3.5. Основные выводы

ции - наиболее интенсивно деформированных участков геологической среды. Такие участки можно определять как структурные концентраторы.

Строение геологической среды естественным образом определяется наличием уровней ее структурной организации: внутризернового, зерен и агрегатов зерен, сло­ ев и пачек слоев, блоков и ансамблей блоков. Такое иерархическое строение задано изначально. Каждый уровень перенасыщен неоднородностями и следовательно - по­ тенциальными концентраторами напряжений.

При нагружении некоторого объема геологической среды распределение напря­ жений контролируется ее внутренней структурой с образованием единого интеграль­ ного резко неоднородного поля напряжений с концентраторами разных уровней и ин­ тенсивности.

Концентраторы каждого структурного уровня обладают собственными деформа­ ционными механизмами, зависящими от РТ-условий, с разными релаксационными возможностями. При деформации в каждый момент времени действуют концентра­ торы того структурного уровня, которые наиболее эффективно релаксируют прило­ женные напряжения. Релаксация напряжений в концентраторах протекает на фоне деформации с упрочнением.

Деформация в концентраторах приводит к изменению структуры породы, замед­ лению релаксационных процессов и как следствие - к переходу деформации на новый структурный уровень, концентраторы которого действуют более эффективно. Такой процесс перехода деформации на новый уровень называется структурной перестрой­ кой. В момент структурной перестройки деформационные процессы на новом уровне ускоряются на фоне деформации с разупрочнением.

Выбор структурного уровня на начальной стадии деформации и при структурных перестройках определяется существующими в данный момент внутренней структу­ рой среды и внешними условиями (РТ-условия, скорость нагружения).

3.6.Основные следствия: структурные парагенезы

вмодели структурных перестроек

Деформационные структуры не возникают обособленно. Неоднородное строе­ ние геологической среды приводит к тому, что при деформации возникают сочета­ ния структур (структурные парагенезы) на разных уровнях структурной организации.

Структурными, или деформационными, парагенезами следует называть сочетания деформационных структур, возникших в единой механической обстановке: сжатия, растяжения, сдвига, транспрессии (сжатие+сдвиг), транстенсии (растяжение+сдвиг), течения [Талицкий, 1994а]. С точки зрения такого механического подхода, любое со­ четание структур, связанное генетически, является парагенезом (в отличие от дан­ ного в разд. 2.6 определения). В зависимости от принадлежности структур к одному или разным уровням, могут выделяться структурные парагенезы уровня зерен (слоев, блоков) или межуровневые парагенезы, состоящие из структур разных уровней. В зависимости от времени образования парагенезы могут быть синхронными и после­ довательными. В любой тектонической зоне можно выделить соответствующие пара­

генезы структур, провести их типизацию и установить пространственно-временные соотношения парагенезов разных типов. При этом структурные парагенезы разных уровней оказываются как бы вложенными друг в друга, и каждый парагенез меньшего структурного уровня оказывается элементом строения большего. Различные примеры парагенезов будут приведены ниже при описании конкретных геологических струк­ тур (см. гл. 4-9).

Формирование концентраторов напряжений на неоднородностях приводит к су­ ществованию соседствующих и компенсирующих действие друг друга концентрато­ ров напряжения и сжатия. Это, в свою очередь, приводит к миграции вещества из концентраторов сжимающих напряжений к концентраторам растягивающих. В зави­ симости от внешних РТ-условий эта миграция может осуществляться при активном действии флюида, который выступает основным агентом переноса вещества, меха­ ническим путем («выдавливание» вещества из областей сжатия), с помощью мета­ морфических реакций с образованием более плотных фаз. Такие сочетания взаимно компенсирующих структур сжатия и растяжения можно называть компенсационными структурными парагенезами [Талицкий, 1994а; Кирмасов и др., 2000]. Представле­ ние о компенсационной организации тектонических деформаций позволяет восста­ новить общую картину распределения концентраторов рассматриваемого уровня и объемно-массовых эффектов.

В зависимости от внешних условий и основных механизмов деформации можно выделять механические, деформационно-химические, деформационно-метаморфи- ческие, деформационно-магматические и деформационно-осадочные структурные парагенезы [Галкин, 1997а, б]. Механические структурные парагенезы формируются в результате широкого спектра процессов, сопровождающих складчатость и разрывообразование. Деформационно-химические парагенезы [Гончаров и др., 1995] тесно связаны с процессами растворения под давлением и перераспределением вещества в процессе деформации. К деформационно-метаморфическим структурным парагене­ зам относятся сочетания структур, формирующихся в РТ-условиях, превышающих верхние ступени зеленосланцевой фации метаморфизма (при более низких РТ-усло- виях доминирует химическое воздействие флюидной составляющей). Деформацион- но-магматические структурные парагенезы формируются под воздействием интру­ зий (например, разрушение пород кровли над магматическим диапиром, становление структур дайковых полей). К деформационно-магматическим структурным параге­ незам можно относить структуры, в которых магматические расплавы выполняют компенсационные полости (тени давления), как в случае магматических дуплексов или структур на окончаниях даек. К деформационно-осадочным структурным пара­ генезам относятся парагенезы, в которых происходит заполнение компенсационных полостей осадочным материалом - например, грабены, впадины типа pull-apart, нептунические дайки.

