Геологическое картирование

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

14

Флюидальность хорошо проявляется в кислых породах, менее чётко в породах среднего состава, и почти не выражена в основных лавах.

Наземные (аэральные) лавовые потоки часто обладают отдельностью: в верхней и нижней части потока пластовой, а в центральной – столбчатой, ориентированной по нормали к границам потока.

а– переход к кровле потока в тонкую отдельность; в пирокластических слоях может наблюдаться

б– наклонные тела столбчатой отдельности в градационная слоистость, а в лавовых потоках –потоках, по А.К.Уотерсу.

подушечная и шаровая отдельность. Накопившиеся на морском дне эффузивные породы подвергаются зеленокаменному перерождению (хлоритизации и

серпентинизации), а среди основных пород нередко присутствуют спилиты (альбитизированные диабазы).

Внутренне строение лавовых потоков характеризуется рядом особенностей. Слоистость в них обычно плохо выражена. Для картирования лучше использовать признаки определения кровли и подошвы потоков или покровов. Кровля лавового потока имеет волнистую, пузырчатую поверхность. В верхней части лавового потока массивных и волнистых лав порода будет иметь афанитовый облик, корки взламывания, структуры скручивания, зоны пористых или миндалекаменных пород, а в нижней – порода будет более кристаллической, с обломками нижележащих пород, с экзо- и эндоконтактовой

зоной закалки. Между слоем монолитной лавы и лавокластитом обычно находится слой лавобрекчии (рис. 5.15).

Строение куполов и экструзий.

В куполах основного и кислого состава в приконтактовых и апикальных частях развивается кластолава и брекчиевая лава. Затем в кислых породах зона перлита (вулканическое стекло со специфической системой мелких свёрнутых и др. трещин) и в

центральной части монолитная порода разной степени кристалличности с закономерно расположенными трещинами и иногда с флюидальностью (в кислых породах). В экструзиях указанные закономерности могут не выдерживаться. Кроме того, в ряде случаев экструзиям свойственна столбчатая отдельность.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

16

пирокластические с примесью чуждого материала), ортотуффиты (или осадочно-

вулканокластические).

5.3.3. Внутреннее строение пластов вулканогенно-осадочных пород

Вулканогенно-осадочные породы представлены тремя группами: тефроидными, вулканотерригенными и вулканокласто-осадочными. Они формируются в разных условиях.

Первые две группы образуются в условиях, близких к седиментогенезу, где присутствует перенос, обработка и сортировка обломочного материала. Однако большие скорости накопления вулканогенно-осадочных пород влияют на текстурные и

структурные особенности пород. Примесь пирокластического материала в них преобладает (более 50 %) и может быть в разнофациальных осадках. Пепловый материал определяется довольно трудно, а более крупный – в большинстве случаев остроугольной формы, но может иметь полуокатанные и окатанные формы. В ряде случаев есть признаки градационной слоистости. При определении текстур и структур пород тефроидной и вулканотерригенной групп можно использовать атласы и таблицы, разработанные для обломочных осадочных пород.

Вулканокласто-осадочные породы, представляющие собой смесь

вулканокластического и осадочного материала с преобладанием последнего, имеют ряд специфических особенностей, присущих только им.

При смешении обломочного, осадочного и пирокластического материала будут формироваться структуры, где терригенные обломки могут иметь остроугольные, полуокатанные и окатанные формы, а вулканокластический материал – примесь обломков стекла фигурных, остроугольных, округло-оплавленных и угловатых. Кристаллы могут

быть с первичными кристаллографическими формами и представлять собой обломки. Эффузивный и обломочный материал может иметь угловатую форму, округлую в результате скалывания углов и округлую, сформированную в пластичном состоянии. Вулканические бомбы и шлаки принимают различные сложные формы и обладают своей текстурой – плотной или пористой. Примесь пирокластики к органогенному материалу также создаёт ряд специфических структур. Пеплы часто встречаются в диатомовых, радиоляриевых породах и ракушечниках. Весьма часто примесь пепла и пемзы присутствует в углистых породах, также как и в химических осадках и во многих других осадочных породах.

5.3.4. Полевое изучение вулканогенных пород

Вулканогенные толщи являются достаточно сложным объектом для исследований. Изучая их, необходимо помнить, что толщи вулканогенных пород могут представлять собой суммарный продукт деятельности многих вулканов.

Геологическое картирование вулканогенных пород предполагает определённую последовательность работ. После предварительного подготовительного этапа выбирается рациональная маршрутная сеть, которая обусловлена геологической обстановкой – характером структур (линейных, кольцевых, вулканно-купольных или вулканно-

депрессионных). Она должна быть выбрана таким образом, чтобы в направлении маршрута была возможность выявить максимальную фациальную изменчивость – вкрест простирания фаций. Любые маршрутные исследования также предполагают прослеживание и оконтуривание геологических тел и определяются единой схемой познания – от частного к общему.

