Формы залегания интрузивных магматических горных пород.
Лекция №7
Формы залегания магматических, метаморфических и вулканических пород и тел.
Формы залегания интрузивных магматических горных пород. Формы залегания эффузивных магматических горных пород. Формы залегания метаморфических горных пород
Формы залегания интрузивных магматических горных пород.
Интрузивные породы в земной коре развиты чрезвычайно широко. Они сосредоточены преимущественно в фундамент! древних платформ и в складчатых областях, но слабо развиты или вообще отсутствуют в платформенном чехле.
85% всех интрузивных пород сложено гранитондами, 10% приходится на долю средних нормальных и щелочных по составу горных пород. Основные и ультраосновные породы составляют не более 3 -5%.
Возраст основной массы обнаженных на поверхности гранитоидов древний, допозднепротерозойский; значительные площади гранитоиды слагают в байкальской и фанерозойской складчатых областях; однако чем моложе складчатая область, тем меньшее количество и меньшие по размерам интрузивные массивы в них обнажены.
Это явление отчасти можно объяснить меньшей глубиной эрозионного среза молодых складчатых областей, а, возможно также и последовательным перемещением во времени уровня гранитообразования на большие глубины в связи с прогрессивным падением температуры земной коры.
Весьма разнообразны размеры и формы массивов, сложенные интрузивными породами. Их размеры меняются от сотен километров в поперечнике до тел шириной не более десятков сантиметров; каждый интрузивный массив имеет собственную неповторяющуюся форму как в горизонтальном, так и в вертикальном сечении.
Приведенная ниже систематика массивов, отражающая их размеры, форму и отчасти состав, условна и носит формальный характер, но она удобна тем, что каждый из выделенных типов массива обладает некоторыми общими чертами строения. При этой учтены многие специфические особенности условий формирования массивов ультраосновных пород, описание которых обособлено oт характеристики массивов иного состава.
Среди интрузивных тел в порядке убывания их размеров выделяются следующие типы: ареал-плутоны, батолиты, штоки, лакколиты, лополиты, факолиты, магматические диапиры, дайки, интрузивные залежи (силлы), апофизы (языки).
Ареал-плутоны. Ареал-плутоны представляют собой огромные по площади массивы гранитов и гранитогнейсов, не имеющих определенных очертаний, с поперечными размерами в сотни километров. Распространены они в архейском и нижнепротерозойском фундаменте древних платформ на Алданском, Украинском щитах, в Карелии и других областях. Вмещающие их глубокометаморфические толщи встречаются также в виде участков неправильной формы внутри массивов или в их краевых частях. Внешние границы ареал-плутонов неправильные и нередко крайне прихотливые – своих очертаниях.
Ареал-плутоны формируются при неоднократно повторяющихся этапах интрузивной деятельности. Большое значение при этом имеют процессы гранитизации протоосадочных и протометаморфических комплексов в условиях незначительных глубин и очень высоких температур приповерхностных частей архейской и нижнепротерозойской земной коры. В более поздние периоды истории формирования коры подобные условия отсутствовали.
Батолиты. Батолитами называются крупные массивы интрузивных пород, сложенные главным образом гранитами и гранодиоритами, имеющими площадь выхода на поверхность более 100 км2.
Рис. Гранитный батолит, по В, Эммоису
Размеры батолитов могут быть очень большими и достигать сотен километров в длину и десятков километров в ширину. Известны овальные и округлые батолиты с размерами в многие десятки километров.
Наиболее крупные из батолитов сосредоточены в областях байкальской и палеозойской складчатости. Их контакты с вмещающими породами всегда горячие и секущие. Они могут быть ровными, волнистыми, бугорчатыми, зазубренными или иметь вид различного рода ветвлений.
Верхняя поверхность батолитов обычно обладает плавными пологими очертаниями, нарушаемыми многочисленными куполовидными выступами различной формы. Боковые поверхности батолитов имеют сложное строение. Нередко они наклонены в стороны от центральных частей массива; встречаются также вертикальные боковые поверхности и поверхности, наклоненные к центру батолитов. Менее ясно строение нижнего ограничения батолитов. Геофизические данные показывают, что вертикальные размеры батолитов Чаще составляют 6—10 км. Ниже располагается неровная граница с вмещающими породами, нередко имеющая вид суживающегося книзу корневидного канала. Таким образом, батолиты либо свекловидны с узким подводящим каналом, отходящим вниз от центральной части дна массива (батолиты центрального типа), либо языкоподобны, причем в этом случае подводя 
щий канал расположен .сбоку (батолиты трещинного или щелевого типа).
Породы, вмещающие батолит, на контакте с интрузивными образованиями носят явные следы проплавления, и их слоистость как бы обрезается интрузивными контактами. Однако в более общем плане нередко удается уловить отчетливые следы механического воздействия магмы на окружающие толщи. Это выражается в изгибе осей складок в плане параллельно границам боковых поверхностей батолитов, в появлении разрывов и иных деформаций, указывающих на раздвижение пород в стороны и вверх.
Рис. Характер контактовых поверхностей, по В.А. Апродову. а —ровный; б— волнистый; в — глыбовый; г — зазубренный; д — апофизный; е — послойно-инъекционный. 1 — гранит; 2 — вмещающие породы; 3 —контактово-изменённые породы.
До настоящего времени еще не решена проблема пространства, занимаемого батолитами. Наибольшим признанием среди геологов пользуются три точки зрения. Согласно одной из них, пространство при формировании батолитов образуется за счет обрушения кровли. Обломки кровли, падая в поднимающуюся магму, тонут в ней и постепенно растворяются. По второй гипотезе, породы, сквозь которые поднимается магма, постепенно растворяются и ассимилируются магмой. За счет растворения вмещающих пород у контактов батолитов образуются различные гибридные (смешанные) интрузивные породы. Наконец, согласно третьей точке зрения, магма, внедряясь в земную кору, приподнимает ее на обширных площадях, не нарушая отдельных структур. Образующиеся батолиты располагаются между комплексами пород, различающихся характером развитой в них складчатости и степенью метаморфизма (межформационные батолиты). Помимо изложенных точек зрения, существуют представления о гранитизации, предполагающие образование гранитных батолитов путем переработки глубинными растворами и парами осадочных пород, остающихся на месте. Высказанные выше мнения следует дополнить соображениями о механизме образования батолитов.
Глубокие крутые разломы в земной коре создают благоприятные условия для продвижения вдоль них магматических расплавов Насыщенная газами магма под влиянием внутреннего давления и вследствие меньшей плотности по сравнению с окружающими породами станет перемещаться вверх от магматического очага.
Рис. Идеализированные поперечные разрезы интрузивных массивов щелевого (а) и центрального (б) типов.
А — интрузивный массив; В — вмещающие породы; а — «пробковая» часть массива; б — «подпробковое» расширение; в — подводящий канал; 1 — породы центральной части массива; 2 — краевой части массива; 3 — эндоконтактовой зоны
Рис. Раннекаменноугольный гранитный батолит среди палеозойского складчатого комплекса (Средний Урал). Сплошные линии — оси антиклиналей
Магма при достижении верхних частей земной коры в результате изменения внешнего давления и потери летучих компонентов будет становиться более вязкой. Дегазация и охлаждение приведут к затвердению магмы, закупорке подводящего канала с образованием у его верхнего конца «пробки». Последняя будет препятствовать продвижению магмы вверх. При этом перемещение магматических расплавов из более глубоких зон земной коры может продолжаться, и они станут нагнетаться в подпробковое пространство.
Не имея возможности перемещаться вверх, расплавы распространяются в стороны и образуют грибообразное расширение, суживающееся вниз до размеров подводящего канала. Перемещению магмы в стороны будет способствовать ослабление бокового сопротивления со стороны окружающих пород в верхних частях земной коры.
Вполне вероятно предположение, что возникновение грибообразного расширения в верхней части интрузивного тела могло сопровождаться раздвижением вмещающих пород в стороны и вверх с частичной их ассимиляцией, что в отдельных случаях coздает условия для нагнетания магмы не только в подпробковое, ж и в надпробковое и боковые пространства. Магма при своем движении может полностью отторгать от вмещающих пород значительные по размерам участки, которые вследствие большой плотности будут в ней тонуть, освобождая место для вновь поступающих магматических расплавов.
Рис. Лакколиты, по М Биллингсу
Штокаминазываются интрузивные тела, сложенные пpeимущественно гранитоидами и имеющие площадь выхода на поверхность менее 100 км2. Форма штоков округлая пли вытянутая, изредка неправильная.
