Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Принципы и методические приемы комплексного структурного анализа складчатых форм в сложно дислоцированных толщах

ВАК РФ 04.00.01, Общая и региональная геология

Автореферат диссертации по теме "Принципы и методические приемы комплексного структурного анализа складчатых форм в сложно дислоцированных толщах"



Ой

« И я Г- *' .'/■■.)

* и " РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ИНСТИТУТ ГЕОЛОГИИ И ГЕОХРОНОЛОГИИ ДОКЕМБРИЯ

На правах рукописи

5ИААСС Александр Сергеевич

ПРИНЦИШ и МЕТОДИЧЕСКИЕ ПРИЕШ КОМПЛЕКСНОГО СТРУКТУРНОГО АНАЛИЗА СКЛАДЧАТЫХ ЗОРМ В СЛОЖНО ДИСЛОЦИРОВАННЫХ ТОЛЩАХ

04.00.01 - общая и региональная геология 04.00.08 - петрография, вулканология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора геолого - минералогических наук

Санкт-Петербург 1993

Работа выполнена б Пермской государственном техническом университете

Официальные оппоненты:

доктор геолого-минералогических наук Гончаров U.A. (МГУ, г.Москва);

доктор геолого-минералогических наук Казаков А..Н. (Инст. геол. и геохр. докембрия РАН, г.С.-Петербург);

доктор геолого-минералогических наук Мораховский В.Н. (Горный институт, г.С.-Петербург).

Ведущая организация - Институт геологии Карелии

(г.Петрозаводск).

Защита диссертации состоится "2-7-" е^са^ 1993г. в час. на заседании специализированного Совета

Д 003.72.01 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора геол.-мин.наук при Институте геологии и геохронологии докембрия Российской Академии Наук по адресу: г.С.-Петербург, наб.Ыакарова,2.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИГ и ГД РАН.

Автореферат разослан a«'¿esJ! 1993г.

Ученый секретарь специализированного Совета, кандидат геолого-минералогических наук

Е.И.Кравцова

Актуальность проблемы. Структурные исследования в складчатых областях, проводимые на основе применения новых методов, разрабатываемых в последние десятилетия отечественными и зарубежными учеными, свидетельствуют об исключительно широких возможностях проникновения структурного анализа в сущность природных процессов геологического прошлого.

Значительный вклад в развитие новых направлений и методов структурного анализа внесен исследованиями В.Д.Вознесенского (1978, 1980, 1984), М.А.Гончарова (1978, 1989), Н.В.Горлова (1967, 1980, 1984), Л.Ф.Добржинецкой (1978, 1989), В.Л.Дука (1967, 1975), А.Н.Казакова (1967, 1970, 1976, 1980, 1987), Ю.И. Лазарева (1966, 1972), Ю.В.Миллера (1973, 1976, 1977), Е.И.Пата-лахи (1968, 1969, 1970, 1981), Ю.И.Сыстры (1978), В.В.Эза (1967а, 19676, 1969, 1978, 1985), Дж.Рамсея (1967), Ф.Тернера и Л.Вейса (1963) и многих других ученых. Теоретические положения и методические приемы исследований, разработанные к середине семидесятых годов, были систематизированы, в значительной степени углублены А.Н.Казаковым (1976, 1987).

Весьма важным событием, оказавшим серьезное влияние на дальнейшее совершенствование и развитие научно-методических основ структурно-геологических исследований, является создание в 1986 году Всесоюзной (Всероссийской) Школы структурного анализа, объединившей основные силы структурщиков нашей страны.

Конференции, регулярно проводимые Школой, свидетельствуют о гироком спектре проблем,которыми занимаются отечественные геологи, и о значительных достижениях по различным направлениям структурных исследований теоретического и прикладного характера. В то же время выяснилось что возможности структурного анализа далеко не исчерпаны, более того, существуют еще серьезные пробелы в разработке методических приемов исследований, обусловленные,в частности, наличием нерешенных проблем и отдельных принципиальных вопросов морфологического, стереогеометрического и динамического анализа макростру-ктурных тектонических элементов, связанных со складчатыми и сдви-гово-складчатыми деформациями. Нет достаточной четкости и математического обоснования принципов выделения структурных и структурно-метаморфических парагенезисов,являющихся главным критерием оценки достоверности количества и последовательности выделяемых этапов деформации в сложном процессе структурной эволюции метаморфических

3

комплексов. Без решения этих и ряда других вопросов невозможна разработка полного методического цикла структурных исследований в сложно дислоцированных комплексах. Восполнение отмеченных пробелов является основной тематикой диссертации.

Актуальность работы определяется ее непосредственной причастностью к решению фундаментальных проблем структурной геологии, геологической съемки и изучения рудоконтролирущих структур в соответствии с требованиями современной геологической науки, еформу -лированными широкомасштабной программой "Госгеолкарта-50", реше -ниями и рекомендациями Междуведомственного тектонического комитета и Всероссийской Школы структурного анализа РАН.

Цели и задачи исследования. Основной целью настоящей работы является дальнейшее развитие теоретических основ и методики структурного анализа в сложно дислоцированных комплексах. Перед автором стояли задачи разработки и научного обоснования:

1) новых принципов морфологической систематизации складок и киь..бандов;

2) стереогеометрических закономерностей поведения структурных парагенезисов при цилиндрическом и коническом типе деформаций;

3) принципов и методов динамической интерпретации ориентировок макроструктурных элементов;

4) причинно-следственных связей деформации и перераспределения вещества в складчатых и сдвигово-складчатых структурах.

Основная часть разработанных методических приемов структурного анализа предназначается для их применения в процессе геоло-■'о ямочных работ и при геологическом доизучении ранее заснятых г_ . адей, а также для детальных специализированных исследований.

Научная новизна и защищаемые положения. В работе впервые рассматривается методика реставрации нормального сечения складчатых форм по естественным случайным сечениям и разработан единый принцип морфологической систематизации складок. Рассчитана специальная номограмма, позволяющая производить массовый морфологический анализ симметричных форм. Аналогичные разработки сделаны для сдвигово-складчатых структур--кинкбандов.

Детально рассмотрены и углублены теоретические основы и методы стереогеометрического анализа структурных парагенезисов при

4

цилиндрическом и коническом типе складчатых форы, в том числе при наложенных деформациях. Рассчитана палетка, позволяющая опреде -лить стереогеометрические характеристики и типы складок при любой пространственной ориентировке шарниров.

Впервые дается теоретическое обоснование и принципы динамического анализа ориентировок деформированных макроструктурных элементов. Разработана методика определения динамических направлений в угловатых и сигмоидальных кинкбандах, принципы реставрации поля напряжений при неоднократных: деформациях для различных этапов структурного развития толщи.

Разработаны принципиальные методические основы анализа причинно-следственных связей складчатых деформаций и перераспределения вещества в гегерогенно-слоистой толще. Установлены закономерности локализации различных минеральных новообразований в зонах относительного структурного разуплотнения, возникающих в складчатых я сдвигово-складчатых структурах в процессе деформации.

В соответствии с проведенными исследованиями основные защищаемые положения могут быть сформулированы следующим образом:

1. Новый принцип типизации пликативннх форм является аналитической базой массового изучения морфологических характеристик складок.

2. Стереогеометрический анализ как один из основных методов установления структурных парагенезисов и главный критерий выделения этапов деформации в сложно дислоцированных комплексах.

3. Макроструктурные тектонические элементы и их ориентировка в пространстве - следствие и вещественное отражение поля напряжений, в котором они были сформированы, что позволяет воссоздать основные динамические направления в период соответствующего этапа деформации.

4. Складчатые деформации неизбежно приводят к возникновении, зон относительного структурного разуплотнения, которое является важнейшим фактором перераспределения и дифференциации вещества в природных слоистых средах.

