Метаморфогенные дилатациониые движения
Термин введён в геологическую литературу М. А. Гончаровым (1979). Им он обозначил движения, возбуждаемые расширением горных пород в процессе метаморфизма.
Основными причинами увеличения объёма горных пород при метаморфизме являются: 1) рост порового пространства пород за счёт теплового расширения заключённой в них седиментационной воды (Гончаров, 1983); 2) расширение порового пространства пород под воздействием напора воды, высвобождающейся при метаморфических реакциях и нагнетаемой в зону метаморфизма из верхней мантии (Белоусов, 1969, 1975); 3) метасоматическое преобразование пород, связанное с привносом вещества из мантии (Захаров, 1973) или расплавление пород (Белоусов, 1969, 1975). Увеличение объёма может достигать значительных величин. В частности, при расплавлении пород приращение объёма достигает 20% (Белоусов, 1975), при тепловом расширении воды — 20–25 % (Гончаров, 1983).
Увеличение объёма при метаморфизме обычно осуществляется параллельно с уменьшением их плотности и ростом пластичности, но это не обязательно. При метасоматозе рост объёма пород может происходить при одновременном увеличении их плотности и прочности. Следовательно, расширение пород при метаморфизме возбуждает движения, которые могут проявляться как во взаимоналожении с другими видами метаморфогенных перемещений масс, так и индивидуально, автономно.
Метаморфические процессы, сопровождающиеся увеличением объёма пород, проявляются по-разному. Они могут одновременно охватывать обширные площади и протекать сравнительно равномерно, могут проявляться и дифференцированно, постепенно распространяясь как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях. Наконец, они бывают локализованными в нешироких субвертикальных зонах повышенной проницаемости земной коры. Поэтому движения, связанные с расширением пород, проявляются также неодинаково. Различны и их геологические последствия.
В первом случае породы расширяются главным образом вверх. Поэтому возбуждаемые расширением дилатациониые восходящие тектонические движения имеют вертикальную направленность и малую контрастность. Их амплитуды, например, при мощности метаморфизуемого слоя 10 км и приращении объёма 10 % могут достигать 1 км, но при этом они не будут создавать каких-либо крупных структурных ’форм. Они лишь ослабят скорости прогибания, если метаморфизм проявляется на стадии седиментационного погружения бассейна, или, напротив, повысят скорости и амплитуды воздыманий, если будут осуществляться на фоне общей инверсии. При этом могут возникнуть отдельные структурные преобразования, обусловленные механической неоднородностью пород в зоне метаморфизма. Если в породах имеются включения с пониженной прочностью и вязкостью (минералы, зерна, цемент, капли и примазки битумов, воды и других флюидов), то под воздействием горизонтальных напряжений, возникающих в расширяющемся объёме пород, эти малопрочные включения будут раздавливаться в тончайшие субвертикальные слойки, которые разорвут вмещающую среду и этим создадут условия для образования кливажа и сланцеватости (Паталаха, 1970, 1985; Гончаров. 1979).
Во втором случае, когда в каждый последующий момент метаморфизм охватывает лишь небольшой объем пород, дилатация вверх затруднена. Ей препятствует прочность перекрывающих наслоений. В этих условиях расширение пород осуществляется прежде всего в горизонтальном направлении, и только после того как горизонтальные движения распространятся на значительную площадь, они трансформируются в движения вертикальные. Поэтому при дифференцированном развитии метаморфизма дилатационные движения создают в основном структуры продольного горизонтального сжатия: линейные складки (автоскладки по С. А. Захарову), соскладчатые разрывные нарушения, кливаж, сланцеватость. Существование таких нарушений экспериментально доказано. Однако их роль в структурном оформлении осадочновулканогенных толщ оценивается по-разному. По мнению М. А. Гончарова (1979), горизонтальное расширение пород способно создать лишь весьма пологую складчатость. С. А. Захаров (1973) полагает, что именно эти движения повинны в создании всех тех сложных деформаций, которые составляют существа складчатых геосинклинальных систем и поясов.
Наконец, в зонах повышенной проницаемости земной коры расширение пород также направлено главным образом вверх. Однако причины здесь иные. Это механически наиболее ослабленные зоны. Их можно уподобить полостям, заполненным сыпучим материалом. Если в их глубоких частях такой материал, подвергаясь метаморфизму, расширяется, то он легко поднимает над собой все вышележащие породы, изгибает их и создаёт куполо-или валоподобные структурные формы. По мнению С. Д. Потанина (1980), так образовались многие гнейсовые купола и валы восточного склона Урала, прежде всего те, которые подчинены глубинным разломам (рис. 48). Этот же механизм, по мнению С. М. Синицы (1975), создаёт некоторые окаймлённые гранито-гнейсовые купола, наблюдающиеся в зонах термической активизации земной коры. В частности, к ним относятся Цаган-Олуевский, Западно- и Восточно-Кутомарский купола, возникшие в мезозойское время в Восточном Забайкалье (Нерчинский хребет). Отличительной особенностью всех куполов и валов «дилатационного» происхождения является их плановое соответствие так называемым термальным антиклиналям, т. е. положительным изгибам линий равного метаморфизма (изоград). Такие совпадения естественны, так как формирование тех и других связано с повышенной проницаемостью земной коры, обусловливающей интенсификацию вертикального тепломассопереноса.
