Plastically deformed dunites of the Tarlashkinskiy massif.pdf Ультрамафиты юго-восточной Тувы неоднократно являлись объектом изучения многих исследователей [1, 2 и др.]. Однако приводимые этими авторами данные по петрографии и минералогии ультраосновных пород обьгано не учитывали особенностей их деформационной структуры, за исключением А.И. Гончаренко. В основу предлагаемого петроструктурного и рентгено-структурного исследований дунитов Тарлашкинского массива положены принцип выделения закономерного изменения микроструктур на разных микроскопических уровнях в процессе их пластического деформирования и их количественная оценка. Породы, слагающие Тарлашкинский массив (рис. 1), относятся к дунит-гарцбургитовой ассоциации ультрамафитов как составной части офиолитовых комплексов [2, 3]. В Тарлашкинском массиве выделяются два генетических типа ультрамафитов - метаморфический и метасоматический. К метаморфическим ультра-мафитам относятся дуниты и гарцбургиты, претерпевшие интенсивные преобразования в результате их пластического деформирования. Метасоматические ультрамафиты представлены, главным образом, оливин-тальковыми породами. Петрография. Породы дунит-гарцбургитовой ассоциации офиолитовых комплексов постоянно обнаруживают признаки пластического течения и отличаются очень большим разнообразием деформационных микроструктур [2, 4, 5 и др.]. В основу типизации и систематики таких микроструктур «положены морфологические особенности оливина как наиболее ярко выраженного индикатора степени деформации пород» [2. С. 103]. Рис. 1. Схема геологического строения Тарлашкинского гипербазитового массива (составлена А.И. Гончаренко [2]): 1-6 - петроструктурные типы дунитов (1 - протогранулярный; 2 - порфирокластовый; 3 - порфиролейстовый; 4 - мозаичный; 5 - псевдоспинифекс; 6 - метасоматический); 7 - гарцбургиты; 8 - серпентиниты; 9 - граниты; 10 - дайки диабазов; 11 - мраморы; 12 - гнейсы; 13 - кристаллические сланцы; 14 - метадиабазы; 15 - границы предполагаемые; 16 - разрывные нарушения; 17 - элементы слоистости Среди метаморфических дунитов Тарлашкинского массива по микроструктурным особенностям выделяются следующие типы: протогранулярный, порфирокластовый, порфиролейстовый, мозаичный, которые отражают последовательное увеличение степени де- формации пород и являются объектом нашего исследования. Протогранулярный тип микроструктуры оливина обьгано пользуется ограниченным распространением в массиве и устанавливается, преимущественно, в его 226 центральной части. Этот тип дунита сложен, преимущественно, крупными индивидами при подчиненной роли мелких рекристаллизованных зерен и незначительного количества зерен акцессорного хромшпинелида (табл. 1). Крупные зерна оливина в этом типе отличаются максимальными размерами (до 13 мм). Они имеют субизомет-ричную либо слабо удлиненную форму с округлыми границами, часто сходящимися в тройных точках под углом 120°, что является показателем равновесности этой структуры и её формирования в твердом субстрате [6]. Этот тип обладает наименьшей удельной поверхностью зерен оливина, а также минимальной степенью ориентации минеральных индивидов (табл. 2). Протогранулярный оливин обычно имеет почти однородное либо слабоволнистое погасание и отличается незначительным проявлением пластических деформаций в виде единичных полос пластического излома, возникающих при трансляционном скольжении. Агрегаты мелких зерен оливина приурочены к зонам синтектонической рекристаллизации. Их размер варьирует от 0,4 до 1,2 мм. Таблица 1 Соотношение крупных (порфирокластовых), мелких (рекристаллизованных) зёрен оливина и хромшпинелида в дунитах, % №ОбрПетроструктурные типы оливинаКрупные зёрна оливинаМелкие зёрна оливинаЗёрна хромшпинелида Тр-37Протогранулярный73,6021,604,80 Тр-49Порфирокластовый40,2556,003,75 Тр-53 48,4048,603,00 Тр-7Порфиролейстовый33,7565,001,25 Тр-13Мозаичный-94,405,60 Таблица 2 Удельная протяженность границ зёрен оливина QJS) и их степень ориентации (а ор. %) в дунитах № Обр.