Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Механизмы деформаций и структурообразование в неоднородной геологической среде

ВАК РФ 04.00.04, Геотектоника

Автореферат диссертации по теме "Механизмы деформаций и структурообразование в неоднородной геологической среде"

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА, ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. М.В.ЛОМОНОСОВА

Геологический факультет Кафедра динамической геологам

На правах рукописи УДК 551.24

ТАЛИЦКИЙ ВАСИЛИЙ ГЕОРГИЕВИЧ

МЕХАНИЗМЫ ДЕФОРМАЦИЙ И СТУКТУР00БРА30ВАНИЕ В НЕОДНОРОДНОЙ ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ СРЕДЕ /на примере происхождения структур малых форм/

Специальность 04.00.04 - геотектоника

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук

Москва 1992 г.

Работа выполнена «а ка$едре яшакгческой геологи геологического факультета Московского Государственного Университета им. К.Б.Ломоносова

Оршяалъные оппоненты: доктор геолого-юнералоппесгаи наук В.Н.Шогао /Й48 РАН/ доктор геологонтанералотесюп наух В.М.Моралев /1ЛЛС РАН/ доктор геолого-кинералогячесиа наух А.ВДукъяно» /ГШ РАН/

Ведущая организация - Институт геологи СО РАН, г.Новосибирск

Зшшта состоятся —— 1992г.

»К* часов на заседании специализированного совета /Д.053.05.25/со обпей я регионально* геологи ж геотектонике геологического факультета ИГУ ки. У.В.Ломоносова по адресу: 119609, ГСП, Москва, Лекансгае горн, ЛГУ, геологический факультет, ауд. 415

С диссертацией моюю ознакомиться в библиотеке геологического факультета Щ7 /корп.А, 6-й эта«/

Авторе<1>срат разослан 1992г.

Ученые секретарь специализированного совета, поктор геол.-кин. наук А.Г.Рябухин

- ¡дел :сртаций

ВВЕДЕНИЕ'

Актуальность проблемы. Выяснение механизмов тектонических де-

формаций, приводящих к формированию деформационных структур и их сочетания, является важнейшей задачей геологии, ориентированной как на познание общих закономерностей э?олоции земной коры, так и на решение частных практических вопросов структурного прогноза. Значительный прогресс в решении этой задачи бил достигнут в связи с привлечением к геоструктурным исследованиям физических моделей деформационного процесса, позволивших перейти от морфологических исследо ваний к реиенио генетических вопросов структурообраэования. Однако, ограничение этих моделей континуальными ме позволяет вскрыть ряд весьма важных закономерностей тектогенеза, связанных с наличием в деформируемой среде неоднородностей различной природы и масштаба. Между тем, полученные п настоящему времени многочисленные геологические и геофизические наблюдения свидетельствуют, что осуществляемые в процессе тектонических деформация динамические перестройки структуры геологической среды зависят, в большей мере, не от осреднению полей напряжений, как это предполагают модели континуума, г от их максимумов, т.е. концентраторов напряжений, распределение и перестройка которых, в свои очередь, определяется детальной структурой среды, а не ее осредненннми свойствами. В этой связи возникает необходимость специального исследования роли неоднородностей геологической среды в механизма тектонических деформаций.

Проблемы, связанные с деформированием неоднородных сред, в настоящее время привлекает внимание как механиков, так и специалистов различных геологических направлений: геотектоники и геомеханики, структурной геологии, сейсмологии, инженерной геологии и др.

Цели и задачи исследования. Главная цель проведенного исследования заключалась а анализе процессов структурообраэования, протекающих при деформациях неоднородной, иерархически построенной геологической среди с учетом ее внутренних неоднородностей и внешних условий деформирования. Для достижения поставленной цели решался ряд конкретных задач:

I. анализировалась роль неоднородностей земной коры разных типов и рангов в процессе тектонических деформаций;

2з на основании структурных морфологических исследований^уста-навливались причины и механизмы деформационного преобразования разномасштабных первичных структурных элементов иерархической системы

во вторичные,образующие механические парагенезы разномасштабных структурных форм;

3. исследовалась роль химических процессов в механизмах тектонических деформаций;

4. проводилось физическое моделирование различных тектонических структур с учетом изначальной структурированности деформируемых сред;

5. на примере Киргизатинской синформц Шного Тянь-Шаня выяснялись возможности использования разномасштабных структурных парагене-эов для целей динамического анализа деформирозанных объемов земной коры.

Научная новизна работы определяется новым подходом к исследование тектонических деформаций, вызывающих процессы структурообразова-нил. В отличие от континуального подхода, основанного на гипотезе сплошности деформируемой среды, к исследованию тектонических деформаций впервые применены основные положения развивающейся в настоящее время новой механической модели: механики среды со структурой, на базе которых построена качественная модель структурообраэования применительно к неоднородной геологической среде. Основные научнио результаты сводятся к следующему: а/ введено и обосновано представление о земной кора - как саморазвивающейся динамической системе элементов разных уровней структурной организации, составляющих иерархический ряд: внутризерновые уровни, уровни зерен, агрегатов зерен, слоев, пачек слоев, блоков и т.д.; определены основные механизмы деформаций каждого из уровне!» и условия перехода деформации с одного уровня на другой; б/ уточнены вопросы терминологии, вызывающие несоответствия в определении плоскостных текстур; разработана классификация главных плоскостных текстур горных пород на принципе выделения основных элементов их строения и предложены механизмы формирования плоскостных текстур, связанные с деформационным преобразованием первичных структур уровня зерен; в/ на базе морфологических исследования разработана механизмы формирования разномасштабных структурных парагенезов /текстуры - складки - разрывы/, в зависимости от изначальных структурных особенностей среды, внешних условий деформирования,условий нагружения; г/ проведены серии оригинальных экспериментов на структурированных средах, воспроизводящие условия формирования текстур, складок различной морфологии, тектонических разрывов, в том числе "слепых" надвигов и клиновидных над-

виговых структур; д/ выделены и исследованы своеобразные деформационно-химические парагенезы, которые наряду со структурными, могут быть использованы в структурном парагенетическом анализе.

Практическое значение работы заключается в разработке методической базы для решения ряда прикладных задач.

Установление морфологические особенности разномасштабных структурных форы, их пространственное положение и соотношение друг с другом в парагенеэах, открывают возможности для более качественного средне-крупномасштабного геологического картирования, выделенные критерии особенно важны при картировании территорий с плохой обнаженностью.

Выявленные закономерности физико-химической дифференциации вещества при деформации имеют прямое отношение к формированию и размещению некоторых типов полезных ископаемых. Б этой связи, получед-ные результаты могут быть рекомендованы к использованию при исел^до вании структур рудных полой и месторождений.

С надвигово-складчатши структурами, в строении которых принимают участие "слепые" и клиновидные надвиги бывая? часто связаны иесторождения и проявления углеводородов. В этой связи, определения условия и механизма их образования представляет интерес с точки зрения обнаружения подобных структур в земной коре.

Фактический материал диссертации бил собран в результате многолетних полевых и экспериментальных исследований автора. Нолевые работы проводились в различных регионах: в Западном и Южном Прибайкалье, Крыму, Северном и Южно« Тянь-Шане, Южной Урале. В процессе полевых работ исследовались разномасштабные тектонические структура, развитые в породах разных степеней метаморфизма: их морфологии, пространственное положение', соотношения друг с другом. При исследовании текстур горних пород и их соотношений со складками использовалась коллекция шлифов, отобранных автором из различных пород вышеперечисленных регионов, а также отобранных другими исследователями на Большом Кавказе, Кольском полуострове и Карелии, Корякин и др.

С целью обоснования механизмов формирования различи«« структурных форм и их сочетаний, наблюдаемых а земной коре, проведено множество тектонофиэических экспериментов на эквивалентных материалах. Методика проведения большинства из этих экспериментов, а такни установки для их проведения разработаны непосредственно автором рл боты, или при его участии.

Для исследования морфологии и генезиса различных структурных форм и их сочетаний, наблюдаемых в разных регионах Мира, привлекались многочисленные литературные источники, в том числе атласы структур и текстур горных пород, справочники механических и физических констант горных пород, полученных в процессе их испытаний, сводки тектонофизических экспериментов, проводимых разными исследователями.

Апробация работы. Основные этапы работы и полученные в результате исследований вывод« регулярно обсуждались на всесоюзных и международных совещаниях, а танке многочисленных специализированных семинарах.

Результаты исследования генезиса различных структурных ''орм и структурных парагенезов докладывались на Втором и Третьем Всесоюзных симпозиумах "Экспериментальная тектоника в решении задач теоретической и практической геологии"/Ялта,1987; Москва,1992 г./, на П и ffi Всесоюзных школах "Структурный анализ кристаллических комплексов и геологическое картирование"/Тбилиси,1988; Киев,1990/, на Втором Всесоюзном совещании "Стресс-формации и структуры течения в линеа-ментных зонах" /Новосибирск,1990/,на Всесоюзном совещанииТазломо-образование в литосфере: тектонофизичаские аспекты"/Иркутск,1991/, на Международном семинаре по тектонике Баренцево-Карского региона /Мурманск,1991/.

Некоторые выводы, касающиеся различных частных вопросов, связан них с деформированием неоднородной геологической среды, были оглашены на научно-координационном совещании по заданию 03.02."Разработать модели сейсмического процесса с учетом естественной кускова-тости пород и блокового строения земной коры" проблемы 0.74.03 Г1ШТ /Москва,1986/, на Втором Всесовзном симпозиуме "Экспериментальная тектоника в решении задач теоретической и практической геологии" /Ялта,1987/,на Научной конференции "Ломоносовские чтения"/Москва, 1909/.

Модель структурообразования в неоднородной геологической среде обсуждалась на заседании М0ИГ1/Москеа, 1989/,на заседании научного семинара кафедры динамической геологии геологического факультета ТУ/1990/ и на Международной конференции "Строение и геодинамика чемной коры и верхней мантии" /Москва, 1991/.

Многие положения работы, касающиеся морфологии и генезиса структурных форм и их парагенезов используются в лекциях iflii, а .акже в спецкурсе "Учение о структурных парагенезах", читаемом для

студентов геологических специальностей геологического факультета МГУ им. М.В.Ломоносова.

