Відтворення палеогеодинамічних умов формування кристалічних утворень за даними аналізу їх петрофізичних характеристик

Можливість використання петрофізичних даних для оцінки умови формування кристалічних порід розглядалася неодноразово. Більшість робіт в цій галузі засновано на концепції надбання і збереження породою фізичних характеристик, відповідних певних термодинамічним і фізико-хімічним умовам її формування і наступного існування, на визнанні певної структурно-фізичної "пам’яті" порід. Відтак можливим є створення генетичних петрофізичних класифікацій порід – петрощільнісної, петромагнітної, петрорадіоактивної.

Виходячи з концепції надбання і збереження породою фізичних характеристик, що відповідають умовам її формування, при побудові генетичної петрощільнісної класифікації, з метою розділу впливу породоутворюючих і епігенетичних процесів, були застосовані терміни: "первинно" і "вторинно". Поняття "первинно" - узагальнює умови в яких відбувалися процеси становлення породи, при яких було сформовано більшу частку породоутворюючих мінералів породи. Поняття "вторинно" інтегрує вплив всіх наступних перетворень породи, які, однак, не призвели до переходу в нову якість - нову породу. Слід зазначити, що стосовно докембрійських утворень поняття "вторинно" є достатньо умовним (внаслідок багатоактності процесів перетворень, якими була задіяна більшість порід), і відображає або найпотужніший з епігенетичних процесів, або переважаючий режим змін. Поняття "ущільнення" і "розущільнення" є індикаторами знаку геодинамічного режиму (стиск-розтяг) при формуванні (первинно), або перетворенні (вторинно) породи. Наводячи стислу характеристику петрощільнісних класів (табл.8.31), слід зауважити наступне: клас первинно ущільнених порід об’єднує породи, формування яких відбувалось в умовах стиску (всебічного, однобічного, тощо), а клас первинно розущільнених - формувались в умовах розтягу. При цьому утворення порід обох класів могло відбуватись за різноманітних абсолютних рівнях навантажень. Класифікація не передбачає будь-яких обмежень за хімічним складом порід - в умовах стиску (розтягу) можуть формуватися і діорити, і лейкограніти. Виходячи з цього, немає прямого зв’язку між величиною об’ємної густини і належністю до того чи іншого петрощільнісного класу. Відмінності умов утворення знаходять відображення в: величині відкритої і закритої пористості, об’ємі газово-рідинних включень і ступені стиску (розтягу) решітки однотипних мінералів. Додатковим критерієм ідентифікації може слугувати величина співвідношення кристалохімічної і об’ємної густини - його зменшення (збільшення) вказує, в разі відсутності істотних змін складу, на ущільнення (розущільнення) порід.

Вторинно ущільнені і розущільнені утворення вирізняються набагато ширшими діапазонами зміни (коефіцієнтами варіації) фізичних параметрів (передусім структурно-чутливих). При цьому величина конкретного параметру залежить не тільки від режиму, в якому відбувались епігенетичні процеси (ущільнення - розущільнення), і характеру супутніх деформацій (крихкі-пластичні), але й від початкових умов утворення породи (первинно ущільнена чи первинно розущільнена).

Характерною ознакою вторинно ущільнених порід є зниження V_р і V_s при зростанні об’ємної густини і зменшенні загальної пористості порід (характер зміни ефективної пористості залежить від типу деформацій), а також при зменшенні структурної рихлості. Для вторинно розущільнених порід, навпаки, характерне зниження V_р і V_s при збільшенні загальної і ефективної пористості та зменшенні об’ємної густини. Слід відзначити також зростання коефіцієнтів анізотропності пружних параметрів при будь-яких типах повторних змін.

В генетичній петромагнітній класифікації (табл. 8.32) реалізовано запропонований А.В.Сухорадою генетичний підхід до вивчення магнітних властивостей, який ґрунтується на бімодальному розподілі магнітної сприйнятливості (з мінімумом в діапазоні значень близько 0,001 од.СІ). Згідно з цим, гранітоїдні утворення з c більше цієї рубіжної величини класифікуються як "магнітні", а при величині c<0,001 од.СІ - як "немагнітні". Належність до немагнітного типу засвідчує переважну роль фемічних мінералів в формуванні індуктивної намагніченості порід, а належність до магнітного типу - про наявність достатньої кількості феромагнетиків. Досліджуючи магнітні властивості із застосуванням петрографічної інформації, можна зробити певні висновки про час формування "магнітного образу" породи відносно часу формування самої породи: первинність (сингенетичність) і вторинність (епігенетичність). Клас первинно немагнітних гранітоїдів поділяється на два підкласи: насичених (формувалися в відновному середовищі) і ненасичених залізом. Гранітоїдні утворення магнітного типу формувалися в умовах високої леткості кисню, а належність порід до класу вторинно магнітних свідчить про прогресивне нарощування фугітивності кисню. Останнє, щоправда, може бути й причиною вторинної немагнітності первинно магнітних порід - внаслідок руйнації (окислення) феромагнітних мінералів.

Поділ фізичних параметрів у наведених вище класифікаціях не є випадковим, він відображає характеристичні особливості об’єктів досліджень на різних рівнях організації матерії: елементний - радіоактивна, рудних мінералів - магнітна, породний - щільнісна. Органічне їх сполучення в єдину генетичну петрофізичну класифікацію дозволяє отримати різнорівневу характеристику об’єкту. Паралельне вивчення всіх вище перелічених фізичних параметрів по одним і тим самим зразкам, супроводжуване петрографічними дослідженнями, дозволяє робити достатньо обґрунтовані висновки про умови утворення порід: стиск - розтяг, тип деформації, окислювально-відновні умови. Домінуючу роль при цьому відіграє щільнісна класифікація, адже та чи інша характеристика об’єкту на мікроелементному рівні (чи на рівні акцесорних мінералів) не завжди пов’язана з процесами утворення порід, а може бути або успадкованою, або пов’язаною з епігенетичними змінами.

Таблиця 8.31 - Петрощільнісна класифікація

Таблиця 8.32 - Петромагнітна класифікація гранітоїдів

Подальша розшифровка характеру геодинамічного режиму (стиск - всебічний, нерівномірний, однобічний; розтяг - одновісний, лінійної зони, тощо) передбачає проведення аналізу даних: про величини і співвідношення швидкостей розповсюдження пружних хвиль і обов’язково їх анізотропії (зокрема анізотропії V_s); про величину і природу загальної і ефективної пористості; у випадку парамагнітних порід істотну допомогу надасть також вивчення анізотропії магнітної сприйнятливості, обумовленої в цьому випадку орієнтацією фемічних мінералів.