книги / Структурная геология

Различия в условиях образования интрузивных и вулканических пород отразилась в их строении. Первые за счет медленного остывания на глубине и участия в кристаллизации летучих веществ имеют полнокристаллическое, крупнозернистое, равномернозернистое строение. Вторые в условиях быстрого остывания на поверхности приобретают неполнокристаллическое, скрытокристаллическое, мелкозернистое, неравномернозернистое строение.

По механизму внедрения магматического расплава во вмещающие породы выделяют:

•собственно интрузивы; они образуются при внедрении раскаленного магматического расплава в окружающие (вмещающие) породы, далее происходит остывание и кристаллизация магмы (в природе чаще всего встречаются собственно интрузивы);

•протрузивы — интрузивные тела, которые внедряются во вмещающие породы в холодном состоянии, за счет инверсии плотностей, как при образовании диапировых куполов.

По глубине кристаллизации магматических расплавов выделяют гипабиссальные (полуглубинные) с глубиной кристаллизации в 1–4 км и абиссальные — с глубиной кристаллизации 4 и более километров. Макроскопически, гипабиссальные тела отличаются от абиссальных мелкозернистой и среднезернистой структурой. Нередко в этих породах встречаются порфировидные структуры, когда среди основной мелкозернистой массы выделяются крупные кристаллы какого-либо минерала.

Различия в структуре пород (крупности зерен и их относительном размере) обусловлены условиями кристаллизации. Абиссальные породы подвергаются этому процессу на большой глубине, поэтому он происходит более медленно, образуется мало центров кристаллизации и вырастают крупные кристаллы одинакового размера. В случае гипабиссальных тел подобные процессы происходят с ними на небольшой глубине, сразу образуется много центров кристаллизации, в итоге формируются кристаллы небольшого размера. Большое влияние на кристаллизацию расплавов оказывают растворенные в них летучие соединения. При прочих равных условиях, чем больше в магме соединений фтора, хлора, паров воды и т. д., тем более крупные образуются кристаллы. Некоторые из них могут зарождаться и расти на стадии движения расплава. За счет своего более раннего возникновения эти кристаллы выделяются большими размерами на фоне основной мелкозернистой массы (порфировидные структуры).

На поверхность интрузивные тела выходят благодаря эрозионным процессам. За счет тектонических движений отдельные блоки земной коры, в которых заключены интрузивы, поднимаются. При эрозии (разрушении) этих блоков ранее залегающие на большой глубине интрузивные породы оказываются на поверхности и становятся доступны для изучения.

Фото 9.2. Ксенолиты амфиболитов в сиенитах. Алдано-Становой щит

Контакты между ними и магматическими породами резкие. Форма ксенолитов может быть как округлой, так и угловатой. По размеру они могут быть разные, от сантиметров до десятков и сотен метров.

За счет плавления обломков пород рамы в интрузивном теле образуются скопления темноцветных минералов, называемые шлирами. Их границы с основной окружающей интрузивной породой постепенные, нечеткие. Размеры шлиров чаще всего бывают в пределах от сантиметров до метров. Макроскопически шлиры в интрузивной породе выглядят как участки более темного цвета, отличающиеся по строению от основной интрузивной породы.

Граница между рамой и самим интрузивным телом получила название контакта. Контакты бывают горячие (активные) и холодные (пассивные).

Первые образуются при внедрении раскаленного расплава в породы рамы с последующей его кристаллизацией. При горячем контакте расплав

ипороды рамы оказывают друг на друга воздействия. Магматический расплав — на вмещающие породы тепловое и химическое, а вмещающие породы — охлаждающее воздействие на магматический расплав. Результаты такого взаимодействия находят отражение как в интрузивных породах, так

иво вмещающих. Горячий контакт состоит из эндоконтактовой и экзоконтактовой зон (рис. 9.2). Первая зона — это краевая часть интрузивного тела, вторая — полоса пород рамы, примыкающая к интрузивному телу.

При быстром охлаждении магматического расплава на контакте с вмещающими холодными породами в расплаве образуется множество центров кристаллизации, из которых затем образуются мелкие кристаллы. С удалением от контактов магматический расплав охлаждается медленнее, в нем образуется меньше центров кристаллизации, из которых вырастают более

крупные кристаллы. Таким образом, эндоконтактовая зона интрузивного массива отличается от всего интрузивного массива более мелкозернистой структурой. Ширина ее может составлять как миллиметры, так и десятки метров в зависимости от размеров интрузивных массивов. Как правило, у крупных тел более мощные эндоконтактовые зоны. Если магма на границе с вмещающими породами захватила много ксенолитов и затем расплавила их, то химический состав расплава в эндоконтактовой зоне может сильно измениться, и при его кристаллизации образуются породы, отличные по составу от основного тела.