Основными причинами увеличения объёма горных пород при метаморфизме являются: 1) рост порового пространства пород за счёт теплового расширения заключённой в них седиментационной воды (Гончаров, 1983); 2) расширение порового пространства пород под воздействием напора воды, высвобождающейся при метаморфических реакциях и нагнетаемой в зону метаморфизма из верхней мантии (Белоусов, 1969, 1975); 3) метасоматическое преобразование пород, связанное с привносом вещества из мантии (Захаров, 1973) или расплавление пород (Белоусов, 1969, 1975). Увеличение объёма может достигать значительных величин. В частности, при расплавлении пород приращение объёма достигает 20% (Белоусов, 1975), при тепловом расширении воды — 20–25 % (Гончаров, 1983).
Увеличение объёма при метаморфизме обычно осуществляется параллельно с уменьшением их плотности и ростом пластичности, но это не обязательно. При метасоматозе рост объёма пород может происходить при одновременном увеличении их плотности и прочности. Следовательно, расширение пород при метаморфизме возбуждает движения, которые могут проявляться как во взаимоналожении с другими видами метаморфогенных перемещений масс, так и индивидуально, автономно.
Метаморфические процессы, сопровождающиеся увеличением объёма пород, проявляются по-разному. Они могут одновременно охватывать обширные площади и протекать сравнительно равномерно, могут проявляться и дифференцированно, постепенно распространяясь как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях. Наконец, они бывают локализованными в нешироких субвертикальных зонах повышенной проницаемости земной коры. Поэтому движения, связанные с расширением пород, проявляются также неодинаково. Различны и их геологические последствия.
В первом случае породы расширяются главным образом вверх. Поэтому возбуждаемые расширением дилатациониые восходящие тектонические движения имеют вертикальную направленность и малую контрастность. Их амплитуды, например, при мощности метаморфизуемого слоя 10 км и приращении объёма 10 % могут достигать 1 км, но при этом они не будут создавать каких-либо крупных структурных ’форм. Они лишь ослабят скорости прогибания, если метаморфизм проявляется на стадии седиментационного погружения бассейна, или, напротив, повысят скорости и амплитуды воздыманий, если будут осуществляться на фоне общей инверсии. При этом могут возникнуть отдельные структурные преобразования, обусловленные механической неоднородностью пород в зоне метаморфизма. Если в породах имеются включения с пониженной прочностью и вязкостью (минералы, зерна, цемент, капли и примазки битумов, воды и других флюидов), то под воздействием горизонтальных напряжений, возникающих в расширяющемся объёме пород, эти малопрочные включения будут раздавливаться в тончайшие субвертикальные слойки, которые разорвут вмещающую среду и этим создадут условия для образования кливажа и сланцеватости (Паталаха, 1970, 1985; Гончаров. 1979).
Во втором случае, когда в каждый последующий момент метаморфизм охватывает лишь небольшой объем пород, дилатация вверх затруднена. Ей препятствует прочность перекрывающих наслоений. В этих условиях расширение пород осуществляется прежде всего в горизонтальном направлении, и только после того как горизонтальные движения распространятся на значительную площадь, они трансформируются в движения вертикальные. Поэтому при дифференцированном развитии метаморфизма дилатационные движения создают в основном структуры продольного горизонтального сжатия: линейные складки (автоскладки по С. А. Захарову), соскладчатые разрывные нарушения, кливаж, сланцеватость. Существование таких нарушений экспериментально доказано. Однако их роль в структурном оформлении осадочновулканогенных толщ оценивается по-разному. По мнению М. А. Гончарова (1979), горизонтальное расширение пород способно создать лишь весьма пологую складчатость. С. А. Захаров (1973) полагает, что именно эти движения повинны в создании всех тех сложных деформаций, которые составляют существа складчатых геосинклинальных систем и поясов.
Наконец, в зонах повышенной проницаемости земной коры расширение пород также направлено главным образом вверх. Однако причины здесь иные. Это механически наиболее ослабленные зоны. Их можно уподобить полостям, заполненным сыпучим материалом. Если в их глубоких частях такой материал, подвергаясь метаморфизму, расширяется, то он легко поднимает над собой все вышележащие породы, изгибает их и создаёт куполо-или валоподобные структурные формы. По мнению С. Д. Потанина (1980), так образовались многие гнейсовые купола и валы восточного склона Урала, прежде всего те, которые подчинены глубинным разломам (рис. 48). Этот же механизм, по мнению С. М. Синицы (1975), создаёт некоторые окаймлённые гранито-гнейсовые купола, наблюдающиеся в зонах термической активизации земной коры. В частности, к ним относятся Цаган-Олуевский, Западно- и Восточно-Кутомарский купола, возникшие в мезозойское время в Восточном Забайкалье (Нерчинский хребет). Отличительной особенностью всех куполов и валов «дилатационного» происхождения является их плановое соответствие так называемым термальным антиклиналям, т. е. положительным изгибам линий равного метаморфизма (изоград). Такие совпадения естественны, так как формирование тех и других связано с повышенной проницаемостью земной коры, обусловливающей интенсификацию вертикального тепломассопереноса.
Рисунок 48. Схема формирования гнейсового купола дилатационного типа
(Потанин, 1980). 1 — зона повышенной проницаемости (глубинный разлом); 2 — вулканогенно-осадочные палеозойские породы; 3 — метасоматические гнейсы (цифрами обозначено положение фронта фильтрующихся кремнещёлочных растворов в различные отрезки времени); 4 — ореол кварц-полевошпатового порфиробластеза, 5 — ореол метаморфических пород; 6 — направление движения кремнещёлочных растворов.
Информация:
— Следующая статья | В. А. Дедеев, П. К. Куликов: «Происхождение структур земной коры»