Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Микродеформации неизменных и слабометаморфизованных осадочных и вулканогенных пород и их значение в структурном анализе (на примерах Тянь-Шаня и Кавказа)

ВАК РФ 04.00.04, Геотектоника

Автореферат диссертации по теме "Микродеформации неизменных и слабометаморфизованных осадочных и вулканогенных пород и их значение в структурном анализе (на примерах Тянь-Шаня и Кавказа)"

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ СССР

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА, ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛКВДИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени М.В.ЛОМОНОСОВА

Геологический факультет

На правах рукописи

ГАЛКИН Вадим Андреевич

МИКРОДООРМАЦИИ НЕИЗМЕНЕННЫХ И СЛАБОМЕТАЛЮРФИЗОВАННЫХ

ОСАДОЧНЫХ И ВУЛКАНОГЕННЫХ ПОРОД И ИХ ЗНАЧЕНИЕ В СТРУКТУРНОМ АНАЛИЗЕ (на примерах Тянь-Шаня и Кавказа).

Специальность 04.00.04 - геотектоника

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Москва - 1988

Работа выполнена в Московском Государственном университете им.М.В.Ломоносова, на Геологическом факультете, кафедре динамической геологии.

Научный руководителе - член-корреспондент АН СССР,профессор Белоусов Владимир Владимирович.

Официальные оппоненты:

Доктор геолого-минералогических наук Казаков Анатолий Николаевич (Институт геологии и геохронологии докембрия, Ленинград)

Кандидат геолого-минералогических наук Милеев Владислав Сергеевич (Геологический факультет МГУ).

Ведущая организация: Геологический институт АН СССР (Москва). _ .

Защита состоится ¿Э ноября 1988 года в на заседании

специализированного совета Д.053.05.25 по общей геологии и геотектонике при геологическом факультете МГУ по адресу: Москва, 117234, Ленинские горы,МГУ, Геологический факультет, аудитория

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке геологического факультета МГУ, корпус "А", 6 этаж.

Автореферат разослан /Ь о/шб^Ц 1988 года

Ученый секретарь

специализированного совета ¿/ _ А.В.Вихерт.

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследований. Предлагаемая работа является частью планомерных исследований лаборатории тектонофизики Геологического факультета МГУ в рамках Межфакультетской темы "Изучение строения и динамики земной коры и верхней мантии в связи с проблемой природных ресурсов", раздел "Изучить значение неоднородностей разных типов и рангов в земной коре в механизме тектонических деформаций". Изучение деформаций горных пород занимает все более значительное место в кругу структурно-геологических проблем. Интенсивно развивается анализ микроструктурных ориентировок минералов, методы расшифровки структуры сложнодислоцированных и метаморфических комплексов, тектонофициальный анализ. Важным направлением работ является дальнейшее развитие структурного анализа с помощью деформационных датчиков (маркеров) и структурных парагенезов. Для пород различной структурны, состава, степени метаморфического изменения характерны свои, специфические деформационные маркеры и парагенезы. Актуальной представляется задача выявления, описания и разработки методов использования структур-маркеров для неизмененных и слабо-метаморфизованных (не выше зеленосланцевой фации) осадочных и вулканогенных пород. Необходимость постановки такой задачи обусловлена:

- накоплением в последние года значительного массива экспериментальной и геолого-структурной информации о деформациях горных пород в условиях разных температур и дифференциальных напряжений, требующей систематизации;

- отсутствием работ, в которых проводилось бы детальное описание внешней и внутренней морфологии деформационных структур и текстур, описание морфологического выражения различных деформационных механизмов в горных породах на микроскопическом уровне;

- неопределенностью представлений о генезисе многих деформационных структур и текстур и, в связи с этим, отсутствием четких рекомендаций по их использованию для решения задач петроструктурного анализа.

Цель и задачи работы. Основная цель проведенных исследований заключается в выявлении и разработке приемов использования в структурном анализе структур-маркеров деформации. Для достижения этой цели решались следующие задачи: I - проводилось описание текстур и структур осадочных и вулканогенных неметаморфизованных и слабоме-таморфизованных пород, их типизация по морфологическим признакам, выделение группы собственно диформационных структур с устойчивыми морфологическими характеристиками; 2 - проводилось изучение зако-1-ги*

номерных рядов изменения морфологических характеристик, выявление признаков одновременности и разновременнос'ти образования структур и текстур в микромасштабе;3 - проводился анализ экспериментальных и петрографических данных о механизмах деформаций осадочных и вулканогенных пород и отдельных минералов с целью выявления устойчивых связей между особенностями деформации (механизм,направление.величина) и морфологией;4 - строились морфологические классификации и разрабатывались приемы использования морфологии структур и текстур для решения задач количественного определения компонент деформации (сокращения,удлинения, поворота, изменения объема).