Штоки могут образовывать самостоятельные массивы и тогда характеризуются всеми чертами строения, свойственными батолитам. Очень часто они представляют собой неглубоко вскрытые эрозией верхние выступы гранитных батолитов или тела в виде куполов и гребней, ответвляющихся от кровли или боковых поверхностей, скрытых на глубине интрузивных массивов.
Лакколитаминазываются небольшие (до 3—6 км в поперечнике) грибообразные тела, границы которых согласны с поверхностями слоистости вмещающих их пород. Лакколиты являются распространенной формой гипабиссальных интрузий. Они образуются в результате нагнетания магмы в межпластовые или межформационные пространства. Верхние слои, покрывающие лакколиты, подвергаются интенсивному механическому воздействию магмы и обычно изогнуты в соответствии с контурами лакколита. Высота лакколита чаще меньше их горизонтальной длины, а толщина уменьшается к периферии. Образование лакколитов происходит вблизи земной поверхности.
Лополитами называются блюдцеобразные тела, залегающие согласно с вмещающими породами, образованные главным образом основными, ультраосновными или щелочными породами и реже гранитоидами. Размеры лополитов различны. Они образуют небольшие залежи и огромные тела в сотни километров в поперечнике. Лополит Бушвельда, например, имеет длину окодо 300 км.
Рис. Схематический геологический разрез Бушвельдского лополита, по А, Дю Тойту. 1 — породы основания трансваальской системы, иньецированные силлами диабазов (черное); 2—норит; 3 —гранит; 4 — породы кровли Ройбергской группы; 5 — Пиландсбергский вулканический центр; 6—Спицконское вулканическое жерло; 7- кимберлитовая трубка
Факолитами называются небольшие интрузии, имеющие серповидную форму в разрезе. Они образуются в ядрах антиклинальных или реже синклинальных складок. Мощность факолитов измеряется сотнями, в редких случаях тысячами метров. Магма, образующая факолиты, внедряется в ослабленные участка между слоями в замках складок. Наиболее благоприятны для образования факолитов участки с крутым погружением шарнира.
Магматические диапиры принадлежат к гипабиссальным вертикальным или крутым интрузиям. Они характеризуются резко вытянутой веретенообразной или грушевидной формой в плане и в разрезе, относительно небольшими размерами (от десятков метров до нескольких километров) и секущими контактами с вмещающими породами. Магматические диапиры при своем образовании вызывают в окружающих толщах появление разрывов и интенсивные смятия и сами внедряются в ослабленные участки земной коры, вдоль разрывов и крупных трещин.
Дайки, часто не вполне правильно называемые также жилами, представляют собой плитообразные тела, размещающиеся в трещинах земной коры. Они могут быть выполнены различными по составу породами как интрузивными, так и эффузивными. Размеры даек очень различны. На Алдане описана сложенная габбро-диабазом дайка длиной более 100 км и мощностью до 250 м. В Зимбабве известна дайка, заполняющая раздвиг, вытянутая на 540 км и имеющая мощность от 3 до 13 км. Однако большая часть даек имеет длины в сотни или десятки метров при мощности.
Силлы– плитообразные тела, залегающие параллельно напластованию вмещающих пород. Толщина силлов колеблется от нескольких сантиметров до сотен метров, а площадь распространения достигает десятков тысяч квадратных километров. Чаще всего встречаются силлы, сложенные основными породами. Встречаются в осадочном чехле платформ.
Они могут образовываться в период накопления осадков, но они могут формироваться и позже образования вмещающих осадочных толщ: их появление в таких случаях происходит в обстановке интенсивной вулканической деятельности.
Нередко межслойные инъекции магмы образуют серию залежей, расположенных одна над другой и соединенных друг с другом ответвлениями, секущими вмещающие породы. Подобные залежи, сложенные обычно габбро-диабазами, широко развиты в залегающих почти горизонтально континентальных пермских и каменноугольных породах Сибирской платформы. Не всегда легко отличить интрузивную залежь от излившихся пород (слоев застывших лав). Следует иметь в виду, что интрузивная залежь моложе пород кровли и почвы, в то время как потоки застывшей лавы моложе подстилающих пород, но древнее пород кровли. Наиболее надежными признаками, указывающими на принадлежности пород к интрузивной залежи, служат контактовые изменения вмещающих породах у кровли и подошвы интрузивного тела и оторочка закала, а также присутствие тонких жилок и ответвлений (апофиз) в породах кровли.
Апофизы (языки) предстали лягот собой небольшие, слепо зам канчивающиеся ответвления от крупных магматических тел.
Рис. Интрузивные залежи (силлы) в разрезе
Приведенные выше формы интрузивных тел гранитного состава по отношению к слоистости вмещающих их пород делятся на две группы: согласные и несогласные.
Ограничивающие поверхности у согласных интрузий параллельны слоистости. Несогласные интрузии прорывают вмещающие слоистые толщи, и их контакты имеют отличную от слоистости форму и иное залегание. К согласным интрузиям относятся: лакколиты, факолиты, интрузивные залежи; к несогласным — батолиты, штоки, некки, жилы.
В общей структуре складчатых областей интрузии занимают различное положение. Они могут быть ориентированы согласно с общим направлением складок, как, например, на Урале, где все более или менее крупные гранитные батолиты вытянуты в соответствии с ориентировкой складчатости. В других случаях крупные интрузии — батолиты и штоки — расположены поперек или очень редко под углом к общему направлению складчатых сооружений.
Массивы, сложенные ультраосновными и сопровождающими их основными породами, редко достигают значительных размеров. Обычно их максимальный поперечник меньше 10 км. На поверхности они образуют крайне неправильные тела с многочисленными ответвлениями во вмещающие толщи, секущие и согласные линзы и дайки. Таким же непостоянством отличаются массивы ультрабазитов и в вертикальных разрезах. Почти всегда отмечается ясная приуроченность ультраосновных пород к зонам крупных разрывов. Нередко тела ультрабазитов вытягиваются в цепочки вдоль разломов, составляя пояса протяженностью в сотни и даже тысячи километров. Ярким примером может служить пояс ультрабазитовых тел в средней части Уральского хребта в зоне Уральского глубинного разлома.
Условия формирования массивов ультраосновных пород далеко не ясны. Прежде всего необходимо отметить большое непостоянство их физических свойств. Свежие, неизмененные пироксениты и габбро по своей твердости мало отличаются от гранитов, однако процесс серпентинизации, обычно в той или иной степени развитый в этих породах, резко повышает их пластичность, а серпентиниты по своим физическим свойствам близки к гипсам. Это обстоятельство создает благоприятные условия для выжимания и перемещения серпентинитов вместе с участками слабосерпентизированных или неизмененных пород в верхние структурные этажи вдоль зон глубинных разломов и иных структур с повышенной проницаемостью в земной коре. Возникающие при движении серпентинитов контакты с вмещающими породами носят тектонический характер и напоминают границы, обрамляющие пластичные ядра соляных куполов, а сам процесс перемещения магматических пород в холодном состоянии сквозь окружающие толщи получил название «протрузивного» процесса.
При изучении ультраосновных пород следует иметь в виду, что процесс серпентинизации сопровождается увеличением их объема, а это приводит к образованию очень сложных пластических и разрывных деформаций внутри самих массивов.
Многочисленные данные об абсолютном возрасте ультраосновных пород, распространенных в различных областях, показывают принадлежность многих из них к наиболее ранним породам земной коры (архей).
Все это создает впечатление о вторичном, протрузивном положении ультрабазитов среди пород палеозоя и мезозоя. Одни исследователи полагают, что выжимание ультраосновных пород вверх происходит по вертикальным или крутонаклонным зонам, по мнению других, серпентиниты способствуют образованию крупных покровных структур в земной коре и сосредоточены вдоль горизонтальных или пологих поверхностей волочения.
Изучение контактовых ореолов.Внедряющаяся магма всегда воздействует на окружающие породы. Под влиянием выделяющихся из нее паров и газов и высокой температуры вмещающие толщи изменяются и перекри-сталлизовываются с образованием роговиков, скарнов и других контактово-метаморфических пород, причем степень этого изменения постепенно убывает при удалении от контакта интрузии. ширина зон контактов измененных пород (экзоконтактовые зоны) у различных интрузий и даже у одной и той же интрузии бывает неодинакова. Наиболее широкие ореолы контактового метаморфизма, достигающие 1—3 км, развиваются вокруг интрузий гранитов, тогда как у интрузий среднего и основного состава ширина часто не превышает одного или нескольких метров. Мощность контактовых ореолов над кровлей интрузивных тел почти всегда больше, чем у их боковых поверхностей. Контактово-измененные породы неодинаковы и в значительной степени зависят от первоначального состава вмещающих толщ.
