Геологическое картирование

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

12

Рис. 6.6. Соотношение внутренних структурных элементов с крупными лежачими

складками (Wilson,1961).

1 – фестончатые и паразитические складки, муллион-структуры, параллельные оси b; 2 – кварцевые стержни, параллельные оси b; 3 – гальки, растянутые, параллельные оси b;

4 – линейность и микроскладки, параллельные оси b; 5 – моноклинные (асимметричные) складки; 6 – линейность, параллельная оси a; 7 – дислокационный кливаж; 8 – шарьяж; 9 – микроскладки; 10 – кливаж осевой плоскости; 11 – кливаж за счёт осложнения микросбросами микроскладок; 12 – кливаж разлома; 13 – складки волочения; 14 – будины, параллельные оси b;

15– гальки и другие включения, растянутые параллельные оси a.

●Минеральная и агрегатная линейность выражена линейно ориентированным

расположением кристаллов минерала или минеральных агрегатов, сложенных мелкими зёрнами одного (амфибола, пироксена, граната и др.) или нескольких минералов (кварц-

полевошпатовые и др.).

● Линейно-линзовые и линейно-вытянутые обломки агматитов и гальки

конгломератов являются также линейными структурными элементами и наблюдаются обычно в агматитах и конгломератах, интенсивно рассланцованных в условиях вязко-

пластического сдвига. Соотношение величин поперечного сечения деформированных галек к длине может достигать 1/10/40, соответственно осям деформации.

● Борозды и штрихи (бороздчатость или желобчатость), а также бугорчатость или ребристость часто встречаются в метаморфических породах и наблюдаются в плоскостях сланцеватости в виде линейно ориентированных бугорков и бороздок длиной от 5-10 мм и

до десятков см. Направление их обычно совпадает с минеральной линейностью, образованной удлинённо-призматическим минералами или вытянутыми скоплениями

минеральных агрегатов.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

● Карандашная отдельность наблюдается часто в карандашных или стебельчатых гнейсах, в которых все минералы ориентированы в одном направлении в виде линзовидных или округлых в поперечном сечении линз или карандашей. Соотношение величины поперечного сечения к длине может достигать 1/40.

При изучении разных типов линейности необходимо выявлять их возрастные взаимоотношения. Почти все виды линейности могут развиваться параллельно друг другу в один акт деформации. Но есть виды линейности, которые развиваются последовательно. Например, при образовании складки наблюдается следующая последовательность процессов:

1)при изгибе происходит скольжение по поверхностям слоистости, в крыльях разлинзование, плойчатость, изгибы;

2)течение в направлении параллельном осевой плоскости складки приводит к образованию кливажа течения и b-линейности (параллельно шарниру складки), иногда a-

линейности, параллельной осевой плоскости складки;

3)усиление течения приводит к раскатыванию и разлинзованию по оси a и b;

4)после диагенеза формируются линии пересечения кливажа течения, разлома с S0 параллельно оси b иногда параллельно оси a;

5)образование трещин, борозд скольжения;

6)метаморфизм и сопутствующие метаморфизму структурные элементы, формирующиеся в разных условиях.

Ориентировка линейности по оси a или b обусловлена условиями деформации. Считается, что растяжение по оси a больше, чем по оси b. В общем случае с линейными складками связаны обычно две системы линейности: a-линейность, лежащая в плоскости новообразованной сланцеватости и ориентированная под большим углом к шарнирам, и b-

линейность, параллельная шарнирам. (Примечание: в последние годы в зарубежной литературе под

a-линейностью стали понимать линейность растяжения, а под b-линейностью – линейность вращения,

независимо от их положения относительно элементов складки.)

БУДИНАЖ-СТРУКТУРЫ ● Будинаж-структуры впервые выделил и описал Макс Лоэст в 1909 году. Будинаж-

структуры образуются в процессе будинажа. Будинаж (фр. boudin – валик, колбаса) – вид деформации отдельных слоёв, пластов и жил в неоднородно-слоистых средах (горные

породы, осадки, жилы, дайки, расплавы и т.д.), заключающийся в разделении их на будины (блоки, линзы и т.д. разнообразной морфологии), а также в образовании раздувов и пережимов (рис. 6.9 – 6.11).