Работа состоит из пяти основных глав, сведения и заключения, иллюстрируется 2 таблицами и 122 текстовыми рисунками. Библиографический список включает 164 наименования. Общий объем диссертации составляет машинописных страниц.

Автор выражает глубокую признательность сотрудникам лаборатории геотектоники и тектонофизики им.В.В.Белоусова геологического факультета МГУ, во многом способствовавшим выполнению этой работы. С особой благодарностью автор вспоминает ныне покойного Владимира Владимировича Белоусова, всемерно поддерживавшего и направлявшего исследования автора, помогавшего ценными советами и конструктивной критикой.

Содержание работы.

ГЛАВА I. Физика деформационного процесса в приложении к тектонике.

Деформация/искажение/ - это изменение конфигурации.какаго-ли-бо объекта в результате внешних воздействий или внутренних сил. Деформация - процесс физический, поэтому обращаясь к вопросам, связанным с деформированием природных объектов, представляется целесообразным проанализировать огромный опыт физических наук, касающийся различных аспектов деформационного процесса и, в частности, физических подходов к изучению деформации кристаллических твердых материалов и изделий из них. На этом опыте основано развив многих отраслей промышленности, так что он многократно проверен практикой. Вместе с тем, ориентирование исследований деформационного процесса на нужды промьшенности ограничивает применимость различных физических моделей рамками поставленных перед ними задач или требованиями тех или иных технологий. В этой связи возникает необходимость критического разбора физических подходов с точки зрения применимое ти их к решению тех или иных задач тектогенеза.

В настоящее время физическое изучение деформации твердых тел базируется на двух фундаментальных подходах, предложенных в начало XIX века О.Коши и Л.Навье.

Первый, так называемый континуальный подход, заключается п замене реального тела воображаемой сплопиой средой, непрерывно заполняющей отведенный телу объем. Уравнения равновесия такой среды были получены О.Коши с помощью выделения элементарного объема /мате-

- б -

риальной частицы сплошной среды/ и рассмотрения действующих на него сил. Для описания поведения сплошной среды постулируются определяющие уравления, в которые входят такие параметры, как напряжения и деформации, а также параметры, характеризующие сам материал. Материальные параметры зависят от температуры, давления и микроструктуры вещестся на всех масштабных уровнях, однако в моделях континуума эти параметры рассматриваются лишь как феноменологические константы н не касаются физики микроскопических процессов, которые их определяют. Модели такой среды считаются пригодными для расчета процессов в некоторых реальных телах, если результаты этого расчета с достаточной точностью соответствуют результатам макроскопического эксперимента, 8 хода которого измеряются механические величины, входящие в уравнения. Такие <(еноиенологические модели составляют основу механики сплошных сред.

Второй - атомистический или атомно-молекулярный подход, рассматривает физические тела как систему взаимодействующих между собой атомов и молекул. В рамках этого подхода разработаны строгие физические теории, рассматривающие конкретные микроскопические механизмы деформирования кристаллов различного строения при разных термодинамических условиях. Эти теории составляют основу кристаллофизики.

В рамках континуального и атомистического подходов удается решать многие практические задачи, связанные с деформированием различных материалов и конструкций. Вместе с тем развитие методов исследований и расширение задач изучения деформаций требует разработки новых подходов, более адекватно отражающих как строение деформируемой среды, так и протекающие в ней процессы. В этой связи, в последнее время предлокен новый подход, в котором деформируемая среда рассматривается как структурно-неоднородная система разномасштабных элементов. Этот подход определяется как механика среды со структурой /Панин и др.,1982/.

По аналогии с физическим определением деформаций, тектоническими деформациями можно назвать изменения конфигурации тех или иных объемов земной коры, происходящие в результате действия"тех-•гонических" сил - напряжений, являющихся следствием общих законо-'«.•рчоптей развития Земли. В отличие от деформаций, изучаемых физи-■ч, тектонические деформации обладают рядом особенностей, связан-•■'X со спецификой самих объектов, и условий их деформирования. Тек-

тоническим деформациям подвергаются большие объемы неоднородного вещества при неоднородных внешних условиях. Значительное влияние на ход деформационного процесса в земной коре оказывает поле силы тяжести, а также продолжительность деформаций, что лияает возможности наблюдать зарождение и эволюцию деформационного процесса, о наличии которого можно судить лишь по конечному результату - наблюдаемым деформационным структурам и их сочетаниям /структурным парагенезам/. В этой связи особое значение преобретает приложение физических подходов и разработанных в их рамках моделей деформационного процесса для интерпретации формирования тектонических структур и их парагене-зов.

Традиционно изучение тектонических деформаций проводится с позиций механики сплошных сред, что позволяет применять при их исследовании законы гидродинамики и сопротивления материалов. Основанием для приложения моделей континуума к исследования процессов тек-тогенеза служит предположение, что медленное протекание тектонических деформаций отвечает условиям ползучести. Несомненно, такой подход имеет ряд достоинств, однако он не лишен и существенных .недостатков, главным из которых является практически полное игнорирование внутренней структуры деформируемой среды, замены ее интегральным понятие« вещества с определенной реологией, что лишает возможности изучать причины и механизмы формирования разномасштабных структурных форм, отмечаемых в земной коре, в их взаимосвязи. Между тем, именно наблюдаемые в земной коре парагенезы разномасштабных деформационных структур хранят в "памяти" историю деформирования природных объектов, и изучая именно структуры мы получаем информацию о механизмах тектонических деформаций. С другой стороны, именно структуры, создающие неоднородности в земной кора, определяют механическое проведение деформируемых объемов, а перестройка структур в процессе деформации отображает приспособительную реакцию среды на внешнее воздействие, что подтверждается изучением микроскопических механизмов деформирования кристаллических твердых тел. Исходя из сказанного, в основу изучения тектогенеэа нами положено исследование неоднородностей земной кори, как одного лэ главных факторов структурообразования,

ГЛАВА П. Неоднородности земной коры как фактор структурообразования.

Анализ микроскопических механизмов деформирования кристалличео-

ких твердых тел, лежащих в осио.ве реологического поведения последних, свидетельствует, что все эти механизмы связаны с наличием в реальных кристаллах различных дефектов их строения, т.е. неоднороднос-тей разных типов и масштабов. Специальное системное исследование этих неоднородностеЯ привело к рождению механики среды со структурой, в рамках которой сделана попытка учесть реальные неоднородности деформируемых материалов и их ¡злияние на деформационный процесс. Исходные положения этого физического подхода могут быть применены к исследованию тектогенеза, что требует специального изучения и систематизации неоднородностей геологической среды и определения их роли в деформационном процессе.

В отличие от конструкционных материалов, геологическая среда -это не просто кристаллический материал, но это сложная неоднородная конструкция, в строении которой, помимо микроскопических, участвуют специфические макронеоднородности разных типов и масштабов. Эти неоднородности, названные нами внутренними /структурными/, включавт неоднородности строения и состава земной коры. Внутренние неоднородности представлены совокупностью разномасштабных структурных элементов /геологических тол/, отделяющихся друг от друга границами раздела, как первичными, так и формирующимися при деформации. Диапазон размеров геологических тел, слагающих земную кору, весьма велик и достигает нескольких порядков /от минерального зерна, до крупных блоков, разделенных разрывами/. Геологические тела содержат заполненные флюидом поры, пустоты, трещины и т.д. Помимо размеров, геологические тела различаются по форме и по составу. Все эти факторы, так или иначе влияют на процесс тектонических деформаций, проявляющихся в различного рода нарушения в первичном соотношении разномасштабных геологических тел, вызывая различного рода структурные перестройки. В этой связи, для анализа тектонических деформаций весьма важно установить первичные соотношения разномасштабных геологических тел и выявить причины и механизмы их деформационной эволюции.

Несмотря на большое масштабное и геометрическое- разнообразие геологических тел, в строении земной коры отмечается определенный порядок, заключающийся в иерархичности уровней ее структурной организации /Садовский,1979/. Иерархичность строения геологической среды отчетливо проявляется при наблюдениях в разных масштабах. Так, наблюдая породы под микроскопом, мы видим их зернистое строение, но при этом выпадают из рассмотрения более крупные структурные неодно-

родности. Исследуя обнажения с некоторого расстояния, ми уже не различаем отдельных зерен, но отчетливо наблюдается слоистое строение пород. На космоснимках уже невозможно наблюдать отдельные слои, но выявляются более крупные структурные элементы - блоки. Таким образом, при переходе с масштаба на масштаб наблюдений, в наием восприятии исчезают одни структурные неоднородности, но появляются другие, однако реально все они присутствуют в среде, образуя иерархический ряд. Более того, вне зависимости от нашего восприятия, в процессе тектонических деформаций неоднородности всех масштабных уровней организации геологической среды взаимодействуют между собой, образуя неразрывную цепь разномасштабных структурных преобразований. При такого рода преобразованиях с каждым из масштабных уровней структурной организации системы связано формирование собственных деформационных структур /с неоднородностями уровня зерен - деформационных текстур, с уровнем слоев - складок и т.д./, образующих в совокупности парагенезы разномасштабных структурных форм. В этом и заключается основная роль внутренних /структурных/ неоднородностей геологической среды в процессах структурообразования.

Помимо внутренних неоднородностей, присущих самому деформируемому материалу, в оемной коре могут быть выделены неоднородности иного типа - внесшие неоднородности, обусловленные неравномерным распределением температуры и давления. С изменением этих параметров изменяются деформационные механизмы одних и тех же пород, причем закономерности их изменений можно вывести из анализа результатов механических испытаний,, проводимых на породах при различных термодинамических условиях. Механические испытания дают объективную информацию лишь о микроскопических механизмах, тем не менее даже такая информация оказывается весьма полезной для интерпретации процессов структурообразования в земной коре. Кроме того, результаты испытаний позволяют решать ряд специфических задач, связанных с определением роли флюидов в механизмах деформаций, влияния скорости нагружения среды, разных типоз нагруженит и т.п.

Также как внутренние, внешние неоднородности в земной коре определенным образом организованы. Их организация проявляется в закономерном изменении термодинамических параметров с глубиной, в то же время, отклонения от этих закономерностей, выражающиеся, например, ь формировании термальных аномалий, могут приводить к появлению тектонических напряжений, вызывающих деформации горных пород.

