Геология / 4 курс / Структурный анализ / Казаков_Заика-Новаций

стны в Шотландии, особенно в архипелаге Гебридских островов, вдоль ее западного побережья. Классическим стало строение остро­ ва Малл (рис. 182), входящего в обширную Тулейскую провинцию вулканических пород, охватывающую, кроме Шотландии, Северную Ирландию, Фарерские острова, Исландию, о. Ян-Майен, Гренлан­ дию. Возраст излияний в пределах провинции преимущественно палеогеновый (эоцен — олигоцен) и лишь частично более поздний, в частности современный. Петрографический состав преимуществен­ но базальтовый, но известны также кислые породы — риолиты и их туфы. Лавы и пирокласты формировались в наземных условиях, что подтверждается местами явными признаками выветривания и стволами деревьев, заключенных среди лав. Подъем магмы в па­ леогене был связан с обстановкой относительно слабого, рассредо­ точенного и разноориентированного растяжения и сопровождался пропитыванием земной коры глубинными расплавами, что приво­ дило в районах наиболее интенсивного магматизма к существенной переработке и «утяжелению» коры, повлекшего за собой постепен­ ное опускание региона. Суммарное рассредоточенное растяжение в Северо-Атлантической области, начиная с эпохи полеогеновых ба­ зальтовых излияний, по подсчетам В. В. Белоусова, не превышает первых сотен километров, что, хотя и существенно меньше общей ширины области, является грандиозным и указывает на возможный механизм процесса океаногенеза.

Распространение палеогеновых лав и тефры на острове Малл охватывает площадь до 700 км2, а их примерная мощность состав­ ляет 2 км. Вулканические корни острова Малл связаны с крупной кольцевой структурой, подчеркнутой дайками и дайковыми роями широтного (на границе Англии и Шотландии), севоро-западного (в Шотландии и Северной Ирландии) направлений. Корневые струк­ туры имеют в плане кольцевое строение, что позволяет сделать вывод о их соответствии крупным вулканам центрального типа.

В качестве элементарных форм вулкано-тектонического параге­ незиса выступают конические (воронкообразные) в пространстве системы даек, кольцевые дайки (цилиндрические на глубину), ради­ альные дайки и центральные плутоны. Относительно поздний плутон не только прорывает ранний, но и смещается по отношению к нему к северо-западу на расстояние более 3 км.

Этот вулкано-тектонический парагенезис составляет субвулка­ нический комплекс центрального типа. Если снять вулканический аппарат Везувия или Ключевской сопки, то мы найдем сечение такого субвулканического комплекса.

Различия между коническими и кольцевыми дайками видны из табл. 14, в которой приведены сравнительные сведения о них. Об­ щей чертой указанных даек является их круговая, полукруговая и овальная форма в плане. Поскольку система разрывных нарушений парагенетически связана с эволюцией глубинного очага, то состав пород конических и кольцевых даек может существенно разли­ чаться.

Согласно Е. Андерсону (1936) ^ наиболее вероятный механизм

260

14. Сравнительная характеристика кольцевых и конических даек о. Малл

формирования приведенного структурно-вулканического парагене­ зиса осуществляется в начале импульсивным нагнетанием магмы в периферийный очаг и уменьшением его объема по мере ее крис­ таллизации в конце (рис. 183). Конические разрывы возникли как следствие растяжения, вызванного давлением магмы, будучи ори­ ентированными параллельно к выпуклой поверхности периферий­ ной камеры. Одновременно проявились кинематически сходные ра­ диальные разрывы. Кольцевые смещения образовались как реакция на сжатие, связанное с оседанием колонны горных пород над умень­ шающимся в объеме центральным плутоном (рис. 183, А ). Запол­ ненные дайками конические и кольцевые цилиндрические разрывы возникают в условиях напряжений, обусловленных давлением, ука­ занным стрелкой на рис. 183, Б. Тонкие сплошные (а) и пунктирные

(в) линии представляют собой траектории главных напряжений; а — максимальное ai (сжимающее) напряжение и напряжение тре­ щин растяжения, которые выполняются коническими залежами. Аналогичное напряжение вызывает, как показано, куполообразная магматическая камера. Утолщенные линии — траектории скалываю­ щего напряжения ттах, которые могут при уменьшении давления вверх (оседание в магматическую камеру) соответствовать кольце­ вым дайкам (с). Сколовые трещины типа d имеют небольшое или даже обратное (е) падение.

Судя по коническим дайкам («слоям»), поднятие (расширение)

впределах вулканического центра острова Малл превышает 300 м,

апервоначальное положение периферийной камеры — фокуса схож­ дения конических даек — соответствует глубине 3—5 км.

