МАГМАТИЧЕСКИЕ СТРУКТУРНЫЕ ФОРМЫ И СТРУКТУРЫ Лекции доцента С.

МАГМАТИЧЕСКИЕ СТРУКТУРНЫЕ ФОРМЫ И СТРУКТУРЫ Лекции доцента С. К. Кныша © Томский политехнический университет, 2005 © Оформление: Яковлева Л. А.

Магматические структурные фор- мы и структуры составляют 95% мы и структуры объема литосферы и занимают 25% площади на континентах. Магматические расплавы, застывающие на глубине от поверхности Земли, образуют интрузивные тела, которые называют плутонами или интрузивами, а сам процесс внедрения магмы в земную кору – интрузией. 9/10 части магматических распла- вов застывает в виде интрузивов

Интрузивные породы развиты в основном в фундаментах древних платформ (на щитах) и в складчатых областях. В платформенном чехле они присутствуют крайне редко. 85% интрузивных пород составляют гранитоиды; 10% - породы среднего и щелочного состава; 5% - основные и ультраосновные породы. Большая часть интрузивных пород, особенно гранитоидов, имеет раннедокембрийский возраст. От позднего протерозоя и в фанерозое доля их общего объёма в массе пород складчатых областей уменьшается.

Глубина образования Размеры и формы массивов чрезвычайно многообразны. По глубине формирования интрузивов выделяются четыре фации глубинности: • субвулканическая – от 0 до 1. 0 км; • гипабиссальная (малых глубин) – от1 до 3 км; • мезоабиссальная (средних глубин) – от 3 до 8 км; • абиссальная (больших глубин) – от 8 км и глубже.

ФОРМЫ ЗАЛЕГАНИЯ ИНТРУЗИВНЫХ ТЕЛ Простые и сложные - Согласные (конкордантные). Их гра- ницы не пересекают границы вмещаю- щих пород: силлы, лополиты, лакколи- ты, факолиты, ариал-плутоны. - Несогласные ( секущие, дискордант - ные). Границы интрузивных тел секут границы вмещающих пород: дайки, штоки, батолиты и др.

Форм залегания интрузивных и эффузивных пород.

Согласные интрузивы – силлы, лакколиты, факолиты, лополиты, гарполиты и ареал-плутоны. Степень «согласия» между контактом тела и структурой вмещающих пород у разных массивов может быть различной. Наибольшее «согласие» наблюдается у силлов, наименьшее – у магматических диапиров. У каждого интрузива есть подводящий магматический канал ( «ножка» ), который будет иметь вид секущего столбообразного или пластообразного тела.

Силл - пластовые, плитообразные тела, расположенные между слоями вмещающих пород. Их мощность десятки метров

Силлы ( пластовые залежи) – пластообразные тела, образовавшиеся на сравнительно небольшой глубине. Мощность сантиметры- сотни метров, но чаще от 10 до 50 м. Площадь - до нескольких тыс. км 2. По составу - габбро и долериты, и реже гипабиссальными разностями гранитоидов. Силлы, простые и сложные (из двух или более инъекций магмы разного состава). Дифференцированный силл - мощность в сотни метров и образуется при горизонтальной инъекции магматичес- кого расплава. При медленном остывании в нём происходит кристаллизационная и гравитационная дифференциация. Таким образом, массив приобретает неоднородное по вертикали строение.

Силлы диабазов (черное) в . Силлыдолеритов в разрезе палеозойских отложениях Тунгусской синеклизы (по Г. П. близ г. Прага (в разрезе). Вдовыкину, 1979).

Лакколиты От греческого (ляккос - яма, подземелье)- грибообраз ные тела. Магма при внедрении приподнимает над собой выше- лежащие слои. Размеры не более 3 -6 км в поперечнике; мощность до тыс. метров. Лакколиты имеют плоское основание в центре и крутые боковые поверхности. Залегают на небольшой глубине (гипабиссальные) и, вскрываясь денудацией, представляют куполообразные возвышенности. Асимметричный лакколит –в котором угол падения кровли значительно отличается на различных участках. Бисмалит – это разновидность лакколита, кровля которого приподнята вдоль цилиндрических сбросов. Межформационный лакколит – это лакколит, инъецирован - ный вдоль поверхности несогласия.