Научная новизнаЛ.На микроскопическом уровне,на чисто морфологической основе детально описаны и по-новому классифицированы главные деформационные структуры и текстуры осадочных и вулканогенных пород.2.Показана важнейшая роль физико-химической дифференциации вещества и формировании деформационных структур и текстур,их внешней и внутренней морфологии.Введено представление о парагенетичности микроскопических деформационных структур и текстур.З.Показано,что хлорит-мусковитовые порфиробласты осадочных пород образуются до тектонических деформаций и содержат сладу,ориентированную первоначально параллельно слоистости.4.Предложены конкретные цриемы и приведены примеры использования морфологии деформационных структур и текстур, а также додеформационных хлорит-мусковитовых порфиробластов в структурном анализе.

Практическая ценность.Морфологические классификации микродеформаций и признаки временных соотношений структур и текстур важны в геологической практике,например,при крупномасштабной и детальной геологической съемке.Изучение минерального состава жил и структур растяжения разных генераций,а также методы подсчета объемных эффектов деформации могут быть использованы в районах месторождений со структурным контролем оруденения.Эти методы позволяют локализовать области выноса и цривноса вещества определенной минеральной специализации. Методы измерения количественных компонент деформации пригодны для решения специальных структурно-геологических задач,например,в качестве разновидности тектонофациального анализа.

Материал исследования.Им являются коллекции шлифового материала неизменных и сдабометаморфизованных осадочных и вулканогенных пород из разных регионов - Большого Кавказа,Северного и Итого Тянь-Шаня,Южного Урала.Тиманского кряжа,Корякин.Значительную часть составляет материал (шлифовой и структурный).собранный автором во вре-

мя полевых работ в пределах Охно-Талдыкского синклинория Южного Тянь-Шаня,а также в Крыму.Породы,в основном,палео-мезозойского возраста.

Методы исследования.Главным методом стало детальное описание микродеформаций в оптическом микроскопе,преимущественно в главных структурных срезах.Материал полевых работ анализировался с точки зрения соотношений между микро- и макродеформацией,микро- и макроструктурой. При написании работы автор опирался на труды В.В.Белоусова(1971, 85),М.А.Гончарова(1970),Гр эя(1978,79,81),Рамзея,Ху берта(1984),и др.

Апробация работы.Результаты исследований по теме диссертации докладывались на семинарах лаборатории тектонофизюси,кафедре динами- | ческой геологии Геологического факультета МГУ,Дне молодых ученых и аспирантов Геологического факультета МГУ (секция геология,24 - 28 марта IS86 года),Совещании координационной комиссии по сейсмологии, ИФЗ АН СССР,апрель 1986 года.По результатам исследований опубликовано четыре печатные работы,одна статья принята к печати.

Структура работы.Диссертация состоит из введения,6 глав и заключения, изложенных на /¿гйГтр. машинописного текста,включает таблиц,/¿^"рисунков, список литературы из ¿л^Г* названий.

Автор глубоко признателен научному руководителю члзн-корр. АН СССР,профессору В.В.Белоусову за постановку чрезвычайно интересной проблемы и большую помощь по совершенствованию структуры и стиля работы. Свою благодарность автор выражает всем сотрудникам лаборатории тектонофизики Геологического факультета МГУ за любезное предоставле ние коллекций шлифового материала, внимание и поддержку при написании работы.

Общая характеристика работы

Во введении сформулированы цель и задачи исследования,обсуждается актуальность,научная новизна и практическое значение полученных результатов.

Глава I. КЛИВАЖ.

История разработки терминологии и решения вопросов генезиса кливажа насчитывает более 150 лет. Особенностями большинства работ по кливажу является: - понимание кливажа как макроскопической структуры или текстуры; - смешение генетических и морфологических оснований классификации кливажа. Так, часто кливаж классифицировали не "сам по себе", а по отношению к некоторым более крупным элементам -слоистости (слоевой, послойный, секущий), элементам складок (осевой' плоскости, веерообразный прямой и т.д.). В работе предлагается понимать плоскостные текстуры как микротекстуры, что требует четкого

описания морфологии текстуры под микроскопом.Породы с макроскопически проявленной делимостью.расщепляемостыо на микроуровне четко разделяются на три морфологических типа микротекстур,которые мы называем сланцеватостью,межзерновым кливажем и кливажем плойчатости.

Сланцеватость - плоскостная микротекстура,сложенная параллельно расположенными в породе плоскими или уплощенными минеральными зернами.

Межзерновой кливаж - плоскостная микротекстура,образованная плоскопараллельным чередованием уплощенных тонкодисперсных агрегатов различных слоистых силикатов,рудных минералов,органического вещества (кливажных зон) и участков породы,содержащих более крупные обломочные зерна с примесью тонкодисперсных,разнообразного минерального состава,с частым преобладанием кварца,кальцита.хлорита (микро-литонов).