Детальное исследование неоднородностей земной коры, как внутренних, так и внесших, установление их пространственной организации и влияния на деформационный процесс, позволяет иначе, чем это делалось ранее, подойти к моделировании как саой геологической среды, так и протекающим в ней процессам деформационного структурообразова-ния, проявляющимся в формировании парагенезов разномасштабных структурных форм.

ГЛАВА Ш. Модель структурообразовамия в неоднородной геологической среде.

Современное строение земной кори, а также исторический анализ ее тектонического развития, говорят о периодичности проявления деформаций и о неравномерности их распределения в пространстве. Вместе с тем, сформировавшиеся в разное время структурные формы и их сочетания: деформационные текстуры, складки, разрывные нарушения и т.д., наблюдаемые в различных объемах земной коры, во многих случаях оказываются удивительно похожими друг на друга. Это обстоятельство указывает на существование общих закономерностей структурообразующего процесса, протекающего в земной коре, но зависящих от моста и времени деформирования.

С целью исследования этих закономерностей представляется целесообразным моделировать земную кору неоднородной системой элементов, включающей иерархию структурных уровней их организации. В простейшем виде такая иерархия может быть представлена следующим образом: внутризерновые уровни /атомы, точечные дефекты, дислокации и т.п./, уровень зерен, уровень агрегатов зерен /микролитоны, будины и т.п./, уровень слоев, уровень пачек слоев, уровень блоков и т.д. Каждый из последующих структурных уровней включает в себя предыдущие. Модель среды, учитывающая неоднородности ее внутреннего строения, в большей степени соответствует реальной геологической среде, и может быть исследована на предмет влияния внутренних неоднородностеЯ на процессы структурообразования.

Основной функцией структурных неоднородносгей всех маептабных уровней является распределение напряжений, возникающих в земной коре вследствие воздействия на какой-либо объем тектонических сил. В соответствии с расположением разномасштабных структурных элементов, в нагружаемой системе возникают концентраторы напряжений, которыо также имеют различный масштаб. Каждый из структурных уровней в отдельности характеризуется своим, неравномерным, дифференцированным

по величине полем напряжений, яо поскольку система построена таким образом, что разномасштабные структурные уровни как бы вложены друг в друга, создавая иерархический рдд, то и соответствующие им поля напряжений ках бы накладываются одно на другое, образуя единое для всей системы, сложное, резко неоднородное поле напряжений с концент раторами различного масштаба и интенсивности. Иными словами, иерархия структурных уровней порождает иерархию полей напряжений. Возникновение в нагружаемом объеме концентраторов напряжений - весьмп важное явление, т.к. в этих областях, ракьие чем в других частях системы, напряжения достигают предельных значений /предела упругости, пластичности, прочности/, что вызывает неравномерность деформации, локализацию ее в концентраторах. Концентраторы - это потенциальные очаги разрушения, однако разруление в них блокируется пластичностью, т.е. пластичность является своего рода предохранительны,-механизмом концентраторов. Вместе с тем, с пластичность» связано п<? рераспределение вещества, а следовательно и перестройка структуры. Таким образом, в неоднородной иерархически построенной геологической среде геометрией элементов и их расположением в пространстве уже изначально заложена программа, в соотвествии с которой среда должна деформироваться, причем деформироваться неоднородно на всех структурных уровнях. Очевидно, что в различных объемах иерархической системы геометрия элементов и их расположение в пространстве могут быть подобными, либо различными, что, при сходных внешних условиях и условиях нагружения потенциально определяет сходство либо различие направленности структурных преобразований.

Направленность структурных преобразований в иерархической системе, т.е. реализация заложенных в ней программ деформирования зависит от деформационных свойств элементов всех уровней, прочности связей их на границах и многих других причин, но все эти причины могут быть сведены к простому соотношению скоростей двух процессов: скорости нагружения систем« /V н/ и скорости релаксации внутренних напряжений /\/р/. Под релаксацией в данном случае мы понимаем лябыа механизмы, ведущие к снижению внутренних напряжений в нагружаемой среде, т.е. любые процессы приближения к равновесию, после визванного каким-то воздействием изменения состояния системы. Эти процессы могут быть связаны с разрушением материала в концентраторах любого из уровней /при условии у Г/, либо с раэличнми механизмами

пластичности /при условии V „ IД но всв они направлены на

ослабление внешнего по отношению к системе воздействия.

Таким образом, с концентрацией напряжений связана неравномерность распределения деформаций в системе, а собственно деформация /имеется ввиду остаточная/ связана с релаксацией напряжений, при этом конкретные механизмы релаксации зависят от внешних условий деформирования. При определенных внешних условиях концентраторы каждого из уровней структуры обладают собственными механизмами релаксации напряжений, характеризующимися определенными временами релаксации или определенной скоростью релаксации напряжений. Если принять, что скорость нагружения объема постоянна / V/ = сощЬ /, тогда его деформация зависит лишь от скорости релаксации внутренних напряжений. Поскольку распределение напряжений контролируется внутренней структурой системы, то и их релаксация должна быть связана со структурой, а точнее - с ее перестройкой. Разнообразие структурных уровней деформируемой среды /иерархия структурных уровней/ создает некоторый запас релаксационных механизмов, который и определяет процессы структурообразования. Релаксация напряжений в системе может осуществляться путем внутризерновых механизмов /диффузия, трансляционное скальженкг,, механическое двойникование и др./, межзерновых механизмов /перемещение зерен по границам, растворение под давлением, рекристаллизация, перекристаллизация/, механизмов уровня слоев или пачек слоев /скольжение слоев по границам, изгиб, будинирование и т.п./, при этом деформация может начаться с любого из уровней структуры, в концентраторах которого при данных внешних условиях быстрео достигаются предельные значения напряжении. В процессе деформации одновременно могут работать несколько ыоханизмов релаксации напряжений, связанных с различными структурными уровнями» однако в каяедый момент времени можно виделить какой-то один, доминирующий механизм, вносящий наибольший вклад в деформация объема.

Возникновение остаточных деформаций в областях концентрация напряжений ведет к существенному перераспределению напряжений в системе - ослаблению эффекта концентраторов того структурного уровня, с которым в данный момент времени связан доминирующий механизм, и относительному усилению этого эффекта на каком-то другом структурном уровне. В перераспределении напряжения ыеаду уровнями структуры при прогрессирующей деформации заключен смысл такой механической характеристики, как упрочнение. Упрочнение - это повышение предела прочности материала, вызванное изменением формы и размеров концентрате-

ров в связи с перестройкой структуры. Если бы материал имел лишь один уровень структуры, он после некоторого упрочнения, неминуемо разрушился бы. Однако, наличие других структурных уровней может препятствовать разрушению путем включения других релаксационных механизмов, связанных с другими уровнями структуры. Иначе говоря, если в процессе деформации какой-то механизм пластичности /например, механизм уровня зерен/ исчерпывает свои возможности, что связано с перестройкой структуры этого уровня, ему на смену могут прийти другие релаксационные механизмы на других структурных уровнях /например, на уровне слоев/. Деформация переходит с одного структурного уровня на другой, причем такие переходы на являются случайными, т.к. деформация на предыдущем уровне подготавливает структуру для перехода на следующий структурный уровень. Б этом и заключен основной смысл иерархичности /соподчиненности/ различных уровней структурной организации неоднородной геологической среды.

При перестройке исходной структуры, происходящей о процессе деформации, могут формироваться новые структурные элементы: микроли-тоны, будины, линзы и т.п., т.е. новые уровни структуры, вовлекаю щиеся в деформационный процесс. Если в процессе деформации все имеющиеся в системе структурные уровни исчерпывают свои возможности, связанные с пластичностью, т.е. структура в системе перестраивается таким образом, что ни один из структурных уровней уже не может эффективно релакснровагь напряжения механизмами пластичности, напряжения начинают возроетать. Это означает, что система в целом приближается к пределу прочности. При превышении этого предела в системе формируются зоны локального разрушения /вязкие разрывы/, причем их формирование приурочено к концентраторам напряжений, либо к наиболее ослабленным, "сдвигонеустойчивым" зонам. Как первые, так и вторыо могут изначально существовать в системе, либо подготавливаются деформационной предысторией. В результате формирования вязких разрывов деформируемый объем приобретает новый структурный уровень - уро вень блоков. Теперь учо релаксация напряжений в системе может быть связана с перемещением и поворотами блоков как целого друг относительно друга. В этой связи можно отметить, что формирование в деформируемой системе вязких разрывов является не только разрушающим, но я созидающим процессом, т.к, с их появлением система приобретает новые механизмы пластичности /макролластичноств/, связанные с нсвым

Таким образом, в процессе структурного преобразования неоднородной иерархически построенной геологической среды могут работать как исходные структурные элементы /внутризерновые дефекты, зерна, слои, пачки слоев/, так и структурные элементы, формирующиеся при деформации /микролитоны, будины, линзы, блоки/, причем формирование новых структурных элементов может быть связано как с пластичностью, так и с формированием зон локального разрушения.

Суммируя сказанное можно отметить, что между структурными уровнями деформируемой геологической среды и механизмами релаксации внутренних напряжений существует обратная связь. Структура определяет распределение напряжений в системе. Релаксация напряжений в областях их концентрации осуществляется пластической деформацией или локальным разрулением, что в свою очередь изменяет структуру. С изменением структуры изменяется распределение напряжений, а, следовательно, изменяются релаксационные механизмы. Существавание такой связи определяет состояние динамического развития структуры системы, по отношению к элементам которой внешние силы не заданы изначально, а сами являются функцией состояния этих элементов и их деформационной предыстории.

В результате динамического развития исходной структуры геологической среды, включающей иерархию структурных уровней ее организации, в деформируемых объемах земной коры может формироваться тот спектр разномасштабных структурных форм, который мы наблюдаем в при роде: деформационные микротекстуры, складки различной морфологии и размера, линзы и будины, ограниченные разрывами блоки и т.п., причем в каждом конкретном случае, соотношение всех этих разномасштабных структурных форм между собой как в пространстве, так и во времени вполне закономерно и отображает РТ-условия и механическую обстановку, в которой формировался данный структурный парагенез.

