Методы формационного анализа

Формационный анализ метаморфических пород позволяет выделять метаморфические формации. Формация может рассматриваться как типовая совокупность (парагенезис) горных пород - абстрактная формация, и как геологическое тело, сложенное той же совокупностью горных пород, – конкретная формация.

При анализе метаморфических комплексов под формационным анализом иногда понимается:

1) реставрация исходного литологического и петрографического состава и сравнение его с неметаморфизованными формациями, т.е. по сути – определение их исходной формационной принадлежности;

2) различение метаморфических пород или комплексов: по принадлежности их к различным геотектоническим элементам, стадиям или этапам геотектонического развития; по типу или уровню метаморфизма (контактовометаморфические, ультраметаморфические и др.), по составу субстрата (базитовые, железисто-кремнистые и др.), по геохимическим обстановкам, по форме передачи энергии (плутонометаморфические, дислокационнометаморфические и др.) и т.д.

3) выделение совокупностей метаморфических пород (по Н.С.Шатскому), образующих парагенетические ассоциации, не зависящих от генетических представлений, их исходного облика и способа метаморфических преобразований и выражающиеся, прежде всего, через общую (интегральную) петрографическую характеристику, т.е. как петроформации.

Наиболее логично вначале выделять петроформации, так как петроформационный подход применим к комплексам любого генезиса. Применение его на практике пока ограничено, так как систематика петроформаций пока окончательно не разработана.

Петроформации как парагенетические совокупности метаморфических пород, выделенные в разных регионах распространения раннедокембрийских комплексов метаморфических пород, достаточно разнообразны. Выделяются следующие типы петроформаций: кинцингитовая, кондалитовая, гиперстеновая гнейсокристаллосланцевая (эндербито-гнейсовая), пириболитовая, лейкогранулитовая, высокоглинозёмисто-кварцитовая, мрамор-кальцифировая, глинозёмисто-базитовая, амфиболитовая, плагиогнейсовая, гранитогнейсовая и т.д. Петроформации могут объединяться в сообщества петроформаций или петроформационные серии, например, пириболит-эндербитоидная, дифференцированная гранулитовая серия, гнейсосланцевая серия и пр.

Выявление петроформаций как картируемых метаморфических подразделений. Наиболее простое метаморфическое подразделение – монопородное тело. Монопородные тела, объединённые в полипородные подразделения надпородного уровня, и различающиеся по набору пород, выделяются как петроформации. Во многих случаях петроформации интерпретировались как стратиграфические подразделения местных шкал в ранге толщ, подсвит, свит и серий. Любое стратиграфическое подразделение является уникальным, исторически и геологически обусловленным и занимающим определённое пространственное и временное положение в разрезе. Петроформация же, как картируемое подразделение, в общем случае представлена совокупностью геологических тел со сходными формационными характеристиками и может повторяться как в разрезе, так и в регионе. Но если конкретная петроформация имеет индивидуальные черты, стратигенную природу и закономерное положение в разрезе, то она может быть отождествлена со стратоном (стратиграфическим подразделением).

Выделение петроформаций производится на основании детального изучения геологических разрезов и включает в себя ряд последовательных операций:

1) диагностика видов горных пород, распространённых в разрезе по особенностям вещественного состава и структуры в соответствии с классификациями метаморфических пород и с указанием второстепенных признаков (цвета, включений и пр.);

2) определение границ и размеров монопородных тел;

3) объединение монопородных тел в однородные (по наборам видов пород и по их структурным соотношениям) тела петроформаций и определение их границ и размеров;

4) определение границ (объёма) и видов петроформаций;

5) объединение петроформаций в петроформационные группы и комплексы.

Правила петроформационного расчленения. Выделяемые петроформации как картируемые подразделения должны отвечать двум условиям: 1) быть достаточно простыми для опознавания, прослеживания и оконтуривания на геологической карте многопородными телами формационного уровня; 2) характеризоваться внутренним единством и парагенетическими отношениями входящих в них пород.

