Коксовый уголь - марка К

Угли этой марки обеспечивают получение кондиционного металлургического кокса без смешивания их с прочими марками углей.

 

Отражательная способность витринита углей определяется интенсивностью отраженного луча монохроматического света, падающего на поверхность отшлифованного образца или брикета. Она связана с химическими и физико-химическими процессами превращения органических веществ (ОВ), поэтому численное значение отражательной способности является критерием степени превращения их в недрах Земли.

В настоящее время количество показателей, используемых для оценки углей, значительно расширено. Для характеристики стадии метаморфизма во всех классификациях применяется К - средняя отражательная способность витринита, которая более точно, чем выход летучих веществ, характеризует стадию метаморфизма, а также используется показатель петрографического состава

 

XVI. Процессы постседиментационного преобразования осадков. Литогенез, диагенез и катагенез.

В результате процессов аккумуляции, производимых экзогенными силами, на земной поверхности накапливается большая или меньшая толща осадков. В силу разных процессов эти осадки со временем преобразуются в горные породы осадочного происхождения. Литогенезом называют всю совокупность процессов осадконакопления (седиментогенеза) и образования осадочных горных пород (диагенеза). Характер постседиментационных процессов зависит от условий залегания горных пород, то есть их расположения на земной поверхности, или же в глуби земной коры.

Диагенез заключается в превращении рыхлых осадков в плотные породы. Поскольку более 95 % объема осадочных пород территории суши имеют морское происхождение, то и процессы диагенеза логичнее всего рассматривать на их примере. Изначальному морскому осадку свойственны такие особенности, как обогащенность органическими веществами, водой, илистыми частицами и химически осажденными веществами. Названные компоненты вступают в физико-химическое взаимодействие друг с другом и окружающей средой, что ведет к образованию устойчивых к данным конкретным условиям осадочных пород. Диагенез идет благодаря следующим превращениям:

– растворение и вынос неустойчивых соединений (минералов);

– образование новых, устойчивых соединений (минералов);

– уплотнение и обезвоживание;

– миграции минералов и образование конкреций;

– цементация и перекристаллизация вещества.

 

Особенно велико влияние на все эти процессы высокой влажности и изобилия бактерий. Влажность облегчает диффузию вещества. Под действием разлагающих органику бактерий изменяется химическая реакция внутри осадка, что ведет к образованию новых минералов. Так, в окислительной среде накапливаются гидроокислы металлов (лимонит), в нейтральной – карбонаты (сидерит), а в восстановительной – сульфиды (пирит). Уплотнение и обезвоживание происходят за счет давления, создаваемого вышележащими слоями – так глины превращаются в аргиллиты. Цементация идет путем отложения фильтрующейся водой мелких частиц между ранее накопленными более крупными обломками. В качестве мелких частиц могут выступать глинистые, железистые, карбонатные, кремнистые и др. Благодаря цементации песок переходит в песчаник. Процессы образования конкреций и замещения минеральных соединений протекают при участии растворов. При этом наблюдаются метасоматоз (замещение одного минерала другим) и псевдоморфизм – разновидность метасоматоза, при которой полностью сохраняется внешняя форма первичного минерала. Перекристаллизация осадка является его реакцией на рост давления и температуры, чаще всего она проявляется в карбонатных и кремнистых органических и химических отложениях. Перекристаллизация проявляется в увеличении размера кристаллов, слагающих породу, или в преобразовании органических соединений в кристаллические.

Осадочные породы, возникшие благодаря диагенезу, могут подвергаться дальнейшим изменениям. Такие постдиагенетические изменения называют эпигенетическими. Главными причинами эпигенеза служат тектонические движения, под действием которых породы либо погружаются на большие глубины, либо выносятся на поверхность. В случае погружения, на фоне роста температур и давления, наблюдается последовательный ряд трансформаций, все более близких к метаморфизму.

Катагенезом называют процесс уплотнения осадочных пород, протекающий за пределами зоны диагенеза, но еще не в зоне метаморфизма. Катагенез происходит при повышенных температурах и давлении и в присутствии минерализованных подземных вод. Пример: образование из торфа углей: вначале бурого, затем каменного и, наконец, антрацита. Дальнейший рост температур и давления ведет к еще более глубоким изменениям горных пород.