При структурной перестройке и смене ведущего механизма деформации образо­ ванные ранее на концентраторах другого уровня структуры вовлекаются в деформа­ цию на следующей стадии. При этом они испытывают наложенные деформации, кон­ тролируемые распределением напряжений другого структурного уровня. Наложение структур, возникших в едином цикле нагружения на разных уровнях, характеризу­

84 Глава 3

ет любой деформационный процесс. Этап деформации, соответствующий единому циклу нагружения, разбивается структурными перестройками на отдельные стадии. Парагенезы, образованные при наложении структур разных стадий единого дефор­ мационного этапа, можно называть суперпозиционными [Талицкий, 1994а; Кирмасов, 2003]. Обоснование принадлежности структур к суперпозиционному парагенезу при реконструкции структурной эволюции позволяет наметить и доказать существование структурных перестроек в истории тектонического развития изучаемого региона или его фрагмента.

Структурная эволюция протекает на фоне изменения РТ-условий, которые, в свою очередь, также могут выступать причиной структурных перестроек или сопутство­ вать им. По аналогии с метаморфизмом можно выделять прогрессивные и регрессив­ ныеряды структурных парагенезов, под которыми предлагается понимать последова­ тельность структур одного деформационного этапа, образующихся на фоне изменения РТ-условий (увеличения и уменьшения температур и давлений, соответственно). Прогрессивные ряды наименее сохранны, поскольку происходит значительная или полная переработка структуры с изменением минерального состава породы. Элемен­ ты прогрессивных рядов можно наблюдать, если увеличения температур и давлений не столь значительны и в породах сохраняются структуры и структурные парагенезы, не типичные для финальных РТ-условий. Обычно можно говорить об установлении прогрессивных рядов только с привлечением наблюдаемой латеральной изменчивос­ ти структур в областях зонального метаморфизма. На фоне снижения температур и давлений формируются регрессивные ряды структурных парагенезов. Часто их мож­ но наблюдать в тектонически переработанных зонах с диафторитами, в том числе - в зонах глубинных срывов, испытавших в процессе эволюции постепенное выведение к поверхности [Кирмасов и др., 2004].

Одним из важнейших внешних условий является тип нагружения, которое может быть стационарным (слабо меняющимся во времени), периодическим, нарастающим, затухающим, при этом ориентировка приложенных сил может сохраняться или ме­ няться. Очевидно, что классическая модель структурных перестроек применима для случая стационарного нагружения, а оценить роль меняющихся во времени условий нагружения можно лишь качественно. Реконструкция ориентировки действовавших сил (тем более ее изменение) представляет собой самостоятельную сложную задачу, решаемую при динамическом анализе.

Существенно отметить, что предлагаемый подход к структурному анализу с точ­ ки зрения моделей структурированных сред с выделением вышеназванных структур­ ных парагенезов не заменяет морфологического, кинематического и динамического анализов, традиционно применяемых при структурно-геологических исследованиях. Собранных данных и детальности наблюдений часто не хватает для восстановле­ ния полного и достоверного сценария развития, но, как правило, такой генетический подход позволяет лучше понять ключевые моменты развития геологических струк­ тур. Анализ структурных перестроек является своего рода системным обобщением, вовлекающим в анализ ведущие факторы и механизмы формирования структур (ме­ ханические, деформационно-химические, деформационно-метаморфические и др. парагенезы), пространственные объемно-массовые эффекты при деформации (ком­

пенсационные структурные парагенезы), пространственно-временные закономер­ ности структурообразования на разных структурных уровнях (суперпозиционные структурные парагенезы), внешние РТ-условия (прогрессивные и регрессивные ряды структурных парагенезов). Подобное обобщение, использующее современные знания о механизмах структурообразования, подкрепленное (по возможности) результатами тектонофизического моделирования, наиболее продуктивно с точки зрения обеспече­ ния комплексности анализа и правильности сделанных выводов.

В дальнейшем изложении (см. гл. 4-8) основные положения данной модели струк­ турообразования в неоднородной геологической среде и роль структурных перестроек будут проиллюстрированы на конкретных примерах с выделением парагенезов - там, где это будет уместно. В гл. 9 будут приведены примеры региональных реконструкций и интерпретации структурной эволюции с точки зрения анализа перестроек, а также сделаны заключительные выводы.