ГЛАВА 1У. Структурные уровни деформаций и формирование парагенезов структурных форм.

I. Некоторые вопросы методологии.

Основой изучения тектонических деформаций является морфологический анализ,включающий фиксирование геометрии геологических тел, их пространственного положения и соотношений друг с другом. По морфологическим признакам деформировании* объемов определяются нарушения их первичной структурной организации и устанавливаются процессы, в результате которых эти нарушения произошли, т.е. в структуре де-

формированных объемов "закодирована" информация о ее генезисе, чем и обусловлена важность морфологического анализа для изучения процессов структурообразовпния.

Основным методом получения морфологической информации является геологическое картирование, однако вследствие широкого диапазона размеров структурных форм, на геологические карты попадает линь часть структурной информации, что ограничивает возможности структурного парагенетического анализа. Более объективные сведения о деформационных процессах могут быть получены при фиксировании структуры изучаемых объемов на разных масштабных уровнях /Белоусов,1952; Лукьянов, 1989 и др./, что позволяет привлечь к генетическим построениям больший объем морфологической информации, но при условии, что в анализе структурообразования будет задействован весь комплекс разномасштабных структурных форм. Иначе говоря, сделав первый шаг: разделив деформационные структуры на масштабные уровни, что удобно для фиксирования морфологической информации, для решения генетических вопросов необходим следующий шаг: объединение этих уровней в единую иерархическую систему. Такой подход позволяет анализировать генезис разно масштабных структурных форм не изолированно друг от друга, а в их взаимосвязи.

2. Деформации зернового уровня и генезис микротскстур.

В исследовании тектонических деформаций структуры уровня зерен, как правило, не пользуются тем вниманием, которого они заслуживают. Вместе с тем, именно зерновой уровень структур дает возможность связать деформационные и физико-химические процессы преобразования пород. Кроме того, именно уровень зерен позволяет вовлечь в анализ деформационного процесса вещество, т.е. перейти от абстрактных геометрических и кинематических моделей, к физическим моделям, в которых рассматривается деформация конкретного вещества в конкретных термодинамических, условиях. При анализе структурных преобразований уровня зерен малоэффективным оказывается и реологический подход,т.к. он не дает возможность изучить конкретные физические механизмы преобразования структур зернового уровня.

Очевидно, что недостаточно внимательное отношение к структурам зерновогс уровня породило одну из сам'« запутанных проблем структурной геологии - проблему деформационных микротекстур, над разрепени-ем которой геологи бьются уже без малого два столетия. Анализ причин, породивших проблему сланцеватости и кливажа горных пород указы-

рае? на то, что главная из этих причин заключена в неоднозначности ¡юничанич термина "кливаж". Различные исследователи вкладывает в что понятие разный смгсл. Одни рассматривают кливаж как явление рпс-■до ;лония пород, другие - как конкретнее мпкротекстуры, способствующие ¡лсщеплению. В отечественной литературе термин "кливаи" употребляется в смысле явления, а в западной, после Пенроузской конференции 1976 года, специально посвященной проблеме кливажа, было реаено употреблять этот термин для обозначения конкретных микротекстур, создающих в породах анизотропию механических свойств, способствующую их расщеплению. Обозначение термином "кливаж" конкретных микротекстур создает предпосылки к исследованию их морфологии и разработке морфологической классификации, что позволяет переходить к исследованию их генезиса.

Микроскопическое исследование текстур, создавших в породах анизотропию механических свойств, обнаруживает их морфологические различия, заключающиеся в различии основных элементов их строения, при этом текстуры того или иного строения характерны для определенных ' петрографических разностей пород. Наиболее часто встречаются три морфологических типа плоскостных микротекстур. Первый тип хирактарсн для аргиллитов, филлитов, кристаллических сланцев и т.п. и определяется плоскопяраллельным расположением в породах уплощенных минералов: слюд, хлорита, талька и т.п. Такую текстуру ми называем сланцеватостью, Основным элементом ее строения шляется уплощанное минеральное зерно. Второй тип развивается в алевролитах, песчаниках,мергелях, некоторых тиках известняков, в изменение лавах с больтам количеством вкрапленников и т.п. В таких породах под микроскопом наблюдаются плоснепараллельные системы уплощенных зон, сложенных тонкодисперсными минералами и органикой. Эти зоны приурочены к контактам крупнаХ минеральных зерен или обломков с цементом, огибают или срезают зерна и, отходя от них, постепенно затухают в цементе или сливаются с другими зонами, отходящими от других зерен. Б результате вся пород» разбивается подобными зонами на пластинки. Текстуру подобного строения мы называем межзерновш кливажем, зоны - кливажными зонами, и пластинки - микролитонами. Третий морфологический тип текстур развивается исключительно в породах, содержащих сланцеватость или межзерновой кливаж, т.е. является наложенной текстурой.При наблюдении такой текстуры под микроскопом можно видеть, что плоскос-\'И ранних текстур смяты в микроскладки или микрофлексуры. Крылья

вложенных одна в другую микроскладок или смыкающие крылья микрофлексур формируют зоны, причем выраженность этих зон тем лучаз, чем круче наклонены крылья микроскладок или смыкающие крылья микрофлексур. Такие зоны разбизают породу на полосы или линзы, в которых заключены замки микроскладок или пологие крылья микрофлексур.Тексгурк подобного строения мы называем кливажем плойчатости, зоны крыльев -кливажными зонами, а пластинки с заключенными замками - мч'фолитопг ми. На основании микроскопического строения текстур проведена их морфологическая классификация, которая может быть дополнена текстурами иного строения. Морфологические особенности иикротекступ дают возможность исследовать механизмы их образования.

Генезис мвжзернового клиеажа мы связываем с резкой неоднородностью строения пород, в которых он развивается. При сжатии пород ( таким типом зернового строения, на контактах обломочных зерен или крупных жестких элементов, нормальных к оси сжатия, возникают концентраторы сжимающих, а на контактах, параллельных оси сжатия - ш центраторы растягивающих напряжений. Сжимающие напряжения, п случа* присутствия з породах флюида, провоцируют селективное растзорение некоторых компонентов пород, и растворяющийся материал г.ереоткладц вастся в областях растяжения, где образуются пустоты. В местах рас творения концентрируются и уплотняются нерастворимые компоненты пи ды, образуя кливажнца зоны, а жесткие зерна, вместе с переотложон-ным в "тенях давления" материалом образуют микролитоны. Частично растворяться могут как сами жесткие зерна, образуя площадные кента ты, при этом создается эффект срезания зерен кливажними лспаял, та и мелкодисперсные растворимые компоненты цемента, при отем создает эффект вдавливания зерен в цемент /кливажнне зоны огибаат жесткие зерна/. Такой механизм формирования мет,зернового кливака подтвержден самыми разнообразными, независимыми методами:электрокномикроск пическими, геохимическими, экспериментальными, непосредственным микроскопическим наблюдением в кливажированных породах частичного растворения органических остатков, оолитов и т.п. Установлено, что наиболее растворимьт/и компонентами город являются кремнезем, карбонатные минералы, хлорит и некоторые другие. В результате подобного рода селективной дифференциации вещестпа, деформируемый объем соку щается в направлении, нормальном оси сжатия и удлиняется в направл ниях, перпендикулярных к этой оси, при этом внутри обхема формируе ся плоскостная текстура, образование которой связано со структурнь

(ш маоднородностями зернового уровня.

В отличие о^лежзернового кливажа, при образовании которого происходит лияь частичная физико-химическая дифференциация вещества,образование сланцеватости требует практически полной перекристаллизации пород, при этом эксперименты показывают возможность двух механиз мов формирования предпочтительной ориентировки минералов: синтектони ческой перекристаллизации пород, т.е. перекристаллизации з ходе деформации, осуществляемой в соответствии с принципом Рикке, и отниго-вой перекристаллизации, требующей, чтобы материал был сначала деформирован, а затем нагрет и выдержан некоторое время при постоянном давлении..Исследования показывают, что в природных условиях могут реализозьтаться оба эти процесса. Синтектоническая перекристаллизация осуществляется в том случае, когда деформация сопровождается уел лениом метаморфизма. Видимо, отдельные типы пород /породи глитисто-го ряда/ могут испытывать песьма глубокие преобразования, ведущие к формированию сланцеватости, уже на стадиях литификации, при ката- и метагенетических условиях, на что указывают многие литологи. В этом случае можот возникать субпослоЯняя сланцеватость при деформации уплотнения. В других случаях сланцеватость развивается при тектонических деформациях, сопровождаемых повышенном температуры. В этом случае сланцеватость сечет слоистость в замках складок. Отжиговий механизм образования сланцеватости проявляется при перекристаллизации кливажа вследствие изменения термодинамических условий в постдеформационное время. Этот механизм ведет к релаксации напряжений.накопившихся в породах при формировании кливажа.

Формирование кливажа плоЯчатссги, также как и межзернового кливажа определяется строением парод, в которых он развивается. Механизм его образования аналогичен механизму образования мокзерпового кливажа, и отличается лишь характером распределения сжимающих и растягивающих напряжений, контролирующих перераспределение вещества механизмом растворения-переотложения. Г'ри деформациях пород, содержащих сланцеватость или межзерновоГ: или паж, в зависимости от направления оси сжатия, последние сминаются в микроскладки либо микро-флексуры, при этом на крыльях микроскладок или крутых крыльях микрофлексур концентрируются сжимающие напряжения, где и происходит растворение легко растворимых компонентов пород. В это время в замках микроскладок или пологих крыльях микрофлексур первые текстуры расщепляются с формированием микропустот, куда и переоткладывается

растворенный материал. В результате, объем разбивается на зон« скатах крыльев, обогащенные нерастворимыми компонентами и зоны замков, обогащенные растворимыми компонентами породы. Первые представляют собой кливажные зоны, вторые - микролитоны. Таким образом, формирование и этого типа кливажа связано со структурной неоднородностью уровня зернов'.гх структур.

3. Деформации объемов с неоднородностями уровня агрегатов зерен.