Практическое значение работы. Комплекс методических приемов структурных исследований, излагаемых в диссертации, позволяет производить кассовый морфологический анализ складчатых и сдвигово-складчатых структур различного масштаба, однозначно расшифровать последовательность геологических событий в сложно дислоцированных комплексах, реконструировать

5

динамическую обстановку на различных этапах формирования современного структурного плана, выявить пространственно-временные и генетические взаимоотношения процессов деформации, метаморфизма и рудообразования, дать конкретные практические рекомендации по направлению поисково-разведочных работ. Эти задачи успешно реса-лись автором при составлении крупномасштабной геологической карты Мамской кристаллической полосы и ее обрамления, при структурных исследованиях на Среднем Урале и в Северной Африке, что позволяет рекомендовать разработанные методические приемы структурного анализа для широкого внедрения в практику геолого-съемочшх работ. Методические разработки автора применяются другими исследователями не только на стадии геолого-съемочных работ, но и при анализе конкретной структурной ситуации в процессе изучения рудо-контролирующих структур. Так в Среднем Побужье были существенно увеличены перспективы запасов железорудного сырья Секретарского месторождения на глубину в результате проведения стереогеометри-ческого анализа по нашей методике (А.А.Сиворонов, А.Б.Бобров, 1983).

Исходные материалы. Основой для написания диссертации являются материалы, полученные в процессе тридцатилетних структурных исследований автора, проводившихся, главным образом, в Северо-Байкальском нагорье (Мамская кристаллическая полоса), в складчатом обрамлении Кузнейкой впадины, на Среднем Урале и в Северной Африке (Алжир). Широко использовались также отечественные и зарубежные публикации по данной тематике.

Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались и обсувдались на У1 и.УШ конференциях по геологии Прибайкалья и Забайкалья (Чита,1969, 1971), на П научной конференции по геологии Байкало-Патомского нагорья (Иркутск,1969), на У конференции молодых научных сотрудников Восточной Сибири (Иркутск, 1971), на Всесоюзном совещании по внутренней геодинамике (Ленинград, 1972), на Всесоюзной теоретической конференции по геологии и генезису пегматитов (Ленинград, 1973), на Всесоюзном семинаре "Принципы и методы изучения структурной эволюции метаморфических комплексов" (Ленинград, 1976), на I, Ш, 1У Всесоюзных (Всероссийских) школах "Структурный анализ кристаллических комплексов" (Москва, 1986; Киев, 1990; Иркутск, 1992), на французско-алжирском симпозиуме по методике структурных исследований (Анна-

ба, 1988). а также на различных отраслевых, региональных и межвузовских совещаниях и конференциях.

Основные положения диссертации опубликованы в 22 работах, в том числе в двух монографиях на французском и русском (в соавторстве) языках, одном учебнике по структурной геологии на французском языке (в соавторстве), отражены в 16 производственных, госбюджетных и научно-исследовательских отчетах. Некоторые реэуль -таты исследований были использованы другими авторами при издании учебников для высшей школы и методических пособий по геологическому картированию.

За консультации и замечания, полученные по различным разделам работы в процессе ее выполнения или обсуадения автор выражает глубокую признательность докторам геол.-мин.наук Н.В.Горлову, В.С.Заика-Новацкому, А.Н.Казакову, А.В.Лукьянову, О.В.Миллеру, Ю.М.Соколову, В.В.Эзу, кандидатам геол.-мин.наук А.И.Мельникову, А.В.Синцову, Ю.Й.Сыстре, французским исследователям М.Брюнелю, Ж.Глейзу и М.Матоеру.

Реферируемая диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения, общим объемом 240 страниц машинописного текста, иллюстрируется 110 рисунками и графиками. Список литературы содержит 227 наименований.

ГЛАВА I. ШРФОЛОГШ СКЛАДЧАТЫХ СТРУКТУР

В общем комплексе структурных исследований одним из первых этапов работы является изучение морфологии складчатых форм. Их характерные особенности выявляются в срезах, перпендикулярных шарнирам. В природных условиях геолог обычно сталкивается со случайными сечениями, в которых в общем случае непропорционально искажены все истинные параметры складки. Даже самая простая по морфологии складка в зависимости от ее сечения может быть отнесена к совершенно различным морфологическим и даже генетическим типам. При изучении складчатых форм по случайным сечениям, без внесения строгой корректировки на неперпендикулярность естественного среза шарниру, исследователь может дать серьезную структурную дезинформацию, которая неизбежно повлияет на решение последующих более сложных задач теоретического и практического характера.

Во избежание ошибок такого рода автором разработана методи-

ка, позволяющая с большой степенью точности реставрировать геометрию любой складки в нормальном сеченик.

Исходным полевым материалом для проведения этой работы является масштабная зарисовка или фотография складки в случайном сечении (в "картинной плоскости") с проведенной на ней горизонтальной линией. Определяется также по возможности более точная ориентировка шарнира складки с.помощью сетки Вульфа по нескольким замерам элементов залегания деформированного в складку слоя. Наконец, необходим замер азимута и угла падения "картинной плоскости".

На основании этих данных реставрация нормального сечения складки производится в следующем порядке:

1. Строится стереограмма на которую наносится след плоскости случайного сечения - ССт, проекция шарнира - Ш и след перпендикулярной шарниру плоскости, которая будет отвечать ориентированной в пространстве плоскости нормального сечения - НС.

2. Определяется угол у* между СС и НС.

3. Определяется угол £ мезду линией ЛП, образованной пересечением СС и НС, и горизонтальной линией (ГЯ), нанесенной на "картинную плоскость".

4. Находится коэффициент поправки К на аеперпенди кулярно стъ случайного сечения по отношению к нормальному по формуле:

К= Со$ у

5. На зарисовке (фотографии) складки с проведенной на ней. горизонтальной линией СП), наносится линия пересечения нормального и случайного сечений (ЯШ по известному углу .

6. Слева или справа от зарисовки восстанавливается перпендикуляр к ЛП и градуируется от точки пересечения в соответствии с ыаштабом или в условных единицах.

7. По внутреннему и внешнему ограничению слоя равномерно на- , носится серия точек и определяется их расстояние (А/ ) от линии

ЛП.

8. По формуле К находится положение этих точек, соответствию:^' нормальному сечению ( N4 - расстояние нового положения точки ог линии ЛП).

9. По вновь полученным точкам делается чертеж складки, соответствующий ее истинной морфологии в нормальном сечении.

Для удобства работы рассчитана номограмма, погволянщая без применения формулы быстро определить величину К з зависимости

от угла у . В тех случаях, когда угол между плоскостью нормального сечения и "картинной плоскостью" не превышает 20-25°, искажение морфологии складки незначительно и ее геометрический анализ можно производить без предверительной корректировки.

В связи с морфологическим многообразием складчатых форм,которое можно наблюдать в любом сложно дислоцированном комплексе, неизбежно возникает проблема их геометрической типизации, Одним из наиболее интересных направлений в детальном изучении геометрии складок являются разработки Дж.Рамсея (1Э67),Г.Рамберга(19оЗ). А.Н.Казакова (1976) и других исследователей. Разработанная ими методика основана на внесении новых геометрических параметров, таких как расстояние между двумя касательными к внешней и внутренней дугам изгиба складки - (нормально к касательным) и Т^ (параллельно осевой плоскости складки). Введено понятие изогон -линий, соединяющих точки касания и образующих веер, характер которого зависит от морфологического типа складки..Анализируетег так-^е параметр 5 - угол между изогонной и . Все эти величин: находятся в определенной зависимости от угла оС мезду нормаль.-, к осевой плоскости (нулевой касательной) и отмеченными вкхе касательными. Геометрические связи этих параметров выражаются в конечном итоге в виде специальных графиков, на которых каждая складка изображается линией, по характеру и положению которой определяется ее принадлежность к тому или иному классу.