● На первом месте в полевых исследованиях стоит изучение горных пород: диагностика, определение типовых текстурных и структурных характеристик, а также присущих только им особенностей. Подразумевается определение по агрегатному состоянию типа породы, принадлежность к группе, текстурных и структурных

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

17

характеристик, окраски породы, отдельности, завершающееся точной диагностикой вулканогенной породы.

● Следующий этап исследований состоит в обособлении и изучении геологических тел, сложенных определёнными вулканогенными породами или их набором. Определяется формы тел, размеры, характер контактов, положение в геологическом пространстве (рис. 5.16, 5.17), положение в пространстве кровли и подошвы тел, вариации по составу и

вулканических тел между собой, а также с подстилающими, перекрывающими и прорывающими образованиями; 2) соотношение вулканических тел с довулканическими, синвулканическими и поствулканическими разломами;3) связи гидротермально- и

метасоматическими изменениями пород и рудной минерализации с конкретными фациями

иструктурами вулканической постройки. Особенно сложно решать эти задачи при изучении вулканических построек, эродированных, нарушенных или претерпевших метаморфизм и складчатость.

●На следующем этапе исследований выделяются сообщества тел (пачки, толщи, подсвиты, свиты), имеющие объединяющие их признаки по морфологии, генезису, составу, положению в геологическом пространстве. Вначале выявляются геоструктурные типы разрезов вулканитов, их латеральная изменчивость. Затем производится расчленение вулканогенных пород по литолого-петрографическим особенностям (по составу пород, по фациальным особенностям, по петрографо-минералогическим особенностям), по

биостратиграфическим показателям толщ и по петрохимическим и геохимическим особенностям. После этого проводится корреляция разрезов по маркирующим признакам

ипо прочим критериям (минералы-индикаторы, геофизические характеристики и др.).

●Затем проводится обобщение более высокого порядка – фациальный анализ вулканитов, при котором устанавливаются закономерные сочетания отдельных геологических тел и их ассоциаций, реконструируется палеовулканическая обстановка их образования, определяется положение и тип вулканических центров.

●Заключительный этап обобщения в полевой геологии связывается с подготовкой и решением ряда задач формационного анализа.

Приведённая последовательность характеризует собой один цикл изучения вулканитов. Следует иметь в виду, что таких циклов может быть несколько, но каждый последующий проводится на боле высоком уровне и при этом могут выпадать некоторые этапы.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

18

Палеовулканологические исследования

Определение кровли и подошвы

Определить кровлю и подошву пластов вулканогенных образований можно по ряду признаков: по неоднородности строения лавовых потоков (рис. 5.18) и субвулканических силлов; по скоплениям миндалин и характеру их заполнения (рис. 5.19); по неоднородности строения пирокластических пластов.

Определение направления течения лав

Направление движения потока лав определяется – по форме пор (рис. 5.20), по

канатным лавам, по флюидальности, по линейным и плоскостным текстурам в потоках лав по статической ориентировке вытянутых подушек лав и по их подворачиванию во

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

19

фронтальной части потока, по лавопадам, по наклону столбчатой отдельности в лавовых потоках (рис. 5.14б) и др.

использовать аэрофотоснимки), тогда как более древние – в разной степени эродированы. При выявлении вулканических центров можно использовать геоморфологические признаки – породы жерловой фации и некки более прочные и могут выделяться в рельефе. Но если они были выполнены пирокластическим легко разрушающимся материалом, то на месте жерла будет пониженный участок (депрессия, котловина). При глубокой эрозии на поверхности могут оказаться породы нижней части жерла (некка) или периферические

очаги.

Центры извержений нередко можно наметить исходя из расположения кольцевых и конических даек, в центре схождения радиальных даек или участкам вторичных кварцитов и пропилитов.

При приближении к центру извержения увеличивается мощность лавовых потоков и размеры обломков туфов. Максимальное количество крупных бомб будет находиться в образованиях прижерловых фаций.

Направление положения центра извержения можно предполагать исходя из анализа линейных текстур течения в лавах, наклона пор или миндалин в их верхних частях.

Фациальный анализ

Выделяются континентальные и морские типы фаций вулканогенных пород. Затем каждый тип фаций по глубинности подразделяется на три класса – поверхностные, приповерхностные и гипабиссальные. Класс поверхностных фаций делится на семейства – эффузивные, эксплозивные, экструзивные и вулканогенно-осадочные. Каждое семейство

подразделяется на фации. Например, семейства поверхностного класса континентального типа: 1) эффузивные – лавовых покровов, лавовых потоков, игниспумитовых потоков; 2) эксплозивные – тефры, пирокластические потоки, отложения направленных взрывов, игнибритовая; 3) экструзивные – экструзивных куполов, трещинных выжимок; 4) вулканогенно-осадочные – лахаровая, временных потоков, кальдерных озёр, кратерных

озёр. Наличие тех или иных поверхностных фаций и их соотношение зависит от типа и зоны вулкана (табл. 2, рис. 5.21), а также от состава магм и динамики извержения и

глубины последующей эрозии (рис. 5.22).