Лакколиты, по М. Биллингсу

Бисмалит (от др. -греч. βύσμα — пробка и λίθος — камень) — магматическое интрузивное тело, похожее на лакколит. Представляет собой позднюю стадию формирования лакколита, осложненную цилиндрическим горстообразным поднятием.

Лополиты От греч. «лёпас» - ( чаша, плоское блюдо) – блюдцеобразные интрузивные тела. Размеры – от небольших залежей до огромных массивов , например, Бушвельдский массив в Южной Африке (67 тыс. км 2; 450 х 250 км, ) или лополит Сёдбери в Канаде (38 тыс. км 2). Сложены основными и ультраосновными и реже щелочными породами или гранитами. Механизм - инъекция магмы между слоями слоистых пород с одновременным прогибанием в центре, обусловленным истощением магматического резервуара. Лополиты могут быть простыми, сложными и дифференцированные.

Разрез лополита Маскокс в Канаде (по Т. Ирвину и К. Смиту, 1967). 1 – базальты; 2 – доломиты и песчаники; 3 – кварциты и песчаники; 4 – расслоенная серия (от ультраосновных пород до гранофиров); 5 – контактовые фации; 6 – кристаллический фундамент.

Бушвельдский лополит Дифференцированный: в нижней части дуниты, перидотиты, пироксениты; выше- нориты, габбро, анортозиты и в самом верху- гранитойды. Богатейшие м-ния: (Pt, Cr, Fe-Ti-V, Au, Cu-Ni, Cu-Pb-Zn)

От греч. «факос» - чечевица) – Факолиты согласные интрузивы серповидной в разрезе (в ядре или чечевице образной формы. антиклинальной Локализованные в сводах антиклиналей складки) или мульдах синклиналей. Размеры небольшие – от сотен до нескольких тыс. метров. Внедряются при складчатости слоистых толщ, заполняя полости между отслаивающимися слоями в замках складок. Наиболее благоприятны участки с крутым погружением шарнира. Слогаются основными породами, а в областях интенсивной гранитизации имеют гранитоидный состав

Гарполиты Межформационные интрузивы – крупные пластообразные (или серповидной формы) согласные тела преимущественно гранитоидного состава, залегающие на поверхностях несогласий. Гарполиты распространены довольно широко в Восточной Сибири, Северной Америке, на Алтае, в Европе.

Геологический разрез Ольховского гарполита лейкогранитов. Ю. Урал

Батолиты От греч. «батос» – глубина, «литос» – камень) – крупные массивы интрузивных пород (площадь на поверхности более 100 км 2) и имеющие секущие контакты с вмещающими породами. Распространены чрезвычайно широко. Сложены они главным образом гранитами, а породы иного состава (гранодиориты, сиениты или габбро) приурочены обычно к краевым приконтактовым частям.

Верхняя поверхность нарушана многочислен- ными куполовидными выступами, имеющими различную форму. Вертикальные размеры по геофизическим данным составляют 5 -10 км

Нижняя граница неровная, имеющая вид суживающегося вниз корневидного канала. Таким образом, батолиты имеют вид караваев с узким подводящим каналом, отходящим вниз от центральной части дна массива (батолиты центрального типа), либо форму языка, подводящий канал к которому подходит сбоку (батолиты трещинного или щелевого типа).

Гипотезы До настоящего времени ещё не решена проблема пространства, занимаемого батолитами. По первой – пространство образуется за счёт обрушения кровли, обломки которой тонут в магме, и постепенно растворяются. По второй – магма растворяет и ассимилируют вмещающие породы По третьей – магма приподнимает породы, не нарушая отдельных структур, и образующиеся батолиты располагаются между комплексами пород. И их следует тогда называть межформационными батолитами.

