Файл: Осипов М.А. Контракция гранитоидов и эндогенное минералообразование.pdf

Таким образом, общая мощность зоны развития разрывов для дан­ ных условий должна быть:

Мощность зоны прогибания грунта над образующейся полостью

И общая мощность грунта, пришедшего в движение:

Как можно видеть, суммарная мощность зон трещиноватости и про­ гибания в данных опытах находится в удовлетворительном соответст­ вии с расчетной, вытекающей из законов горной механики.

в) Дислокации вмещающих пород'при термическом сокращении объе-

ема интрузивов. Посколькутермическое сокращение объема интрузивов предполагает образование в недрах земли потенциального большого безопорного пространства, то над остывающими плутонами также бу­ дет происходить оседание перекрывающих пород. Законы горной меха­ ники, результаты проведенных вышеописанных опытов, горно-технические и геологические наблюдения позволяют наметить следующую схему раз­ вития дислокаций пород над остывающими интрузивами.

Так как остывание и термическое сокращение объема интрузивов в целом происходит медленно, то столь же медленно будет осущест­

вляться и оседание перекрывающих их пород. На всем протяжении вре-

121

мени оседания надинтрузивных толщ в них будут существовать после­ довательно располагающиеся снизу вверх зоны обрушения, прогибания и упругих деформаций. Как было показано выше, зона обрушения в идеале ограничивается кривой поверхностью сводообразного типа, от­ вечающей параболоиду. Но из-за длительности процесса увеличения вертикальных и горизонтальных размеров полости свод все время удаляется от интрузива. В результате общая конфигурация обрушающихся пород приобретает вид вытянутого вверх конуса с завершающей сводовой частью. Главными разрывными нарушениями надинтрузивных толщ, возникающими в зоне обрушения,будут: 1) субгоризонтальные трещины отслоения, образующиеся в начальные периоды формирования сводов обрушения, когда происходит прогибание пород; 2) системы трещин, образующих поверхности конусов обрушения; 3) сводооб­ разные системы трещин верхних окончаний конусов-сводов ествественного равновесия пород. Конфигурация систем трещин группы 2 в го­ ризонтальном срезе (в благоприятных условиях) должна соответствовать конфигурации интрузива. Это будут кольцевые системы с паде­ нием в стороны от интрузива. В зоне прогибания пород, располагаю­ щейся выше зоны обрушения, образуются в основном замкнутые по­ лости отслоения предпочтительно горизонтального направления.

Вовлечение пород в процесс оседания, трещинообразования в соот­ ветствии со скоростью остывания интрузивов должно происходить пос­ тепенно, центребежно по отношению к интрузиву и затухать вверх от него. В соответствии с законами механики хрупких сред периоды на­ коплений наряжений будут чередоваться со сравнительно кратковремен­ ными моментами их разгрузок, поэтому процесс хрупких деформаций должен быть прерывистым, цикличным. Ранее осевшие пачки пород будут оседать повторно, ранее образовавшиеся трещины будут поднов­ ляться на всем отрезке времени остывания интрузива до самых верх­ них участков зоны трещиноватости пород. Этот процесс цикличности оседания перекрывающих пород будет осложняться еще и скачкообраз­ ным мозаичным характером опускания отдельных участков поверхнос­ ти плутона.

Высота развития зон трещиноватости и прогибания надинтрузивных толщ зависит от размеров и конфигурации интрузивов и других осо­ бенностей формирования отдельных массивов. В соответствии с тео­ рией и данными опытов общая высота этих зон может превышать вер­

гл. 1 ,а) и в области верхнего контакта которого может возникать теоретическая полость вышеуказанных размеров (ч. III, гл. 1), общая высота сдвижения перекрывающих пород будет достигать 1,5-3 км. Этот порядок цифр подтверждается и расчетами. Представим, что внед­ рение вышеупомянутого интрузива произошло без нарушения залегания горизонтально слоистых перекрывающих толщ. Представим также, что боковые опорные целики вмещающих интрузивов пород абсолютно жест­ кие. В этом случае после остывания интрузива мы будем иметь поло

