Menu

Изучение прототектоники интрузивных пород

Интрузивные геологические тела проходят ряд этапов в своём развитии. Ранние этапы характеризуются формированием структурных элементов, свойственных для жидкой и вязкой консистенции застывающей магмы, а также для застывшей магмы. На этих этапах развития интрузивные тела приобретают ряд особенностей внутреннего строения, получивших название прототектоники. Прототектоникой называется первичная магматическая тектоника интрузивного тела, возникшая вследствие движения жидкой или вязкой магмы, и в процессе её остывания. Прототектоника находит своё выражение в линейных и плоскостных структурах движения, а также в трещинах.

Текстуры стадии течения

Линейные структуры течения в изверженных породах выражаются в параллельно-линейной ориентировке содержащихся в них: 1) кристаллов удлинённой формы; 2) скоплений темноцветных минералов, шлиров и др.; 3) «волокнистости» (рис. 4.24-4.26).

[image]

[image]

Рис. 4.24. Различные соотношения между первичной линейностью и полосчатостью.

а – горизонтальные линии течения и горизонтальная полосчатость; б – вертикальная полосчатость и вертикальные линии течения; в – вертикальная полосчатость и горизонтальные линии течения; г – вертикальная полосчатость и наклонные линии течения.

 

Рис. 4.25. Плоскостные и трахитоидные директивные текстуры (идеализированные схемы по А.А. Полканову).

а, б, с – первично-полосчатые текстуры;

I, II – плоскопараллельные (план-параллельные) текстуры. Стрелки и цифры – элементы залегания текстур.

●. Параллельно-линейная ориентировка кристаллов (роговых обманок, пироксенов, полевых шпатов) удлинённой формы возникает при направленном (ламинарном) движении магмы. Удлинённые кристаллы ориентируются вдоль потока параллельно друг другу. Подобная структура породы характерна для трубообразных и штокообразных интрузивных тел, имеющих крутопадающие боковые контакты с вмещающими породами

●. Линейный параллелизм скоплений темноцветных минералов возникает при обособлении этих минералов в тонких веретенообразных участках, имеющих длину от единиц до десятков см. Отдельные кристаллы в этих скоплениях могут иметь как параллельную оси скопления, так и иную ориентировку. Если преобладают не параллельные ориентировки, скопление по форме приближается к шлирам.

[image]

Рис. 4.26. Блок-диаграмма внутреннего строения интрузивного массива, показывающая соотношения между двумя типами директивных текстур и системами трещин (по В.Н. Павлинову).

Таблитчатые минералы, ксенолиты (К) и шлиры ориентированы в вертикальной плоскости и характеризуют плоскость течения. Линейно-вытянутые минералы ориентированы горизонтально и образуют линии течения. В соответствии с ориентировкой плоскости течения располагаются первичные трещины: продольные (S), поперечные (Q), пластовые (L)

и вторичные (тектонические?) диагональные (D).

●. Параллельная «волокнистость» в интрузивных породах появляется в результате закономерной ориентировке кристаллов полевого шпата в направлении движения магмы. Из-за этой скрытой «волокнистости» изверженная порода становится анизотропной, легче раскалываясь в направлении «волокнистости».

Плоскостные параллельные структуры течения выражаются в параллельной ориентировке плоскостей: 1) таблитчатых фенокристаллов (рис. 4.25); 2) шлиров; 3) ксенолитов; 4) слоёв равномернозернистых пород (4.24-4.26).

●. Параллельно-плоскостная ориентировка фенокристаллов характеризуется вытянутыми параллельно друг другу по направлению движения магмы таблитчатыми минералами (например, полевым шпатом). Если таблитчатые минералы ориентированы в разных направлениях, но параллельны плоскости, то такая текстура называется трахитоидностью (рис. 4.25).

●. Параллелизм шлиров – наиболее хорошо заметная особенность плоскостных «структур движения». Шлиры представляют собой обособившиеся плоские, сильно вытянутые, линзовидные участки интрузивной породы, отличающиеся от основной массы минералогическим и петрографическим составом. Наиболее часто встречаются шлиры, обогащённые темноцветными минералами.

●. Параллельная ориентировка ксенолитов характерна для краевых зон интрузивных тел, в которых довольно часто находится их большое количество. Ксенолит – обломок вмещающих пород. Эти ксенолиты подвергаются частичной либо полной ассимиляции магмой и приобретают форму уплощённых линз, ориентированных параллельно друг другу и контактовым поверхностям. При изменении направления движения магмы они также как и шлиры могут деформироваться и образовывать псевдоскладки движения.