Неоднородности уровня агрегатов зерен могут быть двух типов: случайные неоднородности и неоднородности регулярные. Первый тип характеризуется тем, что на фоне регулярных зерновых структур пород могут встречаться единичные включения минеральных агрегатов.размер которых значительно превышает размер зерен. Это могут быть иломет-ричные включения, либо тела пластообрэзной формы типа минеральных жил. Такие неоднородности принципиально'не влияют на деформационный процесс, но вблизи них наблюдаются различные отклонения от регулярности в формирующихся текстурах уровня зерен, проявляется структурная дисгармония.

3 отличие'от случайных, регулярные неоднородности уровня агрегатов зерен представляют собоП достаточно большое скопление минеральных агрегатов изометричной или пластообразной формы. К регулярным мы их относим условно, подчеркивая тем самым, что в результате их присутствия формируются уже не отдельные локальные нарушения в характере зерновых структур, а собственные более или менео регулярные деформационные структуры. В различных пород—' такие несд-нородиости имеют различную природу. II иэометричным регулярным нооднородности« могут быть отнесены седиментационнче и кристаллизационные структуры типа частых гнезд рудного минерала в алевролиъЬх, овоидных стяжений в известняках, элементов косой счоисм.зти, минеральных гнезд в раскристаллизованиых лавах и т.п. При деформациях пород с такими неоднородностями формируется два типа деформацу^чных структур: полосчатости, ориентированные нормально к оси сжатия и представленные линзами, состоящими из растащенных минеральных агрегатов, сцементированных растворимыми компонентами пород, и структуры типа макрокливажа, называемые обыч! муллион-структурами. ..зха-низм формирования муллион-структур близок к механизму формирования межзернового кливажа, но проявляется на более высоком ^овне структурной организации. Регулярные неоднородности уровня агрегатоь зерен пластообразной формы представляют собой скопление субпараллель-

них минеральных жил или элементов полосчатостей; Их деформационные преобразования близки к преобразованиям текстур при формировании кливажа плойчатости. Здесь также отмечается смятие пластообразных элементов в складки и флексуры со значительным физико-химическим перераспределением вещества и формированием структур типа муллионов или макрокливажа. Структуры ыакроклиэажа как первого, так и второго типа, связанные с нсг.днородностями уровня агрегатов зерен, мы называем кливаж-структурами.

Нормирование кливажа и кливаж-структур моделировалось нами на эквивалентных материалах, с учетом додеформацнонных структурных особенностей деформируемой среды. Ест гвенно, что в условиях эксперимента весьма сло:.ло воспроизвести физико-химические процессы перераспределения вещества, но их можно заменить механическими процессами вьпкимания-нагнетания. С учетом этих особенностей, в экспериментах были получены все морфологические типы кливажа и кливаж-структур.

4. Деформации уровня слоев и формирование складчатых парагене-зов.

В складчатых областях земной коры весьма часто наблюдаются складки с развитии внутри них кливажем, закономерно ориентированным по отношению к элементам складок. Наиболее распространенными типами соотнопюни;"' кливажа со складками являются следующие ¡параллельный или главный кливаж характеризуется параллельным расположением зон кливажа в пределах складчатого коиплекса. Такой кливаж практически всегда субпараллелен осевым поверхностям складок, поэтому его часто называют кливажем осевой плоскости, а складки, содержащие его -иливажными складками, складками скалывания или складками ламинарного течения; веерообразный кливаж подразделяется на прямой и обратный веерообразный. Эта разновидность характеризуете.л веерообразным расположением зон кливажа по отношению к осевым поверхностям складок, причем у прямого веерообразного кливажа веер раскрывается кверху в антиклиналях и книзу в синклиналях, у обратного - наоборот. Нередко, в различных слоях одних и тех. же складок наблюдаются разные типы вееров кливажа, и тогда на крыльях складок, на границах различных слоев кливажлыз зоны, переходя из слоя в слой, преломляются. Генетически кливаж, как правило, рассматривается в качестве структурного элемента, с ;провож"ающего складчатую деформацию и неразрывно связанного с ней, что противоречит фактическому материалу. Известно, что в складчатых областях встречаются склпдки без кливажа, с дру-

rof! стороны, отмечались случаи развития d породах клшза"а, не сопровождавшегося синхронным складкообразованием. Кливаж и складки являются результатом структурных преобразований различию уровней структур: уровня зерен и уровня слоев. Исходя из этого соображения нами и проводился анализ механизмов формирования кливажно-складчат'гх па-рлгенезоп, с учетом особенностей додеформционного строения как зер-нов1лс структур, так и структур уровня слоев.

В основу анализа были положены следующие предпосылки: I/ закономерности соотношения кливажа с элементами складок свидетельствуют о .формирован!!/ складок при продольном, относительно слоистости .сжатии; 2/ в формировании таких складок отмечается три стадии их раз-пития: стадия продольного укорочения слоев, стадия изгиба и стадия общего сплчщипания; 3/ экспериментальные, теоретические и природные исследования свидетельствуют, что в случае соблюдения одного из двух условий: наличия значительного контраста деформационных свойств слоев /контраста вязкостей/, достигающего трех порядков, ибо наличия минимяпьного сцепления слоев на границах, обеспечивающего их свободное проскальзывание, изгиб формируется минуя стадию продольного укорочения слоев. Возникает вопрос, почему в случае несоблюдения вышеперечисленных условий изгиб все же наступает, но после некоторого продольного укорочения. Видимо, на стадии продольного укорочения слоев условия, необходимые для изгиба, могут каким-то образом достигаться. Анализ показывает, что в некоторых случаях такие условия действительно достигаются за счет формирования кливажа, что и обеспечивает продольное укорочение слоев.

Первый м-зханизм может рзализопываться в пачках переслаивания пород типа псспаникоп и алепролитоп. На стсдни продольного укорочения в стоях формируется кливаж, т.е. осуществляется де^ормз,. .я на зерновом уровне, причем, в зависимости от размера зерен, скорость формирования кливажа в разных породах различная. В алевролитах клип ж формируется быстрое чем в песчаниках, что ведет и их более быстрому упрочнению, структурному уплотнению в направлении действия нагрузки, в то время как в слоях песчаника такое упрочнение идет медленно и требует гораздо большей деформации. В ре.'/льтате, при некотором . родоль-но.ч укорочении а слоистом объеме возникает структурная и механическая анизотропия, причем степень анизотропии гораздо npv^ проявлена в слоях алевролитов, в которых механические свойства теперь yv.j ppi-ко различны в продольном и поперечном направлениях, в то время как

в слоях песчаников эти различия не столь существены. Такая диффе-• ^енц^я' в структурных преобразованиях внутри слоев ведет к резкому возрастанию контраста деформационных свойств слоев и, в конечном счете, к изгибу. Таким образом, еще до изгиба, на стадии продольного укорочения в слоях формируется кливаж, который и подготавливает условия для их изгиба, создавая необходимый контраст деформационных свойств слоев. Пр!-. начавшемся изгибе деформация переходит с уровня зерен на уровень слоев, при этом в различных слоях кливаж перестраивается. Слои песчаника со слабой анизотропией изгибаются, а заключенный в них кливаж разворачивается в прямой веер. Подчиняясь изгибу слоев песчаников, слои алеврол.'.тов, используя совершенные плоскости анизотрол.ш, созданной кливажными зонами, деформируются механизмом скалывания, т.к. на плоскостях кливажа появляется касательные напряжения. Кливак в этих слоях разворачивается в обратный веер. В результате, в слоистой толще формируются складки с веерообразным типом кливаяа, преломляющегося на границах слоев. Парагенезы подобного типа широко развиты на Большом Кавказе, в Зилаирском синклино-рии Южного Урала и т.д.

Несколько иная ситуация может возникать при деформации подобного слоистого разреза пород в случае наличия минимального сцепления слоев на границах, достаточного для изгиба без предворительного про дольного укорочения. Пр;? нагружении такого объема слои изгибаются в складки, ко при достижении некоторого угла складок, трение между слоями увеличивается, что постепенно приводит к смене стадии изгиба ста-диел общего сплющипаняя. На стадии общего сплющивания в породах может сформироваться кливах, причем такой клиеа-к, накладываясь на складки,. развивается параллельно их осевым поверхностям во всех слоях, зерновая структура которых благоприятна для его образования. Нормируются складки с кливаяем осевой плоскости, при этом на с'гции общего сплющивания породы используют неиспользованные деформационные возможности структуры уровня зерен. С уровня слоев деформация переходит на уровень зерен. Такого рода парагенезы наблюдаются в породах Таласского хребта Северного Тянь-Шаня.

Наконец, в некоторых типах разрезов может реализовываться еще один механизм' формирования парагенезов кливаж-складки. Такой параге-нез наблюдало: наш р-1 флишевнх разрезах наложенных впадин Южного Тань-Ыаня, в строении которых принимают участие тонкие, от 0,5 см до 10 см слои песчаников, алевролитов, мергеле1», объединенные в ритмы мощностью 0,3 - I ы. Все породы с глинисто-карбонатным цементом.

Внутри ритмов наблюдаются элементы градационной и косой слоистости Ритмы смяты в складки размером 30 - 40 м. Границы ритмов просекаются тонкими, до I см, килами кальцита с волокнистым строением. Калыш-товые жилы развиты как на крыльях, так и в замках складок, причем на крыльях складок, на поверхностях жил часто видны зеркала скольжения со штриховкой, ориентированной перпендикулярно шарнирам. Вся флише-вая толща рассечена кливажем, причем во всех ритмах кливаж ориентирован единообразно, образуя прямой веер. Анализ морфологии складок поставил ряд вопросов, от решения которых зависела как интерпретация механизма образования собственно складок, так и представления о формировании парагенеза кливаж-складки. Необходимо было ответить на вопрос: когда и как сформировались кальцитовыо килы, просекающие границы ритмов? Тот факт, что эти жилы наблюдаются как на крыльях складок, так и в замках,-с одной стороны, и наблюдающиеся на их поверхностях зеркала скольжения со штриховкой, ориентированной перпендикулярно шарнирам - с другой, позволяют предполагать, что пилы сформировались до изгиба. Их формирование мы представляем следующим образом. Первоначально в разрезе на было условий, необходимых для изгиба слоев, поэтому слои испытывали продольное укорочение, при котором в породах формировался кливаж. В то же время, в результате укорочения толщи, на границах ритмов, как на наиболее ослабленных границах системы, последовательно происходило приоткрывание пустот, в которые переоткладчвался материал, растворяющийся при формировании кливажа. Такой процесс одновременно приводил к упрочнению слоев я направлении действующей нагрузки и ослаблению связей на границах ритмов, т.е. к усилению расслоенности. При некотором, образовавшемся таким образом соотношении прочности слоев в направлении сжатия и сил сцеплгния на границах ритмов, слои вышли из равновесия и начал?! изг. 'аться, причем все ритмы с заключенным внутри них кливажем деформировались механизмом изгиба с проскальзыванием их на крыльях складок по почерх-хостям кальцитовых жил. При изгибе каждого из ритмов кливаж разворачивался в прямой веер. Таким образом, в данном случае условия для изгиба достигались на стадии продольного укороченйя путем ослабления связей на границах слоев.