Следует обращать .внимание на контактовые изменения в самих интрузивных породах (эндоконтактовые зоны). Они могут выражаться в появлении мелкозернистых разностей пород, а также пород более кислого или основного состава. В одних случаях мощность и характер эндоконтактовых изменений сохраняются на всем протяжении контактовой зоны, в других, наоборот, они неодинаковы на различных участках контакта интрузии.
Контуры выхода интрузивного тела на поверхность зависят не только от его формы, но и в значительной степени от глубины эрозионного среза. При неглубоком срезе обнажаются лишь штоки, окруженные широким ореолом контактово-измененных пород. Большая глубина приводит к появлению на поверхности небольших батолитов и отдельных штоков с oбщей зоной контактового метаморфизма; при глубоком срезе вмещающие породы сохраняются лишь во вдавленности кровли батолита, а в результате дальнейшей эрозии на oгромных пространствах оказываются обнаженными одни лишь гранитоиды.
Картирование ореолов контактово-измененных пород нередко позволяет высказать предположение о форме интрузивных массивов, скрытых на глубине. При одинаковой ширине зоны контактового метаморфизма поверхность массива наклонена в разные стороны приблизительно под одним и тем же углом. Если ширина контакта в измененных пород в одном направлении резко увеличивается, интрузивное тело под этим расширением залегает более полого, чем на тех участках, где зона измеленных пород имеет меньшую ширину.
Рис. Зависимость ширины ореола контактово-метаморфических пород от формы интрузивного тела
В тех случаях, когда крупный интрузивный массив и расположенные вблизи него небольшие штоки окружены общей зоной контактово-метаморфических пород, наиболее вероятно объединение па глубине крупного массива и мелких штоков в единый массив.
Прототектоника интрузивов (первично-магматическая тектоника).Изучение обстановки, при которой интрудирует магма, и понимание процессов формирования интрузивного тела чрезвычайно важны для объяснения условий размещения месторождений полезных ископаемых, заключенных в пределах интрузий и в окружающих их породах.
Большую помощь в решении этих вопросов оказывает изучение внутренней структуры интрузивов и, прежде всего, таких элементов, которые отражают этап остывания и затвердевания магмы при превращении ее в интрузивную горную породу. К этим элементам относятся распределение и ориентировка в породе отдельных минералов в интрузивном массиве, возникающих в еще не затвердевшей магме, а также трещины и ряд других, менее существенных явлений, образующихся в отвердевшем, остывающем массиве. Вce эти явления объединяются под общим названием прототектоники или первичной тектоники интрузива.
1. Прототектоника жидкой фазы. Закономерная ориентировка минералов в интрузивах обусловливает появление в ниx первичных полосчатых и линейных текстур, отражающих динамические условия и направление течения внедряющейся магмы.
Полосчатые текстуры течения. Первичные полосчатые текстуры характеризуются послойным чередованием пород различного состава или чередованием полос, обогащенных каким-либо одним или несколькими минералами, например слюдой, кварцем, ротовой обманкой, полевым шпатом и т. д. Мощность полос колеблется от нескольких .миллиметров до десятков и сотен метров.
Первичная полосчатость наблюдается в породах разнообразного состава, но наиболее часто и резко она выражена в основных и щелочных породах. Полосы обычно сохраняют параллельность, и при изгибании одной полосы согласно с ней изогнуты и соседние.
В зависимости от структуры интрузива первичная полосчатость может принимать горизонтальное, наклонное или вертикальное положение.
Внешнее сходство первично расслоенных пород интрузива щ слоистыми осадочными породами позволяет успешно применяя для изучения структуры интрузива те же приемы, что и для осадочных толщ. Структура первично расслоенного массива наиболее четко видна на разрезах вкрест простирания полосчатости. Составление разрезов первично полосчатых интрузивов — один из важнейших приемов их изучения.
Не менее важно изучение пространственного расположения первичной полосчатости. Результаты наблюдений над первичной полосчатостью наносятся на геологическую карту с помощью особых значков.
Полосчатость в интрузиях может проявляться различно. Встречаются интрузии, в которых первичная расслоенность повсеместно хорошо выражена; однако чаще встречаются интрузии, в которым расслоенными оказываются лишь краевые части, и, наконец, бывают интрузии, в которых структуры течения отсутствуют.
Линейные текстуры течения. Параллельно-линейные текстуры течения характеризуются параллельным расположением игольчатых или удлинённо-призматических и таблитчатых кристаллов (слюды, роговых обманок, пироксена и др.), шлиров и ксенолитов.
Параллельно-линейная текстура обнаруживается не только в породах, содержащих игольчатые или призматические минералы, но нередко хорошо видна и в породах с изометрическим сложением. В таких случаях линейная текстура выражается в параллельно-линейном расположении шлировых скоплений. Шлиры имеют форму лент, полос, линз и слагаются различными минералами: слюдой, роговой обманкой, пироксеном, полевыми шпатами, кварцем и др. Иногда в породе наблюдается несколько систем шлиров, пересекающих одна другую; в таких случаях можно судить о различных по времени направлениях течения магмы.
Если в породах видны следы течения, линейно ориентированное расположение приобретают не только отдельные минералы, но и ксенолиты вмещающих пород, которые своими длинными осями располагаются вдоль направления течения.
Линейность, подобно первичной полосчатости, может занимать различное положение в пространстве: горизонтальное, вертикальное, наклонное. В тех случаях, когда полосчатость и линейность выражены отчетливо, линейность располагается параллельно первичной полосчатости. Положение линейности в пространстве замеряется горным компасом и наносится на геологическую карту с помощью условных знаков.
Возникновение первичной полосчатости и линейности Н.А.Елисеев объясняет следующим образом. В период формирования интрузива магма в течение некоторого промежутка времени находится в таком состоянии, когда одновременно существуют жидкая составляющая и взвешенные в ней выделившиеся твердые кристаллы. При движении такой взвеси твердые части ее, согласно законам гидромеханики, приобретают ориентированное расположение в пространстве. Вследствие трения при движении о стенки вмещающих пород и внутреннего трения взвеси возникает анизотропия (т.е. закономерное ориентированное расположение составных элементов) как в строении горных пород, так и интрузива в целом.
Первичная полосчатость располагается параллельно поверхности контакта. Линии течения всегда совпадают с направлением максимального “растяжения магматических масс в период течения. Линейность располагается параллельно направлению течения.
Первичная полосчатость и линейность нередко отчетливо развиты в дайках интрузивных пород, в которых они обычно ориентированы параллельно ограничивающим дайки поверхностям.
Рис. Схемы структурных типов интрузивных массивов в плане, по Р. Блоку, а— купол полос течения; б — свод полос течения (центральная часть тела состоит из массивных пород); в — купол линий течения; г — свод линий течения
Описанные выше первичные элементы образуют характерные узоры. Р. Блок, изучавший батолиты, имеющие от 16 до 32 км в поперечнике, указывает, что среди них встречаются четыре основных типа: массивы, в которых слои течения образуют купола (купола из слоев течения), массивы со сводами (арками) из слоев течения, массивы с куполами линий течения и массивы со сводами линий течения.
2. Прототектоника твердой фазы. После кристаллизации и отвердевания магмы возникшие породы остывают медленно и длительное время остаются горячими. В эту фазу формирования интрузивных массивов в них проявляются первичные трещины. Уменьшение объема вызывает появление объемных стягивающих напряжений, равносильных растяжению породы внешними силами. Это растяжение компенсируется образованием трещин в интрузивном теле, размещение и частота которых определяются анизотропией, вызванной структурами течения.
В зависимости от ориентировки структур течения большая часть исследователей, изучавших трещиноватость в горных породах, вслед за Г. Клоосом выделяют поперечные, продольные, пластовые и диагональные трещины.
1. Поперечные трещины, (трещины Q Клооса) развиваются нормально к ориентировке структур течения; они относительно прямые, с грубыми шероховатыми поверхностями. В краевых частях массивов поперечные трещины выражены лучше. В центральных их частях, где ориентированные структуры течения обычно развиты очень слабо или отсутствуют, поперечные трещины нередко совершенно исчезают.