Метагенез – последняя, близкая к метаморфизму ступень постседиментационного преобразования осадков, находящихся в глуби земной коры. Происходящие во время метагенеза процессы перекристаллизации и растворения, взаимодействия минералов с минерализованными растворами, ведут к изменению химического и минерального состава горных пород, их структур и текстур.

Гипергенез – изменение находящихся на поверхности горных пород под действием процессов выветривания. В результате растворения возрастает пористость горных пород и уменьшается их плотность. Благодаря гидратации увеличивается объем и снижаются прочностные свойства пород.

 

XVII. Тектонические движения. Медленные тектонические движения и методы их изучения.

 

Горизонтальные медленные движения отличаются еще большей устойчивостью во времени. В силу этого амплитуда горизонтальных подвижек литосферных блоков может достигать нескольких тысяч километров, несоизмеримо превышая амплитуду вертикальных смещений. Горизонтальные движения являются главной причиной формирования океанов и массивов суши.

Методы изучения собственно тектонических движений в своем числе содержат следующие.

· Стратиграфический метод опирается на представление о том, что сохранившиеся на территории слои осадочных пород накапливались только в морских условиях. Следовательно, если в вертикальном разрезе отсутствует слой какого-то возраста, то это свидетельствует о перерыве в осадконакоплении, то есть о том, что происходило тектоническое поднятие и территория становилась сушей.

· Литолого-фациальные методы основываются на изучении состава и происхождения слоев осадочных пород. Присутствие в разрезе морских отложений свидетельствует об опускании суши, а наличие отложений континентальных – о поднятии суши.

· Структурно-тектонический метод используется для определения амплитуды смещения по линиям разломов.

· Палеомагнитный метод опирается на возможность приблизительной оценки географической широты места образования породы по магнитным склонению и наклонению кристаллов. В результате можно примерно рассчитать амплитуду горизонтальных перемещений.

 

XVIII. Быстрые тектонические движения и дислокации.

Быстрые тектонические движения вызывают разного рода нарушения в условиях первоначального залегания слоев горных пород. Такие нарушения называются дислокациями. Тектонические дислокации делятся на два типа:

· пликативные (складчатые, пластические) – не ведут к возникновению разрывов (трещин);

· дизъюнктивные (разрывные) – ведут к расколу слоев горных пород.

В пределах любого слоя можно выделить подошву (нижнюю и более древнюю часть) и кровлю (верхнюю и более молодую часть). Истинной мощностью слоя называют длину отрезка, перпендикулярного кровле (и подошве). Видимой мощностью слоя называют кратчайшее расстояние от подошвы до кровли, измерянное в месте выхода слоя на поверхность.

 

XIX. Пликативные дислокации и элементы складок. Дизъюнктивные дислокации.

Пликативные дислокации можно разделить на три типа.

· Моноклинали – обширные территории, сложенные наклонно падающими в одном направлении слоями.

· Флексуры – крутые перегибы слоев в местах резкого изменения глубины их залегания. При этом разделенные флексурой разновысотные участки лежат параллельно или под небольшим углом друг к другу.

Моноклинали и флексуры характерны для осадочного чехла платформ, то есть обычно они возникают благодаря медленным тектоническим движениям.

· Складчатые дислокации представлены волнообразными изгибами слоев. Они свойственны горным областям и породам кристаллического фундамента платформ, следовательно, образуются в результате быстрых (орогенических, т.е. горообразовательных) движений. В строении каждой складки выделяют следующие элементы (рис. 1):

– замок – место перегиба слоев;

– крылья – расходящиеся от замка участки изогнутого слоя;

– шарнир – линия перегиба складки в замке, ровные шарниры встречаются достаточно редко, как правило, они волнообразно изгибаются – явление ундуляции;

– ось складки – проекция шарнира на горизонтальную плоскость;

– осевая плоскость – плоскость, проведенная через шарнир и равноудаленная от обоих крыльев;

– ядро – внутренняя часть складки, относительно которой произошло смятие слоев.

Рис. 1. Элементы складки.