Морфология будин. Будины могут быть отделены друг от друга или соединены тонкими пережимами (шейками). Длинная ось будины почти всегда ориентирована параллельно другим линейным текстурам. Пространство между будинами заполняется облекающим пластичным материалом, а также жильным веществом (кальцитом, кварцем, гранитом и др.). Будинаж является результатом растяжения жестких слоёв под действием

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

15

Изучение ориентировки будин имеет важное значение при исследовании метаморфических пород, претерпевших складчатость.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

при магматизме в процессе застывания плутонов, даек и потоков лав. В метаморфических толщах пород однозначно устанавливается только третий тип будинаж-структур.

В зависимости от размеров будинаж-структур выделяется четыре типа будинажа:

1.Микробудинаж встречается в весьма тонкополосчатых породах (в джеспилитах, яшмах и др.), в которых мощность слойков измеряется долями миллиметра, и

распространён ограниченно. Устанавливается в основном под микроскопом и составляет петрографические структуры и текстуры.

2.Мезобудинаж включает будинированные слои мощностью от 1 мм до 1 см. Это наиболее распространённый морфометрический тип – встречается почти во всех дислоцированных неоднородно-слоистых толщах. В отдельных случаях определяет

текстуру породы, но поскольку образуется вследствие тектонических деформаций, то прежде всего является тектонической структурой.

3.Макробудинаж объединяет будинированные слои и толщи мощностью от 1м до 1 км

ишироко распространён в областях интенсивного регионального метаморфизма и ультраметаморфизма.

4.Мегабудинаж включает огромные будины мощностью более 1 км, которые могут выявляться при объёмном картировании, по данным геофизических разведок и др.

Морфокинематическая классификация будинаж-структур. Как уже отмечалось

выше, морфология будин зависит от физических свойств пород, характера и длительности процессов деформации пород и термодинамических параметров их проявления. Поэтому для познания всех особенностей и характерных черт будинажных форм не обходимо изучение как плоскостных, так и объёмных форм будин. Поперечные сечения будин дают

представления не только о плоскостной их форме, но и о характере и геологических условиях образования будинажа (тип деформации – пластичная или разрывная, тип разрыва – скалывание или отрыв, интенсивность деформации, характер и форма межбудинных пережимов, состав и очертания минеральных новообразований в межбудинных участках и т.д.). Объёмные формы позволяют установить точную ориентировку будин в пространстве. Закономерности размещения структур-будинажа в

пространстве имеет исключительно важное значение для установления их взаимосвязи с другими структурными формами – складками, разрывными нарушениями, кливажём, линейностью и т.д. С учётом всех этих факторов были разработаны (Тохтуев, 1967) морфокинематическая классификация плоскостных (в поперечном сечении) форм структур-будинажа (Табл. 6.2.) и объёмных форм структур-будинажа (Табл. 6.3).

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

17

Табл. № 6.2. Морфокинематическая классификация плоскостных форм будинаж-структур

Табл. № 6.3. Морфокинематическая классификация объёмных форм будинаж-структур.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

19

(определение стратиграфической последовательности и составление частных разрезов и стратиграфической колонки); структурный (выявление структурных форм и элементов и последовательности их образования); геофизические; дистанционные (дешифрирование аэрофото- и космофотоснимков).

Во время камеральной обработки полевых материалов используются следующие методы: петрографические (парагенетический анализ и др.); петрогеохимические (определение первичной природы); изотопно-геохимические (определение возраста образования и преобразования пород, а также возраста и типа протолита субстрата);

формационный анализ (определение первичной и метаморфической формационной принадлежности).

6.3.1. Петрографические методы изучения метаморфических пород

Номенклатура метаморфических пород. Номенклатура метаморфических пород разработана недостаточно, несмотря на существование петрографических кодексов, и большого количества инструкций и рекомендаций. Основные разновидности пород перечислены в разделе 6.1.2. Кроме разновидностей пород, имеющих специальное название, все остальные метаморфические породы в названии могут иметь дополнительные обобщающие обозначения, например, гранулит, зелёный сланец, метапелит, метабазит, парагнейс или ортогнейс. Для преобладающего большинства метаморфических пород в качестве видового признака существуют названия гнейс, сланец, амфиболит, и др. с добавлением в перечень названия всех или главных породообразующих минералов (по мере увеличения их количественного состава), например гранат-полевошпатовый амфиболит, силлиманит-гранат-гиперстеновый гранулит, кианит-биотит-гранатовый гнейс, плагиогнейс и т.д. К названию породы

должны быть добавлены характеристики зернистости, структуры, текстуры и др. признаков. Особые названия имеют продукты локального метаморфизма, ультраметаморфизма, динамометаморфизма и метасоматоза.