При изменении направления структур течения поперечные трещины также меняют свою ориентировку, сохраняя по отношении к ним нормальное положение. Поперечные трещины всегда в той или иной степени приоткрыты и с механической точки зрения могут быть интерпретированы как трещины отрыва, возникающие в результате растяжения в направлении, перпендикулярном к простиранию трещин. По-видимому, они образуются на ранней стадии остывания интрузивных пород и к ним очень часто бывают приурочены кварцевые, аплитовые, пегматитовые и прочие жилы или корочки минералов — хлорита, мусковита, пирита, флюорита и др.
Рис. Главные типы трещин в батолите, по Г. Клоосу. Q — поперечные; S — продольные; L — пологолежащие; STR — диагональные трещины; F —линейные структуры; А — дайки аплитов
2. Продольные трещины(трещины S Клооса) расположены по простиранию линейных структур течения. Они ровнее, менее ясно выражены, чем поперечные трещины, и короче их. Раздвинуты продольные трещины обычно меньше, чем поперечные, но так же часто бывают минерализованы и заключают различные жилы, что указывает на их образование раньше полного остывания магматического очага. Продольные трещины в основном вертикальны либо круто наклонны и меняют свое простирание вместе с изменением простирания структур течения.
3. Пластовые трещины (L) образуются в верхних и боковых частях интрузий. Они обычно совпадают с поверхностью первичной полосчатости и перпендикулярны к трещинам Q и S. Трещины полого залегают в верхних частях массивов, где первичная полосчатость также пологая, и становится более крутыми близ крутых контактов. В общем пластовые трещины более или менее параллельны внешним контактам массива и там, где они хороша развиты, создают в массивах отдельность, вдоль которой породы легко отслаиваются.
Параллельность трещин L границам массива бывает обычно хорошо выражена лишь вблизи пологих контактов кровли. У крутых и вертикальных боковых поверхностей массива она нередко нарушается и пластовые трещины располагаются по отношению к ним под тем или иным углом. Особенно часты подобные соотношения в интрузивных массивах, застывших на небольшой глубине и имеющих крутые боковые контакты. В таких случаях пластовые трещины развиваются в соответствии с расположением изотерм понижения температур остывающего массива. Близкие по ориентировке направления трещиноватости отмечаются в таких случаях и в окружающих массив вмещающих породах.
Пластовые трещины играют существенную роль в формировании рельефа, с ними часто совпадают склоны возвышенностей. Помимо сокращения объема при остывании массива для образования пластовых трещин могут иметь значение различия в нагрузке налегающих пород и неодинаковая скорость остывания верхних частей интрузива. С пластовыми трещинами часто бывают связаны жилы горных пород и минералов.
Рис. Блок-диаграмма части батолита. М —краевые трещины, иногда с инъекциями аплита; F — слоя течения и полосчатость; L — линейные структуры течения; Q — поперечные трещины, иногда с инъекциями эплита; Str – диагональные трещины. Во вмещающих породах развита сланцеватость, параллельная контакту с гранитными
4. Диагональные трещины располагаются косо к направлению структур течения, однако образуются они далеко не всегда. Обычно эти трещины крутые и в механическом смысле могут быть истолкованы как трещины скалывания, возникающие под воздействием горизонтального или вертикального давления.
Диагональные трещины располагаются по двум направлений пересекающимся под прямым или меньшим углом; нередко двух направлений преимущественное развитие приобретает только одно, в то время как трещины другого направления встречаются редко. Диагональные трещины выполняются дайками аплитов, лампрофиров, гранит-порфиров и других пород, а также гидротермальными жилами. По ним часто развиваются более поздние перемещения, оставляющие на поверхности трещин штрихи и зеркала скольжения.
Помимо перечисленных типов трещин первичной отдельности в краевых частях некоторых интрузивных массивов, как указывает Г, Клоос, развивается группа 5. краевых трещин. Эти трещины часто заполняются жилами аплитов, пегматитов или кварца либо остаются незаполненными, располагаясь под некоторым углом к первичной полосчатости и падают вглубь массива под углом 20—450. Видимо, они возникают как трещины растяжения и отражают, по мнению Г. Клооса, стремление магмы продвинуться вверх при интенсивном сопротивлении вмещающих пород. С краевыми трещинами связано образование жильных серий, приуроченных к контактовым зонам массива. К ним бывают приурочены также более поздние взбросы.
Кроме описанных выше первичных структур после формирования интрузий в них нередко развиваются вторичные наложенные структуры, выражающиеся в появлении гнейсовидности, раздробленности и смещений по разрывам. Вторичные структуры могут в значительной степени затушевывать первичные структурные элементы и затруднять их выявление. Развиваясь под влиянием позднейших тектонических движений, вторичные структуры могут иметь региональный характер, тогда они обладают многими общими чертами со структурами толщ, вмещающих интрузии, или же могут проявляться лишь на отдельных участках массива, имея местный характер.
Особо должны быть отмечены крупные, очень хорошо заметные трещины, развитые на поверхности интрузивных тел, возникающие в результате некоторого расширения («разваливания») массивов при снятии с них нагрузки вмещающих пород, уничтожаемых процессами денудации. Такие трещины развиваются вдоль прототектонических структур или более поздних разрывов и продолжаются во вмещающие породы в пределы зон контактового метаморфизма. Будучи прямолинейными, хорошо разработанными и четко выраженными на аэрофотоснимках, эти поверхностные трещины нередко ошибочно принимают за первичные структуры или разрывы.
Состав интрузивных массивов.Изучение разнообразия пород, слагающих интрузивные массы, их распределения на площади и в пространстве, последовательности образования и позднейшей эволюции представляет важную и сложную задачу полевых исследований.
При изучении состава интрузивного тела прежде всего необходимо обратить внимание на число интрузивных фаз, приведших к его формированию. В этом случае следует различать простые или однофазные интрузивы и интрузивы, возникшие при неоднократно повторяющихся внедрениях магмы, приводивших либо к увеличению площади ранее образовавшегося тела, либо к его частичному переплавлению и изменению первоначального состава (гибридизации).
Разнообразие петрографического состава в простом однофазном интрузиве может быть вызвано несколькими процессами. Из них наиболее важными нужно считать дифференциацию и ассимиляцию. Явление дифференциации заключается в разделении еще не остывшей магмы по составу под влиянием конвекционных потоков, гравитационно-кристаллизационных процессов (погружение выделившихся тяжелых минералов и их новое плавление) и некоторых других причин. Дифференциация приводит к появлению в краевых (эндоконтактовых) зонах интрузий более основных пород (например, в интрузиях гранитов – гранодиоритов, диоритов, габбро). Такие участки оконтуриваются на карте или разрезах, изучается их внутренняя тектоника.
Явление дифференциации может вызвать появление более основных или кислых пород около корней вдавленностей кровли, образование шлиров, флюидальных и полосчатых текстур). Необходимо тщательно проследить флюидальность и полосчатость как по простиранию, так и вкрест простирания и выявить соотношения разнообразных полос пород.
С процессами дифференциации связаны такие явления, как пневматолитовая и гидротермальные стадии автометаморфизма (образование грейзенов и других пород), играющие важную роль в оруденении интрузивных пород и образовании нерудных полезных ископаемых.
Явление ассимиляции заключается в изменении первоначального состава магмы под влиянием расплавленных в ней боковых вмещающих пород или пород кровли, приводящем к образованию пород непостоянного состава, отличающихся от пород, слагающих основную часть массива. Различают явления ассимиляции, возникающие лишь в краевых частях массива (у боковых стенок или у кровли) и распространенные по всей площади интрузии. На активную роль ассимиляции в образовании пород указывают обычно присутствие в интрузии большого количества оплавленных или почти полностью растворенных обломков боковых пород (ксенолитов) и появление густой сети инъекций магмы во вмещающие породы. Зоны проявления процессов ассимиляций должны быть оконтурены и выделены на карте. При невозможности оконтуривания этих зон ограничиваются детальным изучением отдельных разрезов.
В многофазных интрузивах возможны случаи согласного и несогласного прорыва молодой интрузией пород предшествовавшей фазы. В первом случае наблюдается совпадение в ориентировке прототектонических элементов пород обеих фаз; во втором ориентировка первичной тектоники пород ранней фазы нарушается контактом более поздних пород.
В контактовой зоне разновозрастных интрузий необходимо провести тщательные наблюдения за контактовым воздействием более поздней породы на ранее образовавшуюся, что может быть выражено появлением мелкозернистых или крупнозернистых структур, флюидальности и полосчатости, появлением инъекций, апофиз и т. д.
