127_p2487-01_D3_856

пийных (рассеивание) и антиэнтропийных (концентрирование) процессов [Русинов, 1997]. Наличие ряда точек бифуркации в этом процессе приводит к нелинейности всего процесса формирования месторождения. Подобное поведение указывает на то, что в одних участках рудоносных площадей могло идти активное накопление рудных и компонентов рудообразующей системы и упорядочивание структурных элементов, а в других – соответственно, рассеивание

ихоатизация. Подобные участки с нижнефоновыми содержаниями рудных компонентов, которые известны как «отрицательные околорудные ореолы», геологи на золоторудных месторождениях выявили относительно давно [Напартэ, 1969; Росляков, Звягин 1972; Филонюк, 1983].

Вуказанной ситуации проблему по определению соотношения между концентрированием и рассеиванием, отмечающихся в сильно энергонасыщенных и неравновесных средах, можно решить корректно лишь с позиции синергетического подхода [Горяинов, 1989; Летников, 1992; Нарсеев, 1991; Рудная синергетика, 1990; Петров, Новак, Якименко, 1988; Филатов, Светозерский, 2010 и др.]. Указанные системы, в отличие от диссипативно-линейных (организованных), относятся к типу диссипативно-нелинейных (самоорганизованных). Первые характеризуются пропорциональным откликом деформационных систем на внешнее силовое воздействие, синхронизацией этих процессов и тем, что образование трещины есть один из каналов стока (релаксации) тектонических напряжений.

Всамоорганизованных системах нелинейность обусловлена непропорциональным откликом возбужденной системы на внешнее воздействие. Известно, что в момент своего формирования месторождения отличались сильной динамической нелинейностью, вызванной несовпадением многих управляющих параметров. А именно, скоростей термодинамических (кристаллизации, конвекции тепловых фронтов, плотностных потоков, миграции химических элементов) и тектонических процессов (прохождения волн давления, сброса остаточных напряжений) [Дмитриевский, Володин, Шипов, 1993; Базавлук, Юдахин, 1993; Басков, Суриков, 1989; Вартанян, Юсупова, 1999; Иванюк, Горяинов, Егоров, 1996; Киссин, 2009; Кудряшов, 1991; Пущаровский, 1993; Родкин, 1993; Файф, Прайс, Томсон, 1981; Воробьев, 1980; Белов, 1991 и др.]. Поэтому такие системы всегда имеют способность к переключению между различными типами поведения (точки бифуркации). В них, при развитии вдали от равновесия, нарушена временная симметрия (потеряна инвариантность) и процессы рудообразования и структурирования становятся необратимыми во времени (системы стареют).

Выявить следы господства былой неравновесности, имевшей место в рудный период, можно как при изучении минералого-геохимических ассоциаций руд и особенностей миграции компонентов, так и при рассмотрении деталей строения и степени упорядоченности малых тектонических форм (ориентировок рудных прожилков, структурных планов дорудной и пострудной мелкой трещиноватости). Первая часть проблемы по установлению видов структур неравновесности, проявляющихся при процессах физико-химических и минералогогеохимических преобразований, решается довольно успешно [Горяинов, Иванюк, 2001; Летников, 1997; Русинов, 2006; Нарсеев, 1991; Полак, Михайлов, 1983; Шарапов, 1992 и др.]. Однако раскрытие особенностей подобной неравновесности при формировании малых тектонических форм, контролировавших вид и положение рудных тел, остается пока неудовлетворительной.

Вэтом отношении золоторудные месторождения, характеризующиеся не только повышенной сложностью геологического строения [Сафонов, 1978 и 1989; Некрасов, 1988; Коробейников, 1999; Летунов, 2001, в; Моисеенко, Эйриш, 1996 и др.], полигенностью оруденения [Гамянин, Силичев, Горячев, 1985; Залуцкий, Летунов, 1984; Зун-Холбинское…, 1995; Неронский, 1998; Спиридонов, Зорина, Китаев, 2006], полихронностью формирования [Пахольченко, Зорина, Плюснин, 1987; Рундквист, 1997; Ходжсон, 1998], позволяют их рассматривать как объекты, наиболее подходящие для изучения в них вышеуказанных синергетических особенностей [Ананьев, Ананьева, 1995, Филонюк, 1983; Звягина, Сазонов, Леотьева, 1995; Кременецкий, Минцер, 1995; Русинов, 1997; Летунов, 2001, б; Летунов, 2010].

Большая миграционная способность золота как химического элемента, его «чуткость» к различным родам энергетических воздействий [Амосов, Васин, 1995; Зун-Холбинское…, 1995; Моисеенко, 1977] и тенденции к «ураганному» концентрированию [Коробейников, 1998; Филонюк, 1992] свидетельствуют о развитии подобных золоторудных систем вдали от равновесия

иоб антиэнтропийной (негэнтропийной по Л. Бриллюэну) направленности процессов рудообразования. Увязка поставленных вопросов с оценкой контроля уровней золотоносности рудных объектов возводит заявленную проблему в ранг актуальной.

