8.2. Процессы осадконакопления

Образование осадочных пород и осадочных месторождений, связанных с деятельностью поверхностных вод, происходит в реках и различных водоемах и в основном зависит от состава и физических свойств отложений, а также удаленности источников сноса от мест накопления.

Здесь очень важны процессы накопления механических осадков и их преобразования в обломочные породы, а также условия образования и формы залежей аллювиальных россыпей и инфильтрационных месторождений.

Осадочные породы отличаются по ряду признаков: составу, структурам, текстурам, наличию органических остатков, условиям образования. По отдельным признакам или по их комплексу осадочные породы подразделяются на обломочные, хемогенные, органогенные, карбонатные и силикатные.

В основу классификации обломочных горных пород положены следующие классификационные признаки: гранулометрический состав обломков, их цементация и степень окатанности (табл. 5). Новые минералы в результате этого процесса не образуются. Обломочные породы являются наиболее распространенными среди осадочных пород.

Таблица 5

Существуют закономерности накопления механических осадков (закон механической дифференциации) и выпадения веществ из водных растворов (закон химической дифференциации), согласно которым в определенной последовательности происходит образование осадочных пород и месторождений полезных ископаемых: обломочных, в том числе аллювиальных россыпей, из коллоидных растворов (железо, марганец, алюминий), из истинных растворов (каменные и калийные соли, гипсы и др.).

В разрезе аллювиальной долинной россыпи выделяют продуктивную часть ("плотик", "пески", "речники") и так называемые торфа. Очень важен характер поверхности плотика, а также определенный набор полезных ископаемых, устойчивых к процессам выветривания (золото, платина, алмазы и др.).

Химические и биохимические осадочные горные породы образуются в результате химических процессов, происходящих в коллоидных и истинных растворах (руды железа, марганца и алюминия, соли, гипс), процессов жизнедеятельности организмов (угли, горючие сланцы, фосфориты, мел и др.), а также совместного действия этих процессов (известняки, трепел, опока и др.) (табл. 6).

Таблица 6

Большинство из перечисленных осадочных пород могут рассматриваться как полезные ископаемые и образуют разнообразные и многочисленные месторождения.

Карбонатные породы наиболее распространены среди осадочных пород химического и биохимического происхождения.

Раздел 9. Метаморфизм и метаморфические горные породы и полезные ископаемые.

Метаморфизм - процесс преобразования любых горных пород, в эндогенных условиях попадающих в иную, по сравнению с первоначальной, физико-химическую обстановку. В результате исходная порода испытывает существенную перестройку структуры и текстуры (за счет перекристаллизации), а часто и изменение минерального состава (в основном за счет метасоматических замещений). Главными факторами метаморфизма являются температура, давление, химически активные вещества, прежде всего - растворы и газы. По масштабам проявления различают региональный, проявляющийся на значительных площадях за счет опускания крупных блоков пород на большие глубины, и локальный, в том числе, контактовый (в зоне соприкосновения остывающей интрузии и вмещающих пород), и динамический (в зонах разломов за счет трения движущихся блоков).

Степень изменения горных пород может быть различной, в связи с чем можно выделить ряды метаморфических пород, начиная от исходных и кончая глубокометаморфизованными породами, например, для регионального метаморфизма глинистых пород: аргиллит – глинистый сланец – филлит – слюдяной сланец – гнейс. Фации регионального метаморфизма: зеленосланцевая, амфиболитовая, гранулитовая. Прогрессивным и регрессивным метаморфизмом. Метаморфические комплексы наиболее характерны для древних (прежде всего - докембрийских) геологических структур. При метаморфизме первоначально различных пород могут формироваться практически идентичные метаморфические породы: так, за счет метаморфизма песчаников, глинистых пород, кислых эффузивов и гранитоидов могут возникать гнейсы. В ходе глубокого метаморфического преобразования горных пород при высоких температурах может возникнуть частичное или полное переплавление породы, в последнем случае образуется магма.

