Макрокливажные швы

Структуры уровня агрегатов зерен

Совместное нахождение кливажа и бород нарастания

После рассмотрения кливажа и бород нарастания по отдельности можно поговорить об их совместном нахождении. Эти микроструктуры обычно обнаруживаются совместно в некотором одном и том же объеме пород и формируются одновременно в одних и тех же деформационных условиях. Следовательно, это структурный парагенез. Парагенез сжатия, парагенез уровня зерен и агрегатов зерен, парагенез низкотемпературный (относительно). Каков механизм формирования этого парагенеза? Во-первых, в его образовании участвуют деформационные процессы. Каким образом осуществляется деформация, какие процессы при этом идут? Происходит растворение вещества, его перенос и отложение. То есть участвуют химические процессы. Поэтому такой парагенез был назван деформационно-химическим парагенезом (ДХП). Следовательно к приведенным выше определениям рассматриваемого парагенеза надо добавить – деформационно-химический.

Растворенное вещество может отлагаться не только на тыльных частях зерен, но и в других местах – местах пониженного давления, образуя различные жильные тела, более крупные, чем бороды нарастания. Но сначала поговорим о растворении под давлением в более крупных масштабах, чем уровень зерен. Об этом мало пишут, но на самом деле структуры растворения под давлением крупного масштаба очень широко развиты. Это происходит в тех областях, в которых деформации осуществляются при рТ условиях, благоприятных для процессов растворения под давлением

Это тоже внутрислойные структуры, однако, они связаны с более крупными неоднородностями, чем зерна.

Эти структуры похожи на кливажные швы, но являются более крупными — видны даже при небольшом увеличении — и приурочены они не к границам зерен, а к границам агрегатов зерен. На рис… показана морфология макрокливажных швов в микроскопическом масштабе.

Швы бывают простыми (редко) и сложными. Сложный шов представляет собой сгущение кливажных швов. Может наблюдаться и сгущение сложных швов. Минеральный состав макрокливажных швов аналогичен составу кливажных. Швы обогащены темными нерастворимыми минералами и обеднены светлыми растворимыми, поэтому выглядят как темные зоны. Очевидно, что макрокливажные швы образуются в результате того же процесса, что и кливажные — это растворение под давлением. Растворение происходит на участках концентрации напряжений, при этом концентраторы в данном случае более крупные, чем при формировании кливажа (в последнем случае это границы зерен). Такие концентраторы, приурочены, соответственно, и к более крупным неоднородностям, чем зерна. Неоднородности могут быть как вещественными, существовавшими в породе изначально, так и структурными, возникшими в породе после начала деформации. Рассмотрим их чуть подробнее. Как известно, внутри собственно слоев нередко имеет место так называемая слойчатость — слоистость толщиной первые миллиметры и доли миллиметров. Это осадочная текстура. В этом масштабе осадочные слои не могут сформироваться сколько-нибудь ровными. Это хорошо видно под микроскопом. На рис. видно, что светлые слойки сложены неравномерно распределенными зернами кварца и кальцита.

Деформация максимальна на участках близ границ между агрегатами жестких зерен и вмещающей породой, содержащей более мелкие и рассеянные аналогичные зерна. На этих участках растворение под давлением происходит сначала на границах самых мелких неоднородностей — границах зерен кварца и кальцита. Растворенный материал (кварц и кальцит) выносится из этих зон. Формируются мелкие кливажные швы. Зоны сгущения мелких кливажных швов являются более податливыми деформации, чем окружающая порода, поэтому деформация в таких зонах идет быстрее, напряжения возрастают, процесс растворения идет более интенсивно, и в конце концов формируются зоны резкой концентрации кливажных швов – макрокливажные швы. Процесс их развития идет лавинообразно. Аналогичные процессы происходят и на границах каких-либо других включений внутри слоев, например это может быть фауна, оолиты и.т.п.

Концентрации деформаций может быть вызвана и структурными неоднородностями.

Например, на первом этапе деформации образуются мелкие послойные кварцевые или кальцитовые жилки. На втором этапе деформации они изгибаются во флексуры или асимметричные складки. Деформация концентрируется на крутых крыльях флексур, там и формируются макрокливажные швы.

Рассмотренные выше макрокливажные швы в основном видны под микроскопом. Но существуют и еще более крупные швы, уже хорошо видные в обнажении невооруженным глазом и развитые в небольших слоистых пакетах. Эти швы полностью или частично разделяют слои на поперечные линзы.

Муллион-структуры

Первые упоминания о муллион-структурах (МС) известны с конца 19 века. Такой знаток малых структурных форм, как Дж. Уилсон [1985], относит их к разновидности грубой линейности и описывает как длинные цилиндрические образования, однако не дает четкого представления о механизме их формирования. Наши наблюдения показывают, что в сечении, перпендикулярном их вытянутой оси, они представляют собой линзы (иногда правильной формы, иногда нет), расположенные поперек слоя и разделенные частично или полностью тонкими темными прокладками (швами), продолжающимися обычно и за пределы этого слоя (рис. n). Эта структура напоминает микролитоны, разделенные кливажными швами, но только не в микроскопическом, а в гораздо более крупном масштабе. МС развиты в вязких слоях – карбонатных или содержащих много кварца. Слой может быть не полностью разделен на линзы (см. рис. nб) и тогда его отпрепарированная поверхность предстает как фестончатая или покрытая желобками.