Петроструктурные типы оливинаРазмерность зерен оливинаISH3., см/см2^лин., см/см2ЈS, см/см2а, % Тр-37Протогранулярныйкрупные4,70,76,710,4 мелкие227,08,5235,53,6 Тр-49Порфирокластовыйкрупные9,61,511,113,5 мелкие111,93,7115,63,2 Тр-53 крупные5,83,29,035,5 мелкие173,518,4191,99,6 Тр-7Порфиролейстовыйкрупные21,03,824,815,3 мелкие94,56,0100,56,0 Тр-13Мозаичныймелкие180,112,8192,96,6 Примечание. Удельная протяженность границ зерен оливина: ЈS - общая; ЈSro. - изометричных зерен; ^влин. - линейно ориентированных зерен. Порфирокластовый тип микроструктуры оливина пользуется наибольшим распространением в Тарлаш-кинском массиве. Этот тип дунита сложен примерно равными количествами крупных порфирокластых зерен оливина и рекристаллизованных мелких индивидов с содержанием хромшпинелидов до 4% (табл. 1). Формирование микроструктуры этого типа связано с интенсивной синтектонической рекристаллизацией зерен оливина протогранулярного типа. В результате крупные пластически деформированные порфирокласты (3-4 мм и более) оказываются среди мелкого мозаичного агрегата (0,5-0,9 мм). Для них характерна субизомет-ричная либо линзовидная форма, отмечается их предпочтительная ориентировка. В крупных зернах оливина наблюдаются две системы спайности. Погасание у крупных порфирокластовых зерен оливинов обычно неоднородное облачное, волнистое. Этот тип находит отражение в уменьшении размеров порфирокластовых зёрен оливина, что отражается в увеличении их удельной протяженности и существенном возрастании степени их ориентации (табл. 2). При этом удельная протяженность границ мелких рекристаллизованых зерен очень высокая, а степень их ориентации существенно ниже, чем у крупных, либо практически отсутствует. Порфиролейстоеый тип. Оливины этого типа также пользуются значительным распространением, они обрамляют породы с порфирокластовой структурой и тяготеют к периферическим частям массива (рис. 1). Они, вероятно, являются продуктом более интенсивной рекристаллизации. Под микроскопом в дунитах с данным типом структуры выделяются две морфологические разновидности оливина: преобладающие крупные порфирокласты и мелкозернистый мозаичный агрегат. Порфирокласты представлены линзовидными, ленточными индивидами и имеют строгую предпочтительную ориентировку по форме. Размер для крупных зерен по длине доходит до 3,4 мм. Характерна высокая степень анизотропии, отношение длины к ширине составляет 2:1 и более. Границы порфирокласт неровные с зазубренными и рваными краями. Хорошо развита спайность. Микроструктура агрегатов оливина обнаруживает сходство с порфирокластовым типом, отличаясь более высокой удельной протяженностью зёрен и значительной степенью ориентации (табл. 2). Мелкозернистый мозаичный агрегат состоит из эллипсоидальных субизомет-ричных либо удлиненных зерен оливина размером до 0,8 мм. Мелкие вытянутые зерна оливина ориентируются согласно удлинению крупных порфирокласт. Оливин в мозаичном агрегате обычно сохраняет следы деформации: волнистое погасание и полосы сброса. Для мозаичных зерен характерна высокая удельная протяженность границ зерен и слабая степень ориентации (табл. 2). Мозаичный тип оливина пользуется незначительным распространением и приурочен к краевым частям массива. Дуниты с мозаичной структурой характеризуются наличием равномерно зернистого мозаичного агрегата зерен оли- 227 вина (табл. 1), среди которых отмечаются редкие порфи-рокластовые зерна оливина. Отмечается присутствие редких зерен хромшпинелидов (до 6%). Оливин имеет суби-зометричную, линзовидную форму. Размер зерен преимущественно менее 0,9 мм. Для него характерны неоднородное погасание и полосы