Автор: Алехин В. И.
Источник: Наукові праці Донецького національного технічного університету. Серія: Гірничо-геологічна. Випуск 13 (178), 2011 р.
Исследованы условия залегания, вещественный состав и деформации дайки грорудитов участка с. Васильевка зоны сочленения Донбасса с Приазовьем. Изучены системы трещин в дайке. Проведены реконструкции полей древних напряжений и изучены их параметры. Выполнены реконструкции полей суммарных хрупких деформаций дайки. Изучены параметры этих деформаций. Исследованы формы проявления разрывных дислокаций участка и их кинематические характеристики. Исследо¬ваны вопросы возраста тектонических активизаций на участке и возраста медного оруденения. Изучены возможности использования параметров поля суммарных хрупких деформаций для прогнози¬рования оруденения в регионе
Жильные магматические образований традиционно привлекают внимание геологов как индикаторы геодинамической обстановки, относительного возраста пород, перспективности тер¬ритории на полезные ископаемые. Обычно хорошо изучены вопросы минералогического и хими¬ческого состава, структурно-текстурных особенностей этих пород. Меньше уделяется внимание деформационным процессам, развивающимся после внедрения в толщу вмещающих пород. Со¬вершенно новые возможности открываются при реконструкции древних полей напряжений, исследовании деформаций жильных тел и связанных с ними вещественных преобразований. Такие исследования слабо представлены в научной геологической литературе. Особенно это касается грорудитов, которые редко встречаются в исследуемом регионе, да и в мире в целом.
Грорудиты в Приазовье впервые обнаружил и описал в 1903 году И. А. Морозевич [1]. В дальнейшем исследования этих пород проводили В. И. Лучицкий и П. И. Лебедев (1934), Н. Л. Елисеев и др. (1965), Н. В. Бутурлинов и др. (1972, 1980), Н. Н. Шаталов (1986) и др. [2, 3, 4].
Дайки грорудитов встречаются в зоне сочленения Донбасса с Приазовьем вблизи с. Ва¬сильевка по реке Кальмиус, сел Кумачево и Кузнецово-Михайловки по реке Грузский Еланчик, по балке Каменка вблизи с. Октябрьское [2, 3]. Эти жильные образования относятся к группе пород, которые пересыщены щелочами с одновременным сохранением в составе избыточной кремниевой кислоты [5]. В связи с этим эгирин наряду с кварцем относятся к основным породообразующим минералам.
По данным Н. Н. Шаталова грорудиты описываемого района представляют собой серые, плотные, мелко-тонкозернистые, полнокристаллические порфировые породы. Основная масса породы представлена калиевым полевым шпатом (55-60 %), кварцем (20-25 %), эгирином (15-20 %). Эти же минералы формируют порфировые выделения. По петрохимическим особенностям грорудиты района почти идентичны кварцевым тингуаитам г. Осло [3].
Вопрос абсолютного возраста грорудитов до конца не решен. По данным Н. В. Бутурли- нова и др. изотопный возраст грорудитов составляет 330 млн. лет [2]. Детальный анализ изотоп¬ных и геологических данных по определению возраста этих пород приведен в работе Н. Н. Шата¬лова [3]. Н. Н. Шаталов отмечает, что ранее определенный изотопный возраст в 275-280 млн. лет не отвечает геологическим данным. Собственные исследования, выполненные этим автором с использованием калий-аргонового метода, дали возраст в пределах 326-340 млн. лет. Этот возраст хорошо согласуется с геологическими данными. В связи с этим автор делает вывод, что формирование даек грорудитов в зоне сочленения Донбасса с Приазовьем проходило на границе девона и карбона в бретонскую фазу герцинского орогенеза.
Особенности распределения трещин в исследованных породах детально описаны в работе Н. В. Бутурлинова, В. А. Корчемагина и др. [4]. Опубликованные данные по реконструкции полей хрупких деформаций и напряжений по этим породам отсутствуют.
Для уточнения условий залегания даек грорудитов, их взаимоотношений с вмещающими породами и разрывными нарушениями, выяснения особенностей деформаций на этапах внедрения и последующих тектонических активизаций района нами выполнена детальная съемка площади залегания дайки грорудитов в районе с. Васильевка.