Рис. 9.2. Горячий контакт интрузивного тела и вмещающих пород. Эндоконтактовая и экзоконтактовая зоны

Пример эндоконтактовых пород, отличных по составу от основного тела приведен на фиг. 9.1. Магматический расплав гранодиоритового состава (γδC1) на границе с вмещающими породами (известняками девонского возраста) захватил большое количество обломков известняков, частично их переплавил, другая их часть осталась в виде ксенолитов. Растворенные глыбы известняков изменили расплав в приконтактовой зоне на более основной (габбро-диоритовый). В результате при кристаллизации образовался интрузивный массив гранодиоритового состава с широкой эндоконтактовой зоной габбро-диоритового состава и большим количеством ксенолитов.

Магматический расплав оказывает в свою очередь тепловое и химическое воздействия на окружающие породы рамы образуя экзоконтактовую зону. Температурное воздействие выражается в перекристаллизации минералов, их спекании и увеличении размеров. Вследствие чего по глинистым породам образуются роговики, по кварцевым пескам — кварциты, по известнякам — мраморы и т. д. Если на окружающие породы воздействуют еще и гидротермальные (минерализованные горячие) растворы, то происходит взаимодействие (обмен веществом между растворами и породами рамы). Это приводит к тому, что изменяется химический и минеральный состав вмещающих пород, они часто приобретают даже иной внешний облик. Так, на контакте известняков и интрузий гранитного состава образуются скарны, породы, состоящие из пироксена, плагиоклаза, кальцита, эпидота, граната, рудных минералов. Степень изменения вмещающей породы зависит от первоначальной неравновесности породы и гидротермальных растворов. Таким

образом, экзоконтактовая зона представляет собой полосу измененных пород рамы находящихся в контакте с интрузивном телом. Мощность зон экзоконтактовых изменений может колебаться от сантиметров до нескольких километров.

Фиг. 9.1. Фрагмент учебной геологической карты № 26. Эндоконтакт интрузивного тела диоритов (малиновое) представлен габбро-диоритами (зеленое). Красные штрихи — экзоконтакт. Условные обозначения см. в Приложении № 13

По морфологии контакты бывают: ровными, волнистыми, глыбовыми, зазубренными, апофизными, послойно-инъекционными (рис. 9.3).

Рис. 9.3. Морфология контактов интрузивного тела с вмещающими породами:

1 — ровные; 2 — волнистые; 3 — апофизные; 4 — зазубренные; 5 — глыбовые; 6 — послойно-инъекци- онные

Горячие контакты образуются в том случае, когда магматический расплав внедряется в уже существующие породы. Таким образом, вмещающие породы по возрасту будут древнее, чем магматические.

При холодном контакте нет никаких изменений ни во вмещающих породах, ни в самом интрузивном теле, т. е. нет ни эндоконтактовой, ни экзоконтактовой зон. Такой контакт возникает в том случае, когда окружающие

породы (чаще всего породы кровли) были приведены в соприкосновение с магматическими образованиями уже после того, как магматический расплав раскристаллизовался и полностью остыл. Такая ситуация возникает тогда, когда интрузивное тело вместе с породами рамы, между которыми существует горячий контакт, испытывают общее воздымание. При этом образуются горные сооружения, в которых начинают преобладать процессы денудации, которые в конечном итоге разрушают вышележащие породы и выводят магматические породы на поверхность. Как результат — интрузивные породы также частично подвергаются эрозии. Если затем территория испытывает погружение и превращается в дно моря или океана, то на выветрелую поверхность интрузивных пород ложатся осадки, впоследствии превращающиеся в осадочные породы. В этом случае контакт между интрузивными породами и породами рамы будет холодным, т. е. ни интрузивные, ни осадочные породы не оказали друг на друга какого-либо термального или химического воздействия (рис. 9.4)

Рис. 9.4. Образование холодного контакта между интрузивным телом и вмещающими породами:

А — образования интрузивного тела и его подъем с породами рамы; Б — уничтожение эрозионными процессами кровли интрузивного массива и выход интрузивного тела на поверхность; В — формирование на породах интрузивного тела осадков на дне водоема, образовавшегося при опускании территории; Г — холодный контакт между интрузивным телом среднекаменноугольного возраста и отложениями средней юры

На геологических картах в случае горячего контакта мы видим, что границы интрузивного тела пересекают границы вмещающих пород (рис. 9.5). Часто вдоль контуров интрузивного тела показываются изменения вмещающих пород (зона экзоконтакта, фиг. 9.2). Ширина зоны экзоконтакта может свидетельствовать об угле падения контакта между породами рамы и интрузивным телом. Широкие экзоконтактовые ореолы чаще всего ука-

На фрагменте карты (фиг. 9.2) видно, что вдоль юго-западного контакта интрузивного тела идет широкая полоса ороговикования. Это указывает на то, что контакт не вертикальный, а наклонный. При одинаковой мощности полосы ороговикования, ширина ее выхода на поверхность будет тем больше, чем меньше угол ее наклона. Северо-восточный контакт интрузивного тела, как видно на карте, не сопровождается такой полосой, что может указывать на вертикальный контакт, при котором выход роговиков на поверхность настолько узкий, что не отображается в масштабе карты. У юго-западного контакта основного интрузивного тела расположены два мелких тела. Между ними расположены ороговикованные породы. Это указывает на то, что тела не изолированы, а на глубине соединяются с основным телом. Кажущаяся их самостоятельность связана с провисанием кровли основного крупного интрузивного тела, что хорошо видно на разрезе (фиг. 9.3).