Четвертая - образование гранитных батолитов на месте осадочных и метаморфических пород путём переработки их глубинными растворами. Этот метасоматический процесс называется гранитизацией. Он проходит при температуре около 700° и приводит к образованию метасоматических гранитов, которые могут слагать достаточно крупные массивы по площади и по мощности – ареал-плутоны (мигматит-плутоны). Эти массивы зачастую характеризуются нечеткими границами с плавными переходами в гнейсы и распространены в основном среди раннедокембрийских складчатых структурах в фундаменте древних платформ.

Чесменский лейкогранитовый батолит. Южный Урал. Размеры 30× 15 км, вертикальная мощность 4 -6 км

Шток - трубооб- разное несогласное тело диаметром не более нескольких километров. Рассекает геоло- гические границы вмещающих пород. Сложены штоки самыми различными поро- дами от гранитов до габбро.

Раннепермский многофазный шток (Акчатау). Аляскиты. Ц. Казахстан

Магматические диапиры – Небольшие вертикально расположенные интрузивы веретенообраз- ной или груше- видной формы с секущими контактами

Дайки –Небольшие плитообразные, стенообраз- ные тела, вертикальные или крутые, резко секущие по отношению к вмещающим породам.

Дайки среднезернистых гранитов в мелкозернистых Дайки аплитов в гранитах ранней перми. среднезернистых гранитах Ю. Урал ранней перми. Ю. Урал

Мощность даек бывает выдержанной практиче- ски по всей длине, но часто они постепенно выклиниваются, что отражает характер раскрытия трещины. Дайка мелкозернистых габбро в мелкозернис - тых гранитах. Ю. Урал

. Дайки сложены различными по составу породами как интрузивными, так и эффузивными. Размеры различны – от первых сантиметров до километров мощностью и от десятков см до сотен км. протяжен- ностью. На Алдане описана дайка габбро-диабазов длиной более 100 км и мощностью до 250 м. Как правило, дайки встречаются группами. Нередко они образуют пояса, протягивающиеся на сотни километров. Расположение даек в поясах может быть самое различное.

Дайки присутствуют в вулканических и плутонических комплексах, но могут слагать и самостоятельные тела (1), пояса и рои (2, 3) в зонах регионального и локального растяжения. Пояса даек гранит- порфиров, линейные Серия параллельных даек интрузивы и штоки. Ц. аплитов. Ю. Урал Казахстан

Кольцевые дайки Кольцевая дайка представляет собой тело, имеющее кольцевой или чаще дугообразный выход на поверхность. Такое тело формируется при заполнении магмой трещин, возникающих при опускании округлого блока горных пород. Кольцевые и конические дайки Шотландии. Разные знаки - различные интрузивные породы (схема по Дж. Ричи

Конические дайки – тела, образованные магмой, заполнившей трещины, наклоненные по направлению к общему центру. Такие трещины возникают под давлением магмы, которое вызывает перемещение блока горных пород вверх. Кольцевые и конические дайки часто окружают так называемые интрузии центрального типа. Конические и кольцевые дайки Шотландии. Разные знаки - различные интрузивные породы (схема по Дж. Ричи)

Расслоенный массив Великой дайки Родезии (Зимбабве). 560 Х 12 км. Бронзитит Габбро Норит Гарцбургит

Блок-диаграмма, показывающая структурные соотношения различных типов интрузивных и эффузивных тел, по Ф. П. Янгу

Формы интрузивных тел, по Р. А. Дэли 1 – шнурковая залежь; 2 – диатрема(трубка взрыва); 3 – некк; 4 – жила; 5 -8 – дайки (5 – простая, 6 – сложная, 7 – кольцевая, 8 а – цилиндрическая, 8 б – коническая); 9– центральная интрузия; 10 –мигматит; 11 – акмолит; 12 – гарполит; 13 – силл; 14 – лополит; 15– бисмалит; 16 – лакколит; 17 –сложный лакколит; 18 – этмолит; 19 – фунгулит; 20 –полифунгулит; 21 – хонолит; 22 – шток; 23 –батолит.

