Орієнтирні діаграми мінералів

Орієнтирні діаграми мінералів (діаграми орієнтування кристалографічних елементів мінералів) використовуються для визначення якісних та кількісних характеристик, а також механізмів формування анізотропії гірських порід на мікроструктурному рівні. Будуються такі діаграми за даними замірів азимутального та кутового орієнтування (відносно певних фіксованих напрямків) кристалографічних елементів мінералів на федоровському столику. При цьому виконуються заміри таких елементів як: 1) оптична та двійникова вісь, 2) вісь індикатриси, 3) полюси (нормалі до площин) поверхонь спайності та 4) грані та ребра кристалів, двійникових швів тощо.

Для побудови орієнтирних діаграм використовуються мінерали, які в певних структурно-реологічних обстановках (мезозона і катазона) спроможні до пластичного або пластичноподібного деформування шляхом переорієнтації відзначених вище елементів кристалічної ґратки.

Рис. 3.2.42. Рівнокутова стереографічна сітка Вульфа

До мінералів зазначеного типу належать слюди (біотит, мусковіт, серицит та ін.), кварц, кальцит, хлорит, тальк, а також певною мірою доломіт, польові шпати, амфіболи, піроксени, олівін, нефелін. У слюдах при цьому враховується напрямок досконалої спайності по базопінакоїду (001). У кварцу основним елементом для мікроструктурного аналізу служить оптична вісь. Кальцит у цьому відношенні більш різноманітний: мікроструктурними елементами у нього є оптична вісь, а також один із полюсів ромбоедра при двійниковій будові зерен цього мінералу та форма зерен цього мінералу. У доломіта використовується вихід оптичної осі, який часто збігається з напрямком видовження зерен. У плагіоклазів для мікроструктурних замірів використовують спайність по напрямку (010), а у амфіболів – лінійність, яка проявлена як система паралельних мікрограней по спайності (100) і яка найчастіше збігається з видовженням зерен цього мінералу. Заміри орієнтування олівіну виконуються по видовженню його зерен, сплющених по (010).

Рис. 3.2.43. Планісфера Проніна

Для побудови орієнтирних діаграм використовуються стереографічні проекції та ті ж сітки, про які йшлося вище при розгляді статистичних методів вивчення тріщинуватості. Але в даному випадку перевага надається екваторіальній рівнокутовій стереографічній сітці, відомій в літературі як сітка Вульфа (рис. 3.2.42). Характерною особливістю останньої є те, що вона побудована способом проектування меридіанів та паралелей променями з нижньої точки сфери на площину одного з меридіанів.

Планісфера Проніна

Зовнішнє коло такої сітки розбито на 360° і являє собою азимутальну шкалу, нульовий напрямок котрої збігається з верхнім кінцем центрального меридіана. Меридіани (дуги великих кругів, які сходяться в нульовій точці) позначаються цифрами від 0 до 90. Вони відповідають значенням кута нахилу прямих або площин до горизонту.

Сітка даного типу несе в собі значні спотворення площ, які проектуються на неї з півсфери. Зокрема, будь-які нами умовно вибрані на цій сфері рівні за розмірами площі на сітці біля центра зображуються меншими площами, ніж на периферії. Але у цієї сітки є достоїнство, яке робить її зручною для вирішення геометричних задач і в тому числі для побудови орієнтирних діаграм мінералів, де на першому місці стоять кутові співвідношення. Цим достоїнством є те, що вона зберігає дійсні кутові співвідношення прямих і площин, які проектуються на сферу.

На стереографічну проекцію лінійні елементи і полюси площинних елементів виносять у координатах, які згідно із замірами на федоровському столику також складаються з азимутального та кутового. При побудові полюсів площинних елементів відлік меридіанів виконують із центра до периферії сітки, а при побудові проекцій прямих і площин – навпаки. Засіб упорядкування діаграм досить простий. Дані замірів на федоровському столику у вигляді точок та у відповідних координатах наносяться на восківку, накладену на сітку Вульфа. Далі обробка отриманих даних виконується за технікою, яка використовується при обробці діаграм на сітці Ламберта – Шмідта (див. розд. "Статистичні методи вивчення тріщинуватості"). По закінченні роботи восківка накладається на спеціальну планісферу, яка складається із системи кіл різного діаметра (він збільшується від центра до периферії сітки), але котрим відповідає рівна площа на сфері (рис. 3.2.43). Потім підраховується число точок усередині кожного кружка і біля його центра. На краях сітки, де круги представлені своїми половинками, число точок подвоюють, тому що сума таких подвоєних точок буде відповідати кількості точок, що лежать усередині кружків, частина яких зображена на проекції, а інша схована. Після того як визначено кількість точок у кожному крузі, проводять ізолінії довільно вибраних інтервалів відсотків кількості точок, які визначалися від загальної кількості точок (замірів).

Нижче під діаграмою вказується мінерал і мікроструктурний елемент, за якими вона побудована, та інтервали відсотків, через які проведені ізолінії. У центрі й на краях діаграми позначають точки виходу структурних осей (a, b, c).

Рис. 3.2.44. Орієнтирні діаграми S-тектонітів (а, б), та B-тектонітів (в), складені по кварцу (із кн. Н.А.Єлисєєва, 1967)

Візерунки, які утворюються на орієнтирних діаграмах ізолініями, відображають характер просторової впорядкованості (ступені орієнтованості) мікроструктурних елементів. Збільшення щільності ізоліній підкреслює зростання просторової впорядкованості цих елементів, а поява відсоткових максимумів (аномалій) відповідає високим ступеням подібної орієнтованості. Максимумів може бути один, два і більше. Вони можуть мати форму смуг чи бути майже ізометричними, а також утворювати ланцюжки, лінійні, дугоподібні та навіть концентричні смуги.

Породи, які на орієнтирних діаграмах характеризуються максимумами впорядкованості мікроструктурних елементів і які безсумнівно мають деформаційне походження, прийнято називати тектонітами.

Характер орієнтації відмічених мікроструктурних елементів у зазначений системі структурних координат не завжди збігається з просторовою орієнтацією структур течії порід на макрорівні. Такий незбіг обумовлено відмінністю механізмів зсувної деформації на рівні геологічних тіл та навіть зерен (і будь-яких інших частин) породи від подібної деформації на рівні кристалічної ґратки мінералів, про які йшлося вище.

У зв'язку з відзначеним при зіставленні орієнтації мікроструктурних елементів тектонітів із макроелементами структур течії гірських порід на орієнтирних діаграмах, крім осей деформації мінералів, показують ще головні осі деформації макроструктур, які позначаються великими літерами – А, В, C, аплощини кліважу та сланцюватості – S.