Вулкано-тектонические структуры, подобные о. Малл, извест­ ны, например, в Центральном Казахстане. Среди них можно ука­ зать на Байназарскую, Майтас, Баянаульскую структуры и некото­ рые другие. Правда глубина формирования этих плутонов неско­

261

Рис. 183. Блок-диаграмма конических залежей (а) и взаимоотношение напряже* ний с коническими залежами и кольцевыми дайками (б) (по Б. Ш. Хилсу, 1967)

лько больше, чем в Шотландии, что вполне понятно, поскольку они связаны с герцинским структурным этажом.

Интересно, что вулкано-тектонические структуры Гебрид имеют, по мнению Л. Копецкого (1975), свои аналоги на Луне, правда размер лунных «копий» на порядок больше. Показательно, что ана­ логия видится не только в общих чертах кольцевых и полигональ­ ных структур и радиальных даек, но и в смещении центров извер­ жений и в петрографическом сходстве лунных и земных пород.

Сечение на уровне периферийной (глубинной) камеры возможно представляет концентрически построенный знаменитый Хибинский нефелино-сиенитовый плутон Кольского полуострова, с которым связано Кировское апатитовое месторождение.

Вулканогенные постройки и субвулканы. Рассмотрим среднеюр­ ский вулканогенный комплекс Горного Крыма. Этот район особенно показателен потому, что здесь сохранились части древних вулкани­ ческих аппаратов и хорошо отпрепарированные эрозией и абразией

262

Рис. 184. Схема распространения магматических образований в Крыму:

1 — обнажения магматических пород, 2 — площади, на которых магматические породы вскрыты скважинами

корневые формы. Поскольку фундамент вулканов, вмещающий их корни, существенно иной в сравнении с приведенными выше приме­ рами, вулкано-тектонический парагенезис здесь достаточно специ­ фичен и, кроме того, вулкано-плутонические формы подверглись последующему разрушению.

В Горном Крыму известны три сохранившихся центра вул­ канической деятельности: Карадаг, Форос-Мелас на Южном берегу Крыма и Бондрак-Салгир в Крымском предгорье. Именно в этих пунктах известны покровы лав, в то время как обычно средняя юра представлена туфами и туфогенными породами.

Субвулканы — магматические диапиры, двигавшиеся из пери­ ферийного (глубинного) очага, но не достигшие земной поверхно­ сти, сконцентрированы в областях пересечения Срединного разлома Крыма продольными Крымско-Кавказским и Южнобережным раз­ ломами (рис. 184). Между Алуштой и Гурзуфом субвулканические тела типа сталагмолитов («перевернутых капель»), известные под названием Аюдаг, Кастель, Партенит, Плака, «откопаны» денудаци­ ей, что позволяет составить вполне определенное представление о их внутреннем строении и особенностях контактов. Им свойственна скорлуповатая отдельность, отражающая концентрически-лукович- ное строение, вблизи местами заметна шаровая отдельность. Не­ сколько особняком стоит по своей морфологии мыс Плака, представ­ ляющий собой раздув вытянутого на 336 м в северо-восточном на­ правлении гребневидного плутона-лофолита, частично абрадированного морем.

263

Рис. 185. Блок-диаграмма и реконструкция (вне масштаба) Курцовского палео­ вулкана:

/ — аргиллоты и алевролиты триаса, 2 — известняки (а) и песчаники (б) лейаса, 3 — лаиы и туфы доггера, 4 — поверхности подушечных лав, выпуклости определяют кровлю покро-

Внедрение магмы происходило активно в не совсем окаменевшие породы, которые она без особых усилий оттесняла в стороны и дополнительно сминала в складки. Термальное воздействие распла­ ва сопровождалось ороговикованием вмещающих пород на рас­ стояние, прямо пропорциональное размерам субвулканического те­ ла. Плутоны расколоты несколькими системами трещин, в которые местами внедрились дайки, преимущественно основного состава (диабазы). Весьма показательны дайки, внедрившиеся в систему краевых взбросов, которые возникли как следствие вертикального удлинения магматической камеры. Эти дайки косо пересекают кон­ такт и складчатые слои зоны экзоконтакта. Одна из таких даек хорошо прослеживается с моря вдоль западного склона Аю-Дага, падая под малым углом к востоку.

Большинство субвулканов имеет основной состав. Это преиму­ щественно габбро-диабазы и лишь Кастель сложена плагиогранитпорфирами.