В многофазных интрузиях следует стремиться к установлению основных фаз, образующих большую часть интрузии, и дополни тельных. В дополнительных фазах интрузивные породы более мелкозернистые и кислые по сравнению с породами основной фазы.
Следует иметь в виду, что порода каждой из фаз, в свою очередь, может испытать явления гибридизма, дифференциации и ассимиляции.
Дайки изверженных пород генетически могут быть связаны с эффузивной деятельностью, крупными интрузиями или являться независимыми, самостоятельными образованиями. Дайки первой группы обычно представляют собой корни покровов лав. Также дайки возникают одновременно с образованием эффузивов и имеют переходы к покровам.
Дайки, связанные с интрузивными процессами, пространственно приурочены к интрузивным массивам или их экзоконтактовым ореолам.
Возраст интрузий.Широкое распространение получили методы определения абсолютного возраста интрузивных пород, основанные на количественном определении продуктов распада радиоактивных элементов, содержащихся в минералах, слагающих интрузивную породу.
Среди методов определения абсолютного возраста пород чаще пользуются свинцово-изотопным и рубидий-стронциевым методами. Менее надежен калий-аргоновый метод, основанный на определении продуктов распада калия (для установления абсолютного возраста калий-аргоновым методом необходимо иметь не менее 25 г роговой обманки или биотита или 100 г калиевого полевого шпата).
Не меньшее значение имеет определение относительного; возраста пород, основанное на сопоставлении времени образования интрузива с возрастом вмещающих пород. Взаимоотношения интрузии с окружающими породами могут быть выражены или активным воздействием интрузии на вмещающие породы, или трансгрессивным перекрытием размытой поверхности интрузивного массива последующими отложениями. Активный контакт указывает на более молодой возраст интрузии относительно возраста вмещающих пород. Характерными признаками активного контакта являются:
а) присутствие в интрузии обломков измененных окружающих пород;
б) наличие апофиз, отходящих от интрузии во вмещающие породы;
в) перекристаллизация и другие изменения вмещающих пород под влиянием контактового метаморфизма.
При трансгрессивном залегании осадочных или вулканогенных отложений на размытой эрозией поверхности интрузива (при холодном контакте) описанные явления, свойственные активному контакту, отсутствуют. В таких случаях в самых нижних базальных слоях трансгрессивно залегающих толщ всегда присутствуют продукты разрушения интрузивной породы в виде глыб, гальки или отдельных минералов.
рис. Гранитный массив, прорывающий отложения нижнего карбона и трансгрессивно перекрытый отложениями нижней юры.
Трансгрессивное залегание более молодых образований на поверхности интрузий может быть замаскировано рядом явлений. Между поверхностью интрузии и осадочными толщами с явно слоистым строением могут располагаться мощные погребенные делювиально-аллювиальные образования, состоящие из разрушенных пород интрузии, которые легко принять за тектоническую брекчию или интрузивную породу.
Очень сложны контакты между интрузивными породами и излившимися на их поверхность лавами.
Последние заполняют все углубления на поверхности интрузии, проникают в них по трещинам,цементируют отдельные обломки и прочные брекчии, имеющие вид «орешника».
Неровные, зазубренные и извилистые границы между интрузивными породами и застывшими лавами и затеки лавы по трещинам легко принять за доказательство активного контакта или за жилы.
При определении возраста интрузий необходимо учитывать историю геологического развития данной области. Так, например, в Алайском хребте по взаимоотношениям гранитов с породами нижнего карбона и нижней юры намечается широкий интервал между ранним карбоном и ранней юрой. Однако учитывая, что складкообразовательные движения и интрузивная деятельность в Алайском хребте в интенсивной форме проявились в карбоне и перми, есть все основания относить время интрузии к позднему палеозою, а не к триасу. Указанием на верхний возрастной предел внедрения интрузий может также служить появление обломков интрузивных пород или слагающих их минералов в относительно более молодых осадочных толщах.
При установлении возраста ультраосновных пород необходимо иметь в виду, что последние обычно не имеют секущих контактов с вмещающими породами и заметных зон контактового метаморфизма. Поэтому для выявления верхней возрастной границы ультраосновных пород следует тщательно изучить продукты их размыва: в конгломератах возможно нахождение галек, а в более мелкозернистых классических породах — иных продуктов их разрушения.
Значительные трудности возникают при определении возраста двух контактирующих между собой разновозрастных интрузий. В этом случае наиболее важно установить наличие апофиз молодой интрузии в более древней. Иногда удается обнаружить срезание первичной полосчатости и линейности древней интрузии границами более молодого интрузивного тела.
Если образовавшиеся в различное время интрузии не имеют непосредственного соприкосновения, их относительный возраст может быть в отдельных случаях установлен по взаимоотношению даек и жил, сопровождающих каждую из интрузии. Для этого прежде всего должна быть установлена генетическая связь между различными по составу дайками и интрузиями и найдены пункты с пересечениями даек. Взаимоотношения даек в местах их пересечения могут быть распространены на генетически связанные с ними интрузивные массивы.
Глубина и некоторые условия формирования гранитных батолитов.Многочисленные литературные данные относительно глубины формирования интрузий указывают на наименьшую глубину образования кислых пород абиссального облика —1,5—2 км. При меньшей глубине возможно образование лишь гипабиссальных интрузивных кислых пород. До настоящего времени не приведено ни одного достоверного случая перехода интрузивных абиссальный пород в застывшие лавовые потоки. Это говорит об обособленности интрузивного процесса от эффузивного и о существовании определенных условий, вызывающих при интрузии магмы затвердевание ее на указанных глубинах и препятствующих продвижению в более верхние горизонты или излиянию на поверхность. Такими причинами могут быть быстрое выделение паров и газов и падение температуры внедряющейся магмы на глубине 1,5—2 км, вызывающие образование достаточно мощного слоя затвердевшей раскристаллизованной породы, которая образует своеобразную пробку, препятствующую дальнейшему перемещению магматических расплавов вверх.
Это объяснение может быть наиболее приемлемым при условии крайне медленного продвижения внедряющейся магмы вверх сквозь толщу земной коры. Есть основание полагать, что скорость движения магмы в интрузивном процессе соизмеряется с продолжительностью эпох и целых периодов. Известны также гранитные батолиты, которые формировались на протяжении очень длительного времени, в несколько фаз интрузивной деятельности. Время образования таких многофазных интрузий в Центральном Казахстане растягивается от ордовика до девона включительно. При том изменяется и состав интрузирующей магмы: начальные ее фазы характеризуются более основным составом (гранодиориты), конечные — более кислым (лейкократоновые граниты).
Образование подпробковых расширений происходит далеко не всегда. Наиболее благоприятные условия для этого возникают над наклонными каналами, но которым магма выводится вверх, связанными с разрывами или структурами с повышенной проницаемостью.
Перемещение магматических очагов вверх, происходившее в результате собственного давления и существования в земной коре проницаемых участков, может быть обусловлено разностью в плотности между относительно легкой магмой, насыщенной парами и газами, и окружающими ее более тяжелыми породами, подобно тому, как это наблюдается при образовании соляных куполов. На примерах последних хорошо известно, что ядро купола, состоящее из легких пластичных пород, по мере перемещения его вверх приобретает все более округлую форму. Это объясняется принципом затраты наименьшей работы при преодолении ядром трения окружающих пород. Аналогичные условия существуют, по-видимому, и при интрузивном процессе, и именно этим объясняются округлая и овальная формы многих массивов (интрузивные тела центрального типа). Можно полагать, что подводящий канал таких тел расположен вертикально либо крутонаклонно. Не исключена возможность, что поднимающаяся вверх магма может вообще потерять связь с магматическим очагом и образовавшееся интрузивное тело не будет иметь корней; высокая температура в нем будет поддерживаться за счет выделения тепла при кристаллизации слагающих массив минералов.
В зависимости от глубины эрозионного среза боковые поверхности интрузивных тел центрального типа могут иметь различное строение. Если он неглубок и вскрыта только верхняя часть массива, поверхности контакта окажутся пологими и направленными в стороны под вмещающие породы. Там, где эрозионный срез достиг центральной части массива, контакты могут быть крутыми или вертикальными, а при срезе до нижней части массива или до уровня подводящего канала контакты нередко круто наклонены к центральной части массива. При этом имеют в виду общие контуры контактов, а не отдельные их участки.