10

1.2. Методология

Трудность тектонофизических исследований малых структурных форм, выполняющихся в пределах рудных полей и месторождений, во многом определяется множественностью как генетических, так и тектонодинамических наборов рудоконтролирующих структур, развивавшихся под воздействием различных управляющих параметров. Среди них главными являются как внешние, например энергия регионального поля напряжений, так и внутренние, обусловленные энергией локальных рудогенерирующих очагов и запасами энергии, накопленными самой рудовмещающей средой. В связи с этим в контурах рудоносных площадей различают структуры и виды симметричности, наведенные внешним и внутренними факторами. Они, по С. С. Сарданову [1989], определяются, соответственно, как тривиальные (имеющие единственное решение, т. е. консервативные) и диссипативные (имеющие множественное решение). В консервативных системах любое движение идет по типу течения «несжимаемой» жидкости без наличия точек асимптотической устойчивости. Следовательно, подобная система не забывает случайных возмущений и процесс течения обращаем или цикличен во времени. В итоге возникают различные легко предсказываемые геометрически упорядоченные (организованные) структуры, подчиняющиеся принципу суперпозиции, когда дисимметрии разнотипных систем складываются. Хорошим примером таких структур являются зоны квазипластического течения, имеющие однородные полосчатые и сланцеватые текстуры.

Вдиссипативных системах большая часть энергии пошла не на ее тепловое рассеивание,

ана работу по преодолению энтропийности, при этом сам процесс диссипации может носить как линейный, так нелинейный характер. В нелинейных системах, за счет наличия обратных связей, флуктуаций и кооперативного взаимодействия многих элементов, развивается цикличность без инвариантности во времени. Симметрия таких систем усложняется по принципу аккомодации, т. е. во взаимодействие идет включение все новых элементов структур. В итоге возникают закономерные пространственно-временные структуры регулярного типа. В диссипативных системах, по А. В. Николаеву [1986], могут отмечаться различные виды нелинейности. Во-первых, геометрическая (например, искажение форм кристаллов, геометрические свойства которых описываются теорией криволинейной симметрии, разработанной Д. В. Наливкиным [1951]) и физическая (нелинейность в связях между напряжениями и деформациями). Во-вторых, статическая (зависящая от характера нелинейно-упругих свойств геоматериалов) и динамическая (цикличе- ски-направленные движения по сложным траекториям, описываемых законами динамической симметрии П. Кюри). В последнем случае цикличность проявляется, когда система, проходя через мелкие флуктуации, начинает внезапно функционировать в режиме крупной пульсации [Курдюмов, Малинецкий, 1988], т. е. стадии резонансного возбуждения и генерации квантированных потоков различных форм энергии и вещества. Для всех видов выше указанных нелинейных систем характерна независимость развития от краевых условий.

Вэволюции диссипативных систем может намечаться три пути. Первый путь. При незначительном изменении управляющих параметров, системы, линейно диссипируя избытки энергии, способны сохранять свои ранее приобретенные статические и динамические структуры и далее развиваться по прежней схеме. Второй путь. В случаях значительного воздействия, выражающегося в поступлении больших объемов нескомпенсированной свободной энергии, они вынуждены, проходя через иерархию неустойчивостей [Арнольд, 1990], взрывообразно релаксировать (нелинейно перестраиваться), переходя после катастроф в новое, более равновесное состояние. Третий путь. Он возможен, когда потоки входящей и исходящей энергий системы достаточны для ее перехода в самоподдерживающийся режим текущего равновесия. В этих условиях саморазвития образуются динамические или так называемые структуры неустойчивого равновесия [Дмитриевский, Володин, Шипов, 1993; Летников, 1992].

С тремя отмеченными выше путями развития геологических систем необходимо выделять и три вида соответствующих им статических и динамических структур. А. Структуры как отпечаток бывшего равновесного состояния (характерный пример таких структур – иде-

альные кристаллы, минеральные ассоциации одной стадии минерализации, голоморфные складки, шеар-зоны). Основным содержанием тектонических событий подобного типа является медленное (криповое) релаксирование без предварительного накопления больших объемов энергии. Б. Структуры как результат проявления катастрофических режимов (сейсмоген-

ные разрывы, эксплозивные трубки и дайки, камеры декомпрессионных взрывов). В них на первом этапе шло накопление энергии и вещества до критических параметров, позднее сме-

11

нившееся этапом катастрофической разрядки. В. Структуры как отпечаток режима удаления от равновесия и создания динамических обстановок неустойчивого равновесия (конвективные ячейки и созданная ими рудная и геохимическая зональность, дендритовидные, кластернорешетчатые структуры).