Вулканические корни (субвулканы Крыма) намного проще опи­ санных выше корневых систем Гебридских островов и Центрального Казахстана. Это, очевидно, объясняется тем, что их внедрение про­ исходило в пластичной среде — песчано-глинистом флише тавриче­ ской серии, в которой разрывы рассредотачивались в бесчисленные

264

мелкие трещины, а возможность уплотнения была, по сути, безгра­ ничной.

Крымские субвулканы весьма сходны с не менее известными гипабиссальными плутонами района Минеральных Вод и Пятигор­ ска, возраст которых существенно моложе.

Собственно вулканические постройки Горного Крыма также от­ личаются признаками, обусловленными особенностями субстрата. Вулканические аппараты раздроблены на части, которые растяну­ ты и разобщены глинистым материалом. При этом блоки слоистых вулканических пород опрокинуты и поставлены на голову, что мож­ но наблюдать, в частности, в эффектной скалистой группе на запад­ ном фланге вулкана Карадаг и в районе Фороса, где в выемках у дороги Ялта — Севастополь можно видеть мощную пачку крутозалегающих туфов, причем нижние торцы пластов залегают на склад­ чатых аргиллитах.

Известный Меласский гребень восточнее Фороса, сложенный в своей нижней части, о чем можно судить по обнажениям в морских

блок, в пределах которого вулканиты залегают нормально и полого. Такое залегание является скорее исключением, чем правилом, осо­ бенно если учесть строение одновозрастных вулканических аппара­ тов в Крымском предгорье.

Вулканический центр у с. Украинки к югу от Симферополя, вскрытый карьером на глубину около 50 м, представляет собой блок (часть стратовулкана), опрокинутый к северу под углом бо­ лее 70° (рис. 185). В поперечном разрезе на расстоянии около 200 м с юга на север можно наблюдать смену петрографических особен­ ностей лавы от кристаллического диабаза через микродиабаз к спилитовым подушечным лавам. Поднимаясь, лава последовательно прорвала несколько ритмично построенных мощных пачек туфов. Блок вулканитов сорван со своих корней и с юга подстилается гли­ нистым меланжем, включающим глыбы известняков среднего кар­ бона, пудинговые песчаники и известняки нижней и средней юры. Подобные блоки прослеживаются отсюда в долину Салгира и, воз­ можно, еще дальше к северу в долину Мал. Салгира, а на юг — в долину Альмы на участке плотины Альминского водохранилища.

12.6- Определение возраста плутонов

Установление возраста плутонов важно не только для определе­ ния их геологической и возрастной позиции, но и для датировки оруденения, которое связано со многими интрузиями. При опреде­ лении возраста плутонов учитываются не только возраст прорыва­ емых пород, но и многие косвенные признаки.

В первую очередь необходимо определить нижний и верхний

возрастные пределы.

В случае интрузии в толщу А (рис. 186) непрерывно наслоен­ ных недислоцированных пород возраст слагающих эту толщу

265

Рис. 186. Три одновозрастных интрузии (П) магмы в недислоцированную толщу (А), несогласно перекрытую толщей (Б ):

а — поверхность несогласия Н срезает интрузив и контактовый ореол (точки); б — срезаны контактово метаморфзованные породы; в — контактовый ореол не достиг поверхности не­ согласия Н

слоев является нижним возрастным пределом интрузива. Наиболее древние отложения кроющей после перерыва толщи Б, не испы­ тавшие контактового метаморфизма, определяют верхний возраст­ ной предел интрузива П.

Рассмотрение рисунка показывает, что в случаях «а» и «б» вы­ шеприведенное правило несомненно, но случай «в» требует для од­ нозначного решения дополнительных сведений, так как несогласно залегающая толща Б может быть и моложе, и древнее невскрытого плутона П. Такими дополнительными косвенными данными могут служить базальные конгломераты и аркозы, коры выветривания, гидротермальные жилы, дайки, радиохронологические данные.

Изучение базальных конгломератов кроющей толщи Б (рис. 186) должно быть направлено на выявление галек интрузив­ ных, контактово-измененных (роговики, скарны) пород, гидротер­ мальных, в том числе рудных, обломков (жильные кварц и карбо­ наты с рудными включениями).

В качестве примера укажем на существенное уточнение возраста пород Крыккудукского интрузивного комплекса в Северном Казах­ стане, который определялся как послеордовикский до тех пор, пока не были вскрыты скважинами валунные конгломераты с обломка­ ми характерных для комплекса пород в основании карадокского яруса.