Ориентировка минералов внутри кливажных зон обычно отсутствует,зерна имеют размеры в тыс. доли миллиметров.Главная черта межзернового кливажа - четкая дифференцированность кливажных зон и ми-кролитонов по составу и строению.Структура породы - количество фракций по размеру обломков,количественное соотношение обломочной части и цемента - влияют на морфологию межзернового кливажа (кливаж нескольких порядков по размеру и др.).Межзерновой кливаж наиболее характерен для осадочных и вулканокластических пород смешанного состава.

Кливаж плойчатости - плоскостная микротекстура,сложенная пло-скопаралдедьным расположением в породе зон концентрации слюдистых, глинистых,рудных минералов и органического вещества,приуроченных к крыльям микроскладочек ранней плоскостной текстуры.Кливаж плойчатости всегда является наложенной микротекстурой (на сланцеватость или межзерновой кливаж).Зоны крыльев мы называем кливажными зонами,зоны замков - микролитонами.В микролитонах обычно преобладают кварц, кальцит.хлорит,иногда плагиоклаз.

Иногда в породах наблюдаются плоскостные микротекстуры с морфологическими чертами и кливажа разных типов и сланцеватости. Для них может применяться название "кляважесланцеватость".

Выделенные мшсротекстуры четко отличаются по морфологии,им даны чисто морфологические оцределения.не связанные ни с генезисом, ни со степенью изменения пород.Межзерновому кливажу в прежних классификациях соответствуют кливаж течения,кливаж разлома,раскола, кливажу плойчатости - кливаж скалывания,скольжения.

Для образования кливажа предлагались генетические модели,основанные на чисто механических эффектах.Объясняя многие макроскопические черты кливажа,все эти модели не объясняли главной микроскопической черты - неоднородности по составу и структуре кливажных зон и микролитонов.Петроструктурные данные накладывают ещё ряд ограничений на возможный деформационный механизм.который должен:I - обеспечивать направленную дифференциацию вещества при деформации в консолидированных породах;2 - протекать в условиях не выше зеленослан-цевой фации при дифференциальных напряжениях,не приводящих к массовым внутризерновым деформациям;3 - обеспечивать перпендикулярность направления кливажа сжимающим напряжениям^ - обеспечивать развитие кливажных зон на границах зерен или вдоль крыльев микроизгибов.

В качестве механизма,удовлетворяющего этим условиям,нами выбрана .компрессионная ползучесть,в полной форме описываемая цепью растворение под давлением - перенос - осавдение (кристаллизация).Предлагаемая модель заключается в следующем:тектоняческие напряжения вызывают в породе в соответствии со структурой зоны локализации повышенных и пониженных напряжений.Зоны повышенных напряжений приурочены к фронтальным по отношению к силе границам зерен и к крыльям зарождающихся микроизгибов.Зоны пониженных напряжений приурочены к ненагруженным границам зерен,к замковым частям микроизгибов,к возникающим при деформации трещинам отрыва.В местах повышенных напряжений некоторые минералы (кварц,кальцит,хлорит,плагиоклаз) растворяются и мигрируют диффузией или фильтрацией раствора в места пониженных напряжений.Слабая растворимость многих минералов (слюд,рудных) и органического вещества обусловливает их остаточную концентрацию в местах растворения.Эти "реститные" зоны и представляют собой кли-важные зоны межзернового кливажа и кливажа плойчатости.Процесс образования кливажа сопровождается изменением состава минералов за счет выноса подвижных элементов,локальными метаморфическими изменениями в кливажных зонах,однако широко проявленных новых минеральных ассоциаций не возникает.Процесс образования кливажа,следовательно,имеет в общем изофациальный характер.

Предложенная модель устанавливает связи между морфологией возникающей текстуры,первичной структурой и составом породы и деформацией. Предложен ряд способов оценки величины деформации по морфологии межзернового кливажа и кливажа плойчатости.В методах используются: срезанные растворением раковины,включения известной формы,обломочные зерна;изменение концентрации нерастворимых минералов в кливаж- 5 -

них зонах;изгибы слад при формировании кливажа плойчатости по сланцеватости; толщина мккрожтонов. Эти метода позволяют также проводить подсчет объема растворенного в кливажных зонах вещества.В породах с наличием нескольких фракций зерен подсчет проводится для каждой фракции с последующим суммированием деформации по изучаемому црофилю.

В работе обсуждается вопрос об использовании геометрии кливажа в складках для оценки относительной вязкости пород.Показано,что такие оценки возможны цри совладении условий сохранения объема при деформации и отсутствии скольжения по границам слоев.Предложены диаграммы для оценки механизмов деформации складок в терминах поворот -скашивание с использованием угловых соотношений кливажа и слоистости.

