Основные понятия и определения формационного анализа магматических пород.

Учение о формационном анализе магматических горных пород зародилось в работах Д.Джадда, Ф.Тернера и Дж.Ферхугена в виде представлений о петрографических провинциях, петрографических периодах и магматических ассоциациях. Современный формационный анализ является одним из замечательных достижений отечественной геологии.

Он сформулирован в трудах Ф.Ю.Левинсон-Лессинга, А.Н.Заварицкого, М.А. Усова, Ю.А. Билибина, Ю.А. Кузнецова, Г.Д. Афанасьева, В.Е. Хайна, Д.В. Рундквиста и других ученых. Он возник из нужд геологической практики и нужд металлогенических построений, как “потребность оперировать при геологическом картировании и всяких геологических обобщениях” крупными геологическими единицами, морфологическое и генетическое сходство которых является предпосылкой их геохимического и металлогенического сходства. В настоящее время формационный анализ является частью общей методики регионального и локального прогноза и служит базой для выработки системы критериев поиска месторождений полезных ископаемых. Его практическая ценность широко признана и не потребует особых доказательств. Общая теория формационного анализа развивается в трех направлениях: геологическом, вещественном и генетическом. Фундаментальными понятиями в учении о магматических формациях являются “магматический комплекс” (МК), “магматическая формация” (МФ), “ряд магматических комплексов”(РМК),”ряд магматических формаций” (РМФ). Все эти понятия пришли на смену понятий “ магматическая ассоциация”, ”петрографическая провинция”, “ петрографический период”, представляя собой дальнейшее развитие этих терминов. К сожалению, до сих пор термины МК, МФ, РМК, РМФ не имеют общедоговоренного значения и требуют специальных пояснений.

Под естественной ассоциацией обычно понимается сообщество набор магматических горных пород, образовавшихся в закономерной последовательности. Считается, что родственные породы естественной ассоциации образуются из одного глубинного магматического источника и поэтому их еще называют парагенезисами магматических горных пород.

Петрографическая провинция – область развития магматических тел данной магматической ассоциации, т.е. это географическое понятие относится к латеральным провинциям.

Петрографический период – интервал времени образования или продолжительность формирования всех магматических тел данной магматической ассоциации.

Понятие о магматических комплексах и магматических формациях

Под магматическим комплексом нами понимается дискетная совокупность или латерально-временной ряд магматических тел, близких по возрасту и месту образования, т.е. характеризующихся одной петрографической провинцией и петрографическим периодом. Его дискретность проявляется в независимости или относительной изолированности пространственно-временного положения от других магматических комплексов, другими словами, в наличии отчетливо выраженных объективных латеральных и временных границ. Установление таких границ для интрузивных комплексов представляет менее сложную задачу, чем для вулканических. 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 несогласии, что сближает эти комплексы с осадочными. Иногда дискретность магматических комплексов проявляется в ярких индивидуальных особенностях минерального или химического состава.

Под временным рядом магматических, например, интрузивных тел нами понимается возрастная последовательность их формирования (по Д.В.Рундивисту-“структура комплекса”), а под латеральным рядом характер пространственного размещения. Латеральный ряд магматических тел может быть телескопированным, если комплексы перекрывают друг друга, диспергированным (ареально размещенным), если они отделены друг от друга по латерали, или латерально-зональным, если в характере диспергированности устанавливается закономерность пространственного положения.

Большинство магматических комплексов являются полипородными многопородными, разнопородными, достаточно гетерогенными и даже контрастными. Частный случай представляют монопородные или однопородные компелксы. В рамках полипородных комплексов в различных целях удобно выделять монопородные комплексы (монокомплексы), хорошо известные под именем породных членов комплекса.

Магматические комплексы характеризуются геологическими, вещественными и генетическими признаками. К геологическим признакам относятся: а) характеристика петрографической провинции; б) характеристика петрографического периода; в) размеры комплекса; г) фациальная характеристика и вертикальная протяженность интрузивного комплекса; д) последовательность формирования магматических тел; е) структурные взаимоотношения комплекса с соседними магматическими, осадочными и метаморфическими комплексами; ж) тектоническое положение комплекса. К вещественным признакам принадлежат: а) количественно-породный или петрографический состав комплекса; б) особенности минерального состава; в) химический-петрохимический и геохимический состав; г) металлогеническая специализация; д) состав включений, особенно мантийных. К генетическим признакам относятся: а) признаки анатексиса; б) признаки дифференциации; в) признаки ассимиляции.