Складки классифицируются по четырем признакам.

· По соотношению возраста ядра и крыльев складки бывают антиклинальными и синклинальными. В антиклинальной складке породы ядра древнее, чем породы крыльев. В синклинальной складке породы ядра моложе, чем породы крыльев.

· По положению осевой плоскости (ОП) складки бывают:

– прямые – ОП вертикальна;

– наклонные – крылья падают под разными углами и ОП наклонена к более пологому крылу;

– опрокинутые – оба крыла и ОП падают в одну сторону;

– лежачие – ОП лежит горизонтально;

– перевернутые – ОП наклонена под отрицательным углом.

· По соотношению длины и ширины складки:

– линейные – длина их многократно превосходит ширину; такие складки характерны центральным зонам складчатых областей, где параллельные системы линейных складок могут образовывать синклинории и антиклинории;

– брахискладки (короткие складки) – длина их в два – три раза превосходит ширину, называются они соответственно брахиантиклиналями или брахисинклиналями (мульдами); возникают обычно на периферии складчатых областей;

– равновеликие складки – длина их примерно равна ширине, при антиклинальном характере залегания слоев возникают купола, а при синклинальном – чаши; такие образования представлены в пределах платформ.

· По форме замка и крыльев выделяют большое количество видов складок, часть из которых представлена на рисунке 2.

Во время складчатых деформаций слои горных пород обычно рассекаются густой сетью параллельных трещин на тонкие пластины или призмы. Такое явление получило название кливажа.

 

 

Разрывные нарушения, возникающие в слоях горных пород, можно разделить на два типа:

– разломы без смещения пластов, или диаклазы;

– разломы со смещением пластов, или параклазы.

Разлом, относительно которого произошло смещение слоев, называется сместителем. Переместившиеся относительно него блоки называются крыльями разрыва. Крыло, под которое падает наклонный сместитель, называется висячим, а противоположное ему крыло – лежачим.

В зависимости от расположения крыльев (но не от направления их движения) выделяют следующие виды параклазов.

1. Сброс – висячее крыло опущено или сместитель расположен вертикально. Сбросы возникают в режиме растяжения слоев (например, в замке антиклинальной складки).

2. Взброс – висячее крыло поднято.

3. Надвиг – висячее крыло поднято, но сместитель наклонен под углом менее 45°. Взбросы и надвиги возникают в режиме тектонического сжатия слоев (например, в ядре синклинали). При взбросах и надвигах происходят горизонтальные перемещения слоев, причем амплитуда их тем больше, чем меньше угол наклона сместителя. Если сместитель залегает почти горизонтально, то могут наблюдаться гигантские горизонтальные подвижки, называемые шарьяжами или тектоническими покровами.

4. Горст – линейно вытянутый поднятый блок земной коры, ограниченный сбросами.

5. Грабен – линейно вытянутый опустившийся блок земной коры, ограниченный сбросами.

В зависимости от направления движения параклазы можно разделить на два типа.

1. Сдвиг – крылья разрыва смещаются в горизонтальном направлении, не удаляясь друг от друга.

2. Раздвиг – крылья разрыва смещаются в горизонтальном направлении, удаляясь друг от друга (между ними возникает пропасть). Раздвиги, подобно сбросам, возникают в режиме растяжения слоев (например, в замке антиклинальной складки).

Глубинные разломы – рассекают всю литосферу, выступают в качестве особой геологической разломной структуры. Среди них важнейшее значение принадлежит рифтам, по линиям которых литосферные плиты раздвигаются. Другой разновидностью глубинных разломов являются трансформные разломы, поперек пересекающие рифты. По трансформным разломам происходит сдвиг участков литосферных плит.

 

XX. Гипотеза фиксизма (платформ и геосинклиналей).

Тектонические гипотезы по-разному объясняют развитие самой верхней твердой оболочки Земли. Гипотезы отличаются, прежде всего, объектами исследований и приоритетом направления тектонических движений.

