Структуры тыльных частей зерен и включений

(рисунки см. в Презентации)

Образование этих структур связано с резкой неоднородностью среды на уровне зерен и агрегатов зерен, а конкретно с наличием гораздо более вязких включений в менее вязком матриксе. Представьте себе жесткое зерно, например, пирита, подвергающееся сжатию (рис). На торцах зерна, перпендикулярных оси максимального сжатия, деформация максимальна (само зерно практически не деформируется и для сохранения одинаковой деформации во всем объеме, она увеличивается близ упомянутых границ), а в тыльных частях этого зерна деформация минимальна. Эти зоны так и называются – «тени деформации». Напряжения на этих участках также минимальны («тени давления»). Соответственно, структура здесь будет иной, чем в окружающей породе. В принципе могут иметь место три ситуации.

1. Самая простая. На этих участках сохраняется недеформированный матрикс, тогда как на окружающих развивается какая-либо плоскостная текстура, например, кливаж (рис…).

2. Другой вариант. В тенях давления происходит

Схеме деформации объема, содержащего жесткое изометричное включение округлой формы (по Талицкому)

перекристаллизация уже существующих в породе минералов. Так, на рисунке … показана перекристаллизация полевого шпата в очковом гнейсе. Тени давления заполнены тем же минералом, из которого состоит жесткий объект

3.Самые интересные случаи изображены на следующих рисунках. На противоположных сторонах жестких зерен растут новые минералы. Такие структуры называются каймами давления или бородами нарастания (рис…).

Тени деформации вокруг хлорито-мусковитового порфиробласта (слева) и перекристаллизация в тенях давления порфирокласта в очковом гнейсе (справа). Тени давления заполнены тем же минералом, из которого состоит жесткий объект, но он здесь пластически деформирован (по Николя)

Бороды нарастания (волокнистый кварц). Слева – на зернах пирита, справа – на зернах кварца.

По морфологии бороды нарастания подразделяются на несколько типов.Новообразованные нарастающие минералы могут быть волокнистого или неволокнистого габитуса. Последний может свидетельствовать о высокотемпературном отжиге, приведшем к рекристаллизации при более позднем локальном или региональном прогреве породы. «Бороды» могут быть поли- и мономинеральными. Волокна могут прямыми или изогнутыми. Минералы, образующиеся в каймах давления, – это кварц, кальцит и хлорит, причем кварц и кальцит растут в виде волокон, нормальных к свободной поверхности, а хлорит – в виде листочков, параллельных ей (рис….). Знание о форме и составе минералов кайм давления важно не само по себе. «Сопутствующий деформации рост кристаллов отражает ход прогрессивной деформации и может быть использован в кинематическом анализе. Природа кристаллизующихся при этом минералов может оказаться характерной для метаморфизма определенного типа». Если мы проанализируем это, то можем выявить физические условия и относительное время деформации.

В каких же условиях происходит рост кайм давления и каков механизм их образования? Очевидно, вы сами уже можете догадаться об этом. Когда я рассказывала вам об образовании кливажа, я говорила о процессе растворения под давлением. Напряженные части зерен растворяются, растворенное вещество переходит во флюид. Но я ничего не говорила о том, куда же все это девается. Дело происходит так. Вещество перемещается во флюиде (есть два способа перемещения), а затем откладывается в местах пониженного давления, то есть в тыльных частях «жестких» зерен и включений. Если перемещение невелико, то на зерне откладывается тот же минерал, которым оно сложено. Например, часто видны зерна кварца с «бородами», выполненными кварцем же. Так осуществляется укорочение размеров некоторого объема в одном направлении и удлинение в другом. Но вещество может переноситься и на большее расстояние и откладываться на торцах соседних зерен, а иногда и достаточно далеких. Если жесткие включения представлены пиритом, то там всегда будут нарастать другие минералы (сам пирит не растворяется) (см. рис... и …).

Каким же образом растут бороды или каймы? Свободная поверхность раскрывается при образовании трещины растяжения, которая обычно проходит по контакту с жестким кристаллом (случай 1 – синтаксиальный рост). В этом случае область самой поздней кристаллизации является самой внутренней в кайме давления. Но трещины могут раскрываться и у внешней границы каймы давления (случай 2 – антитаксиальный рост).

Рис.. Каймы давления заполнены волокнистым кварцем Q c волокнами, перпендикулярными граням пирита Py, и хлоритом Chl с листочками, параллельными им; трещина проходит на контакте с пиритом. Волокна в процессе роста остаются параллельными, что говорит о соосности деформации (по Николя)

Рис.. Кристалл пирита с кварцем в каймах давления. Вращение пирита и рост кайм давления при прогрессивной несоосной деформации (правый сдвиг)

На рисунке … показан первый случай. Хорошо видно, что волокна параллельны друг другу и не изогнуты. Это значит, что рост происходил в условиях, когда оси деформаций и напряжений совпадали в процессе прогрессивной деформации – т.е. деформация была сосной. Такой деформацией является деформация укрочения – удлинения. Этот пример показывает, что морфологию бород нарастания можно использовать для целей кинематического анализа. Теперь представим себе ситуацию, когда деформация несоосна. Это простой сдвиг. Что происходит с «жестким» зерном, оказавшимся в зоне простого сдвига? Оно испытывает вращение, т.е. его граница меняет свою ориентировку. Но я уже говорила, что рост волокон происходит перпендикулярно стенке зерна (или перпендикулярно образующейся трещине растяжения). При прогрессивной деформации зерно поворачивается, но волокна продолжают расти перпендикулярно его поверхности. В результате борода нарастания приобретает изогнутую форму. Это изображено на рисунке … (здесь показан случай синтаксиального роста). Антитаксиальные бороды в зоне сдвига будут иметь другой рисунок (рис….). По характеру каймы давления можно определить наличие и направление вращения, а иногда и его величину.

Рис.. Искривление кайм давления при вращении в ходе прогрессивной деформации сдвига. В каждый данный момент времени новые кристаллы в защищенной зоне растут под углом 45° к направлению сдвига. а – рост кристаллов от поверхности жесткого объекта; б – рост кристаллов от концевых точек кайм давления (по Николя).