Структуры В-типа, в отличие от равновесных статических структур, например, таких как правильные кристаллы, имеющих основное состояние, формируются лишь в динамическом режиме неустойчивого равновесия. Залогом их существования служит активный обмен энергии и вещества с внешней средой, протекающий в регулярном (автоволновом) режиме. От релаксационных систем, стремящихся к устойчивому равновесию и возрастанию порядка с понижением энергии, как это имеет место при кристаллизации льда из воды, структуры В-типа отличаются функционированием в самоподдерживающемся нелинейном режиме, формирующим структуры, пересыщенные свободной энергией. Они чем-то похожи на структуры закалки стекла и металлов. В статическом аспекте эволюция таких систем заключается в появлении все более совершенных структур (периодически-зональных, ячеисто-регулярных, чешуйчатолинзовых, вихреобразных, фрактально-каркасных). Установлению и изучению тектонических и рудных аналогов структур последнего типа и посвящены последующие главы монографии.

Друг от друга отмеченные три вида структур должны отличаться не только геометрическими узорами, условиями формирования (морфогенезом), но и динамикой развития формирующих их систем [Кузнецова, 1991; Талицкий, 1999]. Не исключено, что в сложно и длительно развивавшихся тектонических и рудообразующих системах они могут пространственно совмещаться, рангово соподчиняясь. Выявить наличие таких разнотипных структур можно, если в ходе исследования использовать определенные параметры оценки структур самоорганизации [Иванюк, Горяинов, Егоров, 1996; Русинов, 1997].

В настоящее время многими исследователями меры структурно-вещественной упорядоченности и ее типы успешно оцениваются по трем параметрам. I. По возрастанию дифференциации системы, приводящей к появлению центров стягивания вещества и концентрации структурных элементов (рис. 1, а). В итоге образуются кусковато-блочные или ячеисторешетчатые структуры. Это больцмановский принцип системного упорядочивания, согласно которому возникновение любой структуры есть следствие уменьшения энтропии системы, а мерой самоорганизации выступает степень стягивания вещества в изолированные максимумы. При этом система подчиняется принципу суперпозиции, приводящему к снижению симметрии и информации, а также к смене хаотического распределения детерминированным. При интерпретации геометрических моделей с целью выявления уровней структурной организации, в частности, анализируется количество свободной (поверхностной) энергии системы и степень равновесности агрегатов. С точки зрения классической термодинамики, эволюция подобной закрытой системы рассматривается как ее стремление к устойчивому равновесию через выравнивание различных потенциалов (тепловых, химических, механических и т. д.).

Мера равновесности системы оценивается через однородность распределения, т. е. возрастание больцмановской информации. Рассмотрению этого параметра дифференциации и равновесия в геологии посвящено большое количество работ. К примеру, для минералогии оформился самостоятельный научный метод – онтогенический анализ [Григорьев, 1961], а позднее и самостоятельное научное направление – стереология [Салтыков, 1970]. Указанный параметр дифференциации, описывая геометрические особенности термодинамически равновесных систем, важен при изучении детерминированных структур.

II. По параметру возрастания сложности системы, выражающейся в увеличении для диссипативных систем шенноновской информации (топологических инвариантов структур [Стратонович, 1985]). Шенноновская информация, оценивая локальные функции распределения, выявляет меру информационной сложности системы. В этой теории энтропия рассматривается как априорная характеристика случайных систем, зависящая от числа их различных состояний и соответствующих им вероятностей. Если в закрытых системах при возрастании энтропии отмечается рост объема информации, то в открытых системах информация растет, когда энтропия снижается. Такое поведение открытых геологических систем выражается в прогрессивном увеличении сложности и упорядоченности геометрических узоров их структур. Для геометрических свойств структур горных пород и руд возрастание информации отражает состоявшееся в них дальнейшее повышение степени кристалличности-гетерогенности (рис. 1, б), разнозернистости [Гульбин, 1996], фациальной изменчивости [Миллер, 1976], усиление сложности межзерновых контактов [Войтеховский, 1991] и т. д.

12

III. По параметру упорядоченности, разработанному Г. Хакеном [1991] и Ю. Л. Климонтовичем [1990], понимающим самоорганизацию, соответственно, как генерацию новой информации, либо как рождение новых структур, происходящих на более высоких, по отношению к элементарным ячейкам, структурных уровнях (рис. 1, в). Итогом такой упорядоченности служит появление структур дальнего порядка, возникших из неравновесного состояния как стационарные на определенный момент времени, т. е. это есть структуры неустойчивого равновесия (структуры «В-типа»). Эти структуры, в отличие от релаксационных структур, отличаются понижением уровня классической симметрии, т. е. симметрии кристаллических форм. Зато к ним более приложимыми являются криволинейная и динамическая симметрии, а также отчетливее становятся ранговое подобие, энантиоморфизм, проявляются трансляции структурных параметров вдоль временной оси. В определенной мере подобное усложнение рассматриваемых динамически упорядоченных систем сходно с развитием биологических систем типа разветвленного дерева [Доброхвалов, 1990].