 

Гипотеза фиксизма (платформ и геосинклиналей) объясняет развитие земной коры, и главное значение отводит вертикальным движениям ее блоков. Свои истоки фиксизм берет в гипотезе контракции земной коры. Согласно последней, остывающая планета уменьшается в объеме, что ведет к складчатым деформациям ее верхней твердой части. Согласно фиксизму, главнейшими структурами земной коры являются платформы (материковые и океанические) и геосинклинальные пояса. Под платформой понимается жесткий устойчивый блок земной коры, не претерпевающий активных тектонических движений (вулканизм и землетрясения редки). Платформы или их участки могут подвергаться лишь медленному воздыманию или погружению. Геосинклиналью называется подвижный участок земной коры, испытывающий быстрые вертикальные перемещения. В пределах геосинклинали земная кора сильно расчленена разломами и отличается повышенной проницаемостью. Геосинклиналям характерны следующие черты.

· Вертикальная направленность тектонических движений, резкая смена прогибания поднятием.

· Большие мощности осадочных пород (до 10 – 15 км).

· Широкое развитие интрузивного и эффузивного магматизма, высокая сейсмичность.

· Активный метаморфизм горных пород.

· Интенсивная складчатость всей территории и обилие разломных структур.

Геосинклинали возникают благодаря расколу земной коры и провалу ее блоков в мантию с их последующей переплавкой. На месте провалившегося блока формируется тонкий, а значит подвижный базальтовый слой, то есть образуется земная кора океанического типа. Возникший таким образом морской геосинклинальный бассейн в своем развитии проходит через несколько стадий.

· Собственно геосинклинальная стадия – идет погружение тонкой и тяжелой океанической коры. Благодаря углублению моря, на дне его накапливаются все более мощные толщи осадочных пород. Базальтовый слой не выдерживает растяжения и разрывается, что ведет к формированию подводных лавовых покровов.

· Островная стадия – усложняются тектонические движения: на фоне преобладающего погружения отдельные массивы дна испытывают подъем. Активизируются процессы вулканизма и интрузивного магматизма. Вершины вулканических гор поднимаются над водой, формируя островные дуги.

· Орогенная стадия – дно геосинклинального бассейна, разбитое трещинами на блоки, испытывает активные вертикальные и горизонтальные подвижки, что приводит к общему смятию в складки накопленных осадочных толщ. По линиям разломов происходит активный магматизм и формирование огромных интрузивных тел. Под влиянием давления при складкообразовании, а также под воздействием тепла, газов и растворов интрузий слои осадочных пород подвергаются сильной метаморфизации. Господствует режим тектонического воздымания территории, в результате которого на месте моря возникает горно-складчатая суша.

· Постгеосинклинальная (платформенная) стадия – на территории горно-складчатой суши постепенно затухают быстрые тектонические движения, главенствующее значение приобретают процессы эрозии и денудации. Сохранившиеся от разрушения «корни» гор причленяются к платформе, наращивая ее площадь. Такой процесс роста континентальной земной коры получил название аккреции.

 

XXI. Гипотеза тектоники литосферных плит.

Гипотеза тектоники литосферных плит зародилась в конце девятнадцатого века как гипотеза дрейфа материков (мобилизма). Гипотеза тектоники литосферных плит объясняет развитие литосферы, и главное значение отводит горизонтальным движениям ее блоков. Согласно этой гипотезе, главными структурами литосферы являются литосферные плиты и разделяющие их рифты. Литосферные плиты, включающие в свой состав участки земной коры как океанического, так и континентального типов, находятся в постоянном горизонтальном движении относительно друг друга. Различие в абсолютной высоте между материковыми и океаническими участками плит объясняется изостазией – явлением уравновешивания мощных, но легких блоков (континентального типа), блоками тонкими, но тяжелыми (океанического типа). Рифты – рассекающие всю литосферу глубинные разломы, в которых происходит раздвиг (растяжение, спрединг) литосферных плит и наблюдается высочайшая сейсмическая активность, а мощность земной коры минимальна (до 0 м).

