авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 7 |

Закономерности размещения и прогноз месторождений полезных ископаемых на основе модели блоковой складчатости

-- [ Страница 3 ] --

В случае синусоидального изгиба нейтральная поверхность (НП) смещается в сторону зоны сжатия [Бондаренко, Лучицкий, 1969]. В эксперименте с блоковой складчатостью (рис. 5) ярко проявлена противоположная тенденция: зона сжатия резко увеличена. Это позволяет передавать горизонтальные напряжения сжатия от внешнего источника на расстояния. Таким образом, блоковая складчатость охватывает большую по ширине зону критических тектонических напряжений и структурирует ее, разделяя на линейные блоки положительного и отрицательного изгибов, развивающихся автономно. Релаксация напряжения осуществляется всеми возможными способами, различными для блоков положительного и отрицательного изгибов, что определяет их минерагению. Благодаря блоковой складчатости, коллизионный пояс приобретает упорядоченную структуру, которая является основой регионального прогноза (принцип унаследованности, различные типы метаморфизма, магматизма и др.). Локальный прогноз становится возможным по причине постоянства внутренней структуры блоков (рис. 3), независимо от типа коры и ее геологической предыстории (осевой клин, дуплексы скалывания, зоны брекчирования и бескорневой складчатости, куполовидные структуры и др.).

2. Минерагения блоков положительного изгиба определяется прямым градиентом стрессовых напряжений и гидротермально-метасоматическими процессами (гранитизацией, альбитизацией, грейзенизацией и др.).

В блоке положительного изгиба коры выше НП возникают условия растяжения, а ниже ее - условия сжатия (рис. 3). Экспериментально установлено, что НП сильно смещена вверх относительно срединной поверхности и зона растяжения имеет относительно небольшую толщину. Для нее характерны низкие температуры и литостатические нагрузки, повышенная трещиноватость пород, высокая обводненность, резкое преобладание хрупких деформаций. Энергетические затраты на растяжение пород верхней части коры минимальные. Уже имеющиеся трещины, ориентированные в плоскости, перпендикулярной растягивающим силам, разрастаются в направлении НП. По трещинам других направлений осуществляются сдвиговые деформации с кинематикой сбросов. Это касается как крупных, так и мелких трещин, поскольку напряжения при изгибе объемные. Силы гравитации вызывают просадку, что может привести к формированию осевого грабена. Градиентное поле стрессовых напряжений, силы гравитации и преобладание хрупких деформаций пород не позволяют формироваться листрическим разломам и сбросам при образовании грабена. По конечному результату, деформации больше отвечают растяжению пластичных слоев. Наиболее удаленные от НП слои испытывают более значительное удлинение/утонение, чем слои вблизи нее. Деформации относятся к неоднородным. В случае морского мелководья, в осевом грабене может иметь место компенсационное осадконакопление (терригенные, терригенно-карбонатные и карбонатные отложения, в зависимости от конкретных условий).

Зона сжатия расположена ниже НП. Для этой части коры характерны повышенные всестороннее давление и температура, нарастающие с глубиной. При температурном градиенте 15 град/км (типичном для платформенных областей), температура на глубине 20 км достигнет 3000С, а на глубине 40 км – 6000С. Литостатическое давление при градиенте 0,32 кбар/км на глубине 20 км составит около 6-7 кбар (600-700 МПа). Имеют место закрытие трещин, нарастание уровня метаморфизма, деформационного упрочения, увеличения плотности и пластичности пород [Иванов, 1991, 1998; Реологическая расслоенность…, 1980; 1982, 1990; Резанов, 2002 и др.] (Николаевский [2006] считает, что полное закрытие трещин происходит на границе Мохо). Это позволяет ожидать, что в упругой коре ниже НП преобладают хрупко-пластические и пластические деформации. При продольном изгибе коры это будет чистый и простой сдвиг по наиболее ослабленным зонам. Закрывается трещинно-поровое пространство, что вызывает рост флюидного давления, которое может превышать литостатическое. Величина флюидного давления определяется стрессовыми напряжениями и прочностью горных пород на гидроразрыв. Рост флюидного давления повышает пластические свойства пород. Растет и всестороннее давление, что ведет, с одной стороны, к деформационному упрочению пород, а с другой стороны – увеличивает их пластические свойства и предел текучести, делая деформации практически неограниченными [Справочник по физическим …, 1978; Структурная геология…, 1999; Тёркот, Шуберт, 1985; Гончаров и др., 2005; Ребецкий, 2008 и др.]. Принимая во внимание вышеперечисленные процессы, вызванные изгибом, структурированность среды [Талицкий, 1991; Талицкий, Галкин, 1997; Гончаров и др., 2005] и действие прямого градиента стрессовых напряжений (нарастание стрессовых напряжений с глубиной), неизбежно возникновение пластических и квазипластических потоков, направленных вверх (рис. 6). Большую роль играют флюиды, которые в условиях стрессовых напряжений сжатия продвигаются вверх путем гидроразрыва, диспергируя породу и создавая катакластические потоки. Наиболее пластичные породы также становятся концентраторами напряжений и формируют пластические потоки, вовлекая в движение и жесткие блоки пород. В конечном итоге, основная масса пород, компенсирующая изгиб, выдавливается из зоны сжатия вверх, в зону растяжения. По этой причине, морфологически изгиб проявляется слабо: материал просто перемещается из зоны сжатия в зону растяжения.