При всем совершенстве данной методики она является весьма трудоемкой и может быть применена лишь для характеристики единичных форм. Б связи с этим перед автором стояла задача поиска иного методического подхода к данной проблеме, позволявшего дать достаточно полную и четкую морфологическую характеристику при массовом изученчи складчатых форм, их типизацию и сравнительны", анализ на статистической основе.

Разработана типизация симметричных складок, которая базируется на сравнительном анализе следующих геометрических параметров:

1. Соотношение радиусов изгиба внутренней ( ) и внешне;" ( В.2) дут деформированного слоя.

2. Отношение мощности слоя в крыле (Ц>) к его мощности по осевой плоскости (Му).

3. Отношение осеЕой модности б крыле (М^) к У*-.

4. Характер Ееера изогон.

5. Максимальный угол веера изогон.

6. Параметры I , Т и 4.

Анализ взаимоотношений всех геометрических параметров, проведенный на многочисленных природных складках различных регио -нов, позволил сделать вывод о том, что главнейшими характеристиками, определяющими морфологию симметричных форм, являются коэффициент К (отношение мощности деформированного слоя в крыле к его мощности по осевой плоскости) и угол складки оС . Все остальные параметры, такие как характер веера изогон и его максимальный угол, соотношение осевых мощностей в крыльях и перегибе, разность радиусов изгиба внутренней и внешней дуг и т.д., являются производными, закономерно вытекающими из главных.

При обобщении геометрических характеристик установлено,что все складки укладываются в единую логически выдержанную систему. По убывающей величине коэффициента К а ,,<:.);яется шесть теоретически возможных типов складок (рис. I):

Тип I - К > I (В природных условиях складки этого типа нами не встречались, однако они выделяются в классификациях Дж. Рамсея, А.Н.Казакова и некоторых других авторов).

Тип П - К = I (параллельные складки).

Тип Ш - I Ж > (переходные от параллельных к по-

добным) .

Тип 1У - К = $1к (подобные складки).

Тип У - 0 с К < (переходные от подобных к

седловинным).

Тип У1 - К = 0 (седловинные складки).

Для практического определения типа складки по ее углу и величине К рассчитана номограмма, каркас которой образуют три линии, соответствующие положению "чистых" форм (типа П, 1У, У1) при различных углах складки. Расположенные между ними поля отвечают всем возможным положениям переходных форм (рис. 2).

Исходными данными для практической работы являются полевые замер!! Мр М^ и об , на основании которых любая симметричная складка находит свое место на номограмме в виде точки. На одной и той же номограмме могут анализироваться сотни складок. Данные могут наноситься различными условными значками в зависимости от литолого-петрографического состава деформированного слоя. В гетерогенных толщах разнородные по составу слои, смятые в одну ск-

ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ ТИПИЗАЦИЯ

СИММЕТРИЧНЫХ СКА А ДОК

Р2С. I

С6

130 -

Рис. 2. Морфологический анализ складчатых форм. Элементарные складки: 1-е аргиллитах, 2 - в кристаллических известняках, 3-в пос=» чакяках, 4 - в гнейсах; 5 - кварцевно обособления в замке; б - результирующая складчатая форма; 7 •• частные полояешш элементарных форм в " затухающей складке"

0.05 010

015 0.20 0.25

0.30 ОЬ.5 ОЗД 0.Ц5 050 0.55 0.Б0 0 65 0.70 075 030 035 0.90 095 1.00

5 НЮ® гп?

ладку, следует анализировать раздельно.

Апробация методики проведена в Аннабинском кристаллическом массиве, в вендском комплексе Среднего Урала и, частично, по коллекции образцов складок из Мамской кристаллической полосы.Некоторые общие результаты анализа сводятся к следующему:

- идеальные складки П, 1У и У1 типов встречаются в природе очень редко;

- существенное влияние на морфологию элементарных складок оказывает различие литолого-петрографического состава слоев и характер их переслаивания;

- при деформации гетерогенной по составу слоистой пачки элементарные формы в одной и той же складке часто представлены двумя -тремя геометрическими типами;

- при рассмотрении складки в целом наблюдается устойчивая тенденция к формированию геометрического типа 1У (подобные складки), независимо от морфологии слагающих ее элементарных складок

(рис. 2).

Помимо типизации складчатых форм с помощью номограммы проводится статистический анализ и обобщение закономерностей развития складчатых деформаций в различных по литолого-петрографичес-кому составу породах деформированной толщи, сравнительная характеристика складчатости различных участков и регионов, а также ряд вопросов прикладного характера.

Значительно сложнее обстоит дело с геометрической типизацией асимметричных складчатых (сдвигово-складчатых) форм. Они могут бить разделены на три основных категории: I) кинкбанды, 2) дополнительные или осложняющие складки, известные под названием складок волочения. 3) прянацвкговые складки, к которым могут быть отнесены также формы, связанные с другими дизъюнктивными дислокациями.

Кинкбанды зто пластинчатые зоны, в которых слоистость (сланцеватость) претерпела резкий угловатый или сигмоидальный изгиб относительно ее ориентировки за пределами зоны.

Природные канкбанда подразделяются по своим размерам (Тох-туев, Флаасс, 1978) на:

1. Микрокинкбанды - ширина структур менее I мм.

2. Ь'езо кинкбанды - ширина структур от I мм до I ы.

3. Ыакрокинкбанды - ширина структур от I м до 1000 м.

4. Мегакинкбанды - ширина структур более 1000 м.

Морфологические разновидности кинкбандов весьма многообразны. По характеру изгиба слоистости (сланцеватости) они подразделяются на два основных типа:

1. Тип К I - кинкбанды с резким угловатым изгибом плоскостных текстур в пределах зоны.

2. Тип К П - кинкбанды с плавным сигысидальным изгибом.

Аналогично складчатым структурам, конкретная морфологическая характеристика кинкбанда дается в сечениях, перпендикулярных шарнирам изгиба.

Б угловатых кинкбандах различают внешний угол (oí. ) - между плоскостью, ограничивающей зону, и ориентировкой плоскостной анизотропии за пределами структуры, и внутренний угол (Jb ), образуемый той не плоскость» и деформированной плоскостной текстура?, внутри кинкбанда. В зависимости от соотношения величин этих углов ш выделяем три подтипа структур:

1. К I - А (j3>oC)

2. К 1 - Б (J> = oL)

3. К I - С íjñ<oC)

Дчя более полного и точного представления о морфологических, особенностях кинкбандов и их сравнительной характеристики рассчитана специальна?, номограмма.

Сигмоидалькые кинкбанды чаще всего представлены а виде з=з-лонированкых пар син-и антиформных сопряженных изгксое. Обычно для них характерны плавные сочленения слоистости - сланцеватости, внутри зоны и за ее пределами. Мофэлогия сигмоидальных кинкбандов изменчива по простиранию структуры и в целом более сложна по .'•савненя'О с угловатыми формами. Применяя аналогичный принцип ти-.r/зации, использовавшийся для угловатых кинкбандов, скгыоидаль-ные фср!.а, за редким исключением, представлены лить одним под -типом - КП - С, в котором величина $lnc¿ /Sin, Jb может теоретически колебаться от 0 до I.

Помимо основных типов KI и КП в ряде регионов автором были встречены кинкбанды смешанного типа, представляющие собой их комбинацию в пределах одной и той se зоны.

Складки волочения являются пликативными формами, осложняющими крылья более крупных складок, именуемых главными или материнскими. "Дополнительные складки", "дочерние с клади»'", "пара -

зитические складки" являются синонимами, употребляемыми некоторыми авторами вместо термина "складки волочения".

Наиболее характерными чертами этих складок являются:

- различная длина и, в большинстве случаев, мощность сопряженных крыльев;

- неравенство двухгранных углов, образуемых осевой плоскостью и крыльями;

- параллельность зеркала складок крылу материнской структуры;

- зеркальная симметрия рисунка в смежных крыльях относительно осевой плоскости материнской складки.