Основные положения концепции сводятся к тому, что магма, поднимающаяся по рифтовым разломам, изливается на поверхность и застывает, образуя напластования базальтов, представленные в рельефе срединно-океаническими хребтами. Образующиеся при застывании магмы кристаллы ферромагнитных минералов ориентируются в соответствии с направлением линий напряженности магнитного поля Земли. Затем новообразованная океаническая кора разламывается и раздвигается со скоростью до нескольких сантиметров в год в обе стороны от рифта, тем самым увеличивая площадь океана. Этот процесс получил название спрединга. В соответствии с инверсиями магнитного поля Земли, в разрастающейся океанической коре возникают поддающиеся возрастной датировке парные полосы магнитных аномалий, симметрично обрамляющие срединно-океанический хребет. По линиям трансформных разломов происходит сдвиг как срединных хребтов и рифтов, так и полосовых магнитных аномалий. В зоне конвергенции литосферных плит, одна из которых содержит кору материкового типа, а другая – океанического, происходит процесс субдукции. Субдукция заключается в том, что тонкая, но тяжелая плита с океанической корой полого погружается в мантию под гораздо более мощную, но легкую плиту с материковой корой. В том месте, где происходит перегиб океанической плиты, возникает глубоководный желоб. В зоне взаимодействия плит, но ближе к материку, формируется островная дуга, созданная смятыми в складки, метаморфизированными и пронизанными интрузиями слоями морских отложений и, частично, вулканическими породами. Таким образом, благодаря конвергенции происходит, с одной стороны, поглощение океанических участков литосферы, а с другой стороны, приращение континентальных участков. Факты, свидетельствующие в пользу концепции спрединга, можно разделить на три группы.

1. Особенности строения срединно-океанических хребтов:

– сложены базальтоидами с примесью ультраосновных пород;

– они молоды, поскольку почти лишены осадков;

– положительные аномалии силы тяжести, свидетельствующие о близком залегании тяжелых масс;

– высокие значения теплового потока, свидетельствующие о близости раскаленных масс;

– наблюдаются многочисленные мелкофокусные землетрясения, свидетельствующие о малой мощности литосферы.

2. Особенности строения океанического дна:

– наличие полосовых магнитных аномалий, попарно разного знака полярности;

– отсутствие осадочных пород, древнее юрских;

– вулканические конусы и подводные горы вытянуты в линии, в целом параллельные срединно-океаническому хребту;

– увеличение возраста вулканических конусов от срединно-океанического хребта к материкам;

– увеличение возраста и мощности осадочных пород в этом же направлении;

– рост глубины океана с удалением от срединно-океанического хребта;

– снижение величины теплового потока в этом же направлении;

3. Особенности строения зон субдукции:

– вулканизм островных дуг;

– промежуточные и глубокофокусные землетрясения, сосредоточенные в наклонных зонах;

– отрицательные аномалии силы тяжести;

– пониженный тепловой поток.

 

XXII. Тектонические структуры литосферы и земной коры.

Крупнейшие тектонические структуры по их значимости можно расположить в следующем порядке.

1. Суперглобальные структуры – имеют площадь в десятки миллионов квадратных километров и протяженность в тысячи километров. Развитие их проходит на протяжении всего геологического этапа истории планеты.

2. Глобальные структуры – занимают площади до десяти и более миллионов квадратных километров, протягиваются на несколько тысяч километров. Время их жизни совпадает с предыдущими структурами.

3. Субглобальные структуры – охватывают несколько миллионов километров квадратных, длина их достигает тысячи километров и более. Время развития превышает один миллиард лет.

Помимо названных, выделяются также структуры более мелких порядков.В первую очередь, на основании единства движения, а также сравнительной монолитности, необходимо выделить такие суперглобальные структуры, как литосферные плиты. Принято выделять семь крупнейших плит и от одиннадцати до тринадцати более мелких. Крупнейшими плитами являются Евразийская, Африканская, Северо-Американская, Южно-Американская, Индо-Австралийская, Антарктическая, Тихоокеанская. В числе мелких плит можно назвать Филиппинскую, Аравийскую, Кокос, Наска, Карибскую и др. Во-вторых, важнейшими являются разломные структуры, разделяющие собою литосферные плиты.