Согласно закону сохранения энергии, механическая энергия сжатия трансформируется в другие виды энергии, в т.ч. в тепловую, вызывая быстрый разогрев относительно больших объёмов горных пород зоны сжатия. Напряжения и выделение энергии прямо пропорциональны расстоянию до НП. Разогрев коры ведет к увеличению пластичности пород и их тепловому расширению, следовательно, к дополнительному росту всестороннего давления. Приток энергии в систему, рост температуры и всестороннего давления, стрессовые напряжения - вызывают высокобарический метаморфизм пород и протекание реакций дегидратации, ведущих к увеличению плотности пород и дополнительному росту флюидного давления [Кейльман, 1974; Демина, Короновский, 1999, 2007; Киссин, 1996 и др.]. Термохимические расчеты показывают, что в результате реакций дегидратации объемный эффект может достигать 35% [Демина, Короновский, 2007]. Реакции дегидратации эндотермические, требующие дополнительной тепловой энергии, источником которой здесь является энергия тектонического сжатия. Главной же причиной дегидратации пород служат стрессовые напряжения. Реакции дегидратации сопровождаются выделением свободной воды. Появляется дополнительный источник флюидов, повышающих пластичность пород и принимающих участие в общем флюидопотоке. С ростом уровня метаморфизма растут и восстановительные свойства флюидов [Принципы прогнозирования…, 1977]. Имеют место фазовые переходы, растворение под давлением, перекристаллизация и другие процессы, имеющие отрицательный объемный эффект.

Рис. 6. Флюидный режим на прогрессивном (а) и регрессивном (б) этапах развития блоковой складчатости 1 – зона брекчирования и мегабрекчирования; 2 – зона бескорневой складчатости; 3 – зона зеле-носланцевого метаморфизма; 4 – метаморфизм эпидот-амфиболитовой и амфиболитовой фа-ций умеренных давлений в нижней коре; 5 – зо-на растяжения; 6 – зона сжатия в упругой коре; 7 – высокобарический метаморфизм в нижней коре; 8 – пластичный материал, перемещенный из зоны сжатия; 9 – зональный метаморфизм; 10 – многофазные бескорневые малые интру-зии; 11 – восстановленные флюиды; 12 – рудо-носные флюиды; 13 – пластическое течение; 14 – метеорные и морские захороненные воды; 15 – сжатие, связанное с изгибом; 15 – растяже-

ние, связанное с изгибом;17 – сдвиг; 18 – направление сдвига; 19 – пластичный сдвиг; 20 – изгибающие моменты. Пояснения в тексте.

Пластичная нижняя кора в блоке положительного изгиба также испытывает горизонтальное сжатие, обусловленное, прежде всего, сокращением подошвы верхней коры. Напряжения сжатия в нижней коре, в силу ее повышенной пластичности, меньше зависят от расстояния до НП, чем в упругой верхней коре. Следовательно, в нижней коре при горизонтальном сжатии тектонические потоки проявлены в меньшей степени. Преобладают деформации чистого и простого сдвига, что сопровождается повышенной генерацией тепловой энергии. Здесь также растут всестороннее давление и температура, что может быть причиной высокобарического метаморфизма, с реакциями дегидратации и образованием восстановленных флюидов. Возрастает плотность пород. Увеличивается толщина пластичной коры, а граница Мохо несколько прогибается вниз. На дневной поверхности блок положительного изгиба характеризуется платообразным поднятием, обусловленным общим утолщением коры.