Отмеченные выше особенности рангового упорядочивания одногенетичных статических структурных элементов (скейлинга) хорошо выявляются с помощью методов фрактальной геометрии, когда в общем узоре геологических структур находится первоначальный геометрический мотив, т. е. устанавливается симметрия подобия [Иванюк, Горяинов, Егоров, 1996; Николаев, Горяинов, 1991; Шерман, Гладков, 1997]. Все становится сложнее, когда встает необходимость изучения полигенных структур (равновесных, катастрофических, структур вдали от равновесия), а также элементов упорядоченности и унаследованности для динамических систем. Здесь методы традиционного анализа самоподобия геометрических узоров как для статических систем, состоящих из однородной выборки, уже не работают, или дают искаженные результаты.

Рис. 1. Виды самоорганизации структурных элементов для систем

Рис. 1. Виды самоорганизации структурных элементов для систем разного типа: I – закрытых,

разного типа: Ι – закрытых, ΙΙ – изолированных, ΙΙΙ – открытых.

II – изолированных, III – открытых.

1 – типы структурных элементов: а – точечные и объемные, б – линейные; 2 – виды самоорганиза-

13

элементарных ячеек; 3 – участки неравновестности-перенапряженности (а, б) и разрядки (в)

Вцелом структурный анализ динамических систем можно проводить тремя общенаучными способами: а) анализом текстур и структур, раскрывающих статические и динамические особенности условий формирования рудных объектов, б) методом многочисленных палеоструктурных срезов, в) методом траекторий. Если первые два метода являются универсальными и применимыми к изучению статических и динамических систем линейного типа, то третий метод подходит лишь для реконструкции развивающихся систем, имеющих нелинейное (хао- тически-детерминированное и стохастическое) поведение. Для исследования систем, имеющих сильные флуктуации (биения), текстурно-структурный и палеоструктурный методы не подходят по причине имеющейся конвергенции таких структур, т. е. многовариантности путей их развития [Соколов, 1993]. Также в них из-за нелинейного поведения и наличия бифуркаций точный путь следования системы не может быть выявлен, даже если сеть временных срезов будет сильно сгущена. Наличие хаотической компоненты все равно внесет неопределенность во все ее поведение. В подобной ситуации, для восстановления истории развития, помимо управляющего закона надо выявить еще вид и пути следования системы к состоянию неустойчивого равновесия, т. е. установить тип аттрактора процесса. О характере данной точки и типе поведения системы вблизи нее можно судить, если будет найден «фазовый портрет», т. е. выяснена общая схема фазовых переходов внутри этой системы. Следовательно, при таком подходе надо определять не хронологию событий («одно позже или раньше другого»), а временной мотив событий («одно подле другого»). Соответственно, у исследователя появляется возможность находить отдельные типы векторов-состояний развивающейся системы, а по ним устанавливать вид и положение всей фазовой траектории, т. е. выявлять пространственновременную структуру динамической системы. С помощью этих векторов-состояний в координатах фазового пространства можно исследовать вид или симметричность пространственновременных отношений изучаемой системы.

Начинать изучение динамических особенностей формирования структур эндогенных месторождений, т. е. динамических структур, надо, как и статических структур, с их подразделения по видам дислокационного процесса, т. е. на дизъюнктивные, пликативные и инъективные структуры. Основным содержанием этих процессов деформирования является упругохрупкий разрыв сплошности, вязко-пластичный изгиб и пластическое внедрение (инъекция) одних сред в пространство других, соответственно. При этом необходимо учитывать, что однородных форм деформирования и одногенетически «чистых» типов структур (собственно дизъюнктивных, пликативных, или инъективных) в природе не бывает. Они всегда сопровождаются либо обусловливаются друг другом, проявляясь внутри одного объема деформирования на его микро-, мезо- и мегауровнях рассмотрения [Панин, Лихачев, Грищев, 1986].

Вобласти тектоники и рудной геологии подразделение структур месторождений на дизъюнктивные, пликативные и инъективные типы применялось [Тетяев, 1934; Косыгин, 1969; Семинский, Летунов, 1988]. Внутри каждого структурного типа дальнейшее подразделение рудолокализующих форм на подтипы и группы производилось исходя либо из вида составляющих его структурных элементов, либо из элементов их залегания.

Однако практика изучения структур крупных рудоносных объектов (уровня рудных полей и рудных узлов) показывает, что на этих уровнях рудоконтролирующую роль тех или иных дислокационных структур уже невозможно строго сопоставить друг с другом традиционными методами. Поэтому доля каждого из типов рудоконтролирующих структур становится довольно неопределенной. Для выхода из сложившейся ситуации прежде всего необходимо установление соотношений параметров региональной энерго- и флюидонасыщенности среды,

сэнерго- и рудонасыщенностью локальных по масштабу, но значимых по энергетике центров эндогенной активности. В качестве указанных систем могут выступать как очаги тектономагматической активности, так и линейные зоны флюидо-магматогенной, флюидотектоногенной и флюидо-метаморфогенной природы. Оценить роль каждого из вышеперечисленных структурообразующих процессов можно только с помощью проведения детального рангового анализа видов и элементов симметрии, наводящихся такими причинами.