Важным диагностическим признаком метаморфических пород являются их структуры и текстуры. Большинство метаморфических пород имеет полнокристаллическую структуру, а характерными текстурами являются сланцеватая, полосчатая, плойчатая, реже - массивная.

С процессами регионального метаморфизма связано образование крупнейших месторождений железных руд типа железистых кварцитов, для процессов локального метаморфизма характерно образование месторождений мрамора (за счет преобразования известняков) и графита (за счет глубокого метаморфизма каменных углей).

Разрывные нарушения представляют трещины, поверхности скольжения, зоны смятия или разлома, с большими или меньшими перемещением по ним. Своими сравнительно большими размерами и существенной амплитудой смещения (вдоль плоскости разрыва или в перпендикулярном к нему направлении) разрывные нарушения отличаются от безамплитудных (или микроамплитудных) трещин в горных породах, которые тоже в конечном итоге являются разрывами

Разлом — нейтральный термин, характеризующий разрывное нарушение с относительно крутым или вертикальным падением и с существенным перемещением в плоскости разрыва. Это определение не подразумевает способа образования разрывного нарушения и не зависит от направления относительного перемещения висячего и лежачего крыла. В нейтральности заключается большое удобство термина «разлом», тому что очень часто в начальные стадии изучения бывает трудно определить, к какому генетическому типу нарушение относится.

Все сбросы по морфологическому и в значительной мере по генетическому признаку, подразделяются на три большие группы:

а) взбросы — разрывные нарушения, приводящие к сокращению (в плане) поверхности прилегающего к нарушению участка земной коры. Для взброса характерно относительное приподнимание висячего бока или соответственно опускание лежачего бока.

б) сбросы — разрывные нарушения, привод, к увеличению (в плане) поверхности прилегающего к нарушению участка земной коры. Для нормального сброса характерно относительное опускание висячего бока или соответствующее поднятие лежачего бока.

в) сдвиги — разрывные нарушения с горизонтальным (или обладающим горизонтальным) направлением перемещения одного или обоих блоков, составляющих бока нарушения. Это чисто морфологический признак для выделения сдвигов. Если при наблюдении в плане смещение по сдвигу происходит слева направо в противоположном от наблюдателя крыле (независимо от того, как карта ориентирована), сдвиг называется правым, тогда как сдвиг с перемещением справа налево в противоположном от наблюдателя крыле будет называться левым сдвигом.

Взбросы и сбросы во многих случаях характеризуются наличием горизонтальной составляющей перемещения и, таким образом, превращаются в взбросо-сдвиги и сбросо-сдвиги. Об этом ВАЖНОМ обстоятельстве необходимо всегда помнить, анализируя происшедшие вдоль разрыва перемещения, потому что в чистом виде взбросы, сбросы и сдвиги встречаются нечасто, и недооценка вертикального или горизонтального элемента перемещения может привести к большим ошибкам. Номенклатура наименований, зависящая от направления перемещений нависающего блока по разрывному крушению, представлена на рис. 2.

Надвиги, поддвиги — разрывные нарушения с полого залегающей поверхностью разрыва под углами менее 30° к горизонту. Покровы и шарьяжи — разрывные нарушения с полого залегающей поверхностью разрыва под углами менее 5° к горизонту. Взбросы и надвиги естественно объединяются в одну группу, потому что между ними имеются все переходы. Нарушения, промежуточные между взбросами и надвигами и наклоненные под средними углами или изменяющие угол наклона, именуют взбросо-надвигами.

Поддвиги — нарушения, в которых активную роль играл блок лежачего бока, пододвигавшийся под блок висячего бока. Решение вопроса о том, какой из блоков был активным, т. е. является ли нарушение взбросо-надвигом или поддвигом очень трудно. Предложенные в геологической литературе критерии мало надежны.

Раздвиги — разрывные нарушения, представляющие самостоятельный тип в тех случаях, когда вдоль трещины не происходило перемещений существенной амплитуды. Движение было ограничено разверзанием в направлении, перпендикулярном к стенкам трещины.

