МЕТАМОРФИЧЕСКИЕ ПОРОДЫ

Генезис и главные особенности строения аспидных сланцев

Аспидные сланцы образуются при интенсивном складкообразовании и слабом динамическом метаморфизме за счет глинистых сланцев.

Необходимо помнить о трех положениях, вытекающих из этого утверждения:

1. Некоторые особенности строения исходных пород, т. е. глинистых сланцев, сохраняются и в аспидных сланцах. Наиболее важная из таких особенностей — слоистость. Пласты аспидных сланцев представляют неотъемлемую часть некоторого стратиграфического разреза и должны быть определенным образом приспособлены к региональной структуре.

2.         При изучении месторождений аспидных сланцев приходится применять все концепции структурной геологии; особенно часто необходимы понятия о складчатых дислокациях, а именно об осях и осевых плоскостях складок, падении, про- .стирании, склонении. На месторождениях аспидных сланцев геологу приходится иметь дело главным образом со всевозможными складками — антиклиналями и синклиналями, открытыми и изоклинальными, прямыми, наклонными или опрокинутыми.

3.         Пласты аспидных сланцев несут следы интенсивного сдавливания, сопровождавшегося вращением минеральных зерен, перекристаллизацией и пластическим течением материала в твердом состоянии из крыльев в гребни складок. Все эти движения приводят в конечном счете к образованию подобных складок   и аспидного кливажа.

Однако ясно, что это складкообразование протекало в условиях низких температур, так как в аспидных сланцах отсутствуют какие-либо высокотемпературные минералы. Метаморфизм, характеризующийся интенсивным ориентированным давлением и невысокими температурами, называют динамическим. Прекрасное довольно полное описание генезиса аспидных сланцев при метаморфизме приведено в работах Бере (Behre, 1927, 1933).

В процессе развития складкообразования серицит и некоторые другие чешуйчатые минералы, присутствующие в аспидных сланцах, вращаются и постепенно ориентируются таким образом, что плоские поверхности их пластинок становятся перпендикулярными направлению ориентированного давления, а их длинные ребра приобретают взаимно параллельное расположение. Новообразованные минералы, возникающие в процессе перекристаллизации под давлением, также приобретают преимущественно пластинчатую и чешуйчатую форму и ту же общую ориентировку. Такие новообразованные мине- алы представлены главным образом иллитом и хлоритом, ак возникает в аспидных сланцах плоскостная структура, получившая название кливажа. Кливаж простирается перпендикулярно направлению действия ориентированного давления и параллельно осевым плоскостям формирующихся складок ( 4.1). Он независим от плоскости слоистости, причем эти две системы плоскостей могут быть параллельными, находиться во взаимно перпендикулярном положении или быть ориентированными под некоторым произвольным углом.

В процессе перекристаллизации даже унаследованные от исходных глинистых сланцев частицы кварца, не имеющие чешуйчатой формы и спайности, стремятся тем не менее приобрести вытянутую стержневидную форму, тогда как таким унаследованным от первичной породы минералам, как рутил, вообще свойствен игольчатый габитус. Вытянутые частицы всех минералов ориентируются в аспидных сланцах взаимно параллельно в плоскости ориентировки чешуйчатых зерен. Подобное расположение стержневидных кристаллов сообщает породе второе направление повышенной скалываемости, получившее название фиброватости. Как можно видеть на  4.1, фиброватость располагается под прямым углом к кливажу, но параллельна длинным осям всех минеральных частиц, как игольчатых, так и чешуйчатых.

В мощных разрезах глинистых сланцев неизменно присутствуют песчаные, известковые или обогащенные углеродистым материалом прослои. При изменении пород таких толщ до состояния аспидных сланцев исходная неоднородность в них сохраняется. В связи с этим в метаморфической толще мощностью несколько тысяч футов удается установить лишь несколько горизонтов аспидных сланцев мощностью от нескольких до 50 футов, обладающих всеми необходимыми качествами. Однако и в пределах этих благоприятных горизонтов существуют тонкие пласты, различающиеся теми или иными свойствами,—тоном, твердостью и др. Такие полосы, параллельные поверхностям первичной слоистости, секущие под некоторым углом поверхности кливажа, называются лентами (ribbon).

Второстепенные особенности строения

В некоторых аспидных сланцах проявляется тенденция к раскалыванию по тесно сближенным параллельным поверхностям, расположенным перпендикулярно главному кливажу, но параллельно осям складок. В связи с возможностью раскалывания по этой системе плоскостей, получившей название ложного кливажа (false cleavage), или кливажа скольжения (slip cleavage), в аспидных сланцах могут обособляться призматические блоки, в которых две параллельные грани представляют собой плоскости истинного, а две — ложного кливажа. Ложный кливаж по мере увеличения интенсивности его проявления постепенно переходит в более резко выраженные трещины, получившие название сколовых зон (shear zone). Как ложный кливаж, так и трещины сколовых зон обусловливают некоторое смятие поверхностей истинного кливажа в мелкие морщины, в пределах которых он интенсивно нарушен; наблюдаются при этом и признаки зарождающихся сколовых (с проскальзыванием) тектонических нарушений (thrust faulting). Ложный кливаж и сколовые зоны возникают вследствие механического приспособления деформированной толщи к напряжениям, возникшим в ней после складкообразования и формирования истинного кливажа. В участках интенсивного проявления этих вторичных структурных элементов аспидные сланцы теряют практическую ценность. Известно несколько случаев закрытия карьеров после того, как работы на них распространялись в пределы развития ложного кливажа и сколовых зон.

Так же как и в других типах пород, в аспидных сланцах проявляется трещиноватость отдельности (joints). В тех случаях, когда трещины отдельности ограничены выдержанными плоскими поверхностями и отстоят друг от друга на несколько футов, они облегчают эксплуатационные работы; если же трещиноватость отдельности проявляется каким-либо иным, менее благоприятным образом, при добыче сланцев возникает повышенное количество клиновидных и других непригодных к использованию блоков. Трещины отдельности обычно более приоткрыты, нежели трещины кливажа, в связи с чем они облегчают проникновение в карьеры воды и вдоль них развиваются зоны выветривания аспидных сланцев.

Жилы, чаще всего сложенные кварцем и кальцитом, присутствуют только на некоторых месторождениях сланцев и обычно немногочисленны. Иногда устанавливаются более или менее определенные пространственные взаимоотношения между этими жилами и аспидным кливажем, но в других случаях они секут кливаж и поверхность напластования под углами, которые заранее не удается предвидеть. Жилы выполняют полости, возникшие в результате напряжений, проявившихся в аспидных сланцах уже после их образования. На некоторых месторождениях нередко встречаются также дайки. Чаще всего они приурочены к крупным трещинам, которые могут сопровождаться в прилегающих участках аспидных сланцев параллельными зонами локальной и довольно интенсивной трещиноватости.

Сбросы на месторождениях аспидных сланцев не играют заметной роли, так как вызываемые здесь ориентированным давлением напряжения преимущественно разрешаются в процессе складкообразования и перекристаллизации.