Более сложные соотношения наблюдаются в Крыму, где верх­ ний возрастной предел невскрытых эрозией плутонов определяется как палеозойский, поскольку их гальки встречаются в пудинговых песчаниках и конгломератах, слагающих олистолиты, которые, в свою очередь, заключены в триасовых аргиллитах.

Минеральный состав аркозовых песчаников, залегающих в осно­ вании кроющей толщи, может находиться в корреляционной зави­ симости от состава интрузивных пород, подвергшихся эрозии, поэ­ тому возраст этих песчаников служит верхним возрастным преде­ лом для последних.

Горизонт выветрелых пород, а тем более кора выветривания, залегающая на интрузивных породах, подстилая кроющую толщу, однозначно решают вопрос о верхнем возрастном пределе. Так, воз­

266

растные соотношения между Коростенским плутоном и овручской серией, которые долгое время рассматривались в пользу послеовручского возраста плутона, оказались в действительности обратны­ ми, так как одна из скважин, вскрывшая контакт, обнаружила выветрелые граниты-рапакиви.

При датировании сложных плутонов нужно отдавать себе отчет в том, что их формирование может быть существенно растянуто во времени. Становление крупных полифазных плутонов типа ба­ толитов охватывает многие десятки миллионов лет. Например, батолит Сьерра-Невады (площадь 600ХЮ км) образовался в три этапа, общей продолжительностью около 100 млн. лет. Поэтому для правильного определения возрастных границ сложных плутонов нужно хорошо представлять их строение и развитие.

Упоминавшийся выше Крыккудукский интрузивный комплекс имеет типичное для такого рода образований строение и отличается направленной последовательностью внедрений (фаз) магмы. Наи­ более ранние плутоны сложены основными породами — габбро, за­ тем следует внедрение плутонов главной фазы — гранодиориты, на смену которым приходят дополнительные интрузии (допины), пред­ ставленные преимущественно гранитами, часто порфировидными. Каждая фаза внедрения сопровождается контактовым метаморфиз­ мом, причем наиболее мощны и разнообразны по составу экзокон­ такты, связанные с интрузивами главной фазы внедрения. Среди контактово-измененных пород, в первую очередь в скарнах, распо­ лагаются рудные месторождения (Атансорское железорудное мес­ торождение) и рудопроявления, парагенетически связанные с про­ цессами магмо- и скарнообразования. Последним производным ин­ трузивного комплекса является серия даек от более ранних кислого состава, включая пегматиты, до поздних основного состава и, нако­ нец, гидротермальных жил от высокотемпературных до «холодных», сложенных молочно-белым кварцем. Последний иногда образует крупные выделения — «сахарные головы», сверкающие под ярким степным солнцем.

Как видим, столь разнообразное и закономерно последователь­ ное структурное и петрографическое содержание интрузивного ком­ плекса существенно расширяет возможность обнаружения времен­ ных соотношений как с вмещающими, так и кроющими породами. Вместе с тем оно требует в каждом конкретном случае всесторон­ него рассмотрения природных объектов при решении задачи опре­ деления возраста. В качестве примера можно привести дискуссию, которая привлекла внимание геологов в начале 60-х годов. В керне буровых скважин в окрестностях Николаевского рудника в средне­ каменноугольной толще, образовавшейся после змеиногорско-саур- ских гранитоидов, были обнаружены рудные гальки, что, казалось, однозначно решало вопрос о возрасте полиметаллического орудене­ ния Алтая. Однако в дальнейшем оказалось, что «гальки» в дейст­ вительности представляют собой тектонические окатыши, образо­ вавшиеся в процессе внутрислойных подвижек в приконтактовой зоне руды и вмещающей ее породы. Возможно также и метасома-

267

тическое избирательное замещение рудой галек конгломератов, на­ пример, в колчеданной полосе восточного склона Урала.

При благоприятных условиях возраст пород, слагающих плутон, достаточно точно может быть датирован при помощи радиохронологических методов, надежность которых в настоящее время доста­ точно высока, однако объективные ошибки, даже существенные, все же возможны и поэтому геологическая интерпретация цифр «абсолютного» возраста в каждом конкретном случае обязательна.

При внедрении магмы в дислоцированные комплексы необхо­ димо вносить поправку за время, прошедшее между осадконакоплением и складчатостью. И хотя этот интервал обычно не столь уж велик, но при условии внедрения интрузивов в нижние горизонты дислоцированного комплекса временной отрезок между прорван­ ными породами в антиклиналях и породами, занимающими наибо­ лее высокий стратиграфический уровень в синклиналях, может до­ стигать периода и более. По данным В. К. Куликовского, дайки Донбасса фактически прорывают отложения не моложе среднего карбона ( свита С25), хотя их возраст, учитывая то обстоятельство, что структуры Донбасса сформированы герцинской складчатостью, очевидно, раннемезозойский.