3 гетерогенной толще складки волочения чаще всего развиваются в относительно менее вязких слоях. Устанавливается определенная закономерность их развития в зависимости от морфологического типа элементарной складки. Так тип П осложняется складками волочения в редких случаях. Тип Ш, наиболее распространенный среди природных складок, характеризуется достаточно интенсивным развитием складок волочения в крыльях и их затуханием в замковой части. В подобных складках (тип 1У) складки волочения аналогичны подтипам Щ-г и У-а. Тип У характеризуется увеличивающейся интенсивностью развития складок волочения в приэамковой части по мере уменьшения коэффициента К.

В основу геометрической типизации складок волочения могут быть приняты такие параметры как степень асимметрии, угол складки и относительная мощность крыльев. Однако четкой взаимозависимости этих параметров в природных складках не установлено.

Принадвиговые складки при общем сходстве морфологических черт со складками волочения по сумме различных геометрических признаков более разнообразны. Развиваясь как в аллохтонной, так и в автохтонной частях, наиболее сложную морфологию они имеют в непосредственной близости от сместителя. Здесь можно встретить специфичные канатообразные формы, складки с изогнутыми осевыми поверхностями, создающими впечатление наложенной деформации,складки, осложненные микронадвигами в подвернутых коротких крыльях. Нередко мощность коротких крыльев меньше чем длинных, а осевые плоскости субпараллельны основному сместителю.

По мере удаления от сместителя морфология принадвиговых складок постепенно упрощается. Уменьшается количество осложняющих микросмещений дизьюнктивного характера, осевые поверхности име-

ют меньший угол наклона, углы складок увеличиваются.

Асимметрия принадвиговых складок закономерна. Короткие крылья антиклинальных форм всегда располагаются с фронтальной стороны надвига и часто запрокинуты. Статистически усредненная ориентировка шарниров образует на стереограмые пояс с достаточно четким максимумом. Пояс контролируется дугой большого круга,совпадающей со следом плоскости сместителя, а максимум параллелен фронтальной части надвига.

Наложенные складчатые формы. Проблемам изучения наложенных деформаций в последние десятилетия уделяется большее внимание. Установлено, что все древние метаморфические комплексы, а нередко и неметамо ревизованные толщи, претерпели в процессе своего развития неоднократные складчатые деформации, создающие в конечном итоге настолько слоеный структурный план, что для его расшифровки необходимы весьма трудоемкие исследования с применением новейших методов структурного анализа.

Элементарными признаками, которые могут быть использованы для установления наложенного характера складчатых форм, являются:

- изгибание осевых плоскостей складок, сформированных в предшествующие этапы деформаций;

- деформация шарниров ранних складок;

- деформация сланцеватости (кливажа);

- деформация минеральной линейности, бороздчатости, штрихов скольжения.

Нередко принадлежность тех или иных структурных элементов к определенному этапу деформации и связанных с ним складчатым формам может быть установлена лишь с помощью стереогеометрического анализа.

Морфология наложенных складчатых форм зависит от сформированной предшествующими этапами деформации структурной анизотропии толщи, от взаимной ориентировки ранних и наложенных струк -турных элементов, от интенсивности наложенной деформации и других причин, в результате чего возникает такое морфологическое многообразие наложенных форм, что возможность их типизации становится проблематичной. Лишь по своей формальной геометрии они могут подразделяться на синформные и антиформные складки (Флаасс, 1969; Белоусов, 1971 и др.). В целом же их подробная морфологическая характеристика индивидуальна.

Некоторые вопросы механизма образования складчатых форм

Различные типы и подтипы складчатых форм рассматривались с позиций их сугубо морфологических особенностей. В то же время морфология катдся складки, являющейся конечным результатом деформации, в той или иной степени отражает ее генетическую суть.

В гипотезах, касающихся механизма складкообразования по типу "общего смятия" можно выделить три основных направления:

1. Складчатость является результатом горизонтального сокращения слоистого массива.

2. Складкообразование происходит при неизменности горизонтальных размеров массива за счет удлинения слоев.

3. Складчатость - результат сложного взаимодействия первых двух факторов.

Многочисленные эксперименты по моделированию складчатых деформаций не смогли дать окончательного ответа з пользу универсальности той или иной из этих гипотез. Многими авторами справедливо отмечается, что данные тектонического моделирования должны использоваться с большой осторожностью, лишь как вспомогательный материал .

Действительно, сама по себе морфологическая разнотипность элементарных складок, объединенных единой складчатой формой, является серьезным аргументом в пользу существенных различий про -цесса деформации различных по вещественному составу слоев.

С целью установления наиболее вероятного механизма образования симметричных складок в толще флишоидного переслаивани); песчаников и аргиллитов всндского комплекса Среднего Урала анализировались все структурные признаки и их различия в каждой элементарной форме - штрихи скольжения, складки волочения, изменение мощности, структуры будинаж и т.д.

Так в одной из складок были детально изучены пять соседних элементарных форм. Установлено согласно изложенной выше методике, что кавдая из них относится к различным морфологическим типам: П, Ш-Б, Ш-В, 1У и У-В (рис.2, складка с углом 44°).

Штрихи скольжения и складки волочения свидетельствует об интенсивных внутрислоевых (в аргиллитах) и межслсевых дифференциальных подвижках, обусловленных изгибом пластов. Значительное увеличение мощности аргиллитовых прослоев в замковой части и их уто-

нение и растяжение в крыльях, фиксируемое структурами будииаж, свидетельствует, кроме того, о выжимании материала в замок эле -ментарных складок из крыльев. Песчаники изменяют свою мощность незначительно, либо сохраняют ее неизменной, образуя элементарную складку изгиба.

Таким образом, если рассматривать складку в целом с позиций существующих генетических классификаций, она является полигенетической, как и большинство природных складок в гетерогенно-слоис-тых толщах. Неприемлемость такого термина очевидна, поскольку это единый процесс изгиба со скольжением в значительной степени ос -ложненный внутрислоевым перераспределением (течением) материала.

В метаморфических толщах плавные складки образуются по аналогичному принципу, однако, по мере увеличения интенсивности сжатия, деформация изгиба и сопровождающие ее процессы перераспределения вещества сменяются общим растяжением по оси А.

ГЛАВА П. СТЕРЕ0ГШМЕТИ4ЧЕСКИЙ АНАЛИЗ

Стереогеометрический анализ проводится в комплексе с морфологическим анализом складчатых структур. Его компетенцией является количественно-статистическая оценка пространственных ориентировок и парагенетических связей различных структурных элементов деформированных комплексов, расшифровка последовательности их образования и выделение этапов деформации в процессе структурно Г-эволюции исследуемого региона. Основным инструментом для решения этих задач является стереографическая, сетка Бульфа.

Все структурные элементы, являющиеся объектами анализа подразделяются на три основных категории - линейные, плоскостные и объемные.

Главными, рассматриваемыми в работе, объемными структурными элементами являются складки, стереогеометрическая характеристика которых дается на основании выявления ориентировок и пространственных взаимоотношений плоскостных и линейных элементов как не -отьемлемых составных частей любой складчатой формы.

Выделяются две основные стереогеометрические категории складок - цилиндрические и конические. Определение принадлежности исследуемой складки к той или иной категории - одна из первых достаточно простых и в то же время ответственных задач анализа, поскольку ориентировка большинства структурных элементов, параге -

положению оси вращения, а полюса плоскостной ориентировки рассеяны по дуге большого круга, отстоящей от 6 % на 90°.

Большинство встречающихся в природе случаев наложенных де -формаций относится к некоаксиальному типу.