При развитии подобных сложноустроенных рудоконтролирующих мегаструктур большая роль принадлежит фактору геологического времени, сказывающегося не только на физикомеханических свойствах вмещающей среды, но и на продуктивности рудовмещающих геологических формаций. Данные геологические формации по их роли в процессах рудообразования и гене-

14

рации различных видов симметрии, согласно А. И. Кривцову и П. Д. Яковлеву [1991], необходимо подразделять на рудовмещающие, рудообразующие, рудоносные и рудогенерирующие.

Этот принцип энергетически-вещественного классифицирования, плодотворно зарекомендовавший себя в металлогенических исследованиях, можно применить и к изучению типов тектонических структур и видам их симметрии. Соответственно, среди структур, находящихся в контурах рудоносных площадей, надо различать четыре типа: рудовмещающие, рудоносные, рудообразующие и рудогенерирующие структуры, с соответствующими этим группам элементами симметрии. Далее, по соотношению каждой из ролей конкретных структурных форм выделяются уже более дробные структурные парагенезы.

1.3.Методы структурных исследований

1.3.1.Структурно-парагенетический подход

Прежде всего структурно-парагенетический метод необходим как инструмент для получения объективной и точной структурной информации о строении и способе взаимодействия структурных элементов. Его использование основывается на введении в науку таких понятий, как «типы структурных парагенезов» (ансамбли структур) и «виды структурных рисунков», ставших в настоящее время общепринятыми [Буртман, 1978, Лукьянов, 1991, Расцветаев, 1982, Чиков, 1986] и привлечении учения о тектонофациях [Паталаха, 1989; Тектонофации …, 1989]. Достоинство структурно-парагенетического метода состоит в том, что он позволяет более точно и однозначно подойти к определению степени структурной организации или самоорганизации дислокационного процесса, установлению вида симметричности рудных объектов и нахождению их структурно-формационной принадлежности. Этот универсальный метод необходим и при создании развернутой динамической классификации рудоконтролирующих структур месторождений.

Изучение пространственных сочетаний структурных элементов и их симметрийных отношений позволяет выделять в парагенезах структур геометрический мотив их пространственной упорядоченности, т. е., по А. В. Лукьянову [1991], – тип «структурного рисунка». Таким образом, парагенезы структур – это наборы деформационных систем в форме объемных тел, а структурные рисунки (узоры) – это есть геометрический закон сочетания их структурных элементов в пределах единого структурного парагенеза. Исходя из универсальности принципа симметрии П. Кюри в данных геометрических сочетаниях структурных элементов можно также находить симметрийные отношения, т. е. выделять элементы симметрии, а далее и их группы (сингонии). Симметрийный подход к анализу групп структурных элементов становится еще более продуктивным, если его дополнить методом структурных ячеек. К примеру, в дизъюнктивных сетях за основу таких элементарных структурных ячеек берутся наборы сопряженных трещин скола и отрыва, описываемые моделями эллипсоида упруго-пластической деформации. Каждый такой набор, с учетом реально фиксируемых угловых величин, вписывается в соответствующую ему объемную геометрическую фигуру. Для трехоснонапряженного состояния – это куб, гексагональная или ромбическая призмы. Для однооснонапряженного состояния – это конус скола, а для осесимметричного – пирамида скола или октаэдр. Такие элементарные структурные ячейки являются как бы своеобразными «квантами структурной организации» деформационного пространства, указывающими также и на девиаторные величины тензоров напряжений и деформаций.

Следуя принципу подразделения видов структурных парагенезов на статические и динамические, подобным образом необходимо различать и соответствующие им два типа структурных рисунков – «структурные рисунки статических систем» и «структурные рисунки динамических систем». При этом структурные рисунки для статических систем и соответствующие им геометрические фигуры деформирования могут быть изображены как в виде геометриче- ски-упрорядоченного узора на структурных диаграммах, так и в виде объемных моделей простых кристаллических форм, блок-схем или иных тектоно-стереографических образов. Для динамических систем такими структурными рисунками являются структурно-фазовые портреты, рассмотренные в разд. 1.3.2.