Под магматической формацией в данной работе понимается совокупность близких по петрографическому составу магматических комплексов, сформировавшихся в разные петрографических провинциях в один или в разные петрографические периоды. Таким образом, в понятии “комплекс” объединяются магматические тела, близкие по времени и месту образования, а в понятие “формация”- магматические комплексы, сходные по составу и разные по месту и времени образования. Понятие “комплекс” является геологически конкретным, понятие “формация” относительно абстрактным. Совершено справедливо, что магматическая формация может рассматриваться как вид, а магматический комплекс - как индивид. Термин “формация”, несмотря на некоторую неопределенность своих гносеологических корней прочно вошел в теорию и практику формационного анализа и все попытки заменить его каким-либо другим термином нецелесообразны. Под синхронной магматической формацией нами понимается совокупность близких по составу магматических комплексов, сформировавшихся в разных петрографических провинциях в один петрографический период. Под полихронной магматической формацией понимается совокупность близких по составу магматических комплексов, сформировавшихся в одной петрографической провинции в разные петрографические периоды. Пространственное размещение комплексов в полихронной провинции может быть телескопированным, диспергированным, эшелонированным, зональным или линейным.

Магматическая формация характеризуется теми же признаками, что и комплексы, но в ином аспекте.

А) Числом и размерами комплексов. Число магматических комплексов, слагающих формацию, является важным показателем, свидетельствующем о правомерности выделения данной формации. Размеры магматических комплексов имеют определенное прогнозное значение.

Б) Распространенностью комплексов в пространстве и во времени.

Количественной характеристикой магматической, в том числе щелочной, формации является сумма площадей выходов или объемов горных пород слагающих ее магматические комплексы. Знание размеров магматических формаций позволяет сравнивать их между собой с выделение крупных и мелких и позволяет судить о их рудоносности.

Изучение распространенности магматических комплексов во времени можно производить, с одной стороны, по числу магматических комплексов, с другой, по площадям и объемам магматических пород, приходящихся на тот или иной отрезок геологического времени. Рассмотрение распределения магматических комплексов во времени имеет своей целью определение начала формирования данной формации в истории Земли, выявления магматически активных периодов ее развития и выявления общей исторической тенденции развития данной формации.

В) Вертикальная протяженность формации определяется вертикальной протяженностью слагающих комплексов. В настоящее время в данном вопросе отчетливо выделяются два аспекта - геологический и геофизический.

Г) Последовательность формирования формаций. Сравнение последовательности образования породных членов щелочных комплексов, входящих в формацию, показывает, что они представляют собой не хаотические, а весьма закономерные образования, повторяющихся в комплексах разного возраста и разного географического положения. Если формационный ритм обнаруживает эволюционную тенденцию развития от меланократовых породных членов к лейкократовым, он является гомодромным, противоположная тенденция называется антидромной.

Д) Тектоническое положение формаций определяется тектоническим положением входящих в ее состав щелочных комплексов. Анализ связи щелочных комплексов со структурами крупного порядка типа “континент-океан”, “геосинклиналь-платформа”, “ рифтовая система Земли” показывает, что на этом уровне тектонический контроль щелочного магматизма весьма определен и тектонический признак может быть использован для классификации щелочной формации. Связь между комплексами и структурами меньшего порядка неоднозначна, далека от прямой корреляции и представляет собой перспективу дальнейших исследований.

Е) Количественно-породный состав формаций

Ж) Минеральный состав щелочных формаций

З) Состав включений в щелочных формациях.

Из всей совокупности включений наибольший интерес представляют глубинные, характеризующие субстрат анатектических зон “формационных” магм. Первая попытка систематизации состава глубинных включений на формационной основе, предпринятая Б.М. Владимировым и др. дала положительные результаты. По данным этого автора глубинные включения подразделяются на специфические, присущие только данной формации, и сквозные, повторяющиеся в разных формациях, Так, в кимберлитовой формации специфическими являются включения гранат-ильменитовых и гранатовых перидотитов, а в щелочнобазальтовой формации шпинелевых пироксенитов и перидотитов. К сквозным в обоих формациях принадлежат включения шпинель-гранатовых перидотитов и пироксенитов. Парагенетический анализ специфических включений позволяет наметить уровни глубинного магмаобразования и подразделить зоны анатексиса по глубине залегания, а также позволяет установить связь этих зон с зонами многоярусной астеносферы.