ВНУТРЕННЕЕ СТРОЕНИЕ ИНТРУЗИВНЫХ МАССИВОВ Расположение линейных и плоскостных прототектони- ческих элементов по отноше- нию к контактовой поверх- ности магматического масси- ва: 1 – линейные элементы; 2 – плоскостные элементы; 3 – возможное сочетание ли- нейных (стрелки) и плоскост- ных элементов; 4 – шлировые текстуры: а-д – стадии преобразования линейных шлиров в кольцевые

Расположение первичных трещин в интрузивных по- родах, по В. Н. Павлинову: а–в – в своде тела; г – в блоке в сочетании с диагональными трещинами. Таблитчатые минералы, ксенолиты (К) и шлиры ориентированы в одной плоскости и характеризуют поверхность течения; линей- но вытянутые минералы ориентированы в одном направ- лении и образуют линии течения. В соответствии с ориентировкой поверхностей течения располагаются первичные трещины: продольные (S), поперечные (Q), пластовые (L), диагональные (D)

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВОЗРАСТА ИНТРУЗИВНЫХ ТЕЛ Методы относительной и абсолютной геохронологии г Интрузивные тела моложе тех пород, которые они прорывают и метаморфизуют и древнее тех пород, которые перекрывают интрузивные тела и имеют в своем составе обломки интрузивных пород. Шток гранитов моложе толщи I и древнее толщи II и дайки диабазов. Дайка диабазов моложе толщ I и II и штока гранитов и древнее толщи III

ИЗОБРАЖЕНИЕ ИНТРУЗИЙ НА ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ КАРТЕ И РАЗРЕЗЕ 1. Границы показывают- ся сплошной черной линией 2. Контактовый мета- морфизм – красным крапом по вмещаю- щим породам 3. Состав (петрографи- ческий) – цветом и гашурой 4. Индекс интрузивного тела должен отра- жать состав пород и возраст

Основные условные обозначения для магматических и не стратифицированных вулканогенных* образований Группа пород по Индекс химическому составу Породы Цвет буква название греческого буквы алфавита Кислые Гранит Красный гамма Риолит лямбда Средние Диорит Темно- дельта Андезит малиновый альфа Базитовые(основные) Габбро Темно- ню Базальт зеленый бета Ультрабазитовые Перидотит Темно- сигма Дунит фиолетовый сигма Пикрит I йота Кимберлит I йота Нормальные, Сиенит Красно- кси умеренно-щелочные Граносиенит оранжевый гамма, кси Фонолит фи Трахит тау Щелочные Фельдшпатоид Оранжевый эта ный сиенит Нефелиновый каппа лейцит

Изучение керна плутонических пород требует высокой квалификации, терпения и внимательности

ФОРМЫ ЗАЛЕГАНИЯ вулканических ТЕЛ

Вулканические породы Собственно вулканические: • эффузивные – это породы, которые сформирова лись при излиянии жидких лав на поверхность. • пирокластические - породы, образующиеся в результате вулканических взрывов (эксплозий). Рыхлые продукты газово-взрывной деятельности вулканов (вулканические глыбы, бомбы, лапилли, песок, пепел) называются тефрами, а сцементиро ванные пирокластические породы – туфами, вулканическими брекчиями.

Игнимбриты - Особая группа вулканогенных пород, сходная как с эффузивными, так и с пирокластическими породами. Характерная черта игнимбритов – присутствие фьямме – включений вулканического стекла линзообразной, пламеневидной формы, погруженных в менее плотную массу. Игнимбриты рассматриваются либо как продукты извержений «палящих туч» (суспензий – частиц расплава в раскаленных газах), либо как результат ликвации газонасыщенных кислых, реже средних лав. .