15

На базе синергетического подхода при структурно-парагенетическом анализе можно проводить как реконструкции общих тектонодинамических режимов деформирования, так и исследование локальных обстановок структурообразования, т. е. изучение мега-, мезо- и микроструктур в понимании Г. Хакена [1991]. Применительно к рудной геологии (минерализационной тектонике месторождений по Л. И. Шаманскому [1948]) первый уровень используется в металлогеническом (минерагеническом) анализе рудоконтролирующих структур, проводимого в контурах рудного района, который рассматривается в качестве единого рудовмещающего блока земной коры. В данном случае деформируемая среда рассматривается как сплошная, подвергаемая воздействию внешних и внутренних объемных сил (рис. 2, схема I). Подобный подход к механизмам разрушения применяется тогда, когда необходимо проанализировать распределение большого количества разномасштабных рудных объектов (месторождений) в структуре всей рудоносной площади. Аналогичный анализ применим и на уровне одного месторождения, состоящего из серии очень мелких рудных тел (рис. 2, схема IV).

Мегауровень при структурных исследованиях соответствует рудному узлу, в котором есть один или два господствующих крупных относительно однородных рудовмещающих блока, заключающих в себе рудное поле и/или месторождение. В тектонофизическом смысле это есть «среда со структурой» [Расцветаев, 2002], т. е. в сплошной среде размеры блоковвключений становятся масштабно значимыми с самой системой и оказывают осложняющее воздействие на механизмы разрушения (рис. 2, II). При этом весь деформируемый объем системы как бы насыщается потенциальной энергией в трех формах. 1. Объемного потенциала, т. е. «напряжений на открытой поверхности» [Лукьянов, 1991]. 2. Свободной энергии или энергии геометрической формы [Рамберг, 1970]. Это та энергия, которая выделилась бы в случае уменьшения объема тела до нуля или истратилась на трансформацию его формы. 3. Скрытой энергии внутренних структурных связей (остаточные напряжения по К. И. Богдановичу [1910] и И. М. Батугиной, И. М. Петухова [1988]). Следовательно, блоковая среда является весьма активной, так как имеет определенный энергетический потенциал, способный воздействовать как на протекание механических, химических, так и внутренних физических процессов.

Из-за полноты учета особенностей всех структурных связей рассматриваемый тип «среды со структурой» как нельзя лучше подходит и для крупномасштабного структурного картирования отдельных месторождений, состоящих из ряда очень крупных рудных тел (рис. 2, схема V). Эти же характеристики среды можно использовать при микроструктурном анализе и при петроструктурном изучении микродеформаций под микроскопом.

На «рудном» микроуровене (рудное поле, месторождение) деформируемая среда обычно аппроксимируется как «среда с конечным геологическим телом». Такая среда имеет один весьма крупный пассивный структурный элемент (жесткий блок), интенсивно подвергаемый внешнему силовому воздействию (рис. 2, III). Размеры такого жесткого включения близко сопоставимы с размерами вмещающей среды (системы). Для масштаба месторождения подобным крупным включением может быть самый крупный рудовмещающий тектонический блок, резко отличающийся по своим физико-механическим свойствам от окружающей его рамы. Для масштаба рудного тела таковыми крупными включениями могут быть секущие его разрывы, дайки и т. п. (рис. 2, схема VI).

При мегаструктурном исследовании рудных объектов нами, вслед за В. И. Старостиным [1988], под структурным парагенезом понимается: «…совокупность складчатых и разрывных нарушений различных типов и масштабов, сформировавшихся в результате воздействия на породы и руды одного и того же тектонического режима, существовавшего в течение определенного временного интервала». Подобный подход удобен при дедукции, когда структурное исследование ведется от общего к частному, с прослеживанием истории формирования уже известных, т. е. ранее выделенных геологических структур. В целях углубления данного типа исследования, все виды структурных мегапарагенезов можно исходя из длительности периодов деформирования подразделять на три группы: «генеральные» – характеризующие наборы структурных форм, сформировавшиеся в течение одного цикла деформирования; «полные» – образующиеся в один этап деформирования; «частные» парагенезы – возникшие в одну стадию деформирования.

В случаях изучения наборов малых структурных форм, выделяемых в пределах отдельных месторождений и рудных тел, автором под структурным парагенезом понимается набор одномасштабных и однотипных (одногенетических) рудоконтролирующих структур. Такие структурные парагенезы характеризуют тектонические условия деформирования, создавшиеся в течение непродолжительного временного интервала («одномоментного» события). В этом варианте структурно-парагенетического исследования, а именно для изучения внутренних причин структурообразования, есть необходимость подразделять рассматриваемые структурные парагенезы по их генезису на дизъюнктивные, пликативные и инъективные. Указанный подход совершенно необходим при установлении принципов симметрийной и фрактальной организации в рудных объектах, имеющих полигенное происхождение.

Особенно наглядным структурно-парагенетический подход становится, если для изображения вида одногенетических структурных рисунков статических систем использовать, как указывалось выше, симметрийные наборы простых геометрических образов-моделей (куб, ромбическую призму, октаэдр, конус и т. п.). При этом каждая такая модель может отражать не только вид деформации (объемный, плоский), девиаторную составляющую, но и генезис рудоконтролирующей структуры.