сброса, ориентированные под углом к удлинению индивидов. Этот тип обладает максимальной удельной протяженностью зёрен оливина и слабой степенью ориентации (табл. 2). Рентгеноструктурный анализ. При рентгеност-руктурном анализе дунитов основное внимание уделя- лось определению размера кристаллитов оливина в выделенных типах деформационных структур оливина. Для этого были приготовлены образцы дунитов с разными петроструктурными типами оливина, которые помещались в дифрактометр (ДРОН) и облучались рентгеновским излучением, полученным от медного анода. Исследования проводились в интервале углов 15-115°, в результате которых были зафиксированы дифракционные максимумы и определялась их ширина. Типичный рисунок рентгенограммы оливина показан на рис. 2, а. 100000I IТр-37ia: 80000 60000 40000 20000 п-^-LLuL-_fj \ циЛ ■ . 1 il .4- 100 2Q(CoK) 0.0020 -i Тр-37 0.0010 - 0.0000 0.00 sinQ/L 0.40 (б) Рис. 2: а - рентгенограмма образца дунита (обр. Тр-37); б - зависимость Холла-Вильямсона, отражающая средние размеры кристаллитов оливина (обр. Тр-7) Полученные значения ширин рентгеновских линий аппроксимировались линейными зависимостями типа Y=AX+B в координатах Холла-Вильямсона (Ось Y -(fcosO/X, Ось X - sinOA,), в которых В определяет размер кристаллитов (D=l/B) [7, 8]. Типичный график зависимости Холла-Вильямсона представлен на рис. 2, а. Характерно, что для всех образцов экспериментальные точки разделяются на два тренда: с большими ширинами (большие значения (3cos9/X) и с маленькими. Это означает, что в системе присутствуют два типа кристаллитов, в которых ширина линий различается в три-четыре раза, т.е. присутствуют кристаллиты, средний размер которых различается в 3-4 раза. Эти данные представлены в табл. 3. Таблица 3 Средние размеры кристаллитов оливинов по данным рентгеноструктурного анализа в различных петроструктурных типах № шлифаПетроструктурные типы оливинаРазмерность зерен оливинаРазмер кристаллитов, Нм Тр-37Прото гранулярныйкрупные143 мелкие91 Тр-49Порфирокластовыйкрупные147 мелкие92 Тр-53 крупные160 мелкие33 Тр-7Порфиролейстовыйкрупные133 мелкие34 Тр-13Мозаичныйкрупные74 мелкие28 Анализ полученных результатов ренгеноструктурного анализа позволил выявить зависимость размера кристаллитов оливина от степени пластического деформирования дунитов, т.е. от их петроструктурного типа. Протогранулярный тип характеризуется максимальными размерами зерен оливина (6-7 мм) при незначительной роли мелких (с размерами до 0,5 мм). Для этого петроструктурного типа размеры кристаллитов составляют преимущественно около 140 нм (табл. 3), которые, очевидно, характерны для крупных зерен оливина. На- ряду с крупными присутствуют кристаллиты меньших размеров (91 нм), которые, вероятно, соответствуют мелким рекристаллизованным зернам. Порфирокластовый тип выделяется наличием крупных порфирокластовых зерен оливина, погруженных в мелкозернистый рекристаллизованный агрегат. В изученных образцах выявляется различная размерность порфирокластовых индивидов и мелких зерен оливина, слагающих основную массу. Наиболее крупные порфирокласты установлены в образце Тр-53, где 228 их размер составляет 6-9 мм, для них выявлен размер кристаллитов 160 нм (табл. 3). Мелкие рекристаллизо-ванные зерна в этом образце имеют размеры примерно 0,3 мм и размер кристаллитов 33 нм. В образце Тр-49 порфирокласты имеют меньшие размеры в среднем 3-4 мм, у этих порфирокластов отмечается уменьшение размеров кристаллитов до 147 нм. Однако размеры рекристаллизованных зерен значительно больше и составляют примерно 0,9 мм. Они обладают большим размером кристаллитов 92 нм. Порфиролейстоеый тип. Отличительной особенностью микроструктуры этого типа является развитие среди мелкозернистого (0,4-0,8 мм) мозаичного агрегата оливина удлиненных порфиролейстовых индивидов (1,7-3,4 мм). Отличается