Среди разломных структур, в первую очередь, выделяются рифты, которые подразделяются на срединно-океанические и континентальные. Срединно-океанические рифты образуют собою глобальную систему, протяженностью более 64 000 км. В качестве примеров континентальных рифтов можно привести величайший на планете Восточно-Африканский, а также Байкальский. Другой разновидностью разломных структур являются трансформные разломы, перпендикулярно рассекающие рифты. По линиям трансформных разломов происходит горизонтальное проскальзывание (сдвиг) прилегающих к ним частей литосферных плит.

В пределах участков литосферных плит с материковым строением земной коры, выделяются такие глобальные структуры, как платформы и горно-складчатые области.

Платформы – это жесткие, малоподвижные блоки земной коры, прошедшие длительный этап геологического развития, и имеющие трех ярусное строение. Платформы состоят из кристаллического фундамента (базальтовый и гранито-гнейсовый слои) и осадочного чехла. Кристаллический фундамент сложен смятыми в складки слоями метаморфических пород. Вся эта сложно дислоцированная толща во многих местах прорвана интрузиями (преимущественно кислого и среднего состава). По возрасту формирования кристаллического фундамента платформы подразделяются на древние (докембрийские) и молодые (палеозойские и, реже, раннемезозойские). Древние платформы являются ядрами всех материков и занимают их центральную часть. Молодые платформы размещаются на периферии древних или между древними платформами. В составе осадочного чехла господствуют недислоцированные слои шельфовых, лагунных, реже континентальных осадков.

В пределах древних платформ, по особенностям геологического строения выделяют такие субглобальные структуры, как щиты и плиты. Щит – участок платформы, где кристаллический фундамент выходит на поверхность (т.е. где нет осадочного слоя). Щиты возникают при тектоническом воздымании территории, в результате которого господствуют процессы денудации. В рельефе щиты обычно представлены плоскогорьями (Бразильский щит), а реже возвышенностями (Донецкий щит). Плиты – это платформы (или их участки) с мощным осадочным слоем. Образование плит связано с тектоническим погружением платформы, и, соответственно, с морской трансгрессией. На поверхности платформ плитным территориям чаще всего соответствуют низменности, а также возвышенности.

Более мелкие структурные подразделения в пределах осадочного чехла древних платформ представлены суперрегиональными структурами, площадь которых составляет сотни тысяч квадратных километров, а протяженность – до нескольких сот километров. Их развитие происходит во время накопления осадочного чехла и измеряется сотнями миллионов лет. Суперрегиональные структуры подразделяются на региональные, а последние, в свою очередь, на структуры еще более мелких порядков. Среди суперрегиональных структур необходимо назвать антеклизы, синеклизы и моноклинали. Антеклизы – крупнейшие положительные структуры плитных участков с выпуклой формой поверхности фундамента и осадочным чехлом небольшой мощности. Антеклизы формируются в режиме тектонического воздымания территории, поэтому на них могут отсутствовать многие горизонты, представленные на соседних отрицательных структурах. В пределах антеклиз можно выделить такие региональные структуры, как массивы и выступы. Массивы являются высшими частями антеклиз, в которых фундамент либо выходит на поверхность, либо перекрывается осадочными породами четвертичного возраста. Выступы – это части массивов, антеклиз, представляющие собой изометричные или вытянутые поднятия фундамента диаметром до 100 км. Иногда выделяют погребенные выступы, над которыми осадочный чехол хотя и имеется, но представлен сильно сокращенным разрезом (по сравнению с окружающими отрицательными структурами). Синеклизы – крупнейшие отрицательные суперрегиональные структуры плитных участков с вогнутой поверхностью фундамента, плоским дном и очень пологими (доли градуса) углами падения слоев на склонах. Синеклизы возникают в режиме тектонического погружения территории, в силу чего характеризуются повышенной мощностью осадочного чехла. Региональными структурами, подобными синеклизам, являются имеющие изометричную форму впадины и линейно вытянутые прогибы. Моноклинали – тектонические структуры с односторонним наклоном слоев, угол падения которых редко превышает 1°. В зависимости от ранга положительных и отрицательных структур, между которыми располагается моноклиналь, ее ранг также может быть разным. Среди региональных структур осадочного чехла необходимо упомянуть горсты, грабены (см. «Дизъюнктивные дислокации») и седловины. Седловины – региональные образования, занимающие промежуточное положение по относительной высоте своей поверхности. Седловины лежат выше окружающих их отрицательных структур, но ниже окружающих положительных.