При наложении цилиндрической складки ось вращения Ь ^ параллельна деформируемой плоскости. Ранняя Ь -линейность и шарниры первичных складок в данном случае образуют на сферограмме пояса, контролируемые дугами малого круга. Двугранный угол мевду такой дугой и осью вращения зависит от первичного угла мевду ними до начала деформации. Он может колебаться в диапазоне от 0° (коаксиальная деформация) до 90°. Ранняя линейность, перпендикулярная шарнирам первичных складок (а. -линейность) также будет контролироваться дугами малого круга, отстоящими на 90° от дуг Ь - линейности и шарниров. Полюса слоистости образуют пояс, перпендикулярный оси вращения £

Наложение конической складки приводит к рассеиванию полюсов плоскостных текстур по дугам малого круга. Ранние а - и Ь -линейности рассеиваются по сложным траекториям, морфо.гогия которых зависит, превде всего от апикального угла складки и наклона оси вращения. Для анализа ориентировки линейности при деформации наложенной конической складкой автором рассчитана специальная па -летка (Флаасс, 19786), принципы работы с которой рассмотрены в диссертации.

Неизбежность одновременного образования цилиндрических и конических форм при.наложенной деформации обоснована теоретически (Флаасс, 1978а). Ее определяет характер структурной анизотропии сформированной предшествующим этапом. Так если первичная складка испытывает повторную некоаксиальную деформацию, то при изгибе одного крыла по цилиндрическому закону, второе неизбежно образует складку конического типа, поскольку даже при интенсивной ча-тости складки ее крылья непараллельны друг другу.

При наложении еще одной деформации образование цилиндрических складок становится скорее исключением.

Значительный интерес представляет стереогеометрический анализ ориентировок метаморфических минералов. В частности, в Мам -ской кр/сталлической полосе, при анализе массовых замеров линейной и плоскостной ориентировки кристаллов дистена было установ -лено, что после своего образования он претерпел интенсивную ме -

ханическую ротацию по типу наложенных цилиндрических и конических складок изгиба. В ряде случаев отмечается коаксиальная деформация, когда линейность образует четкий максимум, и по перпендикулярно расположенной к нему дуге большого круга рассеиваются полюса (100). Участки, на которых /001/ и (100) дистена образуют максимумы (что свидетельствует об отсутствии наложенной деформации) встречаются редко.

Установленные при помощи стереогеометрического анализа структурные парагенезисы в комплексе с общегеологическими данными, полученными при геолого-съемочных работах, являются основой для выделения этапов деформации, последовательно накладывающихся друг- на друга в процессе структурной эволюции толщи.

В Мамской кристаллической полосе, сложенной комплексом слоистых пород верхнего протерозоя, выделено 4 основных этапа деформаций. Первый этап, протекавший синхронно с зеленосланцевым метаморфизмом, характеризуется смятием всей толщи, включая Бодайбкн-екую ветвь, в линейные складки изоклинального типа ( ^ ), протяженностью от первых десятков сантиметроЕ до 100 километров и белее. Второй этап, протекавший в условиях амфиболитовой фации метаморфизма, проявился,как и последующие,лишь в Мамской полосе единой толщи. Изограды метаморфизма, не подчиняясь первичному структурному плану, секут линейные "сквозные" складки .С этим этапом связано формирование нового структурного парагенезиса --асимметричных тесно сжатых складок и кристаллизационной сланцеватости. Третий этап характеризуется образованием плавных открытых складок Р3 , имеющих размеры от микроформ до 140 км пс длинно? оси. Деформация более ранних структурных элементов ек -ланчами Р3 происходила, главным образом, по типу пассивной механической ротации. Четвертый этап отражен в современной структуре толщи типичными кинкбандами от микроформ до гигантских кс-гакинкбандов протяженностью до 40 к?.* при ширине 2-5 км, дефер -мурующих все структурные парагенезисы предшествующих этапов.

Аннабинский кристаллический массив представлен крупной антиформной структурой (50x20 км) сложенной в ядерной часта грани-тогнейсами допалеозойскэго возраста, обрамленными по периферии сложнодислоцированными породами ордовикско-девснского возраста, метаморфиэованнмми в амфиболитовой фации. Структурный анализ позволяет здесь выделить 4 этапа деформаций. Первый и второй этапы

принципиально не отличаются от раших этапов деформации в Мамс-кой кристаллической полосе ни по характеру мета«,¡орфических преобразований ни по морфологии складок ^ и г, . Все структурные элементы этих этапов деформированы основной антиформой, образование которой относится к третьему этапу тектонической эволюции. К четвертому этапу деформаций относятся сигмоидальные и угловатые кинкбанды, развитые как в метаморфическом комплекса обрамления, так и в граните-гнейсах.

8 вендском комплексе Среднего Урала наиболее ранними структурными формами являются складки Р1 невысокой степени сжатости, образование которых нередко сопровождается развитием тонкой листоватости параллельной напластовании, а на заключительной фазе --секускм региональным кливажем. Второй этап деформаций характе -рив./ется обвалованием асимметричных складчатых форм Р2 , запро -кинутах :> ¿-го-западном направлении н генетически связанных с интенсивны« развитием надвигов. С заключительным третьим этапом оьвзано образование кинкбандов как в виде изолированных форм, ? *к у. 2 виде зон сплошного развития субпараллельнмх кинкбандов и тев ронны х с кладе к.

При поюли стереогеометрическсго анализа кскет быть {"--гск-ч е;;о одна принципиальная задача - реставрации первичней ориен*«"/-ровяа структурных элементов. Закономерный характер расгокьикук лкиеЯных или плоскостных элементов при иалекенкей деформации г.о-зссдгет считать, что одна из точок дуги рассеивания еоответотву-от лреекции первичной ориентировки данного структурного элемента. При совкзденик нескольких диаграмм, получениях в пределах одного :: того ":о отру/.'г'рно-гокогэннсго дсм&на, максимум точек пересе-чзния соответствующих дуг будет характеризовать пространстве^» ориентировку данного элемента до наложенной деформации.

ШВА И. ДИНА'.ПЧЕС'Шй АНАЛИЗ ОРИЕНТИРОВОК ¡ШГОСТРУКТУЙШ

ТЕХНИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ

Детальны;; морфологический и стересгеомстркческий анализ складчатых и сдбигобо-складчатых структур позволяет осветить целый г.гд вопросов доорет'дческогс и прикладного характера, однако не резаэт яре 5леш взаимосвязи процессов деформации с ориентировкой прчлояеннкх сил, обусловивших эти деформации и сформировав;®« современней структурны?} план толди. Решение этой задачи стало

возможным благодаря развитию нового направления в структурной геологии - динамического анализа.

Динамический анализ микроструктурных ориентировок минералов базируется на экспериментальных исследованиях, начатых американскими учеными под руководством Ф.Тернера в 1951 г. Были установлены особые динамические направления - ось сжатия и ось растяжения, имеющие строго определенную ориентировку относительно оптических и кристаллографических направлений. Наряду с осью сжатия С и осью растяжения Т динамическое значение в кристаллах имеют плоскость трансляции или двойникования Р, линия скольжения Ь и ось внутреннего вращения /1{, . В кристаллическом агрегате динамические направления располагаются таким образом, что их концентрации контролируются элементами эллипсоида напряжений, отождествляемого с эллипсоидом деформаций.

Собственно методика динамического анализа микроструктурных ориентировок минералов была разработана А.Н.Казаковым (1957,1968, 1987). Она открыла возможность расшифровки генетической сущности процесса природных деформаций - установления связей микроструктурного узора с ориентировкой осей стресса и типом деформации в конкретных геологических объектах. В то же время, при очень большой трудоемкости микроструктурного динамического анализа, его результаты, как показала практика, могут быть распространены лишь на весьма ограниченный участок исследуемого объекта.

Для решения аналогичных задач в региональном плане автором настоящей работы была обоснована и апробирована возможность динамической интерпретации ориентировок какроструктурных тектонических элементов (Флаасс, 1959,1971,1972,1975,1976а, 19786, 1990).

