Полевое изучение метаморфических толщ и изображение метаморфических пород на геологической карте

В метаморфических толщах залегает много видов ценнейших металлических и неметаллических полезных ископаемых (железные, марганцевые и титановые руды, руды цветных и редких металлов, графит, асбест, слюды тальк, наждак, мрамор и др.), поэтому они давно служат объектами широкого изучения.

Важнейшими задачами полевого изучения метаморфических толщ являются: определение исходного состава пород и вида метаморфизма, стратиграфическое расчленение толщ, изучение их внутреннего строения, выделение основных типов метаморфогенных структур и выяснение генетических и пространственных связей метаморфических пород и их комплексов с месторождениями полезных ископаемых. В итоге этого изучения составляется геологическая карта.

1. Определение исходного состава метаморфических пород.

Исходный состав метаморфических пород устанавливают по их составу и реликтами первичных пород в сочетании с признаками строения толщи. Для первично-осадочных пород важными признаками являются остатки слоистости; повторяющееся чередование одних и тех же слоев; остатки косой слоистости; остатки кластической структуры конгломератов, брекчий, туфов; изредка сохраняющиеся органические остатки, а также частичное сохранение первичного минерального состава и химический состав, близкий к химическому составу той или иной осадочной породы.

Наличие складчатых структур и отчетливая их стратификация указывают на первично-осадочную или вулканогенную природу таких образований.

При этом метаморфизованные лавы и туфы отличаются от пород осадочного происхождения по характерным реликтовым текстурам и отсутствию слоистости, а от силлов – по ореолам первичного метаморфизма. При метаморфизме краевых зон крупных интрузивных тел первоначальная форма тел сохраняется, и нередко в породах наблюдаются реликтовые текстуры и структуры, которые в ряде случаев становятся более отчетливыми (плоскопараллельные, полосчатые и линейные текстуры), но добавляется еще гнейсовидность (кристаллизационная сланцеватость вообще).

Критериями для выяснения причин и типа метаморфизма служат, кроме условий залегания пород (например, складчато-сланцевые комплексы типичны для регионального метаморфизма), минеральный состав пород, текстура, характер и масштаб распространения процесса.

Чрезвычайно важно установить возраст и произвести стратиграфическое расчленение метаморфической толщи, выделив опорные горизонты. Если органические остатки отсутствуют или сохранены плохо, то в основу стратиграфического расчленения метаморфических толщ на комплексы, серии, свиты, горизонты положены литолого-стратиграфические структуры, метаморфические и магматические критерии.

Литолого-стратиграфические критерии и их применение основаны на изучении взаимоотношений метаморфических текстур (сланцеватости, полосчатости и гнейсовидности) с поверхностями первичного наслоения осадочных и других стратифицированных образований, а также на изучении хорошо выраженных в пределах значительных площадей таких образований как горизонты и пачки мраморов, кварцитов и других пород, которые сохраняют признаки первично-осадочного происхождения.

Структурные критерии позволяют расчленить метаморфические толщи на структурные комплексы и этажи, отвечающие определенным стратиграфическим подразделениям. При этом особое значение сравнительное изучение характера дислокаций контактирующих толщ, выявление складок различных генераций и их взаимоотношений.

Метаморфические критерии используются для решения вопросов о степени и характере метаморфизма, выделения в измененных породах зон и фаций и корреляции их со стратиграфическими горизонтами и складчатыми структурами. Установление этих соотношений позволяет решить, в какой степени метаморфизм (в каждом конкретном регионе) является критерием возраста пород. В основе методов, позволяющих выделить критерии метаморфизма, лежат структурно-тектонический и петрологический (особенно парагенетический) анализы.

Магматические критерии основаны на проявлении магматизма в различных метаморфических комплексах. Эти особенности зачастую являются устойчивыми в пределах одновозрастных структурно-фациальных зон.

Наиболее действенным методом является расчленение толщи по угловым несогласиям и базальным образованиям; иногда прослеживаются и древние коры выветривания. Другим рациональным критерием служит привязка метаморфических комплексов к интрузиям, время внедрения которых с большей степенью надежности, чем метаморфических пород, можно определить радиологическими методами. Изучение контактов с интрузиями дает возможность установить верхний (при интрузивном контакте) и нижний (при стратиграфическом контакте) возрастные пределы метаморфических пород. Опорными горизонтами внутри свит нередко служат метаморфизованные эффузивные породы, мраморы, кварциты, полевошпатовые амфиболиты и др.

При картировании метаморфических пород, а также связанных с ними полезных ископаемых, в частности рудных, широко применятся геофизические методы. Например, электроразведка и магниторазведка используются для выявления зон метаморфизма и оруденения. Хорошие результаты дают гравиразведка и промысловая геофизика, а иногда также и сейсморазведка.