Фиг. 9.3. Геологический разрез через интрузивное тело (линия разреза показана на фиг. 9.2), подтверждающий его наклонные контакты и провисание кровли вдоль юго-западной границы. Условные обозначения см. в Приложении № 7

На разрезе (фиг. 9.4) восточный контакт интрузивного тела субвертикальный, что не способствует ороговикованию пород, поэтому они и отсутствуют вдоль контакта. На западе интрузивное тело срезается отложениями девона, карбона, перми, смятыми в брахиформную синклинальную складку. Западный контакт холодный.

Фиг. 9.4. Геологический разрез по учебной геологической карте № 16 через интрузивное тело. Восточный контакт горячий субвертикальный, зона ороговикования отсутствует. На западе интрузивное тело срезается отложениями девона, карбона. Условные обозначения см. в Приложении № 7

Горячий и холодный контакты указывают на относительное время образования интрузивного массива. Первый свидетельствует о том, что интрузивное тело образовалось позже пород рамы, а второй, наоборот, о том, что оно сформировалось раньше пород рамы. Относительный возраст интрузивного

тела находится в интервале между формированием пород, с которыми у него был горячий контакт и образованием пород, с которыми контакт был холодный. В случаях, показанных на разрезах (см. фиг. 9.3–9.4) интрузивное тело образовалось после позднего ордовика, но до среднего девона.

На фрагменте учебной геологической карты показаны контакты интрузивного тела гранодиоритов с разновозрастными породами рамы (фиг. 9.5). Контакты интрузивного тела с отложениями кембрия и ордовика горячие, о чем свидетельствует зона экзоконтакта. Вдоль контакта с интрузивным телом вмещающие породы изменены, по ним образовались роговики и скарны. Во вмещающих породах девона и юры экзоконтактовых изменений (скарнов и роговиков) нет, наоборот, их срезают отложения данного возраста перекрывающие интрузивное тело. На этом основании можно сделать вывод о том, что между интрузивном телом и породами кембрия и ордовика контакт горячий, а с отложениями девона и юры — холодный.

Фиг. 9.5. Фрагмент учебной геологической карты № 29. Интрузивное тело гранодиоритов (красное в центре) имеет два типа контактов с вмещающими породами. Горячий — с породами кембрия и ордовика, холодный — с девонскими и юрскими отложениями. Красные точки вдоль контакта — роговики, красные черточки — скарны. Условные обозначения см. в Приложении № 15

Вещественное выражение экзоконтакта зависит от состава пород рамы. Горячий контакт в одном случае представлен роговиками, в другом — скарнами. Первые образуются по глинистым песчаникам ордовика, вторые — по известковым породам кембрия. По этой причине роговики в экзоконтакте интрузивного тела сменяются по простиранию скарнами.

Знания типа контакта важно для определения относительного возраста интрузивного тела. Так на основании анализа ситуации, показанной на фиг. 9.5, интрузивное тело образовалось позже ордовика (контакт между ними горячий), но раньше девона (контакт холодный).

Необходимо также иметь в виду, что отсутствие ореолов экзоконтактовых изменений еще не означает, что мы имеем дело с холодным контактом. Контакт может быть и горячий, но на карте экзоконтактовая зона не показана по следующим причинам.

1.Экзоконтактовая зона маломощная и не может быть изображена в масштабе карты.

2.Экзоконтактовых изменений нет, так как интрузивное тело маленькое по объему (чаще всего это дайки) и не оказало влияния на вмещающие породы из-за слабого теплового и химического потенциала.

3.Интрузивное тело и вмещающие породы равновесны по химическому составу, и первые не оказали влияния на породы рамы. Примером могут служить кварциты и тела гранитного состава.

Интрузивные тела по взаимоотношению с породами рамы делятся на три группы (рис. 9.6): согласные (конкордантные), несогласные (дискордантные), частично согласные.

Рис. 9.6. Три типа интрузивных тел по соотношению с породами рамы

9.3. СОГЛАСНЫЕ (КОНКОРДАНТНЫЕ) ИНТРУЗИВНЫЕ ТЕЛА

Согласные интрузивные тела по морфологии и условиям залегания близки к вмещающим их породам (рис. 9.7). Среди согласных тел чаще всего встречаются следующие морфологические типы: силлы, лакколиты, лополиты, факолиты.

Силлы — пластообразные тела, залегающие согласно с вмещающими породами (рис. 9.7 А). Кроме морфологии их отличительными особенностями являются:

а) большая площадь распространения (сотни квадратных километров); б) небольшая мощность (десятки метров);