Рассмотренные варианты соотношения складок с кливажем являются типичными пярягенезами механической обстановки сжатия, .арактерт :и для объемов земной коры с вполне определенным сочетанием мехагичсс-ких и физико-химических свойств додефориациоиных структур уровня зе-

рен и слоев. Развитие этих парагенезов характеризуется общими закономерностями, к которым прежде всего следует отнести разновременность, стадийность в формировании кливажа и складок, обусловленную различными механизмами деформации, проявляющимися на разных структурных уровнях. Кливаж формируется при деформации сжатия-растяжения, при этом за его формирование отвечает уровень зерен. Складки образуется механизмом изгиба. Изгиб - это сложная деформация: комбинация сжатия и растяжения различных' частей слоя. За формирование складок отвечает уровень слоев. Кливаж в слоях формируется либо до их изгиба, на стадии продольного укорочения, и тогда он является основным фактора создания условий для изгиба, лих!о после изгиба - на стации общего сплвдивани.., и тогда он накладывается на складки. В первом случае формируются складки с веерообразным кливажем, во втором - с параллельным. В пользу справедливости шздшх построений свидетельствует тот факт, что кливаж в складках развивается как в ядрах, так и на крыльях, хотя при изгибе эти участки слоев деформируются различно.

На примере формирования парагенезов кливаж-складки отчетливо проявляется роль структурных неоднородностей разных уровней структурной организации деформируемой среды в процессе структурообразова-ния. На начальных стадиях деформирования работает тот уровень, который в дань .Л момент способен эффективно реяаксировать напряжения. Однако, при перестройке структуры эть. способность исчерпывается, а перестраивающаяся структура подготавливает переход деформации на другой структурный уровень.

Вне зависимости от того, в какой последовательности шло формирование разномасштабных структурных форм в рассматриваемых парагене-зах, с образованием текстур и складок в объеме исчерпываются деформационные механизмы уровня зерен и слоев. В то же зремя, структура становится блогоприятной для формирования разрывов сколового типа, т.к. слои, на крыльях складок оказываются ориентированными к оси сжатия под углом, близким к углу скалывания, и если в процессе деформации не происходит смена термодинамических условий, дальнейшая деформации может определяться формированием чешуйчатых надвигов. С началом формирования разрывов деформация подготавливает переход на новый структурный уровень - уровень блоков.

5. Формирование разрывов и переход деформации на уровень блоков.

Различные аспекты разрывообразования в земной коре являются наиболее широко обсуждаемой темой, которой посвящены многие монографии.

Поэтому, не повторяя уже известных фактов, мы обратимся к тектонически разрывам в контексте рассматриваемой нами модели структурооб-разования в неоднородной геологич?ской среде.

В неоднородной геологической среде уже изначально существует множество разнообразных границ между элементами, нарушающих сплошность, поэтому возникает необходимость в определении тектонических разрывов. Тектоническими разрывами мы называем узкие протяженные зоны резкой локализации деформации: деформации сжатия, растяжения или сдвигания. Такое определение близко к определенно дизъюнктивных тектонических нарушений Л.М.Расцветаева /1987/. В результате формирования узких протяженных зон резко локализованной деформации, деформируемый объем оказывается разбитым на структурно обособленные элементы: относительно слабо деформированные блоки и разделяющие ис зон» интенсивной деформации пород, что означает появление в, объеме нового уровня структурной организации: уровня блоков, формирующегося с процессе деформации. При появления этого уровня система приобретает новые возможности деформироваться путе:? лерс-гещеикл "блоков друг отно-сильно друга по зонам разрывов. Таким образом, зарождение тектонических разрывов в земной коре подготавливает переход деформации на новый структурный уровень. Исходя из сказанного, разрнвообразование в земной коре может рассматриваться как совместное проявлениедоух взаимосвязанных процессов: процесса зарождения зон локализованной деформации, ведущего к формировании уровня блоков, и процесса перемещения блоков по этим зонам.

Исследование процесса зарождения тектонических разрывов сводится, по существу, к установлении причин и механизмов резкой локализации деформации. С процессом "кусковой" деформации, т.е. перемещением блоков по разрывам в стесненных условиях связано *орик. понио целого класса структур»«* парагекезов в блоках, примыкающих к разрывам. Такого рода пзрагоиезы, или структурные рисунки, подробно опасанг и систематизированы Л.3.Лукьяновым и его последователями, и на них мы останавливаться не будем. Но с движением блоков по разрывам связано структурообразовалиэ в салю Я зона разрта, Структурные парагенези внутри зон сдвигания исследованы в ме'-'.шой стодени, особенно учетом их преддеформяциониой структуры. Этот вопрос является предметом няяих исследований.

Причины и механизмы зарождения зон локализация деформации.

Локализация деформации внутри объемоз возникает в связи с до-

формационной неустойчивостью, когда по каким-либо причинам становит-•с,< легче деформировать объем в том месте, где он уже был в какой-то степени деформирован. В неоднородной геологической среде имеется множество причин, порождающих неустойчивость деформации. Эти причины могут быть связаны с разными уровнями структурной организации и реа-лизовываться при различных типах иагружения. Характерным примером деформационной неустойчивости является образование трещин скалывания или разрывов сколового типа при деформации сжатия-растяжения, при этом сами трещины скалывания и разрывы являются зонми резкой локализации деформации сдвигания.

При заро-дении зон скалывания лринципиальное значение имеет установление причин локализации деформации сдвигания в относительно узких зонах деформируемого объема. Очевидно, чтобы по таким зонам произошло смещение, они должны изначально существовать в объеме, либо подготавливаться деформацией, предшествующей сдвиганию. В объемах с изотрпной зерновой структурой видимые изначальные зоны трансляций отсутствуют, следовательно есть основание считать, что они подготавливаются деформационной предысторией. Специальные экспериментальные исследования условий появления деформационной неустойчивости, проявляющейся в локализованном сдвигании показали, что неустойчивость появляется тогда, когда в деформируемом объеме преобладают механизмы разупрочнения. Иными словами, локализованная зона потенциального сдвигания подготавливается процессами, ведущими к раз-упрсшению материала в этой зоне. Один из таких процессов исследовался нами экспериментально на образцах из различных материалов, деформируемых в условиях сжатия-растяжения, при этом учитывалась изначальная изотропная зерновая структура образцов. Уже при небольших, размерах деформации в таких образцах появлялись системы мелких трещин отрыва, причем трещины в системах располагались четко у-чрядочен-но, создавая два типа зон: диагональные зоны эшелонированных трещин отрыва, и зоны, которые мы назвали зонами типа "коленвал". В зонах второго типа кулйено подставляющие друг друга отдельные трещины по простиранию смещаются то в одну, го в другую сторону, в результате чего формируется зона, ориентированная нормально к оси растяжения. На отдельных отрезках в образцах можно отчетливо наблюдать те и другие типы зон в чистом" виде, но в большинстве случаев отмечается их комбинация. В результате, весь образец разбивается на блоки в виде почотаний полос и ромбов, причем в различных материалах при одних ус-

ловиях нагружения угол наклона эшелонированных зон различный, т.е. ромбы более или менее вытянутые. Из закономерностей рисунка трещино-ватости вытекает важное следствие формирующиеся в результате деформации зоны мелких трещин отрыва типа "коленвал" являются потенциальными отрывами большего масштаба, а диагональные зоны эшелонированных трещин - потенциальным.-! зонами сдвигания. Таким образом, формирование диагональных зон трещин отрыва является одним из механизмов разупрочнения, вызывающим локализацию сдвиговой деформации. В работе рассмотрены физические причины, определяющие рисунок трещиноватости,

В природе весьма часто наблюдаются системы эшелонированных трещин отрыва, но их формирование связывается с деформацией сдвигания. Однако следует иметь ввиду, что такие системы могут формироваться и при деформации сжатия-растяжения, подготавливая сдвигание.

0изическоо^одел^опание_нгу!£иго^о-с]{л^ча2ьк ¿труктщп.

Во всех случаях формирования рассмотренных выше структурных па-рэгенезов кливаж-складки структурообразование завершалось образованием разрывов, причем образование разрывов подготавливалось структурными преобразованиями. Вместе с тем, в настоящее время в литературе ¡тгарого обсуждается вопрос формирования специфических надвигово-склад-чатих пнтиклинорных структур, обнаруживаемых геофизикой и бурением в перодопых и межгорных прогибах различных регионов. Интерес к этим структурам обусловлен приуроченностью к ним меторождений углеводородов. Характерной особенностью их строения является наличие в параге-незе " слепых" и клиновидных надвигов, сместители котс:^ к не выходят на поверхность, послойных срывов и т.п. Методами кинематических реконструкций устанавливается, что формиропание таких структур связано с зарождением внутри•горизонтально залегающих слоистых толщ "слепых" зон сдвигания, и перемещением по ним пластообразН''(х блоков пород, сопровождаемым послойными срывами. Иными словами, деформация в слоистом объеме начинается с формирования разрывов.

Рассматривая формирование кливажно-складчатых парагенезов мы отмечали, что для изгиба слоев в складки требуются определенные условия. Эти условия могут существовать в слоистой тслще изначально, либо, при определенном строении объем , достигаться за счет (¿ормиро--пания текстур. Но вполне возможны варианты, когда при наличии в объеме зерен и слоев, условий для .формирования текстур и складок но:, т.е. структуры уровня зерен и слоев изначально заблокированы. 13 этгм случае деформация может начаться с зарождения зон сдвигания.

