Магматические формации Общие вопросы изучения магматических формаций

Основные понятия и определения. В учении о магматиче­ских формациях фундаментальными являются следующие понятия: «магматический комплекс», «магматическая формация», «ряд маг-магических комплексов», «ряд магматических формаций». К сожа­лению, до сих пор эти и другие термины, используемые в формационном анализе, не имеют общепринятого значения и требуют специ­альных пояснений. Достижение единообразия в понятийной системе и в подходах к изучению магматических образований может быть достигнуто лишь после полного внедрения в практику «Петрогра­фического кодекса» [14].

Объектами геологического картирования служат горно-по­родные тела разной категории сложности, разнообразные по внут­реннему строению. Поэтому первоочередными задачами магматиче­ской геологии и формационного анализа являются выделение эле­ментарных горно-породных тел и разработка систематики более сложных их сочетаний. Для интрузивных образований (для вулкани­тов схема близка) с учетом сделанных замечаний предлагается сле­дующая ранговая соподчиненность таксономических подразделений: интрузивное тело – интрузивный комплекс – интрузивная серия – группа интрузивных комплексов – ряд интрузивных комплексов (се­рий) – мегаряд; в более общем виде: интрузивная фаза – формация – формационная серия – группа формаций – формационный ряд – ме­гаряд. В табл.1 таксономический ряд местных и общих подразделе­ний интрузивного класса соотнесен с геохронологической шкалой гектономагматической эволюции земной коры.

При расчленении магматических образований основной еди­ницей формационного анализа является магматический комплекс. Следует иметь в виду необходимость соблюдения определенной по­следовательности при проведении работ по расчленению магматитов. При полевых работах фактический материал рационально отра­жать, элементарными терминами, освобожденными от генетиче­ской нагрузки. Это термины непосредственного геологического картирования, своего рода термины-буквы (разновидность породы – крупнозернистый гранит, среднезернистое порфировидное габбро, интрузивная фаза, фация). При оформлении геологических карт, разрезов, возрастных колонок могут употребляться эти же термины и сочетании с другими, которые с минимальными генетическими допусками позволяют

Таблица 1

Соподчиненность таксономических единиц, используемых при формационном анализе интрузивных образований

Структурно-вещественные подразделения		Хронологические подразделения тектономагматическои эволюции	Длительность
общие	местные		формирования
	и региональные
Интрузивная генерация	Интрузивная фаза	Импульс интрузивной деятельности	Десятки – сотни тысяч лет
Интрузивная формация	Интрузивный комплекс	Ритм интрузивной деятельности	Сотни тысяч – первые миллионы лет
Интрузивная формационная серия (серия формаций)	Интрузивная серия (серия комплексов)	Этап интрузивной деятельности	Миллионы – первые десятки миллионов лет
Группа интрузивных формаций	Группа интрузивных комплексов	Период (стадия) тектономагматического цикла	Десятки миллионов лет
Интрузивный формационный ряд	Ряд интрузивных комплексов (серий)	Тектономагматический цикл	Десятки – первые сотни миллионов лет

систематизировать фактический материал. Это термины первоначальных обобщений, термины-слова: ран­няя/поздняя фаза, интрузивный комплекс, интрузивная серия и т.д.

Ранняя/поздняя фаза – результат интерпретации резкого контакта двух фаз. Кроме очевидных критериев, относящихся к явно секущим контактам, укажем дополнительные признаки при не впол­не ясных соотношениях. Признаки более молодой породы – приконтактовая закалка, скопление пегматоидных обособлений и миарол, приконтактовая сиенитизация, графические структуры, директивные текстуры. Признаки более древней породы – приконтактовая биотизация, ороговикование, порфиробластез.

Интрузивный комплекс – это совокупная последовательность нескольких интрузивных фаз, проявляющаяся в фиксированных геологи- ческом пространстве и времени и упорядоченная в отношении изменения состава и физиографического облика пород, слагающих эти фазы. Структурно-вещественная упорядоченность интрузивного комплекса вытекает из эволюционного, направленного характера самого интрузивного процесса. Принцип ограничения комплекса – это дискретность внешних границ, фиксируемая резкими наруше­ниями внутренней упорядоченности, переломами эволюционных трендов.