Много неясных вопросов возникает при восстановлении пород, покрывающих гранитные массивы во время их формирования. Зачастую крупные батолиты (на Северо-Востоке нашей страны, в Казахстане и других районах) занимают в рельефе господствующее положение и поверхность их современного эрозионного среза гипсометрически находится значительно выше тех пород, которые могли бы служить кровлей. Нередки случаи, когда породы, которые должны были бы прикрывать внедрявшуюся магму сверху (с минимальной мощностью 1,5—2 км), в районах развития батолитов вообще установить не удается.
В последние годы высказываются предположения о гравитационном всплывании гранитных массивов после их формирования. Так, упоминавшийся выше пермский гранитный Бектауатинский массив в Центральном Казахстане, по расчетам Н.Б. Глуховской, переместился вверх в виде куполообразного вздутия в мезозое и кайнозое не менее чем на 1 км,
Рис. Взаимоотношение современного рельефа и гранитоидных тел (Север Восточный край), по В.А. Баландину. Индексами обозначен возраст эрозионно-денудационных уровней; стрелкой — направления смещения массива гранитоидов.
§
Изображению интрузивных пород на аэрофотоснимках свойственны отсутствие слоистости, светлая (граниты) или темная монотонная окраска (габбро, ультрабазиты) и характерные формы рельефа. В пределах достаточно крупных интрузивных массивов речная сеть имеет лапчатый или ветвистый рисунок; долины становятся более редкими, а разделяющие их гряды укрупняются и сглаживаются. Нередко к крупным гранитным массивам площадью в сотни и тысячи квадратных километров приурочены горные массивы с самыми высокими абсолютными отметками. Известны также массивы, не отличающиеся по уровню развитого в них рельефа от окружающих пород, и «утопленные» массивы, обнаженные на поверхности среди гипсометрически пониженного рельефа.
Возвышающиеся массивы чаще всего сложены гранодиоритами. Интрузивы ультраосновного и гибридного состава занимают пониженные участки.
Поверхность гранитных массивов испещрена сетью тонких прямых и изогнутых трещин, среди которых всегда удается наметить определенную упорядоченность. Лучше других выделяются крутонаклонные трещины, следующие параллельно общим внешним контурам массивов, а также трещины ортогонального направления.
Последние нередко очень резко выражены и обладают четкой прямолинейностью. Раскрытие трещин и объединение их в швы протяжением на сотни метров и даже на километры, часто отмечающиеся в крупных гранитоидных массивах, объясняются, вероятно, последующим за образованием гранитных тел их гравитационным всплыванием и связанным с ним неизбежным расширением и «разваливанием». Такие швы легко разрабатываются процессами выветривания и ошибочно могут быть приняты за крупные разрывы.
Необходимо отметить, что крутонаклонные трещины из интрузивных массивов проникают за их пределы в экзоконтактовые зоны; это объясняется контракцией, охватывающей как интрузивное тело, так и прогретые при внедрении магмы экзоконтактовые зоны.
Значительно сложнее отдешифрировать пологие и горизонтальные первичные трещины. Последние на аэроснимках выглядят темными изогнутыми полосками на обнаженных склонах с выходами гранитов, и их положение подчеркивается растительностью. Очень часто пологие трещины в совокупности образуют овальные и округлые куполовидные структуры весьма различных размеров с наложением более мелких куполов на более крупные.
В эндоконтактовых зонах трещиноватость у верхних и боковых частей массивов обычно совпадает с внешними контактами массивов. Если в этих зонах возникает полосчатость, обусловленная чередованием светлых и темных разностей интрузивных пород, то иx можно ошибочно принять за слоистые вмещающие толщи.
Поля роговиков имеют более темный или реже светлый тон и при достаточной обнаженности оконтуриваются четко. В рельефе роговики, особенно содержащие много кварца, образуют повышенные формы (нередко в виде вала), окаймляющие гранитные массивы. Слоистость в экзоконтактовых зонах становится тогда выраженной особенно резко, так как она усиливается процессами контактового метаморфизма.
Контуры массивов, имеющих интрузивные контакты, устанавливаются по совокупности указанных выше дешифрировочных признаков, а также по срезыванию слоистости вмещающих толщин. Следует быть очень внимательным при прослеживании контактов интрузивных массивов по аэроснимкам, отмечая отходящие от интрузии апофизы и оконтуривая мелкие тела, разобщенные с основным интрузивным массивом.
Внимательное дешифрирование границ интрузивных массивов нередко позволяет сделать выводы о форме их эродированной поверхности и подземном положении боковых контактов. Извилистая граница, вписывающаяся в форму рельефа с заливами и останцами кровли, указывает на пологое положение контактов; прямолинейность границ и отсутствие в их расположении связей с рельефом 
говорят о крутом положении или тектонической природе контактов.-
При трансгрессивном налегании осадочных и иных пород на размытую поверхность интрузивных тел сами контакты имеют более плавные и ровные формы по сравнению с интрузивными, а слоистость в толщах, налегающих на интрузивный массив или окружающих егосогласно окружает его контакты.
Массивы основного и ультраосновного состава дешифрируются по темной окраске, что не всегда бувает заметно на фоне темных вулканогенных и кремнистых пород, они могут быть мелкими по размерам. В зоне выветривания очень часто по гипербазитам развивается светлая или песроцветная кора выветривания, что иногда затрудняет их выявление Следует подчеркнуть существующую связь ультраосновных пород с разрывными нарушениями. При протрузивных контактах разрывы, ограничивающие массивы, не всегда достаточно хорошо выражены из-за коры выветривания.
Интрузивные дайки и жилы дешифрируются на аэроснимке при их достаточной мощности, позволяющей заметить эти образования в масштабе аэроснимка. Однако нередко даже тонкие крутые и вертикальные дайки интрузивных пород могут быть причиной появления положительных форм в рельефе: гряд, гривок, холмов и т. п., и в таких случаях при дешифрировании именно этот признак может оказаться определяющим. Другие дешифрировочные признаки даек и жил выражаются в их прямолинейности, более темной или более светлой окраске по сравнении с окраской вмещающих пород. Более устойчивые к процессам выветриваиия дайки и жилы хорошо видны по скалистым грядам или цепочкам скалистых останцов. Реже встречаемые понижения в рельефе дешифрируются в виде узких линейно вытянутых борозд. О составе интрузивных жил часто можно судить по тону изображения. Хорошо дешифрируются темные диабазы и порфириты, залегающие среди светлых интрузивных или осадочных пород; в противоположность этому аплитовые и кварцевые жилы имеют более светлую окраску. Значительно сложнее отдешифрировать пегматитовые тела, которые мало отличаются по фотогеничности от вмещающих интрузивных образований. Помочь в этом отношении могут скопления обломков кварца, нередко образующего их центральную часть.
Сопоставление условий залегания даек и жил с элементами залегания осадочных и вулканогенных пород или с ориентировкой первичных трещин в интрузивных телах позволяет выяснить секущие и согласные их формы залегания, а также связь с тектоническими нарушениями. Следует с большой осторожностью относиться к определению мощностей даек и жил. Их нельзя устанавливать по ширине гряд в рельефе и понижений. Истинная мощность даек и жил, измеренная таким путем, почти всегда окажется преувеличенной.
Полевое изучение интрузивных массивов.При геологическом картировании интрузивных массивов весь полевой материал следует сосредоточить в руках одного геолога, поручив ему и полевую обработку полученных данных. При выборе направления маршрутов необходимо следить за тем, чтобы маршрутами были покрыты как краевые, так и центральные части массивов.
Должна быть изучена форма выхода интрузива на поверхность и выявлено положение ограничивающих его контактов в пространстве. Для этой цели, помимо непосредственных наблюдений, используют наблюдения за первичной тектоникой, геоморфологические особенности рельефа, геофизические данные.
В экзоконтактовых зонах следует оконтурить роговики и орого-викованные породы и внимательно следить за возможным появлением скарнов, вторичных кварцитов, зон окварцевания и т. п.
В пределах интрузии внимание должно быть сосредоточено на изучении состава, при этом необходимо вести отбор образцов пород для изготовления шлифов, а также для химических, спектральных и иных анализов. Особенно тщательно должны быть изучены эндоконтактовые (краевые) зоны интрузии и жильные образования. Изучение элементов прототектоники ведется по возможности на всей площади интрузии. Однако тщательное изучение отдельных, выборочных, наиболее интересных участков может также привести к очень важным выводам.