Глава II.ХЛОРИТ - МГСКОВИТОВЫЕ ПОРФИРОБЛАСТЫ.

. МОРФОЛОШ,ГЕНЕЗИС,ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КАК МАРКЕРА ДЕФОРМАЦИИ.

Хлорит-мусковитовые порфиробласты обычны в обломочных осадочных породах смешанного состава.Размер порфиробластов в 3-5 раз больше размеров обломочных зерен.Внутренняя структура слоистая - пластинки мусковита параллельно чередуются с пластинками и агрегатами хлорита. Если порфиробласты наблюдаются совместно с межзерновым кливажем,то они составляют ядра микролитонов,а их границы совпадают с кливажн-ыми зонами.Встречаются как деформированные,так и недеформированные порфиробласты.Чаще всего высказывалось мнение,что порфиробласты являются синтектоническими.Нами прослежен процесс постепенного роста хлорит-мусковитовых порфиробластов в породах Флишевого синклинория Южного склона Большого Кавказа.Установлено,что порфиробласты формируются до тектонической деформации,при этом слюда в порфиробластах первоначально параллельна слоистости.Тектоническая деформация с образованием межзернового кливажа и складок приводит к 4-м типам соотношений слюды в порфиробластах,слоистости и межзернового кливажа: I - базальные плоскости слюды параллельны слоистости и перпендикулярны межзерновому кливажу;2 - базальные плоскости слюды параллельны слоистости и расположены под углом,не равным 90 ,к межзерновому кливажу;3 - базальные плоскости слюды перпендикулярны межзерновому кливажу и расположены под углом.не равным 90 ,к слоистости

;4 - базальные плоскости слюды расположены под углом.не равным 90 к слоистости и межзерновому кливажу.

Типы 1-2 наблюдаются в ненарушенных складчатостью участках сдоев. Типы 3-4 (и редко тип2) - в нарушенных участках. При этом тип 2 указывает на соответствующий повороту слоя внутримикролитонный сдвиг в процессе складкообразования,тип 3 - на межмикролитонное скольже-

ние без внутримикролитонного сдвига,тип 4 - на сочетание межмикро-литонного скольжения с незакономерным внутримикролитонным сдвигом. Анализ типов геометрических соотношений слюды в порфиробластах,слоистости и межзернового кливажа в разных частях складок позволяет изучать кинематику их развития.Внутренняя структура деформированных порфиробластов может использоваться для измерения вяутримикролитон-ной деформации и выявления ее типа.Образование флексуроподобных изгибов и полос излома свидетельствует о преимущественном сплющивании микролитонов,изменение первичных соотношений слюды в порфиробластах с межзерновым кливажем и слоистостью,без следов излома - о преимущественно сдвиговой внутримикролитонной деформации.При сплющивании микролитонов растворением внутренняя структура порфиробластов не искажается,но слаборастворимые слюдистые пластинки при этом оказываются как бы "приплюснутыми" к границам порфиробластов.

Глава III.СТРУКТУРЫ ТЫЛЬНЫХ ЧАСТЕЙ МИНЕРАЛЬНЫХ ЗЕРЕН И ВКЛЮЧЕНИЙ.

В советской и зарубежной литературе хорошо известны термины "тень давления","тень деформации","борода нарастания","кайма давления", "дворик растяжения".Они относятся к морфологически и генетически близким структурам,образующимся при деформации породы вокруг ненагруженных относительно направления главных сжимающих напряжений частей зерен и включений.Этот ряд структур обычен в деформированных осадочных и осадочно-вулканогенннх породах.Роль включений обычно, играют кристаллы пирита,магнетита,пиритовые или марказитовые агрегаты,раковины,оолиты,порфиробласты,более крупные относительно основной массы обломки зерен или пород.Морфология этих структур может быть описана только под микроскопом.Такое изучение позволяет разделить их на две группы - тени деформации и структуры растяжения.Тени деформации проявляются как участки цемента (вокруг обломочных зерен) или породы (вокруг крупных включений) с сохранившейся додеформаци-онной структурой.В структурах растяжения первичная структура цемента или породы изменена,что видно по появлению различных минеральных новобразований.

Тени деформации.

Их морфология определяется формой жесткого включения и ориентировкой его относительно <3^ .Вокруг относительно изометричных включений возникают симметричные тени деформации,вокруг ноизометричных включений,расположенных длинной осью под острым углом к 65 возникают асимметричные тени деформации.Высота теневого треугольни-

ка приблизительно равна ширине включения в направлении 0$ для включений изометричных и удлиненных в направлении <5^ и больше этого размера приблизительно в 1,5 раза для включений,удлиненных в направлении .Изучение теней деформации в главных срезах позволяет устанавливать форму эллипсоида локальной деформации (которая не всегда совпадает с формой эллипсоида деформации,восстанавливаемого по другим микродеформациям).Главная ценность теней деформации заключается в возможности установить в них первоначальную структуру породы, необходимую для количественных оценок деформации.Наибольшую информативность в этом смысле проявляют тени деформации вокруг наиболее крупных относительно средней зернистости включений.Если в породах еще до деформации имелось много аутигенных минералов,то доказать,что мы изучаем именно тень деформации,а не структуру растяжения,можно не всегда.Признаками деформационного возникновения минеральных зерен может быть их беспорядочная ориентировка,в структурах же растяжения обычно выявляются те или иные закономерности.