При выполнении исследований разрывных деформаций особое внимание уделялось признакам смещения по разрыву. При этом детально исследовалась поверхность зеркал скольжения с выделением ступеней и треугольников выкрашивания, борозд и штрихов скольжения. Определялись реперные структурные элементы, смещаемые швом - дайки, жилы, зоны метасоматоза, трещины. Исследовались оперяющие структуры - мелкие разрывы и трещины. Детально изучались не только зеркала, но и все системы трещин в обнажении. При этом определялся состав заполни¬теля и характер вторичных изменений. Тщательно изучались взаимоотношениям между различ¬ными системами трещин (взаимные переходы, характер пересечения, слияния и т. д.) с предвари¬тельным установлением относительного возраста. Чтобы исключить пропуск отдельных систем трещин, для замеров выбирались участки обнажений с различной экспозицией стенок.
При изучении хрупких деформаций даек грорудитов и вмещающих пород использовался тектонофизический метод кинематического анализа О.И. Гущенко [6]. Метод основан на анализе направлений сдвиговых перемещений, возникающих по разрывам под действием единого поля напряжений. Принципиально важным положением метода принимается условие, что к началу дей¬ствия поля напряжений в объеме горного массива уже существовали различно ориентированные разрывные дислокации. Действие на горный массив напряжений приводит к возникновению сме¬щений по трещинам, которые фиксируются в виде борозд и штрихов скольжения. Разрывные дис¬локации одного размера образуют единый структурный уровень, который определяет масштаб осреднения (ранг) реконструируемого поля напряжений. В основу метода положена зависимость между ориентировкой главных осей напряжений и следами скольжения на плоскостях разрывов.
Нами на участке исследований измерялись все трещины одного ранга. По штрихам и бороздам на зеркалах скольжения определяется направление подвижки. Точность последующих ре¬конструкций увеличивается, если использовать различно ориентированные трещины, имеющие противоположные знаки смещения.
Направление знака смещения по разрыву легко установить, если наблюдается смещение маркеров (слоев, геологических границ, подвороты пластов и т. д.). При их отсутствии определить направление смещения по разрыву очень трудно. В такой ситуации нами применялось «правило Гофера», согласно которому крыло разрыва смещается вдоль штрихов скольжения в направлении наименьшей шероховатости вдоль ступеней отрыва Опыт полевого изучения зеркал скольжения в обнажениях Приазовья, а также данные других исследователей показывают, что в ряде случаев направление смещения не подчиняется «правилу Гофера». На зеркалах скольжения формируются два типа ступеней, по которым обычно определяют направление смещения, - аккреционные и коренные.
Аккреционная ступень может состоять из плотно спрессованной глины трения, прижатой к зеркалу скольжения, а также часто сложена кальцитом или другим жильным заполнением. Коренная ступень, в отличие от аккреционной, врезана в породу и составляет с ней одно целое. Наши полевые наблюдения, а также данные других исследователей показывают, что аккреционные ступени являются согласными, то есть не препятствуют смещению по разрыву. Движение в этом случае происходит в направлении наименьшей шероховатости. Уступы же коренных ступеней ориентированы в различных направлениях. Использование коренных ступеней и дает ошибку в опреде¬лении направления смещений по разрывной дислокации.
Таким образом, если при полевых исследованиях удается обнаружить аккреционные ступени, смещение по разрыву можно определить однозначно. Кроме того, надежно устанавливается направление смещения по треугольникам выкрашивания на поверхности зеркала скольжения. Направления смещения определяется также по ориентировке оперяющих систем трещин по отноше¬нию к плоскости сместителя. Полевым изучением и моделированием зон сдвигов установлено, что при их формировании образуются две системы сколовых оперяющих трещин, одна из которых располагается под более острым углом к плоскости сместителя, чем другая. Смещение крыла раз¬рыва направлено в сторону острого угла. При этом отмечается важная особенность - строение зон скольжения мелких трещин на микроуровне (в шлифах и аншлифах) имеет принципиальное сходство со строением зон крупных тектонических разрывов. Все названные критерии использо¬вались автором на участке исследований.
По итогам проведенных исследований можно сделать следующие выводы. Уточнены условия залегания основной дайки грорудитов, установлены сопровождающие ее дайки-сателиты, образующие кулисный ряд. Выявлены признаки несколько этапов тектонических активизаций участка в карбоне и, вероятно, в мезо-кайнозое. В эти этапы сформировались тектонические трещи¬ны и разрывы, секущие и смещающие дайки грорудитов. Установлены параметры полей напряже¬ний и полей суммарных хрупких деформаций. Эти параметры позволяют определить кинематику разрывных дислокаций на участке в разные этапы их развития. На примере меднорудного прояв¬ления в девонских базальтах подтверждена практическая ценность параметров поля суммарных хрупких деформаций для прогнозирования рудоносных структур в регионе.