Первое условие обеспечивается тем, что в метаморфических комплексах горные породы разного состава группируются в ассоциации, достаточно резко различающиеся друг от друга по набору пород или по их количественным отношениям. Они выделяются при геологическом картировании эмпирически. Второе условие доказывается повторяемостью ассоциаций, свидетельствующей об их неслучайности, либо путём конкретного анализа истории их становления.

Выделенные формации могут потом подразделяться на субформации, основанные на конкретных петрографических особенностях горных пород, позволяющих оконтурить субформацию в поле и выделить её как геологическое тело. Например, в Северо-Западном Приладожье биотит-гнейсовую и гранат-гнейсовую петроформации расчленили по степени их мигматизации на четыре субформации в каждой из них: 1 – с содержанием лейкосомы 20-30%; 2 - полосчатые мигматиты с содержанием лейкосомы более 20-30%; 3 - полосчатые мигматиты с содержанием лейкосомы более 20-30% и с крупными порфиробластами граната; 4 – сетчатые и агматитовые мигматит-граниты с содержанием лейкосомы до 60-80%.

Рис. 6.28. Схема изображения соотношений стратиграфических и метаморфических подразделений на геологической карте, по В.И. Шульдинеру (1996). Условные обозначения: 1 – границы стратиграфические (сплошная линия) и новообразованные метаморфические (пунктир); 2 – стратиграфические подразделения и их метаморфизованные части (крап); 3 – метаморфические подразделения. a-h – стратиграфические подразделения местной стратиграфической шкалы. 1-8 – метаморфические петроформации. Показываются цветами метаморфических подразделений. В легенде 1-ая петроформация сопоставляется с a-b, 2-ая - с d-e, 3-ья - с g-h, 4-ая и 5-ая - с d-h.

Границы петроформаций в метаморфических комплексах правильнее называть метаморфогенными. Они могут быть как унаследованными, так и новообразованными (рис. 6.28). К первым принадлежат границы, разделяющие неоднородности, которые существовали ещё до метаморфизма, а ко вторым – если разделяемые неоднородности возникают в ходе метаморфизма. К последним относятся минеральные и структурные различия, обусловленные перепадом температуры и давления метаморфизма, проявлениями плавления, метасоматоза, синметаморфическими тектоническими процессами и т.д.

Определение возраста петроформационных подразделений и его обозначение.

Метаморфические комплексы, особенно архейские, чаще всего сложены разновозрастными супракрустальными и магматическими образованиями, претерпевшими многочисленные эндогенные преобразования (метаморфизм, ультраметаморфизм, деформации) на протяжении многих сотен миллионов лет. Длительность и многоэтапность формирования и преобразования затрудняет индексацию их возраста образования и этапов преобразования. Общая задача распадается на определение относительного и абсолютного возраста. Относительный возраст может быть определён: 1) при корреляции конкретных петроформаций с конкретными стратиграфическими подразделениями, если удастся доказать, что они образовались за счёт метаморфизма этих подразделений; 2) путём соотнесения дометаморфического субстрата петроформации с подразделениями местной или общей геохронологической шкалы. Абсолютный возраст протолита и времени образования петроформации определяется геохронологическими методами, но только после того, когда будет выявлена природа протолита и последовательность всех наложенных процессов.

Структурный анализ

Структурный анализ комплексов метаморфических пород включает следующие элементы исследований:

1 - выявление структурных форм мега-, макро-, мезо- и микромасштаба;

2 - определение разновозрастности и последовательности развития структурных форм;

3 – построение структурной шкалы;

4 – определение последовательности эндогенных процессов;

5 - построение шкалы последовательности эндогенных процессов;

6 - выделение тектоно-метаморфических циклов;

7 - выделение разновозрастных СВК (структурно-вещественных комплексов);

8 - корреляция и выявление структур с моно и полициклическим развитием.