В континентальном типе приповерхностного класса в семействах выделяются следующие фации: 1) в жерловом – некковая и дайковая; 2) в субвулканическом – силловая, дайковая, лакколитовая. В субвулканическом семействе гипабиссального класса

– штоковая, лакколитовая, лополитовая и дайковая фации.

Аналогичным образом выделяются фации и разных классов и семейств морского типа фаций.

Определение возраста эффузивных и экструзивных пород

Относительный возраст лавовых, пирокластических и вулканогенно-осадочных

пород может быть установлен после выявления последовательности их наслоения (стратиграфической последовательности), а экструзивных и секущих тел – по

соотношению их с вмещающими породами и друг с другом. При наличии остатков руководящей фауны и флоры можно определить их геохронологический относительный

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

20

возраст. Абсолютный возраст лавовых пород и пород секущих тел можно определить радиологическими методами. Сложнее определить абсолютный возраст пирокластических и вулканогенно-осадочных пород, так как эти породы могут являться смесью обломков

разновозрастных пород. Возраст вулканогенных пород может быть установлен на основании возраста покрывающих (верхняя возрастная граница) и подстилающих (нижняя возрастная граница) пород.

Стратиграфическое расчленение вулканогенных пород

При выделении стратиграфических комплексов в вулканогенных толщах используются различные данные – выявленная относительная последовательность пород, данные об относительном и абсолютном возрасте, результаты расчленения пород по химическому составу, фациальная принадлежность, маркирующие вещественные и другие признаки.

Вулканогенные комплексы пород расчленяются на стратиграфические единицы так же, как и осадочные толщи. Помимо общепринятых геохронологических подразделений в них выделяются и местные – свиты, толщи и пачки. При расчленении следует руководствоваться положением вулканогенных комплексов в стратиграфическом разрезе, обращать внимание на условия их накопления, петрографический и химический состав, ассоциации с породами иного генезиса. Эффузивные образования, объединяемые в один стратиграфический горизонт, должны обладать сходным строением.

Талица №2. Ассоциации фаций типовых вулканов на примере областей современного вулканизма (по В.Н. Залепугину).

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

21

5.21. Схема расположения генетических типов вулканитов в пределах

вулканических построек, по Е.Ф.Малееву (1980).

1 – терминальный экструзивный купол; 2 – латеральный экструзивный купол; 3 – шлаковый конус побочного прорыва; 4 – лавовый поток; 5 – бескорневой

экструзивный купол; 6 – агглютинаты побочного прорыва; 7 – агломераты направленного взрыва; 8 – отложения пирокластических потоков; 9 – отложения раскалённых лавин; 10а – отложения лахаров; 10б – отложения тефроидов сухими реками; 11 – отложения вулканических морен; 12 – флювиогляциальные отложения; 13 – кратерно-озёрные отложения; 14 – пролювиально-коллювиальные отложения.

Рис. 5.22. Сочетание периклинального и центриклинального залеганий

вулканогенных пород в зависимости от степени проседания и глубины эрозионного среза вулканической постройки

(на примере вулканических построек Камчатки, Курильских островов, Средней Азии,

Центрального Казахстана и Армении, по А.И.Бурде и др., 1989).

1 – кольцевые и центральные интрузии

гранитоидов; 2 – экструзивные купола; 3 – жерла;

4 – жерловые брекчии; 5 – силы;

6 – лакколиты;

7 – субвулканические дайки и

магматическая камера; 8 – покровные образования стратовулкана;

9 – покровные образования щитового

вулкана; 10а – кольцевые дайки в современных

структурах; 10б – кольцевые дайки в

реконструированных структурах; 11 – довулканический фундамент

Более детально методика и методические приёмы, а также последовательность исследований и разномасштабного картирования в областях распространения вулканогенных образований изложены в многочисленных монографиях и методических указаниях, и некоторые из них приведены в прилагаемом ниже списке литературы.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

22

Литература

Белоусов В.В. Структурная геология: учебное пособие. 3-е издание, переработанное и дополненное. М., изд-во МГУ, 1971, 277 с.

Ботвинкина Л.Н. Генетические типы отложений областей активного вулканизма. – М., Наука, 1974. -

318 с.

Коптев-Дворников В.С., Яковлева Е.Б., Петрова М.А. Вулканогенные породы и методы их изучения. –

М., Недра, 1967. - 331 с.

Лучницкий И.В. Палеовулканология. – М., Наука, 1985. - 276 с.

