Изучение микродеформационных особенностей главных породообразующих минералов

Исследование микродеформаций в кристаллах породообразующих минералов (наиболее часто в кристаллах кварца) является современным приложением микроструктурного анализа, технически выполняемым с использованием тех же самых приемов и столика Федорова.

Наиболее распространенными микродеформационными особенностями кристаллов кварца горных пород, возникающими на стадии пластической деформации кварца, являются деформационные пластинки (ламели) и волнистое погасание. Последнее может иметь различное происхождение (фазовые превращения Р-нх-кварца, термическое расширение, пластический излом, дислокации по одной из призм), поэтому его использование при структурных исследованиях требует обоснования его механического происхождения.

Явление неоднородного, волнистого погасания зерен кварца хорошо знакомо геологам, занимающимся микроскопическим изучением горных пород и руд в прозрачных шлифах. Во многих случаях оно, как и сопровождающие его деформационные ламели, катаклаз, мозаичное распадение зерен кварца, представляет собой проявление микродеформаций, возникающих в кристаллической структуре кварца в процессе динамометаморфизма горных пород. Количественный анализ этих микродеформаций позволяет давать оценку Р—Т-условий и восстанавливать тектонофизические условия формирования структур рудных полей и месторождений, выявлять зональность развития динамометаморфических преобразований горных пород, например в зонах смятия, устанавливать положение крупных разрывных нарушений и решать другие важные структурные задачи.

Известно, что волнистое погасание зерен кварца зачастую является результатом пластической деформации его кристаллической решетки и развивается главным образом в зонах медленно и длительно действовавших напряжений. Из-за внутренних неоднородностей и сил трения, возникающих на контактах зерен, эта деформация всегда оказывается неравномерной, и в результате отдельные блоки кварцевого кристалла оказываются слегка сдвинутыми относительно друг друга. При этом ориентировка основных кристаллографических элементов в разных блоках не совпадает,.

Рис. 11.8. Гистограммы распределения значений величины контрастности погасания кварца для различных участков Иртышской зоны смятия:

А — центральная зона, Б — краевая зона в частности, оптические оси кварца в разных блоках зерна, до деформации строго параллельные, оказываются развернутыми на некоторый угол. Оптически эти микродеформации и выражаются в появлении волнистого погасания.

Количественный анализ микродеформаций, о которых идет речь, прост и может осуществляться с использованием столика Федорова. Он сводится к статистическому изучению углов между оптическими осями кварца в двух наиболее сильно развернутых относительно друг друга блоках каждого встреченного кристалла кварца в горной породе (рис. 11.8). Такие пары замеров затем выносятся на круговую диаграмму по сетке Шмидта, и по ней определяются углы между оптическими осями. После изучения большого числа зерен (обычно 200—250) строится гистограмма распределения углов, которая по сути дела отражает контрастность волнистого погасания кварцевых зерен, являющуюся в свою очередь функцией степени динамометаморфических преобразований горных пород. Получающуюся характеристическую кривую используют в качестве объективной оценки интенсивности динамометаморфизма. Такая методика исследования микродеформаций кварца может быть успешно применена для изучения геологического строения рудных полей и месторождений в зонах смятия, когда важно определить характер контакта пород (интрузивный или тектонический), установить положение крупных разломов, разделяющих тектонические блоки (рис. 11.9).

Волнистое погасание почти повсеместно сопровождается развитием деформационных ламелей (пластинок), которые являются результатом внутри зернового пластического течения. Деформационные ламели представляют собой узкие (2 мкм) близко расположенные плоскостные микроструктуры, встречающиеся в виде паралРис. 11.9. Выбор наиболее контрастно гаснущих блоков кварцевого зерна для определения угла между оптическими осями кварца в них

лельных систем. В плоскополяризованном свете они оказываются несколько более светлыми, чем вмещающая их матрица, и ограничиваются неясными темными областями, имеют резко отрицательный рельеф (это устанавливается по смещению линии Бекке). При скрещенных николях различие в положении погасания между матрицей и деформационными пластинками составляет 1—3°, и последние ориентируются, как правило, нормально к зонам волнистого погасания кварца. Определение ориентировки плоскостей деформационных пластинок выполняется в ориентированных шлифах на федоровском столике, так же как это делается для любых плоскостных элементов (двойниковых швов, спайности и др.).

Динамическое значение деформационных ламелей впервые подчеркнуто Ф. Тернером, который предположил, что двойники в кальците и деформационные пластинки в кварце образуются пластическим течением и ориентируются в плоскостях высоких сдвиговых напряжений. Экспериментально установлено, что ламели ориентируются под углом около 45° к оси сжатия, а следовательно, лежат в плоскостях наиболее высоких сдвиговых напряжений. В кристаллических породах (например, кварцитах) они возникают прежде всего в кристаллах, оптические оси которых образуют углы 30—60° с осью сжатия. Таким образом, деформационные пластинки, вероятно, образуются трансляционным скольжением параллельно или почти параллельно плоскости (0001) кристалла кварца и являются следами активных плоскостей скольжения, плотность которых достигает (0,5—1,3) • 10⁵ на 1 см.