Горно-складчатые области, характеризующиеся резким возрастанием мощности земной коры, формируются при конвергенции литосферных плит. Большинству горно-складчатых областей, особенно молодых, характерна повышенная сейсмичность.

Основополагающим принципом их разделения является возраст складчатости, устанавливаемый по возрасту самых молодых смятых в складки слоев. Соответственно, горные массивы подразделяются на байкальские, каледонские, герцинские, киммерийские и альпийские. Такое разделение является достаточно условным, поскольку большинством ученых признается непрерывность складкообразования во времени. Другими словами, в истории Земли не было обще планетарных этапов тектонической активности и покоя. Горообразование происходит непрерывно, проявляясь то в одном, то в другом месте. Следовательно, выделение байкальской и других складчатостей определяет лишь временные рамки начала и завершения крупных исторических этапов тектонического развития планеты.

По тектоническому строению ныне существующие горно-складчатые области можно разделить на структуры складчатые и складчато-глыбовые. Складчатые массивы представлены в молодых (альпийского и, отчасти, киммерийского этапов складкообразования) горно-складчатых поясах. Складчато-глыбовые (омоложенные, возрожденные) сооружения формируются при оживлении вертикальных и горизонтальных тектонических подвижек в пределах ранее образованных и, часто, уже разрушенных складчатых систем. Поэтому складчато-глыбовое строение особенно характерно регионам палеозойских и более древних этапов складчатости. Рельеф складчатых массивов в целом соответствует конфигурации изгибов слоев горных пород, что далеко не всегда проявляется в складчато-глыбовых образованиях. Так, в молодых складчатых горах структурам антиклинальных складок (или антиклинориев) соответствуют горные хребты, а структурам синклинальных складок (или синклинориев) – межгорные долины (прогибы).

Внутри горно-складчатых областей и на их периферии выделяются соответственно межгорные и предгорные (краевые, передовые) прогибы и впадины. На поверхности этих структур залегают грубообломочные продукты разрушения гор – молассы. Образование предгорных прогибов происходит в результате субдукции литосферных плит, то есть, по сути, предгорные прогибы являются реликтами глубоководных желобов.

 

XXIII. Процессы дифференциации магмы.

 

Магматическим очагом называется жидкий расплав вещества мантии, занимающий некоторый объем в теле Земли. Считается, что исходная магма имеет химический состав, аналогичный веществу мантии – основной или даже ультраосновной. Главным критерием определения химического состава магмы, как и магматических горных пород, является содержание SiO₂ – кремнезема:

– кислой считается магма, содержащая более 65 % SiO₂;

– средняя магма содержит от 65 до 53 % SiO₂;

– основная магма содержит от 53 до 45 % SiO₂;

– ультраосновная магма бедна кремнеземом – менее 45 % SiO₂.

Из приведенного становится понятным, что для образования расплавов, отличных от первичных (основных и ультраосновных), требуется преобразование магмы. Такое разделения исходной (основной) магмы на расплавы разного состава называется дифференциацией магмы.

Дифференциация магмы происходит разными путями, из которых, возможно, главное значение принадлежит следующим.

· Кристаллизационно-гравитационная дифференциация заключается в том, что кристаллизация минералов при остывании расплава идет в строгой последовательности: первыми кристаллизуются самые тугоплавкие (тяжелые) минералы, а затем все менее тугоплавкие, и, соответственно, легкие. Образующиеся кристаллы минералов могут вступать в реакцию с оставшимся магматическим расплавом и последовательно замещаться все менее тугоплавкими минералами. Если реакция окончательно не завершается, то внутри позднее возникших кристаллов сохраняются остатки предшествующих. Данная последовательность, по имени выявившего ее канадского петрографа названная реакционным рядом Боуэна, выглядит примерно следующим образом: оливин – пироксен – плагиоклаз – роговая обманка – биотит – ортоклаз – мусковит – кварц. Оставшиеся после образования кварца магматические пары и растворы также могут реагировать с минералами, в результате чего образуются хлорит, серпентин или другие минералы. Названные растворы, проникая в трещины, формируют рудоносные пегматитовые дайки и жилы. Если кристаллизация происходит быстро, то образующиеся первыми тяжелые минералы оседают на дно магматической камеры, формируя основные породы (габбро). Оставшаяся магма окажется более кислой, и богатой подвижными компонентами, следовательно, поверх основных пород начнут возникать средние (диориты, сиениты), а затем и кислые магматические породы (граниты).