Механизм формировашл надвигово-складчатых парагенезов в слоистых толщах изучался нами экспериментально на структурированных сре-,г ::х. В процессе проведения экспериментов были получены структуры со всеми элементами парагенезов, отмечаемыми в природе.

Образование ст£уктд)ных падагенезов при ¿е^о£мацни_сдвигания^.

Тектонические разрывы, представляющие собой зоны локализации деформации сдвигания, могут возникать в объемах пород в связи с перемещениями блоков"чундамента" по сформированным ранее границам. В этом случае породи "чехла" деформируются в условиях сдвигового наг-ружения. Термины "фундамент" и "чехол" б данном случае употребляются условно и отображают историческое сочетание разрезов, разделенных перерывами. Рри трансформации движений блоков фундамента в чехол, в породах чехла могут формироваться тектонические разрывы различных кинематических типов, при этом внутри зон сдвигания возможно формирование структурных парагенезов., исследование которых способствует установлению кинематики движения блоков.

Полевые наблюдения в зонах тектонических разрывов выявляют существенные различия в их внутреннем строении. Если попытаться классифицировать зоны разрывов по их внутреннему строению, можно наметить зоны, сложенные катаклиэитами и микститами, зоны повышенной тра-щиноватости, зоны интенсивного рассланцевания, зоны, сложенные мило-нитами, зоны сопровождаемые приразрывной мелкой складчатостью и т.п. Даже такой схематический анализ иллюстрирует различия во внутреннем строении зон разрывов. Вместе с тем, механическая обстановка их формирования в принципе одна и та же - все это локализованные зоны до-формации с- игания. Естественно возникает вопрос: чем обусловлены различия во внутреннем строении зон тектонических разрывов? Для ответа на этот вопрос нами была проанализирована деформация различным образом структурированных объемов в условиях сдвигового нагружения, причем анализировались объемы и с изотропными структурами, г объемы со структурной анизотропией, различным образом ориентированной по отношению к направлению сдвигания. Анализ показал, что в формировании тех или иных структур и их сочетаний ведущая роль принадлежит додеформационним структурам, которые различным образом реагируют на прилагаемую нагрузку. При деформациях изотропных структур, на ранних стадиях деформирования могут возникать различные текстуры, по-разному ориентироваыые по тнолению к сси сдиигания, что влияет на их дальнейшую деформационную эволюцию, проявляясь в структурах вращения,

наложенных структурных формах и т.п. Проанализирована физика процессов формирования различных структур и построена схема возникновения и эволюции различных структур при деформации сдвигания в изотропных структурированных материалах. Исследование деформации объемов со слоистой анизотропией изволило выявить весьма важное обстоятельство: структурообрауопание в расслоена!« средах при деформации сдвигания в большей мере зависит от ориентировки сдвига по отношению к ориентировке анизотропии, чем от реологии материала из которого состоят слои. Проведенные эксперименты подтвердили такой вывод. Вообще же, экспериментальное исследование деформации сдвигания на структурированных средах обнаружило значительное влияние изначальной макроструктуры образцов на деформационный процесс, которое практически невозможно учесть при реологических подходах, осредняющих механические свойства материала деформируемых объемов. Этот момент важно учитывать при определении критериев подобия в тектонофизичг 'ком моделировании. Исследование показало, что одним из важнейших критериев подобия, который не учитывается вообще, или учитывается частично, является геометрический критерий подобия, отражающий в моделях изначальную иерархическую структурную организацию деформируемых объемов земной коры. Учет этого критерия даже в качественном виде дает богатый материал для анализа природного структурообразующего процесса.

Детальное теоретическое и экспериментальное исследование процессов структурообразования при деформации сдвигания пг*чволило установить закономерности формирования различных парагенезйа, наблюдаемых внутри зсч разрывов в земной коре. Эти закономерности в значительной мере определяются изначальной додеформационной стру* .урой деформируемых объемов всех масштабных уровней, реакггия кс горой на прилагаемую нагрузку ведет к выработке новых структурных соотношений разномасштабных геологических тел. На конкретные механизмы структурных преобразований значительное влияние оказывают внешние условия деформирования/РТ-условия/, определяющие тот или иной ход структурообразования.

Таким образом, формирование тектг 'ичаских разовое в зег ой коре, с одной стороны, ведет к структурным преобразованиям среды внутри зон локализованной деформации, проявляющимся в преоС. аэовании имеющихся в объеме уровней структур, а с другой - подготавливает новый уровень структурной организации - уровень блоков, вовлекающийся в деформационный процесс.

6. Деформационно-химические парагенезы.

Происходящее в процессе тектонических деформаций необратимое изменение формы геологических объектов предполагает перераспределение слагающего их вещества: удаление его из одних частей системы и перенос в другие. Перераспределение вещества сопровождает деформации на всех уровнях структурной организации и может осуществляться механически, либо хим^асюш путем. Б последнее время установлено, что одним из наиболее распространенных механизмов деформационного перераспределения вещества, осуществляемого во фшюидсодержащих объемах земной корн при низко- среднетемпературных условиях, является меха-ну. м растворения под давлением - переотложения растворенного вещества, определяем-,:'*., такке, как механизм компрессионной ползучести. Этот механизм предполагает растворение во флюиде наиболее растворимых компонентов пород /кварца, кальцита, хлорита и др./ в местах их интенсивного сжатия, и переотложения растворенного вещества в формирующиеся при деформации пустоты, что приводит к развитию своеобразных деформационно-химических парагенезов: закономерных сочетаний структур растворения и структур переотложения растворенного вещества. Такие парагенезы, наряду со структурными, могут быть использованы в структурном парагенетическом анализе.

Развитию и протеканию деформационного механизма растворения под давлением способствуют все типы кеоцнорощгостей геологической системы, как внутренние, так и внешние. С внутренними /структурными/ не-однородностями связано возникновение и распределение концентраторов напряжений, определяющих как места растворения, так и места лереот-ложешш ра творенного вещества. Транспорту вещества от мест растворения к местам переотложения способствуют внешние неоднородности, при этом перенос вещества макет осуществляться как диТфуаией через флюид, так и фильтрацией флюида, насыщенного растворенными компонентами.

Структуры растворения в интенсивно деформированных объемах земной коры морфологически однообразны. Как правило, они зарождаются на неоднородностях уровня зерен /иливажные зоны/ или агрегатов зерен /стилолиты, муллионние и кливажнне швы/, но в процессе структурной эволюции могут формироваться и значительно более крупные структуры растворения в локализованных зонах деформации сжатия. Сопряженные со структурами растворения структуры переотложения растворенного вещества отличают ¡.я гораздо большим разнообразием, как морфологическим, так и масштабным, что часто затрудняет выделение деформационно-хими-

ческих парагенеэов. Фиксируются обычно отдельно либо структуры ряст-ворения,например, кливажннв зоны, либо структуры нвреотложеннп растворенного вещества, например, ми: рализовянные трешинм. Полный же парагеиез содержит как те, так и другие. Наиболее четко деформап-.;с»-но-химические пчрагенепч фиксируются тогда, когда структуры растворя-нип и структуры переотложения связаны с близкими по мяпгатябу неодно-родностями, например, эоин кливажа и "бородч нарастания" в "тенях давления" жестких зерен, или в замкях микроплоек. Однако, кроме такого, рассеянного формирования микропустот при деформации, могут формироваться и более кручине пустоты, в которь-е переоткладчвается растворенный материал, чясто образуя "волокнистые" агрегптч. Б рассмотренных выше парагенезах такие пустоты формировались на границ** ритмов во флигаереи разрезе, й этом случае растворенный материал пв~ реоткладнеялся более -концентрировано. "Волокнистые" жил«, находящиеся в парагенетнческой связи со стресстилолитями или кливажем, часто наблюдаются внутри по род без видимой связи с какими-то додеформаци-границами раздела. Такие жилы ориентированы'субпе- ендикуляр-н<1 к Я'.'ччм кливажа, причем волокна мирералов внутри жил параллельны ститлитяч или эоням юшяажа, "Волокнистме"ягрегаты переотложенннх минералов часто отмччяотся в "тенях давления" крупных зерен или скоплений зерен рудного вещества, а также цементируют разрушающиеся или растаскивающаяся в процессе деформации зерна или агрегаты зерен нерастворимых минералов.

Зоны переотлижения растворенного вещества формиру) -:'гя и на более высоких уровнях структур. Так, при будинировалии слоев в межбу-динннх прострэнстрох часто отмечаются жильннэ выделения кваряч илп кальцита. Эти же минералы слагают "седловидные жилы" в замках складок.

Процессы физико-химическоГС дифференциации вещества наблюдаются и при формировании тектонических разрывов в зонах локализации ¿'¿формации сжатия, а также при локализованной деформации сдвигания, которая в структурированных средах сопровождается дилатанспоннымя эффектами .

Наиболее часто наблюдаемая связь "вханиэмов дефсрмчнионно-х^'Щ-ческой дифференциации вещества со структурами зернового уроеня <<о-жет создавать представления о незначительности этих деформационных механизмов, однако широкое распространение в деформированных ооъема кливажа и кливаж-структур опровергает такие представления. Простые

подсчеты показывают, что при формировании отчетливо видимого кливажа происходит 20^-ное сокращение объема в направлении, нормальном . к цлоскостям кливажа. Это значит, что пятая часть объема, содержащего кливаж, растворена и переотлокена еновъ в различного рода пуато-тах. Такими эффектами вряд ли следует пренебрегать.

В заключение отметим, что специальное воделение и исследование деформационно-химич^:ких парагенезов может дать денную информацию при изучении эволюции любых тектонических структур, но особенно важными такие парагенезы становятся при анализе структур рудных полей и месторождений, т.к. с процессами деформационно-химической дкффе-реш^гации вещества может бить связь >.о форшрование и распределение рудных тел.

ГЛАВА 7. Динамический анализ деформированных объемов земной коры.

В современной структурной геологии разработано множество приемов и методов анализа тектонических структур, направленных на решение тех ш иных задач тектогенеза. Однако, достижения структурногео-логической науки весьма слабо используются в региональной тектонике и геодинамике. Основная причина такого положения заключается в практически полном отсутствии специальных структурных работ при проведении геологических съемок, что ведет к безвозвратной потере огромной части фактического материала, содержащего информацию о тектонических деформациях, устанавливающих различные соотношения разномасштабных структурных форм в земной коре.