Необходимо уделять большое внимание наблюдениям за первичными трещинами интрузивных тел. Огромное значение для выяснения формирования интрузива и размещения полезных ископаемых может иметь карта с изображением углов наклона пластовых трещин. Так, в некоторых массивах Центрального Казахстана рудоносные пегматиты приурочены к участкам крутого положения этих трещин при общем пологом их залегании.
Особой характеристики заслуживают так называемые «расслоенные интрузии». Этот термин, введенный в литературу Н.А. Елисеевым, применяется для характеристики слоистых (первичнорасслоенных) текстур основных и ультраосновных интрузивных массивов. Такое строение свойственно только относительно крупным массивам площадью в десятки и сотни квадратных километров, с вертикальными размерами более 1—2 км. Слоистость обычно выражена чередованием согласно залегающих пород разного состава: габбро, норитов, титаномагнетитовых габбро, оливиновых габбро, лейкократовых габбро, лабрадоритов в основных массивах —или переслаиванием дунитов, пироксенитов, перидотитов, мелано 
кратовых габбро, анортозитов в ультраосновных массивах. Как показали исследования Л. Уэджера и Г. Брауна и более поздние работы (Н.В. Белов), различаются три основных вида расслоен-ности: макрорасслоенность, ритмичная расслоенность и скрытая расслоенность. При макрорасслоенности наблюдается чередование мощных пачек пород (от нескольких до сотен метров), отличающихся друг от друга по степени однородности внутреннего строения: составу, текстуре или другим, специфическим особенностям. Ритмичная расслоенность отмечается в отдельных слоях расслоенных массивов. Она выражается в чередовании близких по своему внутреннему строению микроритмов, мощность которых меняется от сантиметров до первых метров. Каждый микроритм характеризуется постепенной сменой от подошвы к кровле количественных соотношений главных породообразующих и рудных минералов.
Скрытая расслоенность выявляется при изучении химического состава пород и породообразующих минералов. При этом проявляется постепенное закономерное изменение состава пород в вертикальном направлении, например: увеличение железистости и уменьшение магнезиальности оливинов и пироксенов, уменьшение основности плагиоклазов.
В отдельных массивах может проявиться как один из трех, так и все три вида расслоенности. Общая ориентировка расслоенности обычно совпадает с залеганием контактов интрузива. Однако от краев к центру нередко отмечается выполаживание слоев, а в массивах лополитообразной и конусовидной формы слои залегают в виде пологих чаш.
Расслоенность очень часто сопровождается плоскопараллельной ориентировкой таблитчатых породообразующих минералов согласной с границами слоев. В том случае, когда длинные оси породообразующих минералов ориентируются в одном направлении, в породе образуется линейно-параллельная текстура.
Генезис расслоенности полностью не выяснен. Большинство исследователей придерживаются мнения о магматической природе этого явления, однако существуют точки зрения, связывающие расслоенность с неравномерностью охлаждения, метасоматозом и последующим метаморфизмом первичного состава интрузий.
§
Эффузивные образования в виде застывших лав, пепловых туфов, лавовых брекчий и других продуктов вулканических извержений чрезвычайно широко развиты в земной коре. Они составляют существенные части разрезов всех систем, начиная от древнейших и кончая четвертичной. Однако эффузивные породы, образовавшиеся еще в докембрии, обычно сильно изменены процессами метаморфизма и превращены в зеленые сланцы, красно-каменные породы, порфироиды и порфиритоиды.
Строение вулканических аппаратов.Извержения вулканических продуктов происходят из вулканических аппаратов — вулканов, построенных весьма сложно и разнообразно.
Различают вулканы центрального, линейного и щитового типов.
Рис. Разрезы щитового (а) и центрального (б) вулканов, по Е. Е. Милановскому, 1—лавы; 2 — паразитические центры извержения; 3 — экструзивный купол; 4 — слот пирокластического материала
В вулканах центрального типа вокруг жерла развивается четко выраженный, пологий либо крутой слоистый конус — стратовулкан. Склоны вулкана могут иметь крутизну до 20—30° и сложены из переслаивающихся лав, туфов, лавовых брекчий, шлаков, шлаколав, а также осадочных пород морского или континентального происхождения. Эти образования покрывают склоны неравномерно, а их общая мощность убывает по мере удаления от центра извержения. Размеры стратовулканов и их высота весьма различны. Наиболее крупные достигают в поперечнике 60— 80 км и 6—8 км в высоту. Строение вулканических конусов в значительной степени зависит от состава лав. Основные лавы, бедные кремнеземом, весьма подвижны и чаще, чем кислые, распространяются на значительные расстояния от места извержения. Сложенные ими вулканические конусы имеют большие размеры, но пологие склоны не круче 10°.
Кислые лавы, содержащие большое количество кремнезема, накапливаются главным образом вблизи центров излияния, образуя вокруг кратера высокие конусовидные постройки с крутыми склонами.
В вулканах линейного (трещинного) типа излияния лав происходят из трещин. Например, в Исландии современные извержения лав и пепла связаны с линейными аппаратами имеющими 3—4 км в длину пря ширине в несколько сот метров. Они известны также на вулканогенном плато Армении в Гегамском хребте. Здесь на одном самых активных плиоцен-четвертичных разломов на протяжении 30-40 км расположено более 10 центров излияния.
Рис. Лавовые потоки и шлаковые конусы Гегамского вулканического нагорья (Малый Кавказ), по Е. Е. Милановскому. 1 — направление потоков голоценовых андезитовых лав; 2— шлаковые и шлаколавовые конусы; 3 — четвертичные сбросы и трещины; 4 — четвертичные аллювиальные отложения; 5 — плейстоценовые и плиоценовые вулканогенные толщи; 6 — доплиоценовое основание.
Линейные вулканы палеозойского возраста установлены в верхнем палеозое Центрального Казахстана. Сохранившиеся от эрозии остатки вулкана Момонтау имеют крышеобразную форму и вытянуты на 60 км.
Щитовые вулканы представляют собой относительно простые невысокие вулканические постройки, сложенные главным образом базальтами с поперечными размерами до нескольких десятков километров и склонами не круче 3 – 40. Примером могут быть вулканы: Цхун в в Армении, Узон на Камчатке и Головина на Курильских островах.
Все типы вулканических аппаратов сопровождаются периодически действующими боковыми (паразитическими) подчиненными по размерам кратерами.
Современный действующий вулкан Этна, находящийся в Средиземном море, окружен 200 боковыми кратерами.
При сближенном расположении вулканических аппаратов продукты извержения могут сливаться в сплошной покров и слагать огромные площади. При таких условиях возникли: многокилометровая толща средне- и позднепалеозойских эффузивов в Центральном Казахстане, позднемеловые эффузивы Охотско-Чукотского пояса, эффузивы Армянского нагорья и других областей.
Фации и формы залегания эффузивных пород.Фации эффузивных горных пород отражают разные условия их образования, различия в физико-географической среде, в которой происходит накопление пород, особенности проявления самого вулканизма, соотношения газовых, жидких и твердых продуктов извержения, состав магмы, глубинность образования и другие, менее существенные особенности. По латерали фации могут переходить друг в друга и нередко меняются очень быстро, отражая сложную и неустойчивую обстановку вулканических процессов. Наиболее общим является деление фаций на морские (подводные) и континентальные (наземные). В каждой из групп могут быть выделены покровные, эксплозивные, экструзивные (жер-ловые), субвулканические и пирокластические (пирокласто-осадочные) фации.
Покровные фации. Застывшие потоки лав группируются вокруг жерла вулкана, спускаясь со склонов. Форма и размеры потоков в значительной степени зависят от рельефа, состава пород газового режима вулкана.
При выровненном рельефе покровы распространяются относительно равномерно вокруг кратера, но их строение и последовательность могут очень сильно осложняться действиями боковых кратеров, создающих узкие локальные покровы.
У вулканов, расположенных в гористой местности, изрезанной речными долинами, лавы заполняют понижения в виде узких потоков, нередко сливающихся вместе. На Кавказе позднеплиоценовые потоки, спускающиеся вниз по долине р. Дебед, имеют длину 120 км, ширину 1—2 км и мощность у начала до нескольких десятков метров. При неоднократных излияниях молодой поток может располагаться ниже более древнего. Подошва лав обычно оказывает заметное тепловое воздействие (обжиг) на породы, на которые они изливаются, вызывая их покраснение. Ширина обожженных пород невелика и не превышает нескольких сантиметров. Покровные фации заключают не только лавы, но и лавобрекчии и пирокластический материал, количество которого может возрастать по мере удаления от вулкана и в зависимости от физико-географической обстановки, а также терригенные морские или континентальные отложения.