Определение возраста интрузий по их отношеню к стратиграфи­ ческим подразделениям, как видно, дает лишь грубую привязку в диапазоне верхнего и нижнего возрастных пределов. Однако очень часто геолог нуждается в более точных данных, позволяющих су­ дить о соподчиненности как внутри интрузивного комплекса в целом, так и между отдельными порциями внедряющейся магмы. Такие соотношения могут быть проявлены при помощи тщательного изу­ чения контактов магматических тел друг с другом, по их соотноше­ нию с метаморфическими породами и структурами, т. е. при помо­ щи тех способов, которые дает в руки геологам комплексный струк­ турный анализ, основывающийся, в свою очередь, на учении о структурно-метаморфических парагенезисах. При всем разнообразии возможных вариантов относительных возрастных соотношений ме­ жду магматическим расплавом, метаморфизмом и структурообразованием следует руководствоваться тремя основными правилами:

1.Если структурно-метаморфические образования (складки, рассланцевание, бластез, катаклаз, милонитизация и т. п.) накла­ дываются на интрузивные тела, деформируют их, перекристаллизовывают, вообще преобразуют их первоначальную форму и состав, последние являются додеформационными, доскладчатыми и метаморфизованными.

2.Если интрузивные тела (дайки, силлы, изометричные плуто­ ны) вписываются в данную систему синхронного структурного (структурно-метаморфического) парагенезиса, они являются «синскладчатыми» и одновременными с метаморфизмом, в частности ультраметаморфизмом (мигматизацией).

3.Секущие в широком смысле интрузивные тела являются постскладчатыми и контактово-метаморфизующими, эпигенетическими образованиями.

268

Примеры подобных соотношений неоднократно упоминались и рассматривались в предыдущих разделах книги.

Контрольные вопросы, задания. 1. Каковы структурный анализ вулканоген­ ных комплексов, его направленность и значение для определения возрастной по­ следовательности вулканических формаций и тел? 2. Охарактеризуйте морфоло­ гию и приведите примеры структурно-петрологического анализа плутонов. 3. Н а­ зовите вулканические и вулкано-тектонические структуры. Каковы их различия и генетическая взаимообусловленность? 4. Укажите способы и методы определения возраста плутонов и возрастных относительных соотношений внутри плутоничес­ ких и вулкано-плутонических комплексов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Предлагаемое пособие является частью нормативного курса «Структурная геология, геологическое картирование и дистанцион­ ные методы исследования». Что позволило объединить казалось бы столь различные части курса, что общего между ними? Несомненно, ключевым здесь выступает геологическое картирование — универ­ сальный комплексный метод познания геологического строения как страны в целом, так и ее отдельных регионов.

Геологическое строение, иначе структура, т. е. познание геологии страны, сводится, в первую очередь, к структурному анализу — ме­ тодической основе структурной геологии. Последняя изучает эле­ ментарные структурные формы разных порядков, их исторические, механические и региональные сочетания, механизм структурообра­ зующих процессов.

Элементарные структурные формы могут быть подразделены на первичные — формационные и вторичные — деформационные. Структурный анализ поначалу направлен на выявление природы первичной породной ткани. В каждом конкретном случае (обнаже­ ние, штуф, шлиф, фотография, аэроснимок) следует задуматься, каково происхождение линейной, планарной или массивной тексту­ ры: осадочное (слоистость), тектоническое (кливаж, катаклазит, милонит), динамометаморфическое (бластомилонит), метаморфи­ ческое (сланцеватость, гнейсовая текстура), плутоническое (мас­ сивность, порфировидная текстура, волокнистость), вулканическое (флюидальность, брекчии), метасоматическое (полосатость, пятни­ стость) .

Деформационные структуры при всем их разнообразии, не ус­ тупающем рисункам первичной ткани, в первом приближении сво­ дятся к двум типам: пликативному (складки) и дизъюнктивному (разрывы), точнее к их парагенезису, сонахождению.

Конечно, применяя структурный анализ, очень вахню знать, с каким порядком структур имеем дело, какой структурный уровень изучается: глобальный, региональный или локальный. В дальней­ шем изучение региональных сочетаний структурных форм продол­ жается в курсе «Геология СССР», а глобальных сртуктур, лито­ сферных плит — в курсе «Геотектоника».

Каковы актуальные проблемы современной структурной геоло­ гии и пути их разрешения? Эти проблемы можно объединить в две

269