Международный журнал «Journal of Structural Geology» опубликовал статью геологов Кольского научного центра, которая подводит итог работы по изучению механизмов деформации метаморфических пород и эволюции их складок. Ученые Геологического института Кольского научного центра Илья Горбунов и Виктор Балаганский описали новый вид спиральных структур, обнаруженных в тонкослоистых сланцах Кейвского террейна – части Балтийского щита, расположенной на востоке Кольского полуострова. Кейвский террейн заметно отличается от всех смежных тектонических блоков: здесь развиты породы, которые не встречаются ни в одной другой области щита. Некоторые из слагающих его пород смяты в разнообразные складки. Возникновение таких складок обусловлено сложными процессами передвижения тектонических блоков в разных направлениях в разное время. Объяснив механизм появления складок и других структур, можно восстановить историю перемещения блоков горных пород на различных территориях, пользуясь этими структурами в качестве маркеров.

Рис. 1. (а) Основные тектонические единицы северной части Фенноскандинавского щита (упрощенно). (б) Схематическая геологическая карта Кейвского террейна (упрощенная)

Рис. 1. (а) Основные тектонические единицы северной части Фенноскандинавского щита (упрощенно). (б) Схематическая геологическая карта Кейвского террейна (упрощенная)

 

Обнаруженные апатитскими геологами небольшие спиральные коконы длиной от трех до десяти и более сантиметров и шириной полтора-два сантиметра состоят из микрослойкового сланца, свернутого в сжатые спирали. В горных породах спиралевидные узоры встречаются довольно редко. Самый хорошо изученный случай – это цепочки микровключений в порфиробластах граната и некоторых других минералов. Сначала ученые считали, что в этом случае спиральные узоры образуются при синхронном росте и вращении порфиробластов (более жестких включений) в условиях деформации простого сдвига (simpleshear). Позднее были предложены альтернативные модели, предполагающие развитие взаимно перпендикулярных систем слоистости. Однако все выдвинутые предположения опирались на разницу в жесткости между растущим порфиробластом и окаймляющих его тонких слоёв. Новые же спиральные структуры не имеют жесткого «ядра», вокруг которого, как предполагалось ранее, могут вращаться слои при сдвиговом течении. Важно отметить, что похожие структуры формируются при деформации рыхлых пород во время оползней, но их условия образования все-таки довольно сильно отличаются от условий, в которых возникли спиральные структуры, описанные в новой статье.

Изучение спиральных коконов оказалось непростой задачей. Понять механизм их образования помогла трехмерная реконструкция, выполненная путем последовательного разрезания образцов породы на тонкие пластины и отслеживания маркерных слоёв на срезах.

Развитие коконов является особым случаем эволюций складок с изначально криволинейными шарнирами.  В центре коконов наблюдаются сжатые микроскладки продольного изгиба. Эти микроскладки могли выступать как жесткое ядро, вокруг которого начинали заворачиваться слои. Направление закручивания микрослоев в спиралевидных коконах совпадает с ранее установленным направлением тектонических движений, определяемым по обычным индикаторам направления деформации простого сдвига. Поэтому и спиральные коконы сами по себе являются новым таковым индикатором.

Новое исследование спиральных структур вносит важный вклад в понимание механизмов пластического течения в метаморфических породах, испытывающих значительную деформацию простого сдвига, характерную для крупномасштабных движений тектонических плит.

 

Информация и фото предоставлены пресс-службой Кольского научного центра РАН