от порфирокластового большей степенью пластической деформации и характеризуется наличием субпараллельно ориентированных порфирокластовых зерен. Для крупных удлиненных индивидов размер кристаллитов составляет 133 нм, а в мелкозернистом мозаичном агрегате кристаллиты имеют размер 35 нм (см. табл. 3). Мозаичный тип. Мозаичный тип микроструктуры в дунитах характеризуется присутствием мелких зерен оливина (менее 0,5 мм, иногда до 0,9 мм). Для этого микроструктурного типа кристаллиты отличаются минимальным размером, составляющим 28 нм, среди которых отмечаются более крупные кристаллиты 74 нм (см. табл. 3). Обсуждение. Тарлашкинский массив локализован в жесткой раме глубокометаморфизованных пород протерозоя и представляет собой конкордантное, крутопадающее линзовидное тело субширотного простирания. Будинированная форма массива связана с интенсивными сдвиговыми деформациями вдоль глубинного разлома, контролирующего его размещение. Синтекто-нические пластические деформации пород массива и его обрамления осуществлялись в условиях амфиболи-товой и частично гранулитовой фации метаморфизма. Признаки пластического течения, обусловленные сдвиговыми деформациями, постоянно фиксируются в дунитах массива, что подтверждается многообразием их петроструктурных особенностей, которые образовались механизмами трансляционного скольжения и син-тектонической рекристаллизации. В оливинах трансляционное скольжение сопровождалось образованием многочисленных полос излома и возникновением неоднородного облачного погасания. Преобладающим механизмом пластической деформации дунитов является синтектоническая рекристаллизация, которая сопровождалась образованием тонкозернистых мозаичных агрегатов на месте исходных предельно насыщенных внутрикристаллическим напряжением зерен оливина. Проявление обоих механизмов пластической деформации дунитов способствовало образованию последовательной серии петроструктурных типов оливина: протогранулярный-> порфирокластовый-> порфи-ролейстовый -> мозаичный. Установленная последовательность отражает увеличение степени деформации дунитов от центральных частей массива к краевым и выражается в формировании динамометаморфической зональности. С возрастанием степени деформации дунитов происходит их интенсивный порфирокластез, что приводит в увеличению удельной протяженности границ зерен оливина и возрастанию степени их ориентации от протогранулярного типа к порфиролейстово-му, а в полностью раскристаллизованном - мозаичном типе она снова становится незначительной. Результаты рентгено-структурного анализа хорошо согласуются с оптической микроскопией. Исходные порфирокласто-вые зерна оливина имеют максимальные размеры кристаллитов, а для рекристаллизованных индивидов устанавливается уменьшение размера кристаллитов с увеличением степени деформации дунитов. В результате полной перекристаллизации возникают дуниты, сложенные мелкозернистым мозаичным агрегатом оливина, в котором размеры кристаллитов и зерен становятся минимальными. Таким образом, петрографическое и рентгенострук-турное изучение дунитов Тарлашкинского массива показало, что они испытали интенсивную пластическую деформацию. Они повсеместно обнаруживают признаки пластической деформации, которые проявляются в наличии полос пластического излома, волнистого погасания, а также синтектонической рекристаллизации с образованием порфирокластовых и мозаичных структур. Возрастание степени пластической деформации дунитов выражается в образовании последовательных петроструктурных типов оливина: протогранулярный, порфирокластовый, порфиролейстовый, порфиролей-стовый и мозаичный. Их количественная оценка выражается в увеличении удельной протяженности границ зерен оливина, изменении степени их ориентации, а также уменьшении размера кристаллитов.

Скачать электронную версию публикации