Динамический анализ ориентировок структурных элементов в кинкбандах

Кинкбанда являются одними из наиболее информативных структурных форм, образующихся обычно на заключительных этапах деформации. Возможность их использования для динамического анализа базируется на экспериментальных данных М.С.Патерсона и Л.Е.Вейсса (1966) и 5.А.Доната (1968). Анализ результатов этих работ позволяет выделить в кинкбандах ряд динамических направлений, ориен -тирующихся закономерно относительно приложений силы С. К ним относятся: I) плоскость скольжения Р, зафиксированная в простран-

стее положением плоскости, ограничивающей зону изгиба-излома и ориентированная под углом 45-60° к направлению С; 2) ось вращения Яс, совпадающая с ориентировкой шарниров изгиба деформированных плоскостных элементов, расположенная в плоскости, перпендикулярной к С и одновременно в плоскости Р. Полярность оси вращения определяется по рисунку изгиба. Положение в пространстве плоскости Р и оси Я I с учетом ее пол]рности позволяют установить неизвестные нагл ориентировки оси сжатия С, оси растяжения Т и линии скольжения Ь .

Динамический анализ угловатых кинкбандов проводится в следующем порядке. На сетку Вульфа наносятся следы плоскости Р и слоистости (сланцеватости) внутри зоны Точка их пересечения является осью й.£, . Вдоль следа плоскости Р стрелками указывается направление относительных смещений разделенных Кинкбандом блоков. Находится полюс плоскости Р (Р^), вокруг которого с помощью палетки проводятся два малых круга, отстоящих от Р^ на 30° и 45°. Между кругами располагается коническая зона, в пределах которой находится ось С. Зона разбивается на 4 сектора следами двух взаимно перпендикулярных плоскостей - вертикальной (¿^^ 15 наклонной ( $ у), пересекающихся в точке Р^. В зависимости от положения искомой оси С в том или ином секторе вдоль плоскости Р могут про -изойти подвижки различного характера: левый взбросо-сдвиг, левый сбрссо-сдвиг, правый сбросо-сдвиг, правый взбросо-сдвиг, а на границах секторов - левый или правый сдвиги, сброс, или взброс.

Для уменьшения возможных вариантов поиска оси С проводится след плоскости (¿4), перпендикулярной к оси РЦ. Эта плоскость, согласно теоретическим положениям, также контролирует пространственную ориентировку С и, пересекаясь с конической зоной, определяет лишь два возможных варианта ориентировки оси сжатия. В зависимости от характера реальных подвижек, отмеченных стрелками вдоль оледа плоскости Р, устанавливается единственно возможная для образования данного кмнкбанда ориентировка оси С. Остальные динамические направления находятся геометрическим путем на основании .;у.';еств,уг:д;;х закономерностей их взаимного пространственного расположения.

После проведения анализа по нескольким киикбондак исследуемого участка все результаты наносятся на сводную дкагшуву и о-л-,-удел>:етсг статистически усредненная ориентировка оеноьжх дкнч-

мических направлений, характеризующих условия напряженного состояния толщи на данном этапе деформации.

Динамический анализ сигмоидальных кинкбандов небольших размеров (мэзокинкбандов), развитых на участках развития сравните -льно устойчивого залегания пород,принципиально не отличается от методики анализа угловатых форм. В макро- и мегакинкбандах,которые пересекают не только пакеты с меняющимися элементами залегания, но и деформируют складки более ранних этапов, крылья которых не параллельны друг другу, шарниры перегиба слоев, связанные с образованием кинкбанда, постоянно меняют свою ориентировку несмотря на устойчивое положение в пространстве плоскости Р.

Разброс шарниров перегиба слоев внутри зоны мегакинкбанда по данным анализа конкретных природных форм Р ^ в Мамской кристаллической полосе контролируется дугой большого круга, расположенной под углом 40-50°к плоскости Р. Динамическая интерпретация такой структурной обстановки может быть дана на основании экспериментальных работ и результатов микроструктурного анализа,однозначно свидетельствующих о перпендикулярном расположении шарниров по отношению к приложенной силе С. Исходя из этой предпосылки ориентировка оси сжатия может быть найдена как максимум точек пересечения следов плоскостей, проведенных перпендикулярно к кавдо-му шарниру. Пояс рассеивания шарниров в данном случае является главной плоскостью растяжения Т-Т, а де$орм-<.ч-!ч может быть приравненной к типу одноосного эллипсоида. Б то же время наличие четко выраженной региональной плоскости Р, ограничивающей зону мегактинкбанда и расположенной под углом 40-50° к установленной оси сжатия, позволяет считать, что деформация в целом отвечает комбинации двуосного и одноосного сплюснутого эллипсоидов.

Анализ динамической обстановки в период образования наложенных складок изгиба

На основании установленных стереогеометрическим анализов закономерностей пространственных взаимоотношений структурных элементов в Мамской кристаллической полосе наложенные складчатые формы в подавляющем большинстве относятся к складка:,! изгиба. В процессе их образования более ранние структурные парагенезисы претерпевают пассивную деформацию. Анализ пространственной ориентировки шарниров и осей вращения складок свидетельствуют о бо-

льшом разбросе их элементов залегания. Углы погружения изменяются от 0 до 90°, весьма изменчивы и азимуты погружения. Более устойчивое положение имеют лишь осевые плоскости этих складчатых форм. Из этого следует, что каждая отдельно взятая складка не может дать необходимой информации для определения региональных динамических направлений, характеризующих этот этап деформации.

Решение этой задачи возможно при проведении массовых определений пространственной ориентировки осей вращения и осевых плоскостей складок Р з по тому или иному структурно-гомогенному до -мену исследуемой площади. В северо-восточной части Мамской кристаллической полосы в пределах Анангро-Патомской антиформы был проведен стереогеометрический анализ 17 наложенных складок. На сводной диаграмме полюса их осевых плоскостей образуют максимум, и проекции осей вращения контролируются дугой большого круга,перпендикулярной к установленному максимуму. Исходя из отмеченных выше теоретических предпосылок данная структурная ситуация позволяет установить ориентировку региональной оси сжатия С и плоскости растяжения Т-Т. Ось сжатия совпадает с максимумом полюсов осевых плоскостей складок и перпендикулярна плоскости, контролирующей рассеивание осей вращения, с которой, в свою очередь, совпадает плоскость растяжения. Деформация, таким образом, характеризуется в целом типом одноосного сплюснутого эллипсоида, хотя в кавдой конкретной складке является двуосной.

Динамический анализ ориентировки кристаллов дистена

Динамический анализ ориентировки метаморфогенных минералов имеет особое теоретическое значение. Он раскрывает причинно-следственные связи деформации и кристаллизации вещества, исключая тем самым серьезные противоречия в существующих по этому вопросу мнениях.

Наиболее доступным и удобным для макроструктурных исследований является дистен. Полный динамический анализ ориентире во.: этого минерала не может быть проведен, поскольку ось вращения дистена билатеральна (Казаков,1968). Этот объективный существенный недостаток может быть восполнен привлечением дополнительной информации. В частности нами были использованы некоторез морфологические особенности кристаллов дистена, синхронные с его образованием асимметричные складки и структуры вращения б порфироб-

ластах граната.

Полевые работы в пределах избранного структурно-гомогенного домена следует начинать со стереогеоыетрического анализа массовых замеров ориентировки (100) и /001/ дистена в нескольких точках наблюдения, расположенных сравнительно равномерно по площади. По каждому пункту строятся стереограммы и находятся дуги разворота линейной и плоскостной ориентировки, которые наносятся, на сводную диаграмму. Максимумы их пересечения будут соответствовать первичному положению кристаллов до наложенной деформации (йлааес, 1978). Одновременно с замерами исследуются наиболее крупные пор-фиробласты граната в сечениях, субперпендикулярных сланцеватости и параллельных удлинению дистена. В случае обнаружения структур "снежного кока" фиксируется направление относительных дифференциальных подвижек внутри сланцеватой текстуры. Эту же задачу преследует изучение мелких асимметричных складок которые по всем признакам могут быть отнесеш к единому с метаморфогенныыи минералами структурному парагенезису. Третьим индикатором полярности оси вращения иногда являются и eaux кристаллы дистена в которых встречается ступенчатые грани /001/ в результате смещений по плоскостям спайности отдельных пластинок минерала.