· Процесс фильтрации и отжимания остаточной магмы под влиянием давления происходит в результате того, что объем расплава примерно на 10 % больше, чем объем образующихся из него магматических пород. Следовательно, оставшаяся жидкой часть расплава, будучи гидростатически более легкой, станет отжиматься вверх по трещинам под давлением окружающих пород.

· Ликвация – разделение магмы на два несмешивающихся расплава. При этом насыщенная кремнеземом, а значит более легкая жидкость, скапливается в верхней части камеры, а более тяжелая – в нижней. Возможно, ликвация также принимает участие в образовании пегматитов.

· Ассимиляция заключается в том, что, по мере подъема магма растворяет (расплавляет) окружающие горные породы, обогащается продуктами растворения, и, следовательно, изменяет свой химический состав. О процессе ассимиляции свидетельствуют ксенолиты – «впаянные» в интрузив обломки вмещающих пород.

· Гибридизация проявляется в смешении разных расплавов, что ведет к образованию магматических пород неупорядоченного химического и минералогического состава.

По мере остывания интрузивных тел, от них отделяются и поднимаются по трещинам перегретые водные растворы и летучие компоненты, создавая пневматолитовые месторождения минералов, содержащих олово, вольфрам и другие металлы. На значительном расстоянии от интрузива летучие компоненты исчезают, температура растворов падает, идет формирование гидротермальных месторождений галенита, сфалерита, халькопирита, кварца, кальцита и других минералов

 

XXIV. Типы интрузивных тел.

 

Предполагается, что не менее 90 % объема возникающего магматического расплава останавливается и застывает в толще литосферы, образуя интрузивные тела различной формы и объема. По соотношению с условиями залегания вмещающих пород интрузивы подразделяются на конкордантные (залегающие согласно, т. е. контуры их совпадают с контурами вмещающих пород) и дискордантные (залегающие несогласно, т. е. произвольно рассекающие собою слои вмещающих пород). В зависимости от глубины образования все интрузивы делятся на абиссальные (сверхглубинные) и гипабиссальные (приповерхностные). Отличительным структурным признаком всех интрузивных пород является полнокристалличность, а характерной текстурой – массивная.

Абиссальные интрузивы характеризуются большими объемами и тесной связью с магматическим очагом. Благодаря длительному (миллионы лет) остыванию магмы в условиях высочайших температуры и давления, происходит полная кристаллизация вещества. В силу этого, абиссальным породам свойственны структуры полнокристаллическая, обычно крупно- или среднекристаллическая. В составе абиссальных пород чаще всего встречаются граниты, а также диориты, габбро, пироксениты и перидотиты. По условиям залегания все абиссальные тела являются дискордантными. Главными типами их являются батолиты и штоки.

Батолиты являются крупнейшими интрузивными образованиями: площадь их поверхности превышает 100 кв. км, время остывания достигает десятков и сотен миллионов лет. Имеют в плане изометричную форму. В вертикальном разрезе могут как расширяться вверх, так и сужаться, образуя вверху купол или свод. Обычно батолиты сложены кислыми породами (гранитами). Крупнейшая из известных система батолитов, общей длиной около 8 000 км, представлена в Андах. Три входящих в ее состав батолита, расположенные на территории Перу и Чили, имеют протяженность по 1 300 км каждый. Батолит Берегового хребта на северо-западе США простирается на 2 000 км при ширине до 200 км. Штоки подобны батолитам, но площадь их менее 100 кв. км.

Гипабиссальные интрузивы, по сравнению с абиссальными, характеризуются более тесной связью своего вещественного состава с составом вмещающих пород. Объяснить это можно, в пер