Вторичные структуры агрегатов рудных минералов, возникающие при деформации

Во многих рудах наблюдаются структурные доказательства деформации, которые варьируют от обусловленного давлением двойникования до полного катаклаза. Степень деформационных эффектов и их сохранность в отдельных минеральных зернах широко изменяются в зависимости от самого минерала, скорости и природы деформации, ассоциирующихся минералов, температуры и длительности деформации и постдеформационной истории. Начало реакции минералов на деформацию, по-видимому, прежде всего зависит от твердости; поэтому такие минералы, как многие самородные металлы, сульфосоли, сульфиды меди и серебра, деформируются наиболее легко, Cu-Fe-сульфиды и моносульфиды — менее легко, а дисульфиды, окислы и арсениды — наиболее трудно. В соответствии с этим в полиминеральных рудах деформационные структуры выявляются лишь в некоторых минералах. Более мягкие минералы деформируются особенно легко, но они так же легко и перекристаллизовываются, поэтому эффекты деформации в них уничтожаются прежде, чем эти эффекты исчезают в более устойчивых к деформации и перекристаллизации минералах. Наиболее характерные и часто наблюдаемые особенности деформации рассматриваются ниже.

Двойникование, полосчатость изгиба (Kinkbanding), пластинчатость давления. Эти особенности встречаются в рудах, подвергшихся любой степени деформации, и могут быть даже искусственно созданы в некоторых более мягких минералах при грубой обработке образцов. Двойникование может возникать в минералах во время их первоначального роста, в процессе структурного превращения при охлаждении или в результате деформации. Хотя количественные исследования не проводились или были весьма ограниченными, Рамдор считает, что можно различать три главных типа двойниковании (см. рис. 7.16 и 7.17).

Двойники роста: встречаются в виде пластинчатых двойни ков незакономерной ширины и неравномерного распределения, развиты лишь в некоторых зернах и могут перекрещиваться.

Двойники превращения, обычно встречаются в виде веретенообразных сетчатых срастаний, не параллельных во всех зернах.

Двойники деформации: встречаются в виде пластинок одинаковой ширины, часто сопровождаются изгибами, катаклазом и частичной перекристаллизацией (участки очень мелких изометрических зерен), пластинки нередко проходят через соседние зерна.

Эти критерии полезны, но они не могут быть надежными при определении главных типов двойникования. Кларк и Келли при исследовании зависимости прочности некоторых широко распространенных сульфидов от температуры показали, что деформация пирротина может происходить по типу полосчатости изгиба (рис. 7.17, в) с образованием изогнутых субпараллельных пластинок, каждая из которых характеризуется волнистым погасанием или двойникованием. При давлении менее 2 бар и температуре ниже 300 °C преобладает деформация полосчатости изгиба, в то время как при температуре выше 300 °C обычны как изгиб, так и двойниковаиие. В пирротине и многих других умеренно твердых сульфидах (например, антимоните, висмутине) также обычно наблюдаются «пластинки давления» (рис. 7.18), т. е. несколько смещенные части зерен, проявляющие либо волнистое погасание, либо погасающие в несколько отличных положениях. Вызванные давлением двойники или пластинки не выходят, как правило, за пределы участков хрупкой деформации, смятия или очень тонкозернистых зон, в которых раздробленные зерна были перекристаллизованы.

Раскалывание образцов молотком или их повреждение, вызванное дроблением или даже небрежной полировкой, может вызвать локальное двойникование давления в некоторых очень мягких минералах, таких, как самородный висмут (рис. 7.17,б), аргентит и молибденит. Причина такого двойникования обычно выявляется благодаря локальному его распределению или в связи с царапинами; оно может возникнуть в самородном висмуте даже при слабом надавливании кончиком иглы на полированную поверхность шлифа.