Кроме таких трещин, дайки магматических пород могут заполнять также трещины взбросов, нормальных сбросов, сдвигов, надвигов и межформационных срывов. Однако последние случаи встречаются значительно реже.

Межформационные срывы — нарушения, следующие поверхности наслоения в осадочных породах или вообще крупным пологолежащим поверхностям раздела между разнообразными породами и комплексами пород.

Среди всех этих многочисленных в структурно-морфологическом отношении разрывных нарушений необходимо различать две генетически совершенно различные группы разрывов — разрывные нарушения, образующиеся при тектонических движениях, вызванных сокращением больших частей земной коры, и разрывные нарушения, образующиеся при расширении значительных частей земной коры.

Грабены, рампы, рифты.

Грабеном (нем. "graben" - копать) называется структура, ограниченная с двух сторон сбросами. (рис. 3, 4)

Совершенно своеобразный тектонический тип представляют узкие впадины проседания типа Байкала, Осло, верхней долины Рейна, Восточноафриканских грабенов. На единство этих геологических структур указал Н.С. Шатский (1932).

Первоначальные представления об образовании Байкальской впадины были высказаны еще П. Далласом, считавшим, что одновременно с поднятием берегов Байкала произошло оседание его дна. И.Д. Черский (1886) считал, что впадина, занятая Байкалом, представляет крутую синклинальную складку, возникшую в раннем палеозое или древнее. В.А. Обручев в 1897 г. (1937, стр. 559) пришел к выводу, что впадина Байкала вместе с целой системой забайкальских депрессий представляет сложную цепь грабенов, образовавшихся при расколах жесткой глыбы байкальского кристаллического массива. При этом он рассматривал впадину Байкала не как изолированное образование, а как наиболее крупный грабен среди целой системы впадин, развитых на большой территории. Изучавший Африканские грабены Дж. Грегори (1921) и другие исследователи (Пикард, 1939) также пришли к выводу об образовании узких впадин путем обрушения земной коры по параллельным сбросам. Г. Клоос (1939) связал грабены с формированием сводовых поднятий и обрушением замковых частей сводов (рис. 4). В целом, гипотезы, предполагающие образование узких впадин в связи с растяжением земной коры и обрушением, получили название гипотез рифта (rift—расселина) (рис. 3,a). Э. Вейланд (1930, 1933, 1934) и Виллис (1934) для объяснения способа образования впадин в противовес рифтовой гипотезе предложили так называемую гипотезу рампа (ramp—взброс). Согласно последней гипотезе, грабены образованы в условиях сжатия, поднявшего висячие бока надвигавшихся глыб. Глыба, находившаяся в лежачем боку, опускалась под воздействием надвигавшегося блока (рис. 3,б). Механизм образования грабена в последнем случае представляется примерно так. Тангенциальное тектоническое усилие действует в одном направлении, со стороны активной глыбы. Под воздействием этой глыбы блок, находящийся в лежачем боку надвига, не только погружается, но и пододвигается под противостоящий, пассивный блок, поэтому возникает плоскость разрыва, параллельная надвигу, но падающая в противоположном направлении. В связи с пододвиганием блока лежачего бока происходит также поднятие противостоящей, пассивной глыбы, составляющей висячий бок надвига.

МЕЛАНЖ

Выражение тектоническое «месиво» в русской геологической литературе или слово «меланж» во французской применялось уже давно, по крайней мере с середины прошлого века, как описательное выражение или термин свободного пользования. В качестве точного термина в значении, близком к современному, его впервые использовал Е. Гринли (1919), на что указал в своем словаре Дж. Деннис (1971). Однако термин получил всеобщее признание лишь после работ Е.Б. Бейли, В.Дж. МакКэллиена (1950), Л. Дюбертре, Н. Пинара, Е. Лана (1955), Ж. Брюнна (1961), А. Гансера (1955) и других по альпидам Средиземноморья, и обозначаемые им явления привлекли внимание широких кругов геологов и тектонистов (Пейве, 1969; Белостоцкий, 1970; Казьмин, 1971; Книппер, 1971; Пейве, Штрейс, 1971; Соколов, 1974).