Структуры растяжения (бороды нарастания).

Новообразования этих структур представлены обычно кварцем,кальцитом,хлоритом. Часто ассоциируются с текстурой межзернового кливажа или несовершенной сланцеватости или кливажесланцеватости.Классификация составлена по внешней и внутренней морфологии,с использованием уже имеющихся классификационных схем (таблица I).Основания групп классификации независимы.Это означает,что,например,пиритовый тип бород нарастания может иметь прямые или изогнутые волокна,быть моно-или полиминеральным и т.д.Любая природная борода нарастания может быть охарактеризована некоторым набором цифр,если пронумеровать "клеточки" классификации.

В волокнистых бородах нарастания волокна всегда тоньше и их количество больше на контакте включение/борода нарастания.По мере удаления от контакта включение/борода нарастания волокна становятся более широкими,их границы друг с другом теряют совершенство.Обычно соотношения направления волокон и внешней границы бород нарастания ди-скордантны.Инициация структур растяжения происходит,когда напряжения на границе включение/цемент(порода) достигают предела прочности на отрыв.Образование пустот отслаивания легко воспроизводится в экспериментах на фотоупругих материалах и моделях из пластичных материалов.Рост бород нарастания обычно описывается д.вумя моделями - с деформируемыми и с недеформируемыми волокнами.Нами предложены варианты модели деформируемых волокон.

БОРОДЫ

Н А Р А С Т А Н И Я

по кристаллограф, связям с включением и породой

по геометрия, соответствию с включением

^о минералогии

по морфологии волокон

СХЯ)

ев ш и ш а о я 3) о

й я со 2 я> И

¡Л®

о о

о ЕЙ @

1-3 то ай

ш со о

и а

о О ¡Е

БВ В

К:

Н

К 3 ч

я в я

л я

^я 111 3

СО !-3 о О)

|н

о 3 о

геом.

различ

ные

геом. подоб ные

цолк-

минерг дьные

мономи нераль ные

изогну тае

прямые

В обломочных осадочных породах нами описаны структуры,морфологически близкие бородам нарастания,но имеющие принципиально другой генезис.Отличительная особенность "псевдобород нарастания'-длинные оси кристаллов сходятся пучком к одному центру-вершине структуры. Образуются "псевдобороды" при постепенной милонитизации обломочных зерен.Эти структуры нельзя путать с собственно бородами нарастания, чтобы избежать ошибок при петроструктурном анализе.

Рассмотрены морфологические признаки одновременного и разновременного образования бород нарастания и других структур и текстур.Наиболее часто межзерновой кливаж и бороды нарастания образуются в едином деформационном плане,однако заданной последовательности их возникновения не существует.Большой интерес представляют бороды нарастания с изогнутыми волокнами,особенно если удается показать,что изогнутость есть результат роста,а не последующей деформации.Такие структуры однозначно свидетельствуют о вращении включений или направлений главных осей во время деформации.Бороды нарастания с изогнутыми волокнами позволяют восстанавливать кинематику деформаций.Обычно бороды нарастания (чаще с прямыми волокнами) используют для оценки удлинения породы.При этом за базовую длину обычно принимают размер включения,и удлинения в окрестности бороды нарастания относят ко всему образцу.Наши данные говорят о том,что в общем случае такой подход неверен.Породы с большим числом включений (и бород нарастания) на единицу объема при одной и той же измеренной деформации (принятым в настоящее время способом) на самом деле будут сильнее деформированы, чем породы с меньшим количеством включений (и бород нарастания) .Предложено использовать в качестве базовой длины размер образца со множеством включений с вычетом суммарной длины бород нара-

стания.Открываются перспективы использования структур растяжения для восстановления изменений состава флюида и,следовательно.подвижности различных элементов при деформации.Для этих целей можно использовать зонсльные по составу бороды нарастания.Совместное изучение кливажа и бород нарастания позволяет оценивать изменение объема при деформации.Экспериментальные данные и термодинамические расчеты показывают,что волокнистые кристаллы кварца устойчивы до 350"С,при превышении этой температуры происходит перекристаллизация волокон с их распадом на множество мелких,близких к изометричным,кристаллов.Это позволяет оценивать температурные условия деформации или устанавливать факт последующего разогрева по внутренней структуре бород нарастания. Так, например, обнаружение бород нарастания с волокнистым кварцем в относительно высокометаморфизованных породах указывает на то, что деформация является поздней по отношению к метаморфизму и происходила в иной термодинамической обстановке.Сложные по составу и строению бороды нарастания позволяют устанавливать детальную стадийность деформации и описывать ее особенности на различных стадиях. Изучение бород нарастания в главных сечениях позволяет определять форму эллипсоида локальной деформации.В главе У1 приводятся объясне ния наблюдающихся несоответствий между формами эллипсоидов деформации, определенных по разным одновременно возникающим структурам.