●. Параллельные «слои» – полосы равномернозернистых пород возникают при послойном течении магмы разного состава в отдельных участках магматического очага. Они возникают в основном в приконтактовых зонах интрузий, хотя могут встречаться и в центральных. Ориентировка удлинённых кристаллов в таких «слоях» движения может быть как параллельной, так и разнообразной.

Следствием существования плоскостных параллельных «структур течения» является полосчатость интрузивных пород. Первичная полосчатость располагается параллельно поверхности контакта. Линии течения почти всегда совпадают с направлением максимального растяжения магматических масс в период течения. Линейность располагается параллельно направлению течения. Первичная полосчатость и линейность нередко отчетливо развиты в жилах интрузивных пород, в которых они ориентированы параллельно ограничивающим жилы поверхностям.

 

[image]

 

Рис. 4.27. Схемы структурных типов интрузивных массивов

по Р.Болку (плановое изображение).

А – купол полос течения; Б – свод полос течения (центральная часть тела состоит из массивных пород); В – купол линий течения;

Г – свод линий течения.

Описанные выше первичные текстуры стадии течения образуют характерные узоры. Р.Болк, изучавший батолиты от 16 до 32 км в поперечнике, отметил, что среди них встречаются четыре основных типа (рис. 4.27): 1 – массивы, в которых слои течения образуют купола (купола из слоёв течения); 2 – массивы со сводами (арками) из слоёв течения; 3 – массивы с куполами линий течения; 4 – массивы со сводами линий течения.

Текстуры переходной стадии

Когда магма близка к консолидации и только небольшая часть её находится в жидком состоянии, образуются особые текстуры, не похожие на текстуры, которые образуются в жидкую фазу. Эти текстуры характеризуются появлением флексур и сколов, которые позднее заполняются пегматитами или грубозернистыми гранитами (в случае гранитного состава магмы).

Флексуры образуются при дополнительном течении в процессе осложнения плоскостных текстур течения. Они напоминают складки волочения. По ним можно определять направление относительного движения, подобно тому, как применяются и складки волочения.

По мере затвердевания магмы, течение происходит с большим трудом и, в конце концов, образуются разрывы. Плоскостные текстуры течения нарушаются маленькими сколами, в которых концентрируются остаточные жидкости (расплавы). Поскольку они как обычно обогащены газами и флюидами, то в них кристаллизуются более крупные и низкотемпературные минералы. Границы этих участков зачастую не чёткие. Эти структуры свидетельствуют о первичности полосчатых и плоскостных структур течения.

Текстуры твёрдой стадии становления интрузива

Уже на стадии остывания и затвердевания магмы интрузия вступает в трещинную стадию развития. Начало образования трещин происходит ещё на более ранней стадии, когда трещины в вязкой магме приводят к обособлению в ней шлиров. По мере затвердевания магматического материала влияние возникающих трещин на строение интрузии всё более усиливается. Вначале трещины появляются во внешней оболочке массива, затем проникают во вмещающие породы и в ядерную часть массива.

По мере затвердевания магматического материала в интрузии возникает система, состоящая из трёх рядов взаимно перпендикулярных (поперечных, продольных и «пластовых») и нескольких рядов по-разному ориентированных плоскостей (диагональных, краевых и др.) разрывов (рис. 4.28 - 4.30).

[image]

[image]

Рис. 4.28. Взаимоотношения элементов линейной структуры гранита с трещинами.

I – продольный разрез интрузива; II – поперечный разрез интрузива; III –отдельный структурный блок из верхней части интрузива;

L – пластовые трещины; S – трещины сжатия (продольные); Q – трещины разрыва (поперечные)

с минеральными выполнителями. Чёрточками показаны линейные элементы интрузива.

Рис. 4.29. Связь первичных трещин с первичными структурами течения,

по Хатчисону (Hutchison, 1956).

1 – подчинённое движение на стадии течения с периферическим растяжением во время внедрения;

2 – боковое движение кристаллизующейся магмы во время движения по α; 3 – структура плоского течения; 4 – линейность; 5 – главное направление движения магмы на стадии течения.

 

[image]

Рис. 4.30. Блок-диаграмма Г.Клооса с главными системами (типами) трещин в батолите.