Через проекции /001/ и (100) установленной первичной ориентировки дистена проводится след плоскости, в которой, согласно теоретическим положения*, расположены динамические направления С и Т. Па ориентировке максимума проекций полюсов (100) наносится схед плоскости Р и плоскости, перпендикулярно >- /СС1/. Точка их пересечения определяет соложение оси вращения ^полярность которой определяется косвенным путем по стмеченшк гаде признакам. В зависимости от направления вращения геометрическим путем находятся проекции оси сжатия к оси растяжения, располагающиеся под 45° от /001/ дистена, соответствусщего линия скольжения L .

Результаты динамического анализа ориентировки дистена в комплексе с изучением структур вращения в порфиробластах граната к аезоаотрнчшх складок, сингенетичных с образованием кристаляиэа-срагаюй-сланцеватости, па данным исследований в Maire кой кристал-гшчесЕой полосе к в Аннабинском массиве, помимо характеристики паля напряжений, газ валяет сделать следующие выводы:

I. Деформационный процесс в условиях аьзфяболитэвой фации метздзрфизма является наложенным.на область завершенной голомор-

фной складчатости и может быть охарактеризован как пластическое синкристаллизационное дифференциальное течение материала в режиме простого сдвига.

2. Сланцеватая анизотропия толщи формируется под воздействием устойчивого регионального стресса, ориентируясь по отношению

к этому направлению под углами, близкими я 45°.

3. Складки этого этапа структурной эволюции не является по своей природе складками изгиба, а условно могут быть отнесены к сдвиговым (принадвиговыы) формам с первичным слабонаклокшм положением осевых поверхностей.

Динамическая интерпретация ориентировок иакроетруктурных элементов в складках изгиба

При достаточной выдержанности осевых плоскостей складок ось сжатия регионального плана совпадает с нормалью к их ориентировке (Казаков, 1967; Белоусов, 1985 и др.).

Для углубления освещения условий напряженного состояния в сложном процессе складчатых деформаций необходимы детальные исследования морфологии и стереогеометрии складчатых фор« и сврзан-ного с ними структурного паргенезиса на основе следующих установленных взаимосвязей: I) Динамические направления С и Т расшлоав-ны в плоскости, перпендикулярной к шарниру складки. 2) Ориенти -розка шарнира может быть отожествлена с направлением оси вращения Я(,. 3) В процессе формирования складки направление ярядвигн-ной силы перпендикулярно к осевой поверхности.

В различных по составу, по характеру переслаивания V степени метаморфических преобразований толщах информативность тех иных структурных элементов может быть различней. Шэтому з каздем' случае необходим индивидуальный подход к проблеме динамичесгсгг; анализа и тщательные предварительные исследования всего етругп^-р-ного парагенезиса.

В качестве примера возьмем одну из типичных антякязтнальннх складок изгиба вездсяого комплекса Среднего Урала. Прл пажещг стереогеометрических построений установлен цкл&здзическкЗ тгп складки, ориентировка шарнира, осевой плоскости и угол сшгадкк (503). В обоих крыльях на поверхностях наслоения развиты идагот:?-зленные штрихи скольжения, по "занозистости* которых: однозначно устанавливается относительное смещение вышележащего слоя к завиу

складки в ток и другом крыле. В целях наиболее объективного отражения интенсивности развития штрихов их замеры производились вдоль линий, параллельных шарниру и равноудаленных друг от друга, с подсчетом количества штрихов на единицу каждой линии.

При нанесении всех данных на стереографическую проекцию линии скольжения образовали прерывистый пояс, контролируемый дугой большого круга с двумя четко выраженными максимумами, лежащими в плоскостях слоистости на крыльях складки. Поскольку в данном примере слоистость и штрихи являются реальным вещественным отражением плоскостей и линией скольжения, мы можем, опираясь на известные теоретические положения, дать динамическую интерпретацию ориентировок структурных элементов в складке.

Дуга, контролирующая рассеивание штрихов скольжения, располагается строго перпендикулярно к шарниру складки, т.е. являются следом плоскости С-Т, оси вращения параллельны шарниру и перпендикулярны линиям скольжения, но в различных крыльях имеют противоположные направления вращения. Определение ориентировки осей Т и С производилось раздельно в каждом крыле в зависимости от положения соответствующих максимумов проекций линий скольжения с учетом их полярности. На обеих диаграммах оси сжатия оказались не перпендикулярными к осевой плоскости, а оси растяжения образовали веер, открытый в сторону замка складки, что противоречит экспериментальным данным. Причиной несоответствия осей сжатия направлению приложенной силы, обусловившей формирование складки, заключается в том,что процесс дифференциальных относительных подвижек и образование штрихов скольжения происходит, по данным исследования складок различной степени сжатия, при углах изгиба от 130° до 70°. Максимальное их развитие наблюдается в складках с углом около 90°. В этом случае ось сжатия С совпадает с направлением регионального стресса, а при дальнейшем уменьшении угла складки, наряду с уменьшением интенсивности развития штрихов, основной их максимум претерпевает пассивный разворот.

ГЛАВА 1У. ДЕФОРМАЦИЙ И ШРЕРАСГЕЭДШНИЕ ВЕЩЕСТВА

На основании теоретических построений и детального геометрического анализа природных складчатых и сдвигово-складчатых тектонических форм устанавливается закономерная неизСежность относительного структурного разуплотнения первичного субстрата в оп-

роделенных зонах формирующихся структур. Под этим термином'понимается изменение расстояния между двумя первично параллельными поверхностями в результате происшедшей деформации.

Степень разуплотнения может быть оценена количественно.Так ~\лг-. ккнкбандов относительные структурные плотности за пределами зоны и внутри нее прямо пропорциональны синусам внешнего С сС ) и внутреннего (_уЗ ) углов. Например, при оС = 30° и & = 45° величина структурного разуплотнения ( (г ) в зоне кинкбацца определяется в процентном выражении по формуле:

х 100 = 11 - > х 100 = 29 -

т.е. объем пространства, занимаемый первичным субстратом до деформации, увеличился в пределах зоны на 29 %.

3 складке мерой относительного разуплотнения является изменение мощности слоя. В замковой части по отношению к крылу эта

неличина определяется как & = ( I - -тт^) х 100, где --

М •( М-1

частное от деления мощности слоя в крыле на его мощность в замке.

3 кадцой отдельно взятой структурно связанной системе, например, в конкретной складке или кинкбанде, зоны относительного разуплотнения являются своеобразным "вакуумным насосом", ЕызыЕа-ш:км направленную миграцию вещества, которая, в конечном итоге, восстанавливает равновесное состояние системы, нарушенное деформацией.

Интенсивность перераспределения вещества подчинена выделяемым нами морфологическим типам складок или кинкбандов и опреде -ляется с помощью соответствующих номограмм, одна из которых представлена на рис.2.

Эмпирическим путем установлена четкая обратная зависимость количества материала, мигрирующего в зону структурного разуплотнения, от относительной величины нормальной составляющей; стрессового усилия.

Перераспределение вещества происходит на различных уровнях в зависимости от РТ - условий деформации, от первичной структуры, химического и литолого-петрографического состава пластов, от скорости деформации и конечной морфологии структур. В первом приближении может быть выделено два основных типа миграции:

I - течение материала относительно пластичных слоев в зоны структурного разуплотнения без существенного изменения их вещест-

венного состава и внутренней структуры. Наиболее типичные примеры такого перераспределения наблюдаются в складчатых и сдвигово--складчатых формах неметаморфизованных толщ и детально проанализированы в диссертации.