Флюиды и разогретый пластичный материал отжимаются из зоны сжатия вверх, в зону растяжения. Выше НП ситуация меняется: напряжения горизонтального сжатия сменяются литостатическим давлением разуплотненных пород и условиями горизонтального растяжения. Флюидный поток переносит в зону растяжения и тепловую энергию, что нарушает здесь тепловой баланс. Энергоемкость флюида относительно небольшая [Кейльман, Паняк, 1982], но перенесенная им тепловая энергия может быть причиной раннего регионального метаморфизма пород. Флюидом также переносятся различные химические соединения (рост всестороннего давления повышает растворимость многих породообразующих минералов). По своему характеру флюиды относятся к восстановленным, и в зоне растяжения активно протекают различные метасоматические процессы. Флюидный поток неравномерный, что ведет к образованию термальных куполов и подготовке «каналов» для подъема разогретого пластичного материала из наиболее глубокой части зоны сжатия. Давление в головной части пластического потока определяется величиной стрессовых напряжений и всестороннего давления в его нижней части, за минусом литостатического (гидростатического) давления внутри потока. Действует принцип сообщающихся сосудов. Обладая высоким внутренним давлением, пластический поток в градиентном поле напряжений оказывает давление на породы кровли и окружения, создавая локальное поле напряжений. В результате расталкивания боковых пород, горизонтальное сечение пластического потока кверху непрерывно увеличивается, а скорость его движения вверх уменьшается.

Глубинный корень пластического потока не утрачивается и при достижении потоком зоны растяжения. Условия горизонтального растяжения способствуют более интенсивному его горизонтальному расширению. Разогретый высокопластичный материал, выдавленный из глубоких горизонтов коры, становится здесь источником повышенных температур и давлений, вызывая зональный метаморфизм вмещающих пород. Первые порции разогретого пластичного материала, выжатого в зону растяжения, быстро теряют тепло и способность к пластическому течению. Вязкость материала резко возрастает. Происходит «закупоривание» каналов (трещин) и накопление под образовавшейся пробкой разогретого пластичного материала, поступающего из зоны сжатия. В результате растяжения, связанного с непрерывным поступлением материала, образовавшиеся «пробки» легко взламываются, что сопровождается немедленным образованием новой «пробки», которая в свою очередь также взламывается. И так далее, и так далее. Такой режим можно назвать «режимом самоконсервации». Дальнейший подъем вещества в зоне растяжения осуществляется за счет внутреннего давления скопившейся под «пробкой» разогретой пластичной массы, которое поддерживается сохраняющимся корнем. Одновременно с накоплением перемещенной массы, здесь накапливается и тепловая энергия, поскольку теплоемкость пластичной массы значительно выше теплоемкости флюида.

Таким образом, выше НП породы прогреваются за счет переноса тепла из зоны сжатия флюидами (фоновый прогрев и термальные купола), и за счет нагнетаемого сюда разогретого пластичного материала, формирующего самостоятельные энергетически насыщенные геологические тела. Передача тепла от них вмещающим породам происходит уже преимущественно кондуктивным путем, что ведет к образованию термоградиентного поля и усиливает контраст «теплового купола (тепловой антиклинали)» [Кисин, 2007]. Возникшая ситуация вызывает образование высокоградиентного зонального метаморфического комплекса. Растущая куполовидная структура создает собственное поле напряжений, векторы которого направлены по нормали к поверхности структуры (рис. 7). Минимальные сжимающие напряжения ориентированы в вертикальной плоскости. По мере отклонения векторов напряжения к горизонтальной плоскости

Рис. 7. Поле касательных напряжений в окружении растущей куполовидной структуры Цифры: 1 – пластичная масса (ядро куполовидной структуры), имеющая глубинный корень; 2 – траектории касательных напряжений, препятствующих вертикальному движению; 3 - траектории касательных напряжений, вызывающих горизонтальному рост структуры. Пояснения в тексте.


Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 7 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.