Трещины: Q – поперечные, S – продольные, L – пластовые (пологолежащие), P (STR) – диагональные или плоскости растяжения (пологие сбросы).

F – линейные текстуры течения.

А – дайки аплитов по трещинам Q и L..

Поперечные трещины () – трещины растяжения (разрыва), ориентированные перпендикулярно к линейной ориентировке. Там, где линейная ориентировка вертикальна, поперечные трещины горизонтальны, а при горизонтальной ориентировке линейности – вертикальны. Поперечные трещины могут быть заполнены дайками различного состава, пегматитами, кварцевыми жилами или гидротермальными минералами (хлоритом, эпидотом, мусковитом, кварцем, флюоритом, пиритом и др.).

Продольные трещины (S) – трещины сжатия, ориентированные параллельно линейной ориентировке, крутозалегающие и расположенные перпендикулярно по отношению к поперечным трещинам. Они развиваются хорошо тогда, когда линейная ориентировка имеет небольшое погружение. Имеют более грубую поверхность и более протяжённые, чем поперечные трещины и прожилки гидротермальных минералов в них более тонкие. Могут быть «залечены» аплитами, пегматитами и дайками различного состава.

«Пластовые» или контактовые трещины (L) – трещины, располагающиеся параллельно структурам движения и часто имеют горизонтальное положение. Плоскости этих трещин неровны, изобилуют крупными и мелкими неровностями. Обычно плоскости трещин L выявляются в зоне выветривания, где порода приобретает ясно выраженную пластовую отдельность. Эти трещины, подобно другим, могут быть пустыми, а могут быть и заполнены гидротермальными минералами, аплитом, пегматитами и дайками различного состава. Когда они не заполнены, их трудно отличить от сланцеватости. Образовались они, вероятно, при уменьшении магматического давления.

Диагональные трещины (P) – трещины скалывания, располагающиеся примерно под углом 45° к простиранию линейной ориентировки. Поверхности трещин в основном ровные и гладкие, но иногда на них отмечаются штрихи и борозды скольжения, что может свидетельствовать о перемещениях фрагментов вдоль этих трещин. Они могут быть пустыми, либо заполненными прожилками гидротермальных минералов, или, наконец, дайками.

Краевые трещины (рис. 4.30) трещины растяжения, падающие под углом 45° внутрь интрузива. Они образуются в боковых породах плутона под действием пары сил, возникающей в результате давления поступающей и ещё достаточно жидкой магмы на затвердевшие боковые породы.

В процессе становления массива, кроме выше указанных разрывов, в боковых породах плутона в условиях растяжения кровли могут возникать пологопадающие сбросы гравитационного типа, называемые плоскостями растяжения, и – краевые надвиги (краевые крутые надвиги) (рис. 4.30). Иногда они могут быть выполнены кварцевыми жилами, аплитами, пегматитами и дайками разного состава.

Методика изучения и анализа трещин была описана ранее в разделе «Трещиноватость». Прослеженные трещины наносятся на структурную карту плутона при помощи стандартных условных знаков, рекомендованных в соответствующих инструкциях (рис. 4.33).

 

Структурный блок

Для наглядного изображения взаимоотношений между структурами течения и первичными трещинами Г. Клоос предложил простую модель – структурный блок. Она очень проста и вместе с тем очень удобна при решении различных вопросов структурного анализа интрузивных тел. В простейшем случае – это коробка спичек с начерченными на её стенках структурными элементами. Широкая стенка коробки соответствует поверхности первичной полосчатости и первичным трещинам, параллельным пластовым. Спички в коробке соответствуют линейности в интрузивном теле. Поверхности коробки, перпендикулярные спичкам, – поперечные трещины, а узкие поверхности – продольные трещины. Диагональные трещины тогда следует нарисовать так, чтобы биссектрисой двугранного угла между ними были поперечные трещины.

Встречаются различные случаи положения структурного блока в интрузиве с полосчатостью и линейностью. Вертикальное положение типично для вертикальных интрузивов, а при горизонтальном – плутон относится к горизонтальным. Определение положения структурного блока в различных частях интрузивного тела является одной из важнейших операций при структурном анализе интрузивных тел.

Для статистической обработки структурных данных можно использовать «розы-диаграммы», но наиболее удобными и информативными являются стереографические равноплощадные сетки Ламберта-Шмидта, Каврайского и др. Для изотропных тел статистическая обработка структурных элементов не имеет смысла. У анизотропных интрузивных тел анизотропия может быть разной, поэтому, в первую очередь, нужно определить к какому типу анизотропии относится массив. В грубом приближении можно выделить два типа анизотропии интрузивных тел (4.31).