Изгиб или смещение линейных образований. О деформации руд часто свидетельствует изгиб или смещение нормально линейных или плоскостных форм, таких, как грани кристаллов, спайность, трещины, двойники, пластинки распада твердых растворов в зернах минералов и первичная зональность или прожилки в минералах. Треугольные выкрашивания по спайности в галените, столь характерные для его диагностики, обычно служат показателем деформации. Хотя границы отдельного выкрашивания могут быть искривленными, эффекты деформации большей частью выявляются по изгибу целого ряда таких выкрашиваний по спайности (рис. 7.19). В обусловленных деформацией двойниковых пластинках в пирротине, ильмените, халькопирите и многих других минералах часто выявляется значительный изгиб, и эти пластинки обычно проходят через несколько зерен, в то время как двойники роста или превращения обычно развиваются в пределах отдельных зерен.

Срастания, образовавшиеся в результате распада твердых растворов кубанита в халькопирите, ильменита в гематите (или наоборот), халькопирита в сфалерите, пентландита в пирротине и борнита в халькопирите (или наоборот), представляют собой часто кристаллографически контролируемые линейные (или плоскостные) образования. Изгиб пластинок, рядов округлых включений, пламевидных выделений или жгутиков свидетельствует о деформации; однако не всегда ясно, что произошло первым — распад или деформация.

Образование складок или смещение первичной полосчатости, образуемой минеральными агрегатами, является обычным признаком многих деформированных руд как в микро-, так и в макромасштабе. Складчатость часто приводит к вязкому течению более мягких сульфидов, таких, как халькопирит, галенит и пирротин, но к хрупкому дроблению более твердых минералов, таких, как пирит, арсенопирит и магнетит. Поэтому более мягкие сульфиды выполняют трещины в раздробленных участках, сложенных более твердыми минералами. Смещение полосок минералов в микромасштабе или минерализованных жилок, сопровождающееся обычно выполнением более поздними генерациями рудных или жильных минералов, часто наблюдается в рудах.

В деформированных рудах часто наблюдаются зоны, вдоль которых происходили сдвиги. В таких зонах рудные минералы могут быть распылены и размазаны параллельно направлению движения. Эти зоны представляют собой обычно плоскостные образования, в которых рудные минералы очень тонкозернисты (иногда перекристаллизованы) по сравнению с окружающей массой; минералы, обычно развитые в виде изометричных зерен, такие, как галенит, часто представлены удлиненными (нередко деформированными и раздробленными) зернами.

Брекчирование, катаклаз и деформационные нарушения (Durchbewegung). О деформации в рудах часто свидетельствует дробление или брекчирование рудных и жильных минералов, особенно, но не исключительно, более твердых и более хрупких, таких, как пирит, хромит и магнетит. Масштаб брекчирования зависит от степени деформации и минерального состава руд. Так, умеренная деформация приводит к значительному брекчированию массивных пиритовых, магнетитовых или хромитовых руд, когда вся деформация реализуется в хрупком дроблении слагающих их минералов. В отличие от этого пирит, находящийся совместно с пирротином или халькопиритом, обычно испытывает незначительные нарушения даже при сильной деформации, так как напряжение воспринимается более мягкими минералами. Заметным исключением являются округлые зерна (rolled) пирита из Сулихьельмы, Норвегия. В этой руде кубические кристаллы пирита заметно округлены, будучи закатанными (rolled) в основную массу пирротина в процессе сильной деформации. Более слабое брекчирование сменяется сложным катаклазом с увеличивающейся степенью фрагментации и дезориентирования, охватывающих в конце концов и рудные, и жильные минералы (рис. 7.20); такая равномерно распределенная деформация была названа Боксом durchbewegung (буквально «движение через»). В зонах сбросов и в рудах, испытавших метаморфизм высокой ступени, могут иметь место распыление рудных и жильных минералов, полная хаотичность в ориентировке обломков, развитие «шариковых структур», в которых обломки сланцев или жильных минералов округлены до «шариков», а также широкое развитие ранее описанных признаков деформации. Внедрение более мягких минералов по трещинам и направлениям спайности более хрупких рудных и жильных минералов представляет собой обычное явление.