структурные формы разных типов и масштабов, участвующие в строений земной коры, так юш иначе сочетаются друг с другом, причем в их сочетаниях отмечаются определенные закономерности, связанные с -раз личными причинами. В.В.Белоусовш /1971,1985/ отмечается три типа подобных сочетаний: историческое, обусловленное неоднократностью проявления деформаций в определенных объемах, региональное - характеризующееся закономерностями распределения тектонических структур в земной коре и механическое - определяющееся единством механической обстановки их формирования. При проведении съемочных работ на геологических картах к в сопровождающих их материалах с той или иной степенью детальности отражается лишь историческое и региональное сочетание различных структурных форм, и практически полностью отсутствует информация о их механическом сочетании, что исключает возможность использования полученных материалов для целей структурного анализа.

В результате, составляемые на основе съемок региональные течтб'.л*^ гае карты содержат, в основном, информацию формационно-тектоничес-кого характера, но весьма слабо соображают* сведения о деформациях /Паталаха,198б/, что порождает неоднозначности в трактовке меха! чэ-мов формирования картируемых структур. Вместе с тем, работами многих исслсдователе^убсдителыю показано, что дополнения материалов съемок ин|ормаци<зй структурногеологического характера, с одной стороны, подет к более качественному картированию, а с другой - позволит более аргументированно подходить к интерпретации картографических материалов. В этой свчзи представляется очевидным, что наиболее обо-снопашше тектонические игеодинамичаские реконструкции могут быть проведены лишь на оснозании установления закономерностей всех тинои сочетания структурных форм, содержащихся в исследуемом объеме земной коры: как исторических и региональных, так и механических.

Пр?дстамспная выше модель структурообразования опиентнрована на исследование закономерностей механического сочетания структурных фо»'м, т.е. сочетания различных структур, сформировавшхс э единой механической обстановке /в едином региональном по.'е тектонических напряжен:!*/. Естественно предположить, что возникновение в едином поло мяпряжени1» различных по типу и масштабу структурных форм обусловлено изначальным нооцнородностями депортируемой среды и их эро-лпцией в процессе прогрессирующей деформации. Этим обстоятельством продиктован наш подход к исследованию закономерностей механического сочетания структурных форм в земной коре; это яе обето ельство оп-редолют и прикладное значение механических структурных парагеиеэоп п региональна тектонических и геодинамических исследования)' Пара-генозн разномасштабных структурных форм содержат информацию о механических обстановка* их образования, закономерное ¡х распределения различиях механических обстяиопок в пространство и смене одних об-стяночок другими по времени. Поэтому установление закономерное.эй {•ормироплннл ларагенезоп разномасштабных структурных форм дает возможность проподить не только кинематический, но и динамический анализ де^орчированнмх обтемоп зонной коры, реконструировать их структурную эгюлицио. Проведение динамического анализа особенно важно п слопю-днслоцирояпнтгх объемах, а также при изучении стпуктур рудных нолеЯ и месторождений, в которых распределение рудных тел контролируется структурой.

В работе, на фактическом материале, полученном при детальных

-

структурных исследованиях, нроьеден динамический анализ о «ной из сложно построенных регионалишх структур Кмного Тянь-Ианя - КирГкГЗ-атинской сннфорые. Аналнь ьаилшался в выделения и детальном карти-роьашш парагенезов разномасштабных структурных форм, устансълешш механических обстановок их образования, корреляции обстановок а пространстве и времени, что иоаъошпо восстановить последовательность деформационных соби.-.а при формировании исследуемой тектонической единицы. Полученный структурногеологический материал ь значительной степени дополняет и расширяет имеющуюся геологическую информацию, полученную другими методами тектонического анализа, что позволяет с большей степенью достоьерности щ водить тектонические и. геодина-ыические ренонсу/кциа в исследованном регионе.

Заключение.

В заключение винесыш основные защищаемые положения:

1.Для исследования процессов тектогенеза предложена новая модель среды с иерархическом слоисто-блоковой структурой, которая, е отличие от традиционных моделей континуума, позволяет учитывать разномасштабные структурные неоднородности реальной геологической среды в механизмах тектонических деформаций.

2. В рамках предложенной модели установлены закономерности формирования аарагенезоь разномасштабных структурных форм, соответ-ствущих различным механическим обстановка«. Эти закономерности заключаются во взаимосвязи и взаимозависимости деформационной эволюции элементов разных уровней структурной организации иерархической системы, моделирующей геологическую среду. На примере Ккргазатинс-кой синфорш Южного Тянь-Шаня показано, что установленные закономерности позволяют решать обратную задачу: проводить динамический, анализ деформированных объемов земной коры по наблюдаемым парагене-зам разномасштабных структурных форм,

3. Детальное изучение конкретных деформационных механизмов, проявляющихся в неоднородной геологической среде, выявило существенную роль механизма компрессионной ползучести /растворения под давлением/, пркводяцех'о к формировании своеобразных деформационно-химических парагенезов: закономерных сочетаний структур растворения м,иаь[;алов и пород в коьцентраторах сжимающих напряжений и структур перблтлакения { отворенного вещества в концентраторах растягивающих напряжений. Анализ таких парагенезов дает возможность восстанавливать ¡.аенределение пат »напряжений в деформированных объемах земной

коры, что расширяет возможности структурного парагенотического анализа.

4, Проведенные физические ai терименты на структурированных средах показали, что механическое поведение деформированных объемов в значительной степени определяется их внутренней иерархической структурой, перестройки которой в процессе прогрессирующей деформации значительно изменяет реология массивов. В этой связи, одним из главных критериев при физическом моделировании парагенеров разномасштабных структурных форм должно быть геометрическое подобие детальной додеформационной структуры объекта и модели, а но их осред-ненные реологические характеристик!!.

Список основных работ автора, опубликованных по теме диссертации

1. [Слитж плойчатости в метаморфических поводах Макбтльского б^ахиантиклино^ия^/СеверныЯ Тяиь-Шань/. /Вести.МГУ, сер.геол.,

2. Связь пеформоций пород и метаморфизма при формировании структуры Макбальского орахиантиклинория /Северный Тань-Шш"*/. // Изв. bSv-ob, геол.и рпзв.,I9B3, 9 С. 14-19

3. Структурно-метаморфическое развитие и механизм образования Макбальского бряхиантчклинория /Северный Тгснь-Пань/. /Автореферат каид. дисс. ,15., МГУ, 1984 г.

4. К природе хловит-мусковитовых порфиробластов.//Вестн.МГУ, сер.геол..ICCG, 4, С. 30-43

5. Экспериментальное и математическое моделирование процесса образования структур в неоднородных средах для изучения условий формирования складок Терско-Сунженско?* области.//ТР.Второго Всес. симпоз."Экспериментальная тектоника в решении задач теоп. и практ. геологии, I9C7 тез.докл. С..193-194 /соавторы Н.В.Кор: .овский, В.О.Михайлов, Л.В.Панина.

6. ' Слипам, сланцеватость. Морфология и генезис.//В кн.: Мат-лы ХУП науч.конф.молодта ученых геол.Ф-та МГУ. Дел. ВИНИТИ, 191 ' соатор В.А.Галкин.

7. Морфологические и генетические различия с, шцеватости и кливажа горных пород.//Геотектоника, 1988, $ 5. С. 15-24/ соавтор В.А. Галкин.

8. Роль неоднородности при деформациях пород в низко- средно-темпепатурных условиях метаморфизма.//Тр.П Всесоюз.школы "Структурный анализ крист.комплексов , i960,тез.докл. С.72-73.

9. Корреляция деформационно-метаморфических событий в Киргия-атинской синформе Южного Тяг)ь-Шаля.//'г\П Всесоюз.соли "Стру -турныЯ анилиэ крист.комплексов", 1988, теэдокл. С.42-44/соавторч В.л.Галкин, D.A,Морозов, Ф.Л.Яковлев.

10. Механизм образования кливажа в обломочных горньи породах. Весту.МГУ,сер.геол.,1909, » I. C.IS-27

11. 0 сосгношении кливажа со складками /\ летический аспект/.

Вести. МГУ, сер. геол., 1989, ,¥4. С. 3-14.

12. Неоднородности земной кори как фактор структурообразовашш. Сб. "Дискретные свойства геофизической среды", М., Наука, 1989.

С. 61-70/ соавтор В.А.Галкин.

13. Структурная эеолющш термальных куполов. //Тр. Ш Всесоюз. школы "Струит, анализ крист. комплексов", Каев, 1990, тез.докл., чЛ. С. 35-34.

14. Форшровэд—е тречушоватости и разрешал: зон в структурированных средах /по экспериментальным даннкм/. //Сб.: Тектонофяз. асгекты^азломообразоваЕИя в литосфере. Иркутск, 1990, тез.докл.

15. Зарождаются та "греищны скалывания" путем скалывания?//Сб.:

Текгонофиз. аспекты даалокообразо: .ная в литосфере. Иркутск,1390, тез.докл. С. ~7 18 /соавтор М.А.Гончаров.

16. Структурные уровни деформаций в земной коре.// Сб.: Экспериментальная тектоника и полевая тектонойязяка. Киев, Наукова думка , 1991. С. 297-300.

17. Структурообразоваше в неоднородной геофизической среде. 'Гр. Международной конфео. "Строение л геодинамика зем. кош и верхи, мантии", М., 25февраля-3марта 1991, тез.докл. С. 153-154/ соавтор

B.А.Галкин.

18. Модель структурообразоваиия в неоднородной геологической среде. //Вест. МГУ, сер. геол., 1991, И. С. 27-33.

19. Формирование надвигово-склацчатого парагенеза в слоистих толщах по везультатам физических экспериментов. //Сб.: Механизмы структурос^разования в литосфере и сейсмичность, и,, 1991, тез.докл.

C. 127-128/ соавтор Н.В.Короиовский.

20. Механизм формирования парагенеза кливаж-складки. //Сб. :Меха-низмы сгр^кту^ообразованля в литосфере и сейсмичность. М., 1391, тез.

Под/1, в неч. 24,03,92 г. Тираж >00 экз. Заказ # 13451