В качестве обобщённых названий при обобщении групп пород применяются термины «супракрустальные» (региональнометаморфические породы поверхностного вулканогенного хемогенного и осадочного исходного генезиса) и «инфракрустальные» (изначально глубинного происхождения) комплексы

Породообразующие минералы. Минеральный состав метаморфических пород очень разнообразен и обусловлен исходным химическим составом и степенью, и условиями метаморфизма. Выделяются основные или типоморфные (соответствующие определённым условиям метаморфизма) минералы и акцессорные минералы. К основным породообразующим минералам относятся: кварц, полевые шпаты, гранаты, кордиерит, силлиманит, андалузит, кианит, ставролит, минералы группы эпидота, ромбические и моноклинные пироксены, амфиболы (роговая обманка, актинолит, жедрит, антофиллит, куммингтонит и др.), биотит, мусковит и хлорит. В качестве акцессорных минералов – циркон, ортит, магнетит, титанит, скаполит и многие другие.

Структуры и текстуры метаморфических пород. Метаморфические породы образуются за счет перекристаллизации минерального вещества исходных пород в твёрдом состоянии, т.е. путем бластеза или кристаллобластеза. Поэтому все они обладают кристаллобластическими структурами – ксенобластовой, гетеробластовой, порфиробластовой, лепидогранобластовой, полигональной, идиобластовой и т.д., а также реакционными и прочими структурами замещения и деформационными структурами.

Метаморфические породы характеризуются широким спектром текстур, сформировавшимся в результате метаморфической перекристаллизации (с сохранением первичных текстур или без сохранения), метаморфической дифференциации, мигматизации, одноактного или многократного рассланцевания – массивная, линейнополосчатая, линзовиднополосчатая, полосчатая, неяснополосчатая и т.д.,

текстуры мигматитов, тектонитов, текстуры будинажа, реликтовые органогенные, осадочные, вулканогенные и магматогенные.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

20

Парагенетический анализ. Парагенетический анализ метаморфических пород предполагает определение по минеральному составу и составу минералов метаморфической породы определить условия её образования – температуру кристаллизации, давление и особенности химизма внешней среды, влияющие на кристаллизацию. Анализу подвергаются парагенетические минералы, т.е. те, которые образовались в единых условиях и являются равновесными. Сущность парагенетических отношений состоит в том, что при заданных параметрах внешней среды минеральный состав (и, зачастую, химический состав минералов) изучаемой кристаллической породы оказывается строго определённым, а с изменением параметров может изменяться.

Определение фациальной принадлежности с помощью петрогенетических сеток. Парагенетические отношения минералов анализируют с помощью графических построений с использованием многокомпонентных систем на двойных или тройных (треугольных) диаграммах. Петрогенетические сетки А.А. Маракушева, В.А. Глебовицкого, Н.Л. Добрецова и др. позволяют определить фациальную принадлежность метаморфических пород по положению парагенезисов минералов на этих сетках.

Применение геотермометров и геобарометров для определения Т и Р метаморфизма. Определение температуры (Т) и давления (Р) производится с помощью минералогических термометров и барометров на основании распределения изоморфных компонентов между минералами, которые могут обмениваться друг с другом этими компонентами (диаграммы Л.Л. Перчука и др.).

Изучение флюидных включений. Флюидные (газово-жидкие) включения широко

распространены в метаморфических минералах. Изучение их состава позволяет выяснить физико-химические условия образования минералов, источник и происхождение

минералообразующего раствора, масштабы взаимодействия с флюидом, влияние флюида на режим метаморфизма, и даже выходить на построение палеоклиматических реконструкций. По относительному возрасту выделяются три группы флюидных включений: первичные, первично-вторичные (мнимовторичные) и вторичные. Наиболее

ценные источники информации о самых ранних этапах роста минерала – первичные флюиды. Вторичные же включения свидетельствуют об условиях более поздних деформаций и нарушений роста минералов. Состав включений в основном – H2O и CO2. Кроме того могут присутствовать во включениях CH4, N2, NaCl, KCl многие другие соединения. Состав их изучается термо- и криометрическим, спектроскопическим,

флюорисцентным методом, с помощью микрозондового анализатора, газовой хромотографии и т.д.

Изучение последовательности метаморфических преобразований.

