линзы, образующиеся вследст­ вие дифференциации. В отвесной восточной стене массива глу­ бинных гранитных пород Борнгольма, поднимающегося к югу, залегают такие дифференцированные линзы размерами в не­ сколько сантиметров. Они состоят или из амфибола и слюды, или из аплитового и пегматитового материала и расположены параллельно контакту и направлению движения а. В резуль­ тате образуется своеобразная темная с красными пятнами раз­ новидность гранита, в целом соответствующая составу цен­

тральных гранитов Борнгольма. И здесь дифференциаты также не отделились от породы.

3. В ламинарно-непостоянной стадии движение в твердею­ щей массе концентрируется в нескольких плоских зонах, рас­ положенных более или менее параллельно плоскости наиболее сильного трения. Между ними залегают чечевицеобразные те­

ла из недифференцированного или лишь слабо дифференциро­ ванного материала. Возникшие в ламинарно-постоянной стадии

вещественно-различные линзы могут быть «выглажены» по плоскостям движения вплоть до образования тонких пластов, так что возникает переслаивание листочков слюды и листоч­ ков кварца и полевого шпата. Это так называемые «погранич­ ные гнейсы», характерные для контактной зоны быстро переме­ щающихся расплавленных масс. И на Борнгольме можно на­ блюдать, что в области контакта гранит иногда распадается на слойки слюды и полевого шпата с кварцем толщиной в не­ сколько миллиметров. По направлению в глубину плоские зо­ ны движения становятся более редкими, а линзы делаются

толще; возникает крупношлировая текстура, переходящая за­

тем в главную недифференцированную массу глубинной поро-

187

ды. Из изложенного вытекает, что для этой комбинации яв­ ляется характерной плоско-параллельная текстура.

4. Если процесс движения продолжается до фазы растре­ скивания, то возникает посткристаллизационная деформация.

В структурном отношении для этой фазы характерны трещи­

ны, дайки, милониты и кливаж. Заполнение даек и минерали­

зация соответствуют выделению последних, подымающихся из

глубины дифференциатов. Кристаллизация кварца может отве­ чать этой фазе.

Типичными для этой комбинации являются диапировые

глубинные породы последней тектонической фазы, т. е. глав­ ным образом, субсеквентные глубинные породы в понимании

Штилле. Хорошим примером является молодая верхнекаменно­ угольная глубинная порода южного Шварцвальда, обнаружи­

вающая из тектонических признаков лишь слабые следы гра­ нитной тектоники, что указывает на то, что она застыла уже после интрузии при затухающем движении. Здесь мы главным образом находим выражение стресса в виде систем трещин. Дифференциация в этом случае в меньшей степени обусловле­ на силой тяжести и движением, нежели внезапным выделением газов, паров воды и тому подобными процессами, и ведет к образованию даек и к эффузивной деятельности. Структура из­ меняется от гранитной к порфировой, аплитовой, брекчиевид­ ной, пегматитовой и афанитовой. Влияние контакта и поверх­ ности литосферы играет здесь более важную роль, чем текто­ нический контроль.

В связи с'подразделением процессов движения во времени заслуживают большого внимания соотношения пегматитов с вмещающими глубинными породами Борнгольма. Здесь име­ ются пегматиты, выделенные до застывания и деформирован­ ные позднее при движении путем скалывания; другие пегма­ титы залегают параллельно текстуре вмещающих пород и об­

наруживают обогащение слюдой у контакта, являясь, без со­ мнения, синорогенными; третья группа пегматитов залегает не­ согласно, она внедрилась после застывания в виде даек. Таким образом, движение масс приходится здесь преимущественно на период образования пегматитов, который, по Ниггли, мо­

жет соответствовать понижению температуры с 600 до 500°. В

этот момент количество труднолетучих составных частей рас­ плава падает с 70 до 16%. Этим самым можно объяснить и совпадение деформации с застыванием.

III. Кристаллизация после транспорта. Этот случай относится в основном к субвулканическим массам апи­ кальных частей диапиров или гранитизации in situ. Тектониче­ ские признаки или согласуются с признаками комбинации II, 4, о которой мы только что говорили, или же отсутствуют

188