Рис. n. Муллион-структуры: а – зрелые МС в чередовании известняков и филлитовых сланцев; б – правильные МС в слабослюдистых кремнистых породах, чередующихся с мраморизованными известняками: зрелые в более тонком верхнем слое и незрелые – в нижнем; в – правильные МС в чередовании известняков, известковистых и филлитовых сланцев; г – зрелые неправильные МС, развившиеся по с ингенетично нарушенному слою карбонатов в биотитовых сланцах; д – развитие муллионных швов по мелким складчатым неоднородностям в песчаниках; е – начальная стадия развития МС в слоях с признаками сингенетичного нарушения слоистости (мраморы с прослоями известковистых сланцев). а, в – Таласский хр., б, г, д, е – хр. Султан-Уиздаг.

Кливажные швы связаны с наличием вещественных или, реже, структурных неоднородностей микроскопического (внутрислоевого) масштаба. А можно ли найти какие-либо закономерности в расположении муллионных швов? Ответ на этот вопрос очевиден, если швы развиваются в сингенетично нарушенных слоях – они приурочены к границам имеющихся в них неоднородностей (см. рис. n г, е). Развивающиеся в такой ситуации МС имеют неправильную форму и различаются по размеру (см. рис. n г), а иногда даже напоминают конгломераты. Труднее установить причину развития «правильных» МС, когда слой разделен на линзы примерно одинакового размера и формы (см. рис. n в). Однако надо иметь в виду, что слои, даже без сингенетичных нарушений, не являются идеально однородными. Всегда имеются неровности их границ, разная концентрация вязких зерен внутри этих слоев. Под микроскопом можно видеть развитие швов, более крупных, чем кливажные, на вертикальных границах прерывистых слойков, сложенных кварцем или кальцитом. Иногда муллионные швы связаны не с вещественными, а со структурными неоднородностями. Чаще всего они приурочены к замкам мелких складочек (рис. n д). Итак, можно сделать вывод, что появление МС обусловлено неоднородностью деформируемой среды на следующем, более крупном, по сравнению с кливажем уровне, – уровне отдельных слоев.

Кливажные швы ориентированы строго по нормали к оси максимального укорочения, а как обстоит дело с муллионными швами? Во-первых, муллионные швы всегда параллельны кливажным. Они расположены и ориентированы в складках так же, как и кливаж (рис. n+1). Поскольку МС развиты только в вязких слоях, то они образуют прямой веер, а в тесно сжатых складках субпараллельны их осевым поверхностям. Таким образом, можно считать установленным фактом перпендикулярность швов МС оси максимального укорочения. Местами, подобно кливажу, МС развиты только в замках складок (рис. n+1 б).

Рис. n+1. Муллион-структуры в складках: а – хорошо развитые МС в замке и на крыльях, поперечные линзы параллельны кливажу. Чередование известняков и филлитовых сланцев, Таласский хр.; б – начальная стадия развития МС в замке складки. Метапесчаники и слюдяные сланцы, хр. Султан-Уиздаг.

Швы, разделяющие линзы – муллионы, не только гораздо крупнее кливажных, но и сложно построены. Под микроскопом видно, что они представляют собой сгущение «элементарных» кливажных швов. Швы МС сложены химически инертными компонентами исходного слоя, такими как рудное, органическое вещество, слюды и т.п. Светлых растворимых минералов – кварца и кальцита – напротив, гораздо меньше, чем в окружающей породе.

В связи со сказанным выше, логично предположить, что механизмы образования кливажных и муллионных швов сходны. Процесс формирования последних можно представить себе таким образом. При укорочении вязкого слоя в слоистой пачке деформация в нем распределяется неравномерно (возможные участки концентрации деформации были перечислены выше). На этих участках происходит растворение под давлением подвижных минералов и их вынос с помощью флюида. Процесс начинается с образования кливажа, а затем кливажные швы, сгущаясь и сливаясь, формируют муллионные швы. Последние постепенно разделяют вязкие слои на линзы, ориентированные поперек слоев. В начале процесса в швах сохраняются реликты слоистости (рис. n+2), которые постепенно утрачиваются. В швах концентрируется деформация укорочения, что приводит к эффекту «ложных смещений» вдоль линз (см. рис. n а, в). На самом деле сближаются лишь стенки швов. Растворенный материал выносится из них и кристаллизуется на участках с пониженным давлением. Перенос может быть ближним, когда кристаллизация осуществляется в тенях давления (торцах линз), и дальним – когда образование жилок и новообразованных тел происходит во вмещающих породах (см. рис. n+1 а). Образование МС происходит в том же интервале термодинамических условий, что и образование кливажа, однако они встречаются и в толщах с повышенным метаморфизмом. Можно показать [ Малюжинец, Фролова, 1990], что в этом случае они являются реликтовыми структурами.

Рис. n+2. Начальная стадия формирования муллионного шва, в котором еще видны реликты слоистости. Чередование известняков, известковистых и филлитовых сланцев. Таласский хр.

Процесс формирования МС чаще всего начинается на первой стадии складкообразовании, когда слои лежат еще горизонтально (за исключением случаев, когда МС развиты только в замках складок). На этом этапе деформации их стенки лишь сближаются. На следующем этапе складкообразования, при изменении локальной ориентировки осей напряжений, могут происходить реальные смещения вдоль муллионных швов, так же, как это происходит в случае кливажа.