Глава 1У. МИНЕРАЛЬНЫЕ (АЛЬПИЙСКИЕ) ЖИЖ.

Минеральные жилы возникают в результате заполнения трещин.Воз-никнование минеральных жил наиболее благоприятно в захороненных породах,в условиях наличия флюида с близким к насыщению содержанием растворенного минерального компонента.Образование трещины приводит к резкому спаду давления в ее окрестности,в возникающую пустоту начинает мигрировать фильтрацией или диффузией растворенное вещество, осаждаясь,закрывает пустоту и формирует минеральную жилу.У поверхности жилы часто растворяются и становятся почти неотличимыми от неотектонических трещин.

Минеральные жилы встречаются в разнообразных по составу и строению породах - осадочных,вулканогенных (в том числе эффузивных),в метаморфических сланцах,интрузивных породах.Материал,легший в осно- • ву главы,на включает минеральные жиды в интрузивах,однако анализ имеющихся литературных данных говорит о том,что разработанная морфологическая классификация может использоваться и там.Классификация (таблица II) проведена по тем признакам,которые значимы для понима-

Таблица II.Морфологическая классификация плоскостных жид.

ПЛОСКОСТНЫЕ жилы

по внешней морфологии

по форме по характеру разрушения по мощности

планпарал изогну лельные тые сквозные «сквозные постоян. непостоян

по внутренней морфологии

по форме кристаллов по выдержанности структуры по наличию сре данных швов по кристалле граф.св.с пор

неволо волок книст. яист. зональ незона нне льные с швами без швов с свя- без зью связи

по составу

полиминеральные

мономинеральные с закономерным изменением состава с незакономерным изменением состава

ния особенностей деформации пород.

Наиболее обычные минералы-заполнители жил - кварц,кальцит,хлорит ,иногда плагиоклазы (альбит) и эпидот.Минеральные жилы с волокнистым габитусом кристаллов обычно считаются структурами растяжения, нацравденного вдоль волокон.Наблюдающееся обычно геометрическое подобие стенок жил говорит,однако,что все плоскостные минеральные жилы,независимо от внешней и внутренней морфологии,являются структурами растяжения.Направление максимального удлинения для неволокнистых жил легко установить путем "совмещения" вдоль прямой линии неровностей стенок жилы,что дает,конечно,перемещение,а не траекторию роста. Можно утверждать,что все внутренние и внешние черты минеральных жид определяются характером разрушения порода (геометрия,совершенство стенок,амплитуда шага раскрытия,локализация зон преимущественного разрушения и т.д.);составом флюида на протяжении всего роста жил (постоянный,меняющийся,с различными концентрациями компонентов); кинематикой деформации (абсолютная амплитуда,направления на разных стадиях)заложенными деформациями.Если во флюиде при деформации близки к насыщению концентрации более чем одного компонента,происходит формирование полиминеральных незональных жил.Если концентрации разных компонентов достигают предельных последовательно,формируются полиминеральные жилы с зональностью роста.Наличие или отсутствие в жилах срединных швов определяется характером зарождения и роста тре-

щины по оин- или антитаксиальному типу,т.е. локализацией каждого последующего акта разрушения внутри жш. 1 или на границе жила/порода. Жилы без структурной зональности отражают однотипный характер деформации от стадии инициации до конца роста жилы;наоборот,неоднородность кинематики приводит'к образованию структурно-зональных жил.В работе приводятся другие связи морфологии жил и особенностей деформации.Описаны морфологические признаки одновременного и разновременного образования минеральных жид и текстур,а 1зкже признаки последовательности образования пересекающихся жил.Последовательность образования жил не должна определяться по чисто внешним признакам,например,характером срезания границ разных жил.В ряде случаев внутренняя структура доказывает обратную после;; вательность образования,нежели определенную по внешним признакам.Внешняя изогнутость жил сама по себе не является доказательством наложенной на жилу деформацией.Изогнутость может определяться геометрией разрушена.Деформация жил может быть легко заметна,но часто определяется только детальным изучением минеральных зерен.Наиболее обычной является деформация совместно ме-1саническим способом и растворением под давлением.В результате растворения часто возникают структуры "ложных" сдвигов жил вдоль кливажных зон.Минеральные жилы можно использовать для определения величины удлинения породы при их формировании и для определения величин наложенных деформаций.Важно подчеркнуть,что по минеральным жилам можно определять лишь отдельные компоненты деформации.Установление хронологии образования жил и других структур и текстур позволяет соотносить компоненты деформации между собой и оценивать характер избиения объема системы при росте жил.