Эксплозивные фации. Эксплозивные извержения представляют собой взрывы, сопровождающиеся выбросами в воздух либо в водный бассейн под большим давлением газов и паров, увлекающих за собой затвердевшие или полужидкие куски лавы, имеющие форму брызг, сгустков или иную форму. Подобный тип извержения характеризует выделение лав кислого и щелочного состава, реже среднего и основного.
При извержениях кислых и щелочных лав могут возникнуть тяжелые горячие облака из газово-пирокластической смеси, под большим давлением вырывающиеся из жерла вулкана и распространяющиеся в виде стелющихся туч или лавин. При остывании всей массы обломков лав они расплющиваются и свариваются, образуя породу, получившую название игнимбритов (палящих туч). Крупные уплощенные и линзовидные обломки стекловатой лавы (так называемые «фьямме») вытягиваются вдоль нижних и верхних поверхностей покрова, иногда с тем или иным наклоном уже в первичном состоянии. Игнимбриты могут покрывать площади до десятков тысяч квадратных километров и иметь мощность до 1 – 2 км.
Среди других образований эксплозивных фаций распространены тефры, сложенные вулканическими бомбами, гравием и песком, пирокласты, агломераты и пемзы. При направленных взрывах части вулканической постройки могут разрушаться, а образующийся крупный обломочный материал переносится на многие километры.
Экструзивные фации. При экструзивном типе извержения происходит выдавливание лавы, находящейся в вязком или уже затвердевшем состоянии, на поверхность. Форма экструзивных тел зависит от формы вулканического канала, по которому они выдавливаются. Они образуют купола, обелиски, неправильные раздутые тела, которые могут переходить в покровы и потоки лав. Обычно экструзии слагаются более крепкими породами, чем окружающие их образования, и хорошо выделяются в рельефе.
Экструзивные фации располагаются в верхних частях вулканических аппаратов, заполняя жерла вулканов, кольцевые и конические дайки. Сложены они обычно лавами риолит-андезитового и реже андезит-базальтового состава с хорошо выраженной флюидальной или полосчатой текстурой, ориентированной в направлении движения магмы.
Жерловые фации (некки) представляют собой каналы, по которым магма при вулканических извержениях поднимается на поверхность. Таким образом, некки являются частью эруптивного аппарата вулкана. Форма их в плане круглая, овальная или неправильная. Диаметр от десятков метров до 1—1,5 км. Боковые стенки некков крутые, вертикальные, нередко расширяющиеся кверху. Породы, заполняющие некки, изменчивы. Чаще всего это мелкозернистые или полустекловатые изверженные породы. В некоторых случаях некки заполнены грубым неотсортированным пирокластическим материалом (агломератами), пеплом или вулканической брекчией.
В глубоко коэродированных вулканических аппаратах в их центральных частях нередко располагаются гранитоидные либо щелочные массивы, образующиеся в нижних частях жерл вулканических аппаратов или в близповерхностных периферийных очагах.
Большое количество жерл (вулканических трубок), иногда заключающих алмазы, обнаружено на Сибирской платформе среди очень полого залегающих карбонатных и песчано-глинистых отложений нижнего палеозоя. Они представляют собой замкнутые горловины изометрической или овальной формы до 1—2 км в поперечнике, суживающиеся книзу. Первоначально каналы трубок были заполнены пирокластическим материалом ультраосновного состава, в который позже внедрились базальты. Породы, выполняющие трубки, местами превращены в гранатовые и пироксеновые скарны. Вмещающие породы по периферии трубок залегают спокойно; у контактов с трубками они, как правило, раздроблены, метаморфизованы и завернуты вверх, а иногда и вниз. Вдоль контактов трубок с вметающими породами нередко располагаются мелкие жилы долеритов.
Субвулканические фации. В районах вулканической деятельности образуются вертикальные и крутые тела, не достигающие поверхности и сложенные застывшими лавами, лишенными флюидности, полосчатости и других текстур течения. Слагают они небольшие штоки, факолиты, силлы, крутые дайки, большая часть которых располагается в образованиях вулканического конуса. Их поперечные размеры редко превышают 1—2 км.
Пирокластические (пирокласто-осадочные) фации. Пирокластический (пепловый) материал, нередко со следами эоловой сортировки, может покрывать огромные пространства. Мощность пирокластических накоплений и их палеоаналогов— туфов быстро убывает по мере удаления от вулканов вместе с уменьшением размеров обломков застывших в воздухе лав, но самый тонкий пепел может переноситься на сотни и тысячи километров.
Вблизи вулканических аппаратов накапливаются глыбы, вулканические бомбы, лапиллиевый туф, а также плотные или пористые пемзы. Особенно широко пирокласты развиваются при извержениях лав щелочного и кислого состава. Известны палеовулканы, у которых покровные фации вообще отсутствуют и вся извергающаяся магма распыляется и отлагается в виде пирокластов. Особое место занимают так называемые лахаровые отложения, намываемые водными потоками, стекающими со склонов действующих вулканов во время извержения и возникающими за счет ливней в окрестностях вулканов, таяния снегов и ледников, прорыва озёр. Вода смывает накопившийся на склонах свежий вулканический материал и в виде грязевых брекчий отлагает его у подножия вулканов или в днищах долин. Состоят лахаровые отложения из неотсортированных вулканических продуктов с полуокатанными или угловатыми глыбами и обломками лав, сцементированных пеплово-глинистой массой. Их мощность может достигать десятков метров.
Особенности подводных и наземных вулканогенных образований.Условия накопления вулканогенных толщ в наземных подводных средах резко различны. Наземным излияниям свойственна изменчивость гипсометрического положения основания лавовых потоков, в значительной степени зависящая от неровностей рельефа. Нередко лавы покрывают речные террасы, что позволяет установить время их образования. Эффузивные породы, образующиеся в наземных условиях, обычно чередуются со слоями, сложенными пирокластическим материалом, пеплом, вулканическими брекчиями и бомбами. Последним свойственны эллиптические и закрученные формы, возникающие при полете застывающей лавы в воздухе. Наземным излияниям свойственны также линзы и скопления агломератов (и селевых образований), возникающих во время ливней, нередко сопровождающих извержения. Среди вулканогенных пород иногда появляются и другие типы континентальных образований: пролювиальные элювиальные отложения, уголь и др.
Толщи вулканогенных пород, накапливающиеся в континентальных условиях, нередко образуют самостоятельные стратиграфические комплексы, не параллелизующиеся с разрезами иных по генезису одновозрастных пород. Такие комплексы отделяются от подстилающих и вышележащих образований несогласиями.
В верхних частях покровов, застывших на поверхности, отдельность обычно плитчатая, параллельная поверхности, а в нижних медленно остывающих, столбчатая, перпендикулярная к подошве покрова. В целом вулканогенные толщи, образовавшиеся в наземных условиях, отличаются резкой изменчивостью мощностей и насыщенностью плохо отсортированным пирокластическим материалом. Стекло наземных лав и туфов со временем окисляется и приобретает красно-бурый цвет.
Вулканогенные толщи, образовавшиеся при подводных излияниях во многом отличаются от вышеописанных. Относительно ровный рельеф морского дна способствует формированию выдержанных по мощности покровов, залегающих согласно среди морских осадков. Прослои пепла, встречающиеся среди покровов лав, нередко хорошо отсортированы. Осадочные породы, переслаивающиеся часто с лавами, имеют морское происхождение (известняки, песчаники, аргиллиты и т. д.). Эти же породы замещают лавы па простиранию.
Накопившиеся на морском дне эффузивные породы легко подвергаются зеленокаменному перерождению; среди основных пород нередко присутствуют спилиты.
Отдельность в вулканогенных породах, образовавшихся при подводных извержениях, имеет правильные, хорошо развитые формы. Особенно характерны подушечная и шаровая отдельности. Такие формы отдельности образуются при быстром остывании лавовых струй. Вокруг очередной порции перемещающейся магмы в условиях быстрого охлаждения в водной среде образуется корка в виде шара или растянутость овала (мешка), внутри которых магма остается жидкой и при непрерывном ее поступлении прорывает шар или овал, стекая вниз по наклону дна и образуя следующий шар или овал. Размеры отдельностей могут достигать 3 м в поперечнике.