122

с полостью указанных размеров, которая однажды образовалась и да­ лее не увеличивалась. Таким образом, мы сможем рассчитать вели­ чину свода естественного обрушения (равновесия) пород над этой поло­ стью. По В .Д . Слесареву, мощность осевших пород при возникновении свода обрушения над такой полостью будет равна:

Коэффициент разрыхления мягких пород 1,3-1,4, твердых - 1,4-1,5. Правда, раздробление пород в объеме обрушающихся кровель горных выработок не вполне соответствует раздроблению их в масштабе толщ, перекрывающих интрузивы. Очевидно, что крупность "кусков" в послед­ нем случае будет значительно больше, а коэффициент разрыхления мень­ ше. Так как для такого рода разрыхления он неизвестен, примем его (заведомо завышая) равным 1,3. Это значит, что на высоте 500 м от начальной поверхности интрузива или на высоте 500+150 = 650 м от поверхности остывшего тела возникнет сводообразная система трещин, а породы внутри этого объема окажутся опустившимися и раздроблен­ ными. При этом в соответствии со сказанным h 0gp занижена. После уплотнения осевших пород возникнет новый свод механического равно­ весия, высота которого будет больше высчитанной.

уменьшение объема интрузива медленное, то должны были возникать промежуточные своды оседания пород, прежде чем они достигли вы­ считанной, максимальной для принятых условий высоты.

Приблизимся к реальным условиям формирования плутонов. В гео­ логической обстановке по мере уменьшения объема интрузива и оседа­ ния перекрывающих пород будут деформироваться и боковые вмещаю­ щие породы. После прекращения внедрения магмы и начала термичес­ кого сокращения плутона перекрывающие породы перестанут получать опору на интрузив. Естественно, что усилится давление на породы, ограничивающие интрузив с боков. Так как интрузив, сокращаясь в объеме, уменьшается и в горизонтальном направлении, то на ограни­ чивающие породы начнет воздействовать и боковое давление, т .е.

на боковые породы интрузива будут действовать те же силы, что и на боковые породы, целики горных выработок. Эти силы будут приводить к сжиманию, раздрабливанию, разрушению боковых пород. В результате этого пролет пустоты будет увеличиваться, что в свою очередь вызо­ вет оседание новых толщ перекрывающих пород с образованием более широких и высоких конусов обрушения. Это дает нам право полагать, что высота образующихся сводов, конусов оседания пород будет боль­ ше высчитанной величины для фиксированной полости.

123

Но даже если принять в расчет минимальное высчитанное значение высоты зоны обрушения пород h 0бр= 500 м, то высоты зон трещино­ ватости и прогибания над таким интрузивом составят соответственно ^треш = 750 м, h ПрОГ=1000 м, а общая амплитуда сдвижения пород, в пределах которой возникают трещины, зоны отслоения, будет дости­ гать h общ = 2 250 м.

Точную высоту оседающих пород для реальной обстановки устано­ вить невозможно, ибо никогда невозможно предугадать состав, зале­ гание, степень нарушенности и т.д. пород. Геологические, горно-техни­ ческие наблюдения, а также расчеты по формуле С .Г . Авершина (1950), эмпирически выведенной для случаев оседания пород над протяженны­ ми пологими выработками (пласты), показывают на весьма значитель­

Это свидетельствует о том, что заметные деформации перекрывающих интрузивы пород,, сопровождающиеся оседанием толщ и трешинообразованием, могут распространяться вверх на километры, что подтвержда­ ется многочисленными наблюдениями в природе, в том числе по рас­ пространению, развитию в надинтруэивных толщах различных минера­ лизованных залежей.

Как можно видеть, данные моделирующих экспериментов, наблюде­ ния процессов сдвижения пород над горными выработками, проделан­ ные расчеты вполне соответствуют геологическим фактам о развитии надинтруэивной тектоники и объясняют эти эмпирические закономер­ ности. Мы приходим к выводам, что причиной проявления указанной тектоники в надинтруэивных толщах является уменьшение объема плу­ тонов при их остывании.