И) Химический состав и геохимическая специализация щелочной формации

К) Металогеническая специализация. Важной практической целью изучения металлогенической специализации щелочной формации является определение потенциальной рудоностноти конкретных магматиченских комплексов с помощью системы прогнозных и поисковых признаков. В настоящее время система этих признаков начинает разрабатываться. Укажем следующее:

1. Крупные размеры щелочных комплексов. Для многих щелочных формаций крупнейшие месторождения полезных ископаемых связаны с крупными комплексами. С хибино-ловозерским комплексом связаны крупнейшие месторождения фосфора, циркония, тантала, ниобия, стронция, с маймеча-котуйским- месторождения фосфора, флогопита.

2. Высокие значения различных “кларков концентрации” и “коэффициентов накопления” в щелочных комплексах являются положительными признаками в плане поисков соответствующей минерализации.

3. Высокая степень дифференцированности или большая контрастность формационного ритма щелочного комплекса является благоприятным признаком на орудениение.

Понятие о ряде магматических комплексов

Основоположник учения о магматических формациях Ю.А. Кузнецов писал, что ”потребность оперировать при геологическом картировании и всяких геологических обобщениях не горными породами, а их ассоциациями давно назрела”. Продолжая эту мысль можно отметить, что при формационном анализе щелочного платформенного магматизма настала необходимость оперировать не только “ ассоциациями”, но и “ ассоциациями ассоциаций”.

Современное понимание терминов “ряд магматических комплексов (формаций)” было сформулировано Ю.А. Кузнецовым [1973г.] развито В.Л. Масайтисом, В.Н. Москолевой, Н.А. Румянцевой [1979г.] и нами [1981г.]. Эти понятия, относящиеся к высокому уровню организации комплексов и формаций, являются фундаментальными понятиями формационного анализа. Вслед за Ю.А. Кузнецовым под “рядом магматических комплексов (РМК)” нами понимается сообщество комплексов, относительно близких по времени и месту образования, т.е. характеризующихся единой петрографической провинцией и единым петрографическим периодом и обычно разных по вещественному составу. Под их “временным рядом” представляется возрастная последовательность формирования в рамках петрографического периода, а под “латеральным рядом” - характер пространственного размещения в пределах петрографической провинции. Последний может быть телескопированным, диспергированным или закономерным латерально-зональным. Ряд магматических комплексов характеризуются геологическими (петрографическая провинция и период, размер, фациальная характеристика и вертикальная протяженность, последовательность формирования, взаимоотношения с соседними рядами комплексов, тектоническое положение), вещественными (количественно-породный состав и другие) и генетическими признаками.

Понятие о ряде магматических формаций

Под “рядом магматических формаций” (РМФ) нами понимается совокупность рядов (“ряд рядов”), близких по набору магматических комплексов, но разных по времени и месту образования. Под синхронным РМФ понимается совокупность близких по составу РМК, сформировавшихся в разных петрографических провинциях в один петрографический период. Многие щелочные петрографические провинции атлантического типа, в частности, Западно-Африканская, Западно-Европейская и другие представляют собой синхронный РМФ. Пространственное размещение в них РМК обычно линейное, иногда диспиргированное. Под полихронным РМФ понимается сообщество близких по составу РМК, сформировавшихся в одной петрографической провинции в разные петрографические периоды. Полихронный РМФ – понятие геологически конкретное. Пример – Красноморско-Аденская щелочная провинция, в которой ряд щелочногабброидно-щелочногранитных комплексов в ходе венд-фанерозойской истории становления провинции повторялся четыре раза. Пространственное размещение РМК в полихронных провинциях может быть телескопированным, диспергированным, зональным (Красноморско-Аденская провинция) или линейным (Нигерийская щелочногранитная провинция).

Под временным РМФ понимается возрастная последовательность образования формаций в пределах ряда, которая в общем виде повторяет структуру слагающих его временных РМК и представляет собой закономерную и ритмичную последовательность высокого ранга - ритм формационного ряда. Этот ритм может быть полным, неполным или сокращенным. В последнем случае может идти речь о выделении субряда магматических формаций. РМФ характеризуется геологическими (число и размер РМК, распространенность РМК во времени и в пространстве, последовательность формирования, вертикальные РМК, тектоническое положение РМК), вещественными (количественно-породный состав и др.) и генетическими признаками.

Число рядов магматических комплексов (РМК), слагающих ряд магматических формаций (РМФ), является объективным показателем, свидетельствующим о необходимости выделения данного РМФ.

Ряды магматических формаций, как и ряды магматических комплексов, характеризуют крупные тектонические структуры - рифтовые зоны, срединные массивы, синхронные ряды магматических формаций широко развиты по простиранию этих протяженных структур. Сравнение количественно-породных и химических составов синхронных и, особенно, полихронных рядов магматических формаций позволяет судить об их латеральной и возрастной эволюции в течение одной или нескольких тектоно-магматических эпох.