Игнимбрит

Простые и сложные - эффузивными называют тела, которые образовались в результате растекания жидкой лавы по земной поверхности; - пирокластические – образовались при вулканиче- ских взрывах; - экструзивные – тела, возникающие путем застывания лавы в кратере вулкана или других каналах, выводящих лаву. Залегания вулканических пород определяется механизмом извержения магмы, ее вязкостью и рельефом местности, на которую она изливается

Фации вулканогенных пород При изучении вулканогенных горных пород особое значение приобретает их разделение не только по составу и возрасту, но и выделение среди одновозрастных вулканогенных образований тел, формировавшихся в различных условиях, т. е. фаций вулканогенных пород. Главным фактором, оказывающим влияние на отнесение конкретного тела к определенной фации, является степень удаленности тела от вулканического жерла, а также глубина, на которой находится тело в момент затвердевания. Выделяют три типа фаций: эффузивную, жерловую и субвулканическую.

Собственно эффузивная - Лавы, тефра, туфы, игнимбриты формируется при извержении вулканического материала на поверхность и слагает основную часть вулканической постройки (вулканический конус, купола и обелиски). Среди них можно выделить породы трех субфаций: • текучих лав, • эксплозивную (пирокластическая) • экструзивную ( купола и обелиски).

Субфация текучих лав ( потоки и покровы)

• Экструзивную субфация (купола и обелиски). Обелиск Монт Пеле

Идеализированная схема соотношений фаций и субфаций вулканогенных образований, по М. К. Бахтееву : 1– 4 – собственно эффузивная фация (1 – субфация текучих лав, 2 – эксплозивная субфация пирокластических пород, 3 – игнимбритовая субфация, 4 – экструзивная субфация: куполов и обелисков, купольной брекчии); 5 – жерловая фация (некки и дайки); 6 – субвулканическая фация (силлы, лакколоиты, дайки); 7 – породы фундамента; 8 – предполагаемые эродированные части вулканической постройки

Эффузивная фация: –субфация лав. потоков 4; – эксплозивная субфация 3; –экструзивная субфация 5 (купола, обелиски, брекчии); Жерловая фация: (6–экспло зивные брекчии, некки и дайки) Субвулканическая фация: (1 – дайки; 2 – силы и лакколиты); 7 – гипабиссальная, (интрузия).

Породы жерловой фации (лавы, эксплозивные брекчии, игнимбриты) формируются при перемещении магмы и газов к поверхности при условии непосредственной с нею связи. Они выполняют трубообразные или трещинные подводящие 6–эксплозивные каналы, жерловины и брекчии, некки и дайки) кратеры.

Породы субвулканической фации слагают тела (дайки, силлы, лакколиты), образующиеся при движении магмы к поверхности в глубинных корневых зонах вулканов, подземных камерах и их боковых ответвлениях. Субвул - канические тела залегают на небольших глубинах без связи с дневной 1 – дайки; 2 – силы и лакколиты; поверхностью. 7 – гипабиссальная (интрузия).

ФОРМЫ ЗАЛЕГАНИЯ ТЕЛ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ ( изометричные и плоские) А. Осадочные месторождения имеют пластовую форму (уголь, Fe, Mn и др. ) Б. Магматические (или связанные с магматизмом): 1. Собственно магматические – это пластовые залежи в лополитах (Cu, Ni, Co, Pt) 2. Контактово-метасоматические скарновые месторождения. Форма линзовидна, гнездооб- разная, трубообразная (Cu, Zn, Pb, W, Mo, Fe, Au и др. ) 3. Гидротермальные: жилы и штокверки

Ликвация - разделение однородной магмы на две и более несмешивающихся и разных по составу и удельному весу жидкости - силикатную и сульфидную. Силикатный расплав: • Габбро • Нориты • Перидотиты

Сульфидный расплав: • Халькопирит Cu Fe S 2, Пирротин Fe 1 -X S, Пентландит (Fe, Ni)9 S 8

С ультроосновными горными породами связано образование месторождений алмазов и платины.

Кимберлитовые трубки Мир Удачная

Кимберлитовая трубка

С кислыми горными породами (граниты, гранодиориты)

Формы тел полезных исопаемых а- шток; б- штокверк; в-гнезда; г-пласт; д-жила; е-сложная жила; ж-трубообразное тело;

Формы тел полезных исопаемых

Формы тел полезных исопаемых

Штокверк