Как показывает практика изучения структур конкретных рудных полей и месторождений, их тектоническое строение может описываться не одной элементарной моделью, а их наборами или комбинациями, особенно если изучаются разноранговые рудные объекты. Устанавливая такие наборы для конкретных месторождений, можно составить для них обобщающий геометрический образ, названный нами характеристическим структурным паспортом ме-

сторождения или его «сводным структурным парагенезом» (ССП).

При сводном описании всех структурных форм того или иного месторождения, без их подразделения по генезису (типам деформирований), получаем комплексный или «индивидуальный структурный паспорт» (ИСП), который выступает обобщенным структурным портретом конкретного рудного объекта.

Помимо паспортов ССП и ИСП, составляемых для месторождений, можно составлять обобщающие паспорта для более крупных таксонов, например, отдельных металлогенических площадей (узлов, районов), отдельных типов рудных формаций и т. п.

Имея для какого-то сложного по строению рудного объекта подобные геометрические образы (паспорта) дизъюнктивных, пликативных и инъективных структур, становится возможным, через оценку полноты развития реальных структурных форм по сравнению с эталонным типом данного деформационного парагенеза, предсказывать обнаружение недостающих структурных элементов [Вознесенский, 1984; Кооп, 1991, Лукьянов, 1965, Расцветаев, 1987, Трифонов, 1983]. Если есть данные о рудной специализации имеющихся структурных форм, то появится основание и к прогнозированию недостающих структур, т. е. новых рудных тел.

17

1.3.2. Структурно-фазовый подход

При изучении структур самоорганизующихся динамических систем, каковыми являлись месторождения в момент их формирования, проблема с установлением динамической симметричности (упорядоченности временного мотива в поведении системы), как указывалось во Введении, может быть успешно решена на базе теории неравновесных диссипативных структур [Эбелинг, 1979] и синергетической методологии [Николис, Пригожин, 1979]. Такой подход позволяет проводить рассмотрение структуры месторождения как тектонодинамического объекта по типу неравновесной термодинамической системы, развивающейся в пространстве непрерывного времени. При этом данное исследование должно дополняться определением энергетических источников, направлений и объемов расхода энергии тектонических, химических и тепловых полей. Вид динамической симметричности можно фиксировать двумя дополняющими друг друга способами. 1. С помощью предлагаемых автором фазовосиноптических сферограмм, раскрывающих фазовый портрет поведения исследуемых систем. 2. Установлением особенностей взаимных смен во времени генетических видов структурных парагенезов (дизъюнктивных, пликативных, инъективных). Последний подход важен при изучении рудоконтролирующих структур комбинированного типа: блоково-складчатых, блоковокупольных, разломно-блоковых и других подобных им сложнопостроенных структур.

При структурно-фазовом подходе в качестве фазовых переменных могут быть выбраны координаты проекций осей главных нормальных напряжений, виды напряженного состояния и типы кристаллографических сингоний, восстановленных для систем разновозрастных прожилков и жил. При этом параметры положения осей, а также данные о видах тектонического поля и типах сингоний, должны быть установлены для некоторого ряда сменяющих друг друга отдельных точек-состояний системы. Тогда они будут характеризовать либо в целом весь путь движения системы (от дорудного периода к пострудному), либо ее поведение на отдельном интервале развития (этапе минерализации). Нами в качестве фазового, т. е. двумерного пространства тектонодинамической системы предлагается выбрать координатную сеть самих стереографических сеток. Эти сетки, показывая зависимость положения проекции осей (стационарных и регулярных точек) от азимутов (1-й параметр) и углов их падения (2-й параметр), соотнесенные с координатами времени, датированными по стадиям и этапам минерализации, позволяют отстраивать фрагменты общей траектории развития состояний рудообразующей системы в тектонических полях. Подобный подход можно использовать и в отношении нормирования параметров напряженности и видов сингоний для трансформировавшихся во времени деформационных сетей.

Если учесть, что тектонодинамические системы при переходе из одной точки фазового пространства в другую могут менять еще дополнительно и тип своего динамического состояния (сжатие, растяжение), а также вид напряженности (одноосное, трехосное), то понятно, что система при таком развитии как бы проходит ряд определенных фазовых (структурнофазовых) границ. При этом точкой фазового равновесия является точка гидростатического давления или осесимметричного напряжения. Переход через эту точку равновесного состояния можно рассматривать также и в качестве своеобразного мембранного перехода. Вместо стереографических сеток фазовые траектории тектонодинамических систем можно показывать и с помощью прямоугольных таблиц-матриц.

Использование структурно-фазового подхода к изучению процессов гидротермального рудообразования, протекавших в условиях наличия активных сред блоково-ячеистого строения, дополнительно позволяет рассматривать границы рудных объектов и блоков как своеобразные фазовые (структурные) мембраны, через которые осуществляются регулируемые ими потоки флюидов и рудных компонентов. При этом внешняя среда принимается за открытую систему, запасы энергии и вещества которой были во много раз больше размеров отдельных рудных тел и рудовмещающих структур.