Глава У. ПРИМЕРЫ ПЕТРОСТРУКТУРНОГО АНАЛИЗА

Наибольшую ценность имеет использование в петроструктурном анализе комплекса структур-маркеров.Вглаве приводятся несколько примеров анализа структур-маркеров в разных масштабах.Один из примеров посвящен изучению складчатого ыолассового комплекса среднекаменноу-гольного возраста в пределах Охно-Таддыкского синклинория Южного Тянь-Шаня.Толща тонкого ритмичного переслаивания известковистых алевролитов и песчаников формирует синклинорий второго порядка с развитием серии симметричных складок.(рисЛ),Ставились задачи:изучить механизм складчатой деформации,оценить величину горизонтального сокращения и характер изменения объема при деформации.Для анализа использовались мекзерновой кливаж и кальцитовые волокнистые жилы.Межзерно-

со I

РП<

¿и

о_10_10 30 40 50 ьо 70 ед 90

ИЗО

Масштаб 120000

до го ыэ 50-40 10 2010 -ОГ

10 £0 }0 ЗГ1 ¿0 ¿0 30 иг"

ю го зо но 5о во ?о ао

РисЛ.Структурный анализ межзернового кливажа и альпийских жил в модассовом комплексе Охно-Талдыкского синкли-нория Южного Тянь-Шаня.Обозначения: I.-основные вулканиты араванской и яшской серий,2-конгло-мераты.З-переслаивание алевролитов и песчаников; <^-угол падения слоистости,уЗ -угол кливая/ слоистость,гол прямого и обратного поворота, У* -угол скашивания,^ -слоистость, с* -межзерновой кливаж, С -северные крылья,Ю - южные крылья °

вой кливаж на северных крыльях складок формирует прямые вееры с некоторым преломлением на границах псаммитовых и алевролитовых прослоев,на южных крыльях вертикален без преломления на границах слоев. Кальцитовые жилы синтаксиального типа,незональные по структуре,мощностью в среднем I см приурочены к границам некоторых слоев,тончайшие многочисленные жилки в микромасштабе параллельны слоистости.Удлинения волокон всегда перпендикулярны стенкам,независимо от структурной позиции.Такая морфология говорит о доскладчатом образовании жил.Соотношения жил и кливажа в шлифах и идентичность минерального состава вещества.растворенного в кливажных зонах (кальцит) и отложенного в жилах (кальцит),свидетельствуют о синхронном развитии этих структур.Здесь межзерновой кливаж и жилы-доскладчатый структурный парагенез.при этом кливаж был перпендикулярен,а жилы-параллеьны слоистости.Для анализа собственно складчатой деформации использовались диаграммы соотношений кливажа и слоистости.Механизм деформации был разным на разных крыльях.На северных крыльях происходил чистый изгиб(со скольжением пачек слоев вдоль жид и пассивным разворотом кливажа),на южных крыльях деформация осуществлялась скашиванием (скольжение вдоль кливажа с пасссивной ролью слоистости и жил).Сокращение северных крыльев оценивается методом избыточной длины,на южных крыльях-по морфологии межзернового кливажа.Суммирование дает сокращение 30$ для всей толщи.Соотношения растворенного и переотложенного вещества говорят о сохранении объема деформируемой системы и малых расстояниях переноса кальцита. Другие примеры посвящены восстановлению детальной деформационной истории в шлифах и некоторым результатам изучения комплекса структур-маркеров в предлелах кан-ской метаморфической серии Охно-Талдыкского синклинория Южного Тянь-Шаня.Изучение структур-маркеров можно проводить во всех масштабах от микро- до регионального.

Глава У1. ОБЩЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ МИКРОДЕФОРМАЩУ НЕИЗМЕНЕННЫХ И

СЛАБ0МЕТАМ0РФИ30ВАННЫХ ОСАДОЧНЫХ И ВУЛКАНОГЕННЫХ ПОРОД.