Под магматическим комплексом понимается дискретная со­вокупность или латерально-временной ряд магматических тел, близ­ких по времени и месту образования, т.е. принадлежащих одной петрографической провинции и единому этапу магматической деятельности. Дискретность проявляется в наличии отчетливо выра­женных объективных латеральных и временных границ. Если лате­ральные границы интрузивных комплексов определяются дискрет­ностью интрузивных массивов, а их временные границы – рвущими и стратиграфическими контактами, то дискретность вулканических комплексов фиксируется с помощью стратиграфических несогласий, что сближает их с осадочными комплексами. Нередко дискретность магматических комплексов проявляется в ярких индивидуальных особенностях минерального или химического состава. Под вре­менным рядом магматических тел понимается возрастная последо­вательность их формирования («структура комплекса»), а под ла­теральным рядом – характер пространственного размещения. Лате­ральный ряд магматических тел может быть телескопированным, если тела перекрывают друг друга, диспергированным (разобщен­ным), если они отделены друг от друга по латерали, или латерально-зональным, если в характере диспергированности устанавлива­ется определенная закономерность пространственного положения. Многие магматические комплексы являются многопородными, иногда гетерогенными и даже контрастными. Вместе с тем среди интрузивных комплексов достаточно обычны монопородные, а в рамках многопородных комплексов в различных целях удобно вы­делять монопородные члены. Магматические комплексы характе­ризуются определенным набором геологических, вещественных и генетических признаков.

К геологическим признакам относятся: • характеристика петрографической провинции; • характеристика этапа тектоно-магматической деятельности; • размеры, масштаб проявления ком­плекса; •фациальная характеристика и вертикальная протяжен­ность интрузивного комплекса; • последовательность формирования пород; • структурные взаимоотношения с соседними магматическими, осадочными и метаморфическими комплексами; • тектоническое положение комплекса. К вещественным признакам следует отне­сти: ♦ количественно-породный, петрографический состав; ♦ особенности минерального состава; ♦химический (петрохимический и геохимический) состав; ♦металлогеническую специализа­цию. К собственно генетическим относятся признаки: «■ анатексиса, палингенеза; ■ дифференциации; ■ ассимиляции, гибридизма; ■ смешения.

Третья группа терминов, используемых при разного рода обобщениях, имеет наиболее интерпретационное значение и придает выводам определенную генетическую направленность. Это терми­ны-фразы: магматическая формация, серия и ряд формаций и др.

Под магматической формацией понимается совокупность близких по петрографическому составу магматических комплексов, образовавшихся в различных петрографических провинциях в один или разные тектономагматические циклы.

Таким образом, если в понятие «комплекс» объединяются сходные магматические тела, близкие по времени и месту образова­ния, то в понятие «формация» – магматические комплексы, сходные по составу и позиции в тектономагматическом цикле и различные по месту и, возможно, принадлежности к тектономагматическим цик­лам. Понятие «комплекс» является геологически конкретным, понятие «формация» – относительно абстрактным. Примером магмати­ческой формации является кимберлитовая, объединяющая много­численные кимберлитовые комплексы (трансваальские, якутские, архангельские) всех континентов в интервале времени от раннего протерозоя до кайнозоя.

Как уже отмечалось, различают конкретные формации и фор-мационные виды. Под первыми понимается совокупность близких по составу магматических комплексов, образовавшихся в разных (или одной) петрографических провинциях в ходе одного тектономагматического цикла и занимающих в истории его развития аналогичное по­нижение. В формационный вид объединяется совокупность близких по составу магматических комплексов, образовавшихся в различных петрографических провинциях в разные тектономагматические циклы и занимающих в истории их развития аналогичное положение (гомологичные магматические комплексы).

Основоположник учения о магматических формациях акад. Ю.Л.Кузнецов писал, что потребность оперировать при геологиче­ских обобщениях не горными породами, а их ассоциациями давно назрела. Продолжая эту мысль, отметим, что при формационном анализе магматизма настала необходимость оперировать не только «ассоциациями», но и «ассоциациями ассоциаций». Так, при регио­нальных исследованиях целесообразно использовать представления о временных и латеральных рядах магматических формаций.

Временной ряд – ряд магматических формаций, образую­щихся последовательно в ходе закономерного развития структурно-тектонических зон. Последовательность формаций в таком ряду отражает эволюцию магматизма, ограниченного в пространстве от­дельной тектонической зоной, а во времени – стадией развития оп­ределенного эндогенного режима. Как частный случай временного ряда выделяется вертикальный ряд, который составляется последо­вательно или синхронно возникающими формациями на разных уровнях глубинности, последовательные члены ряда отражают сме­ну условий становления магматических ассоциаций в вертикальном разрезе одной геологической структуры. Латеральный ряд объеди­няет формации, возникающие синхронно в смежных разнотипных структурах эндогенного режима одного класса и отражает проявле­ния определенного импульса магматической деятельности в разной тектонической обстановке. Временные и латеральные ряды магма­тических формаций, последовательно возникающие во времени, от­ражают развитие магматизма складчатых областей и платформ и рассматриваются как серии рядов магматических формаций, или как эволюционные ряды.

Принципы и методы выделения магматических форма­ций. Формации могут выделяться только при крупных межрегио­нальных сопоставлениях однотипных магматических комплексов, которые являются основным объектом изучения магматических по­род при геологическом картировании в среднем и крупном масшта­бах. При формационном анализе методы геолого-петрографического изучения применяют не к отдельным породам и телам этих пород, а к различным множествам. Основным методом является выделение «сквозных» свойств ассоциаций, направленности изменения этих свойств, соотношений отдельных членов между собой и внешней средой. Главными из используемых при расчленении магматитов и выделении магматических комплексов признаков являются: ◊пространственная сопряженность, ◊ близость геологического воз­раста, ◊однотипное положение в тектонических структурах, ◊ петрографические, ◊минералогические, ◊ петрогеохимические, ◊ петрофизические особенности. Рассмотрим значение и пределы применения перечисленных признаков.