П - избирательная миграция различных элементов и их соединений, обусловливающая в процессе деформации дифференциацию вещеот-венногс состава исходного материала вплоть до образования промышленных концентраций различных полезных ископаемых. Установлены и проанализированы многочисленные примеры внутрипластовых изменений структуры, минералогического и валового химического состава в зависимости от положения в складчатых и сдвигово-складчатых формах самого различного масштаба. Рассматриваемый тип миграции вещества в зоны структурного разуплотнения нередко является главным фактором формирования месторождений золота в докембрии Канады, Якутии, Австралии и других регионов, свинвоцо-цинковых месторождений - Еайрем в Казахстане и т.д.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные результаты представленной работы могут быть резюмированы следующим образом:

- обоснована неприемлемость непосредственного использования косых природных сечений для определения морфологических характеристик любых складок, если эти сечения отклоняются более чем на 20° от плоскости, перпендикулярной к шарниру. Дается методика реставрации нормального сечения складок по природным косым срезам;

- разработана новая морфологическая типизация симметричных складок, объединяющая их в единый, логически выдержанный, последовательный ряд. Рассчитана номограмма для определения выделяемых морфологических типов складок и их сравнительной характеристики при массовом анализе;

- установлена общая тенденция к формированию подобных складок при деформаций, гетерогенных по составу природных слоистых комплексов, несмотря на широкий спектр морфологических типов элементарных форм, слагающих одну и ту же складчатую структуру;

- приведены доказательства различного механизма образования элементарных форм в единой складке в случае неоднородного литоло-го-петрографического состава деформируемого слоистого пакета;

- проведена морфологическая и морфометрическая типизация сд-

вигово-складчатых структур-кинкбандов- и рассчитана номограмма для их массового анализа;

- рассмотрены принципиальные различия стереографических характеристик цилиндрических и конических складок, методика определения их основных элементов и закономерности пространственной ориентировки связанных с ними структурных парагенезисов.' Рассчитана стереографическая палетка, позволяющая значительно ускорить и провести с большой точностью анализ складчатых форм при самых различных углах наклона шарниров и осевых плоскостей;

- даны практические рекомендации по применению стереогеометри-ческого анализа для расшифровки структурной эволюции сложно дислоцированных комплексов и приведены конкретные примеры площадных исследований по Мамской кристаллической полосе, Аннабинскому массиву и вендскому комплексу Среднего Урала, где было выявлено несколько этапов деформаций;

- рассмотрены принципы реставрации первичной ориентировки линейных и плоскостных структурных элементов, деформированных более поздними наложенными складчатыми процессами;

-обоснована принципиальная возможность динамической интерпретации ориентировок макроструктурных тектонических элементов и разработана методика динамического анализа, позволяющая охарактеризовать в региональном плане поле напряжений на различных этапах структурного развития сложно дислоцированных комплексов. Излагаются методические приемы анализа ориентировок структурных элементов в различных морфологических типах кинкбандов, в складках изгиба и в наложенных складчатых формах;

- изучен структурный парагенезис деформационно-метаморфического этапа переработки толщи в кристаллических комплексах Мамской полосы и Аннабинского массива, что позволило провести полный динамический анализ ориентировок кристаллов дистена. Результаты анализа свидетельствуют о формировании данного парагенезиса,включая кристаллизационную сланцеватость и "лежачие" асимметричные складки, под воздействием устойчивого субгоризонтального стресса, обусловившего слабонаклонное дифференциальное пластическое течение горных пород по типу простого сдвига;

- на базе морфологического, стереогеометрического и динамического анализов разработаны основы нового направления структурных исследований - анализа закономерностей перераспределения и

дифференциации вещества в складках и сдвигово-складчатых структурах. Введено понятие об относительном структурном разуплотнении, возникающем в процессе деформации в определенных зонах пликатив-ннх форм; эти зоны рассматриваются как своеобразные "вакуумные насосы", обусловливающие направленную миграции различных элементов и их соединений вплоть до формирования промышленных концентраций тех или иных полезных ископаемых. Предложены методы количественной оценки степени разуплотнения. Установлена обратная зависимость перераспределения вещества от относительной величины нормальных напряжений.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах автора:

1. Наложенные деформации и морфология камских структур // Вопр. геол. Прибайкалья и Забайкалья. - Чита, 1969а. - Вып.6. --С.176-182.

2. Определение условий залегания слоистости в глубоко мета-морфизованных первичноосадочных породах // Там же. - С.188-192.

3. Геометрический и динамический анализ наложенных деформаций. - ЦБТИ. - Иркутск, 1969в. - 8с.

4. Основные этапы и динамика структурного развития мамско-одайбинской серии // Вопр. геол. Прибайкалья и Забайкалья.

- Чита, 1971а. - Вып.8. - С.33-37.

5. Некоторые особенности структурного развития мамско-бодай-бинской серии // Геотектоника. - 19716. - К5 6. - С.58-64.

6. Мамская кристаллическая полоса - зона палезойской тектонической активизации // У конф. мод.науч. сотр. Вост. Сибири: Тез. докл. - Иркутск: ИЗК СО АН СССР, 1971в. - С.4-5.

7. Опыт геодинамического анализа в сложно дислоцированных комплексах докембрия Северо-Байкальского нагорья // Всеооюз.

с еещ. по внутр. геодинамике: Тез. докл. - Д., 1972. - С.93-96.

8. Динамический анализ развития складчатых структур и пег-^¿.¿итообразования // Геология и генезис мусковитовых пегматитов: Тез. докл. Всесоюз. теорет. конф. - Д., 1973. - С.66-67.

9. К вопросу о расшифровке динамики тектонических движений на западном склоне Среднего Урала. - М., 1978. - 7с. - Деп. ВИНИТИ 24.03.78, Р 1021.

10. Геометрические принципы выделения этапов деформации в сложно дислоцированных комплексах // Принципы и методы

изучения структурной эволюции метаморфических комплексов. - Л.: Наука, 19786. - C.98-III.

11. Геометрия конической складки // Гам г.з, 1978в. - С. 112-117.

12. ¡Синкбанды (полосы изгиба-излома), их структурное и рудо-контролирующее значение. - Киев: ИГФМ АН УССР, 1978. - 65с.

(в соавторстве с Г.В.Тохтуевкм).

13. Стереогеометрический анализ в применении к изучению коллекторов трещинного типа // Повышение эффективности поисков, разведки н разработки нефтяных месторождений пермского Прикамья: Тез. докл. - Пермь, 1985. - С.12-13.

14. Изучение геометрии складок в случайных сечениях // Структурный анализ кристаллических комплексов: Тез. докл. I Всесоюз. школы. - M.: 1986. - С.36-37.

15. Деформации и перераспределение вещества в пликативных структурах // Там же, 19866. - С.31-33.

16. Структурная эволюция Аннабинского кристаллического массива (Алжир) // Структурный анализ кристаллических комплексов и геологическое картировование: Тез. докл. 11] Всесоюг.школы. - 4.1. - Киев, 1990. - С.34-35.

17. Геометрическая типизация и методика изучения симметричных складок // Там же, 19906. - С.58-59.

18. Динамический анализ ориентировок структурных элементов в кинкбаадах // Там же, 1990в. - С.64-65.

19. Зоны структурного разуплотнения и их роль в формировании месторождений полезных ископаемых // ХХУП конф.по результ. науч.-иссл. раб. в 1988-1990гг: Тез. докл. - Пермь, 199I. - С.22.

20. Кипкбаиды. Геометрическая типизация и рудоконтролирую-щее значение // Структ.анализ кристалл.комплексов: Тез. докл. 1У Всеросс. школы. - Иркутск, 1992. - С.44-46.

21. Structure de t'écorce terrestre et son év 1u-tion.- Algerie: INH, 1982,- 65 p.

22. Geotoole structurale. - Algérie: INH, 1980.- 20<Sp. (coauteurs - Skvortzov J.I., Agabekov A.M.j