Речь идет о таком разрушении и перемешивании горных пород, когда образуется резко неоднородная хаотическая структура с блоками и обломками относительно более жестких материалов, окруженных более пластичной вмещающей массой, или базисом. Блоки могут быть весьма различны по размерам, включая гигантские отторженцы. Значительные различия в размерности блоков, общая беспорядочность и дискретность структуры и обязательное присутствие пластической «смазки», облекающей обломки жестких пород — таковы основные особенности меланжа, которые отличают его от обычных продуктов тектонического дробления и истирания: катаклазитов, милонитов, тектонических брекчий и т.д. Эти продукты дислокационных процессов могут присутствовать в меланже как его составные части.

Исключительное значение при образовании меланжа имеет большая неоднородность в прочности (вязкости) горных пород, когда одни из них резко «некомпетентны» по отношению к другим. Меланж появляется потому, что на каком-то участке земной коры превышается предел прочности и ползучести материалов. Одни породы разрушаются по той причине, что превышен их предел прочности, другие текут, так как избыточные давления превысили их предел ползучести. Соседство этих различных материалов способствует их смешению. Разрушение «компетентных» пород может приостанавливаться на разных стадиях - в зависимости от того, в какой момент они оказались окружены текучими «некомпетентными». Так, среди меланжа могли сохраниться весьма крупные блоки — целые фрагменты толщ, растащенные на некоторое расстояние друг от друга. Одна из характернейших особенностей меланжа — явление истечения, связанное с присутствием пластичного базиса. Последний в обстановке избыточного давления играет роль активного фактора, действие которого ведет к разрушению «компетентных» материалов. (Белостоцкий, 1970).

Наибольшую известность приобрели описания меланжа из пород офиолитовой ассоциации (Анкарский меланж Турции, «цветной» меланж Ирана и т.д.). Грандиозность разрушения и перемешивания офиолитов и некоторых других пород, встречающихся вместе с ними, здесь кажется непревзойдённой. Поэтому появилось представление, которого придерживается большое число исследователей, что данный термин применим только к тектоническому «месиву» существенно офиолитового состава. Еще Е. Гринли называл этот меланж основным, или главным. Однако хотя это действительно главная, чрезвычайно типичная разновидность, было бы неправильно под меланжем подразумевать только ее.

ТЕКТОНИЧЕСКИЙ МЕЛАНЖ

При тектоническом меланжировании не настолько важен конкретный состав горных пород — например, не обязательно, чтобы они принадлежали к офиолитовой ассоциации, — насколько важно соотношение их вязкостей в условиях больших тектонических напряжений. Необходим резкий контраст между свойствами совместно дислоцируемых «компетентных» и «некомпетентных» пород. Это вытекает и непосредственно из полевых наблюдений в зонах меланжа (Белостоцкий, 1967, 1970) и из экспериментальных данных и расчетов (Паталаха, 1971). Когда вязкость «некомпетентных» пород, дислоцируемых совместно с «компетентными», на 1—2 порядка ниже, чем у последних, они по своим свойствам в ходе тектонического процесса приближаются к жидкостям, — в частности, способны испытывать избыточные гидростатические или гидродинамические давления, внедряться в другие породы наподобие магмы с образованием нептунических даек, тектонических брекчий и т.п. Можно думать, что эта особенность относительно маловязких материалов, дислоцируемых совместно с прочными (жесткими) при критических напряжениях, имеет решающее значение для развития тектонического меланжа.

Маловязкими материалами — переносчиками избыточного давления при меланжировании чаще всего бывают, как уже отмечалось, серпентиниты, аргиллиты, мергелистые глины, иногда гипсы или ангидриты. Вязкие (нетекучие) материалы, блоки и обломки которых встречаются в меланже, представлены известняками, кремнисто-карбонатными и кремнистыми породами, гранитами и любыми другими достаточно прочными горными породами.

21