• Пространственная сопряженность площадей развития по­род предполагает возможность выделения магматического ком­плекса в пределах определенной структурно-формационной зоны. Осложнения возникают в связи с приуроченностью тел к структу­рам, пересекающим несколько структурно-формационных зон.

• Близость возраста понимается неоднозначно. Основные выводы могут быть сведены к следующим: 1) все члены единого комплекса должны иметь близкий возраст, т.е. быть практически одповозрастными; 2) длительность становления магматического комплекса, видимо, должна быть соспоставимой с длительностью формирования ярусов систем или их частей; 3) самостоятельный комплекс должен быть отделен от смежных по времени комплексов относительно длительным перерывом.

• Однотипное положение в тектонических структурах следует понимать не как жесткую связь, а как преимущественную при­уроченность того или иного комплекса к определенному типу струк­тур, связи конкретных магматических комплексов с определенными этапами развития структурных зон.

• По удачному выражению акад. Ю.А.Кузнецова, магмати­ческие комплексы отличаются друг от друга, прежде всего петрографическими особенностями – набором пород. Главную роль при этом играет качественный характер набора, а количественные их соотношения чаще имеют вспомогательное значение. В отдельных случаях комплексы могут отличаться и количественными соотно­шениями, если эти соотношения имеют закономерный и повто­ряющийся характер.

• Из минералогических особенностей разных пород единого комплекса наибольшее значение имеют: наличие типоморфных сквозных минералов, специфичность их состава и содержания, зако­номерное изменение состава некоторых породообразующих минералов, близость набора и содержаний отдельных минералов в акцес­сорных ассоциациях.

• Несмотря на различие подходов к оценке петрогеохимических особенностей, следует отметить их возрастающую роль в связи с широким внедрением в практику обработки петрогеохимической ин­формации методов математической геологии и компьютерной техники, а также выявлением закономерных изменений петрохимических и гео­химических признаков от пород ранних фаз к поздним, что позволяет говорить о сериальных взаимосвязях отдельных членов.

• При расчленении магматитов и выделении магматиче­ских комплексов из петрофизических особенностей наиболее час­то используются плотностные, магнитные и радиоактивные свойства. И хотя примеры их достаточно эффективного применения сейчас совсем не единичны, здесь должна работать жесткая система огра­ничений, прежде всего невозможность формально распространять полученные результаты и критерии за пределы тех структурно-формационных зон, где они были установлены.

Проанализировав эти вопросы, наметим наиболее рацио­нальную последовательность работ по выделению магматических комплексов, состоящую из ряда операций:

1) установление петротипов, типовых петрографических разностей, устойчивых в определенных пространственных границах;

2) поиск и интерпретация контактов между петротипами;

3) установление возрастной последовательности формирова­ния фазовых подразделений в рамках отдельных массивов;

4) анализ ритмовой структуры выявленных возрастных цепочек;

5) сравнение частных возрастных цепочек между собой и выделение устойчиво повторяющихся полных и редуцированных по набору фаз звеньев этих цепочек;

6) построение общей суммарной возрастной последователь­ности фазовых подразделений района путем логического сложения частных рядов отдельных массивов;

7) расчленения этого ряда на закономерно связанные наборы фаз, отделенные друг от друга дискретными переломами; последние фиксируются по нарушению структурно-вещественной упорядочен­ности, которой подчиняются выделенные наборы фаз, определяемые как магматические комплексы.

Выделение магматических комплексов упрощается, если ус­тановлено, что:

– магматиты одного упорядоченного набора фаз, с конгло­мератами из этих магматитов в основании, перекрыты эффузивно-осадочной толщей, которая, в свою очередь, прорвана магматитами иного набора;

– «закаленные» порфировые дайки рассекают породы всех фаз одного «упорядоченного набора» и сами срезаются породами иного состава и облика;

– магматиты одного и другого упорядоченных наборов ха-рактеризуются достаточно хорошо выраженными и отличающимися геолого-структурными особенностями (например, в одном случае трещинные тела, в другом – кольцевые).

При установлении подобных соотношений упорядоченные наборы фаз должны быть отнесены к разным магматическим ком­плексам. Подчеркнем, что принципы выделения и корреляции маг­матических комплексов базируются на критериях, которые могут быть объединены в три группы:

1) геолого-структурные, 2) минералого-петpoграфические и 3) петрогеохи- мические. При этом значимость и возможность использования критериев разных групп при выделении магматических комплексов убывают от 1-й к 3-й группе, а при кор­реляциях их, напротив, возрастают.