Остановимся еще на некоторых деталях этого процесса.

В наших опытах была получена в известной мере идеализированная картина развития деформаций надинтруэивных толщ. В частности, мы взяли горизонтальное залегание слоев, что делало процесс более наг­ лядным. Но над реальными интрузивами гранитоидов залегание пород часто бывает более сложным, в частности, куполообразным в соответ­ ствии с формой поверхности перекрываемого интрузива. Если конфигу­ рация интрузивного купола отвечает форме свода естественного рав­ новесия, то при уменьшении размеров такого интрузива перекрываю­ щие купол породы могут дольше сохранять механическое равновесие. ПоэтЪМу в таких условиях первая сводообразная система трещин мо­ жет совпадать с поверхностью контакта или, если контакт приварен­ ный, проходить вблизи него со стороны лежачего или висячего боков. Таким образом, в реальных интрузивах весьма вероятно появление "свободных" объемов в плоскости их контактов.

Наоборот, наименее устойчивыми будут породы над плоскими гори­ зонтально вытянутыми интрузивами. Форма оседания перекрывающих

124

пород, а также структурный рисунок самих таких интрузивов должны приближаться к воронкообразным. Как известно, воронкообразные структуры обычны в пластообразных телах базитов и перекрывающих их породах.

Если интрузив имеет более сложный рельеф поверхности, например, с отдельными куполообразными выступами, то развитие надинтрузив­ ной тектоники также будет более сложным. Поскольку остывать и со­ кращаться в объеме будут скорей выступы, соответственно и .оседание интрузивных толщ над ними будет происходить в первую очередь. Таким образом, расширение "пролета" возникающей над плутоном "пус­ тоты" начнется с локального участка (купола) и затем распространит­ ся на весь интрузив. В этом случае количество сводов оседания по­ род может быть больше, чем над простым лакколитоподобным телом. Схема развития сводообразных трещинных систем оседания пород над интрузивом лакколитоподобной формы со сложным рельефом поверхнос­ ти изображена на фиг. 4S.

Разумеется, в реальных природных условиях элементы надинтрузив­ ной тектоники, связанной с термическим сокращением объема интру­ зивов, могут быть в разной степени затушеваны более ранней нарушенностью пород, изменчивостью их залегания, механических свойств и т.д , но тенденция процесса должна сохраняться, поэтому в благо - приятных случаях все описанные закономерности трешинообразования

можно наблюдать и в природе. К сожалению, вертикальные обнаженные срезы больших толщ, перекрывающих интрузивы, встречаются редко. Чаще приходится довольствоваться их фрагментами (см. фиг. 21, 36) или восстанавливать картину по данным поверхностного картирования, горным выработкам и бурению. Тем не менее в последнее время осе­ дание надинтрузивных толщ над конкретными плутонами и связанное с этим процессом возникновение в них минерализованных рудных зале­

жей констатируется все чаще.

Таким образом, особенности развития нацинтруэивной тектоники имеют важное значение для процессов эндогенного рудообразования и петрологии. К изложению некоторых из них мы переходим.

Глава вторая

ОБРАЗОВАН ИЕ Ж И Л Ь Н Ы Х И Д ОП ОЛ Н И ТЕЛ ЬН Ы Х

ИН ТРУЗИ ВО В , ПЕГМ АТИТОВ И ГИ ДРОТЕРМ АЛИТОВ

ВОБЛАСТИ В Е РХ Н Е ГО К О Н ТАКТА МАССИВОВ ГРАНИ ТОИДОВ

Мы отмечали возможность выхода расплава из внутренних частей интрузивов в область их ближнего акзоконтакта и образование там малых интрузивных тел, в том числе так называемых дополнительных интрузивов (ч. И, гл. 4 , 7 ). Мы отмечали также принципиальную воз­ можность продолжения внутриинтрузивных жилоподобных пегматитов и гидротермальных жил во вмещающие породы (ч. И, гл. 3).

125