Необходимость использования структурно-фазового подхода к исследованию структур гидротермальных месторождений определяется и тем обстоятельством, что эти структуры были созданы в ходе взаимодействия и взаимообусловленности тектонических и рудообразующих (флюидных) процессов, определяемых Г. П. Поспеловым [1967, 1973] как «флюиднодинамические системы» (ФДС).

18

При изучении ФДС надо учитывать, что процесс деформирования имеет синергетически двойственное значение. С одной стороны, при деструкции монолитного горного массива или жесткого тектонического блока-включения в нем образуются различные дисперсные фазы (катаклазиты, милониты, глинки трения и т. п.), т. е. на фоне понижения напряжений упругой деформации идет повышение внутренней энтропии всей системы [Вернон, 1980]. С другой стороны, отмечается концентрирование аномальной поверхностной энергии, рост сейсмической (акустической) эмиссии, ускорение зернограничных процессов переноса, вскрытие систем внутренних (структурных) связей и рост пластичности. За счет возникновения планпараллельных текстур и структур течения идет повышение антиэнтропийности или степени структурной упорядоченности отдельных частей системы. Соответственно этот процесс де-

формирования в зависимости от структурного ранга рассмотрения будет описываться двумя различными фазовыми портретами: а) рассеивания и нестабильности на макроуровне; б) концентрирования и создания стабильных (упорядоченных) структур на микроуровне.

В случаях деформирования тектонически уже значительно нарушенных блоков, имеющих большие объемы раздробленных и диспергированных фаз, как правило, новых границ раздела не образуется. При этом главными становятся явления структурной перестройки ранее созданных форм, т. е. процессы переупаковки, перекристаллизации, рекристаллизации и т. п. [Садовский, 1974]. Подобный процесс изначально имеет антиэнтропийную направленность, так как способствует появлению среди хаотически распределенного вещества структур порядка, заключающихся в создании более совершенных и очищенных кристаллических фаз (рудных и породных), и планарных структур. Считается, что таким образом осуществляется консервация внутренней энергии в форме остаточных тектонических напряжений и химических полей. Причем в наиболее энергетически насыщенных участках доля структур самоорганизации деформационных систем более значительна.

Аналогичную двойственную синергетическую направленность развития имели и процессы гидротермального рудообразования. Ассимиляция мигрирующими флюидами рудных компонентов, рассеянных в горной породе, и появление высококонцентрированных рудных растворов и рудных тел, по сути, являются антиэнтропийным процессом [Летников, 1992; Русинов, 1997]. Посредством этого самоорганизующаяся система минимизирует диссипацию подводимой энергии и сохраняет устойчивость своей внутренней структуры. Для магматических месторождений рассматриваемый процесс мог носить и обратный, т. е. энтропийный характер. Подобное обстоятельство наблюдается тогда, когда из больших магматических камер, имеющих здесь значительные объемы рудоносных расплавов ликвационного типа, шел их вынос в виде многочисленных инъекций рудой магмы, т. е. осуществлялось как бы рассеивание первичных крупных рудных скоплений. На более мелкомасштабном системном уровне исследования процессы рудообразования можно трактовать как стремление рудогенерирующего очага в своем развитии к разгрузке и равновесию, т. е. как процессы энтропийной природы.

Антиэнтропийный процесс перекачки рассеянного рудного вещества из зоны с низкой концентрацией в зону с высокой концентрацией, т. е. в геохимические аномалии, месторождения, рудные тела и рудные столбы должен сопровождаться, исходя из общей теории синергетики, всеми другими явлениями самоорганизации, свойственными таким процессам. 1. Кооперативным взаимодействием составляющих элементов. 2. Образованием регулярных статических и динамических структур. 3. Наличием обратных положительных и отрицательных функциональных взаимосвязей между параметрами и элементами субструктур. 4. Осцилляциями, т. е. развитием в автоколебательном режиме. 5. Появлением упорядоченности при повышении энергетических потенциалов. 6. Скейлингом (масштабным подобием). 7. Появлением стационарных динамических режимов и соответствующих структур при развитии системы вдали от равновесия. 8. Бистабильностью состояния, т. е. рысканьем системы по равновероятным управляющим модам и т. п.

Для раскрытия механизмов взаимодействия в вышеуказанной тектонически перенапряженной и нелинейного типа среде, содержащей критические рудные растворы, которые и сами имеют собственную нелинейность, из известных теорий рудообразования наиболее подходит теория «активной модели рудообразования», на необходимость разработки которой указывалось [Динамика формирования…, 1981]. Применительно к золоторудным месторождениям изучение малых структурных форм и сравнение тектонодинамических условий безфлюидного деформирования с процессами разрушения во флюидизированных средах поможет кон-

19