Малеев Е.Ф. Критерии диагностики фаций и генетических типов вулканитов. – М., Наука, 1975. - 256

с.

Методические указания по составлению обзорных палеовулканологических карт масштаба 1:50 000 /Н.А.Румянцева, В.В. Донских, В.Л. Масайтис и др. – Л., Недра, 1982. - 21 с.

Михайлов А.Е. Структурная геология и геологическое картирование: учебное пособие. 4-е

издание. М., Недра, 1984, 464с.

Полевая геология: Справочное руководство. В 2 кн. (Под ред. В.В.Лаврова, А.С.Купмана). –

Л.: Недра, 1989. – Кн. 1: 400 с. Кн. 2: 455 с.

Ритман А. Вулканы и их деятельность. – М, Мир,. 1964. – 437 с.

Фаворская М.А. Принципы изучения эффузивных образований в процессе их картирования. – В кн.: Принципы геологического картирования интрузивных и эффузивных формаций на примере петрографических исследований Северного Кавказа, Казахстана, Забайкалья и Приморья. – М.,. Госгеотехиздат, 1960. – 342 с.

Хаин В.Е., Ломизе М.Г. Геотектоника с основами геодинамики. М.: изд-во МГУ, 1995 – 480 с.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

1

Глава 6: Геологическое картирование метаморфических пород

6.1. Метаморфизм и метаморфические породы

Термин «метаморфизм» был введён Чарлзом Лайелем в 1-ой половине XIX века.

Метаморфизм – это преобразование горных пород в твёрдом состоянии под влиянием эндогенных факторов, в основном, повышающихся температур (Т) и давления (Р) и, иногда, привноса газообразного и парообразного вещества из глубины. При этом происходят минеральные, структурно-текстурные и вещественные преобразования горных

пород без изменения (изохимические) химического состава или с изменением (аллохимические), т.е. с привносом-выносом элементов. Эти процессы могут проявляться

на больших территориях либо локально в узких зонах, либо под воздействием внедрившейся магмы или от ударения метеорита. Исходные породы, подвергавшиеся метаморфизму, имеют разнообразный генезис. Это могут быть и осадочные, интрузивные, вулканогенные и хемогенные породы. Породы, претерпевшие метаморфизм, имеют также различный возраст – от древнейших (палеоархейских) до неогеновых. Преобладающая часть их, всё-таки, сосредоточена среди архейских и палеопротерозойских толщ,

значительно реже они встречаются в неопротерозойских и палеозойских образованиях и крайне редко – в мезозойских и кайнозойских.

6.1.1.Типы и фации метаморфизма

Взависимости от природы и территориальной распространённости выделяются

несколько типов метаморфизма – региональный, локальный, ультраметаморфизм и полиметаморфизм.

☼ Типы метаморфизма

Региональный метаморфизм – совокупность метаморфических изменений горных пород, вызываемых односторонним и гидростатическим давлением и температурой, проявляющихся на больших территориях вне зависимости от воздействия магмы. На больших глубинах роль одностороннего давления затухает, а гидростатического (или литостатического) – возрастает. При региональном метаморфизме образуются метаморфические и кристаллические сланцы, гнейсы и т.д.

Локальный метаморфизм – преобразования горных пород, проявившиеся локально. Выделяется контактовый, дислокационный и импактный локальные метаморфизмы.

● Контактовый метаморфизм – изменения вмещающих горных пород, обусловленные тепловым и химическим воздействием на них интрузивных магматических масс. Различают нормальный контактовый метаморфизм и контактово-

метасоматический. В первом случае происходят почти изохимические преобразования пород только вблизи интрузивных тел под воздействием высоких температур и обычно в статических условиях. Мощность и интенсивность этого вида метаморфических преобразований будет зависеть от первоначально состава вмещающих пород, глубинности процессов, характера контактов, размеров и формы интрузивного тела, состава слагающих

его пород и участия в метаморфизме летучих веществ и растворов. Степень преобразований убывает по удалению от контакта с интрузией. Типичными продуктами этого метаморфизма являются роговики. Основные фации контактового метаморфизма: альбит-эпидот-роговообманковая, роговообманко-роговиковая, пироксен-роговиковая и санидинитовая (рис. 6.2). Контактово-метасоматический (синонимы – аддитивный,

импрегнационный, иньекционный) метаморфизм включает разнообразные

пневматолитические, главным образом гидротермальные изменения вмещающих пород с привносом вещества из интрузий. Эти изменения обычно накладываются на уже сформированные контактные роговики.

● Дислокационный метаморфизм (синонимы – динамометаморфизм, катакластический, динамический, кинетический) – структурное и минеральное

преобразование горных пород под воздействием тектонических сил при складкообразовании или в зонах разрывных нарушений без участия магмы. Основными