[image]

Рис. 4.31 Различные типы анизотропии интрузивных тел

(в плане).

а – структура интрузивного тела характеризуется выдержанным положением структурного блока в пространстве; б – положение структурного блока в различных участках интрузивного тела меняется.

В первом типе (на примере батолита) положение структурного блока при его перемещении не меняется, а во втором (на примере кольцевой дайки) – положение структурного блока будет меняться при продвижении в направлении, параллельном стенкам дайки (при постоянстве линейности и поперечных трещин будет меняться положение полосчатости и продольных трещин). К интрузивным телам с анизотропией второго рода, кроме кольцевых даек, относятся штоки и центральные интрузии.

Пример построенной структурно-петрологической карты приведён на рис. 4.32, а необходимый набор условных знаков структурных элементов приведён на рис. 4.33.

 

[image]

 

 

Рис. 4.32. Геологическая (слева) и структурно-петрологическая (справа) карты одного и того же кристаллического массива (по Р. Болку).

1 – гнейсы; 2 – сланцы; 3 – сиениты; 4 – граниты; 5 – туфы; 6 – направление трещин; 7 – направление плоскостей течения и сланцеватости; 8 – направление линий течения. Штрихи – простирание линий течения и гнейсовидность. Сплошные линии – простирание сланцеватости.

 

[image]

 

Рис. 4.33. Условные обозначения структурных элементов пород на структурно-петрологических картах и разрезах.

1-5 – первичная полосчатость при различных наклонах к горизонту; 6-10 – первичные трещины; 11-13 – лини течения; 14 – флюидальные плоскостные текстуры; 15 – трахитоидные и полосчатые плоскостные текстуры; 16-20 – соотношение между линейностью и полосчатостью; 21-22 – линии течения (21 – горизонтальные, 22 – наклонные); 23 – сланцеватость, зеркала и борозды скольжения; 24 – залегание поверхностей кливажа и сланцеватости; 25 – ориентировка шарниров мелких складок; 26 – ориентировка минеральной линейности в метаморфических породах; 27 – элементы залегания трещин.

Последние материалы

Заключение (Грунты)

При построении курса учитывалась необходимость его использования для различных гидротехнических специальностей и специализаций. В качестве основной части для студентов всех гидротехнических специальностей следует считать обязательным прочтение гл. 1—7. В гл. 8...

25-08-2013 Просмотров:4817 Грунты и основания гидротехнических сооружений

Представления о решении задач нелинейной механики грунтов

На современном этапе развития нелинейного направления механики грунтов оформились два основных подхода к решению практических задач расчета грунтовых оснований и сооружений: нелинейно-упругий и упругопластический (А. К. Бугров, С. С. Вялов...

25-08-2013 Просмотров:7998 Грунты и основания гидротехнических сооружений

Прочность грунтов при сложном напряженном состоянии

Для сред и материалов, обладающих сплошностью, предложено много различных условий прочности. Для оценки прочности грунтов наиболее широкое распространение получило условие Мора—Кулона (2.38), не содержащее промежуточного главного напряжения а2 и тем...

25-08-2013 Просмотров:4854 Грунты и основания гидротехнических сооружений

Еще материалы

Аэрокосмические съемки.

12.1 Приборы аэрокосмической съемки Съемка больших территорий в настоящее время осуществляется методами фотограмметрии, изучающей способы и технологию определения форм, размеров, положения в пространстве, количественные и качественные характеристики объектов по их...

13-08-2010 Просмотров:19478 Инженерная геодезия. Часть 2.

Расчет деталей двигателя

Строго рассчитать детали двигателя на прочность не представляется возможным из-за того, что во время работы двигателя все детали подвергаются переменной нагрузке, изменяющейся не только по величине, но для некоторых, деталей...

25-08-2013 Просмотров:2716 Основы конструирования автотракторных двигателей

Программы расчета пологих вантовых сетей…

Программы расчета пологих вантовых сетей и систем Рис. VI.3. Расчет вантовых сетей. По программе выполняется статический расчет вантовых плоских и пространственных сетей произвольной структуры под действием нагрузки, направленной нормально к плоскости, относительно которой...

20-09-2011 Просмотров:4659 Вантовые покрытия