Последовательность минералообразования обычно изучается в шлифах с применением обычного и электронного микроскопа. Определяется последовательность минералообразования по соотношению минералов – изоморфные, ранние, парагенные, минералы реакционных структур, минералы акцессорные. При неоднократных и незавершённых преобразованиях пород в шлифе могут присутствовать неравновесные и парагенные минералы, соответствующие этим этапам или фазам преобразования. Лучше всего сохраняются минералы ретроградных процессов, но зачастую в ранних крупных минералах проградного этапа могут быть включения еще более ранних минералов, кристаллизовавшихся на более низких ступенях метаморфизма.

6.3.2. Литологические методы метаморфических пород

Исходные литологические признаки метаморфических пород могут быть установлены на основе изучения их состава, структуры, текстуры, контактов и геометрии геологических тел. Для этой цели используются методические приёмы и критерии историко-генетической типизации, например, для осадочных и магматогенных пород,

которые изложены в многочисленных публикациях по этим типам пород.

Изучение вещественного состава. Вещественный состав исходных пород

(субстрата) изменяется в зависимости от интенсивности и характера метаморфических

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

21

процессов, особенно на стадии пластического течения, в зонах анатексиса (расплавления) и палингенеза (выплавления). Минеральный состав метаморфических пород будет соответствовать РТ-параметрам метаморфизма. Более устойчивы первичные

магматические парагенезисы в интрузивных и вулканогенных породах. Чем менее устойчивы прежние минеральные связи, тем значительнее изменяется минеральный состав при одних и тех же РТ-параметрах. Пелиты, например, будут изменены

значительнее, чем псаммиты или тем более псефиты или туфобрекчии, в которых может быть перекристаллизован только цемент, тогда как обломочный материал претерпевает лишь незначительные изменения.

Изучение структур и текстур. Некоторые первичные структуры исходных

(интрузивных, псаммитов и др.) пород могут сохраняться лишь на низких ступенях метаморфизма, и практически не сохраняются в высоко метаморфизованных породах,

особенно в условиях пластического течения, в зонах анатексиса и палингенеза и в зонах интенсивного рассланцевания и кливажирования.

Вероятность сохранности первичных текстур намного выше.

Но при изучении текстур метаморфических пород основной задачей является получение доказательств того, является ли наблюдаемая, например, полосчатая текстура осадочной или она возникла в результате метаморфической дифференциации вещества. При метаморфизме и сопутствующих деформаций могут возникать текстуры, похожие на псаммитовые, гравелитовые, псефитовые (грубообломочные), миндалекаменные (или амигдалоидные) и т.д. Правила и методы определения «псевдоосадочных» и «псевдовулканогенных» текстур описаны в ряде публикаций (Пожиленко, 2006; и др.). В любом случае, анализ метаморфических текстур должен начинаться со сравнения их с

генотипами текстур неметаморфизованных осадочных, вулканогенных и интрузивных пород, опираясь на справочники и классификационные таблицы структур и текстур, опубликованные в многочисленных работах Л.Н. Ботвинкиной (по осадочным и осадочно-

вулканогенным породам), Е.Ф Малеева (по вулканогенным породам) и др.

При тщательном изучении глубоко метаморфизованных толщ пород можно найти более или менее отчётливо сохранившиеся признаки нормального осадочного происхождения исходных пород (ритмичную, косую и градационную слоистость, волноприбойные знаки, трещины усыхания, характерные поверхности слоёв, псефитовые и псаммитовые текстуры и т.п.) или вулканогенного (миндалекаменные зоны, подушечную отдельность, градационную слоистость, обломочные текстуры и др.). Кроме того, в метаморфических породах могут сохраняться первичные структуры и текстуры органогенных, хемогенных, осадочных, вулканогенных и магматических пород, в разной степени изменённые.

Изучение контактов и морфологии геологических тел. При метаморфизме контакты и морфология геологических тел могут изменяться тем значительнее, чем интенсивнее проявлялись деформации. Геологические тела и их границы могут разрываться, сминаться (рис. 6.25), трансформироваться (рис. 6.26) и т.д.

Изначально линзовидные формы могут становиться лентовидными, извилистыми и прерывистыми, шаровидные – линзовидными и карандашными, пластообразные – полилинзовидными или складчатыми, а складчатые затем – линзовиднополосчатыми (рис. 6.26) и т.д.

Поэтому при реставрации изначальных границ и форм геологических тел любого ранга (от гальки или миндалины до слоёв, пачек и толщ в десятки и сотни метров мощностью) необходимо знать характер и степень деформации, их кинематические и динамические характеристики.