Преобразование и перенос вещества в сдвиговых зонах земной коры: приложение концепции к Обоснованию генезиса Полосчатой Железорудной формации Кольского полуострова
Егоров Д.Г.
Геологический институт Кольского НЦ РАН
Аннотация. В работе ставится проблема обнаружения твердофазовой дифференциации вещества в зонах сдвига с позиций концепции физической мезомеханики (В.Е.Панин). Эти представления используются для обоснования оригинальной концепции образования полосчатой железорудной формации Кольского полуострова: ее генезис трактуется как результат метаморфо-метасоматической дифференциации протолита (первичных высокожелезистых основных вулканитов) in situ, при подчиненном значении привноса-выноса вещества в масштабах рудовмещающей кольской серии в целом.
Conversion and transfer of the substance in the Earth crust shear zones: application to the conception of the genesis of the banded iron formation of the Kola Peninsula.
The main idea of the paper is the detecting of the solid metamorphic differentiation in the shear-zones on the basis physical mezomechanics conception (V.E.Panin). The concept is worked for the background of the Banded Iron Formation of the Kola peninsula genesis that were derived from the stress-shear metamorphism of primary highly ferruginous basic vulkanites in situ, the gain-loss of the substance being of inferior significance in scales of the ore-bearing Kola series as a whole.
Введение
Изучение сдвиговых зон (shear zone) в земной коре – одно из наиболее актуальных направлений в современной геологии. Сдвиговые явления в литосфере распространены повсеместно, и имеют самый разнообразный масштаб; в рамках настоящей работы под сдвиговой зоной мы понимаем протяженные участки земной коры мощностью в сотни метров, в которых наблюдаются деформации (разрывы, складки, сдвиги, диспергирование сплошных горных пород) и структурно-вещественные (образование новых минералов, анизотропия структурных элементов) изменения геологической среды. Интерес к такого рода зонам обусловлен как собственно научными (исследование процессов стресс-метаморфизма), так и прикладными (связь с ними широкого спектра полезных ископаемых) аспектами. Статьи по геологии сдвиговых зон встречаются в большинстве выпусков журналов «Journal of structural Geology”, “Tectonophysics”; среди отечественных исследователей важный вклад в разработку этой проблемы внесли Н.А.Елисеев (1963), А.Н.Чередниченко (1964), Е.И.Паталаха (1970), О.И.Слензак (1984), А.В.Лукьянов (1985), Ю.В.Кононов (Кононова и др., 1989), Ф.А.Летников (1992), Б.М.Чиков (1992), М.Г.Леонов (1993), и многие другие.
В настоящей работе мы обосноваем приложение к исследованию такого рода объектов подходов физической мезомеханики – что позволяет развить совершенно новые представления о переносе и преобразовании вещества в зонах сдвига в твердофазовом состоянии. Модельный объект - сдвиговые зоны Кольского полуострова района Оленегорска с месторождениями полосчатой железорудной формации (ПЖФ). В данной работе мы ставим проблему твердофазовой дифференциации вещества в зонах сдвига (обоснования ее физических механизмов), но ни в коем случае не считаем данную проблему уже решенной, и предлагаемую вниманию читателей работу рассматриваем в первую очередь как повод для дискуссии. Первый вопрос, на который здесь необходимо ответить – есть ли необходимость в выдвижении новых метаморфо-метасоматических концепций?
Со времени своего создания в начале ХХ века развитие учения о метаморфизме последовательно базировалось на двух концептуальных схемах (парадигмах в понятии Т.Куна): изохимического метаморфизма (Escola, 1914; Глебовицкий, 1973; Маракушев, 1973; Миясиро, 1976; Винклер, 1979; Добрецов, 1980, и др.), и теории метаморфо-метасоматических процессов, построенной в классических работах Д.С.Коржинского (1955), Г.Н.Судовикова (1964), Ю.В.Казицина (1979) и др. По состоянию на сегодня теоретические модели диффузионного (Коржинский, 1952) и инфильтрационного процессов (Коржинский, 1951), при всей их важности и актуальности, не объясняют всей совокупности реальных метаморфо-метасоматических явлений. В первую очередь это касается устанавливаемых в пределах докембрийских щитов (как правило, в ассоциации с купольными гнейсовыми структурами и динамометаморфическими зонами) ареалов развития регионального метасоматоза, объем которых часто исчисляется сотнями кубических км. В соответствии с определением Д.С.Коржинского (1955), метасоматические процессы есть преобразование горных пород в твердом состоянии под воздействием растворов: диффузионная модель в этом случае сталкивается с ограничениями, накладываемыми скоростью межзерновой диффузии (по оценкам В.В. Ревердатто (1988): max такой дифференциации 10-15 метров), а инфильтрационная – необходимостью привлечения огромного количества флюида для транспорта перераспределяемого вещества. На неправомерность распространения термодинамической теории метасоматических процессов Д.С.Коржинского на всю совокупность процессов перераспределения вещества в земной коре указывали многие исследователи, отмечая явления, не вписывающиеся в эту теорию: Н.И.Наковник (1979, с. 14: «унаследованность структуры кристаллической решетки при метасоматическом замещении – не унаследованность при прочих замещениях…»), Г.Л.Поспелов (1973, с.46: «…метасоматизм не может быть сведен к некоей универсальной модели, … исходящей из одного термодинамического анализа…»). Эти и многие другие исследователи (В.Линдгрен, Р.Пэррен, Р.Рамберг, и др.) указывали на важность учета процессов диффузии с твердом теле. Широко распространено мнение, что твердофазовые концепции также не могут быть основой для объяснения реально наблюдаемых процессов регионального метаморфогенного перераспределения вещества – ввиду еще меньшей скорости диффузии вещества в твердой матрице. Тем не менее, достижения в исследованиях по трибохимии и физике твердого тела в последние годы снимают это ограничение - представляется перспективным привлечь для построения петрологических моделей такого рода процессов разработанную в последнее время концепцию атом-вакансионных состояний (АВС) в кристаллах, развитую в работах В.Е. Панина и др. (1982а, б).
следующая страница>