Межзерновой кливаж,кливаж плойчатости,структуры тыльных частей зерен и включений,минеральные килы тесно связаны генетически.Кливаж - результат деформации с выносом растворимой (пожвижной) компоненты в местах повышенных напряжений.Структуры растяжения,минеральные жилы - результат деформации с привносом и кристаллизацией вещества. Все эти структуры встречаются обычно в сочетании,устанавливается их соответствие общему плану деформации толщ,состав растворенного и кристаллизующёгося вещества обычно сХож.Все это позволяет рассматри-

вать весь комплекс деформационных структур как единый структурный парагенез.Надо иметь ввиду,что это заключение делается для всего деформируемого объема и для всего времени процесса деформации.В каждую выделенную стадию деформации зоны выноса вещества и зоны кристаллизации существуют на одном из уровней структуры (зернистости,агрегатов зерен,слоев,пачек слоев),но не обязательно совмещаются на каждом уровне.В каждый "момент" деформация идет с изменением объема подсистемы общей деформируемой системы.В пределах шлифов мы часто наблюдаем какие-то отдельные элементы парагенеза.либо устанавливаем,что они образовались в некоторой последовательности.Так,например,в пределах канской метаморфической серии устанавливается одновременное развитие межзернового кливажа в слабометаморфизованных полимиктовых песчаниках,кливажа плойчатости в кварц-мусковитовых сланцах и образование преимущественно кварцевых волокнистых жил в нижележащих и вмещающих базальтах и эпидот-актинолитовых сланцах.Перенос вещества в этом случае осуществлялся на десятки,а возможно,и на сотни метров. Изучение зон выноса и привноса вещества.особенно проявленных в мак-ромасштабе,имеет большое значение в районах месторождений полезных ископаемых,особенно рудных.

В структурном анализе нередко используется сравнение пород по какому-то одному структурному маркеру.Основой этого является представление о единообразии механизмов деформации во всем объеме.Наши данные говорят о сложности и "переменчивости" деформационных механизмов в пределах даже небольших объемов пород.Сравнение степени полной деформированности необходимо проводить по возможно большему числу структур-маркеров с обязательным учетом характера изменения объема при деформации.Для правильного сравнения деформаций необходимо также устанавливать последовательность формирования структур и текстур.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Главным результатом работы является предложение способов применения морфологии структур маркеров в структурном анализе.фи этом: кливаж указывает на низкие б^ ,дает деформацию сокращения,может являться маркером складчатой деформации,дает возможность оценить объем растворенного вещества;хлорит-мусковитовые порфиробласты позволяют оценить деформацию сокращения по внутренней структуре и механизм деформации в различных участках складок;структуры растяжения свидетельствуют о межзерновой деформации,позволяют оценивать удлинения фраг-ментовпороды .разного рода вращения,характер изменения флюидного режима при деформации;минеральные жилы позволяют оценивать деформации

сокращения,удлинения,механизм разрушения,механизм деформации после образования жил,характер изменения флюидного режима при деформации. Использование нескольких структур-маркеров одновременно позволяет решать разнообразные структурно-геологические задачи в разных масштабах.

Защищаемые положения.1.Микродаформации осадочных и вулканогенных неизмененных и слабометаморфизованных пород приводят к формированию комплекса микроскопических структур и текстур - мэжзернового кливажа,кливажа плойчатости,структур тыльных частей зерен и включений, мйнеральных(алышйских) жил. 2.Морфологические классификации,отображающие разнообразие внешней и внутренней морфологии. 3.Комплекс рассмотренных структурии текстур представляет собой деформационный структурный парагенез.В развитии взаимосвязанных структур и текстур наряду с чисто механическими важнейшую роль играют физико-химические процессы дифференциации вещества при деформации.Предложены новые генетические модели,связывающие морфологию структур и текстур с первичными особенностями пород и особенностями деформации. 4.Межзерновой кливаж,кливаж плойчатости,структуры тыльных частей зерен и включений,минеральные жилы и хлорит-мусковитовые порфиробласты могут рассматриваться как петроструктурные маркеры для изучения осадочных и вулканогенных пород.Их использование по отдельности и в комплексе позволяет решать следующие структурные задачи: изучать механизмы развития складок; производить количественные оценки деформаций; изучать характер изменения объема деформируемой системы; восстанавливать детальную историю деформаций горных пород. Список работ по теме диссертации: Опубликованные:

1.Пример использования маркеров при изучении складчатой деформации. Извест.выс.уч.зав..Геология и разведка,1987,М,с 49-53

2.К природе хлорит-мусковитовых порфиробластов. Вест.Моск.ун-та,сер. геология,1986,М,с30-34 (в соавторстве с В.Г.Талицким).

3.Кливаж,сланцеватость.Морфология и генезис.-В кн.:Мат-лы ХШ науч. конф.молодых ученых геологического ф-та МГУ.Деп.ВИНКТИ,1987,с

(в соавторстве с В.Г.Талицким).

4.Корреляции деформационно-метаморфических событий в киргизатинской синформе Южного Тянь-Шаня.-тезисы докл.II Всесоюз.школы по структур, анал.крист.комплексов,Тбилиси,1988 (с соавторами).

Сдана в печать статья:

1.Доскладчатый кливаж.Возможности и ограничения геометрического анализа. Вест.Моск.ун-та,1988.