2.5. Метаморфизм и метаморфические горные породы

В данном разделе будут освещены следующие важные вопросы.

Дано понятие о метаморфизме, зоны метаморфизма, основные факторы метаморфизма, процесс гранитизации. Метаморфические горные породы: характерные черты минерального состава, структуры и текстуры, наиболее распространенные горные породы. Роль метаморфизма в формировании некоторых рудных месторождений.



Под метаморфизмом принято понимать процессы изменения (преобразования) любых горных пород (осадочных, магматических, метаморфических), происходящие в земной коре после их образования, под воздействием высокой температуры, давления и привноса-выноса вещества.

Все метаморфические процессы делятся на две большие группы: 1) метаморфизм локальный, умеренных глубин или местный, 2) региональный метаморфизм или глубинный.

1. Локальный метаморфизм, в свою очередь, подразделяется на а) автометаморфизм; б) контактовый; в) гидротермальный (средне- и низкотемпературный).

Автометаморфизм — это процесс изменения магматических горных пород после их отвердения или застывания под действием остаточных растворов, циркулирующих в этой же породе и являющихся порождением этой же магмы.

Примеры, серпентинизация ультраосновных и основных горных пород, иногда — доломитов, хлоритизация диабазов.

Контактовый метаморфизм протекает на границе расплавленной магмы с вмещающими горными породами при воздействии тепла, флюидов (вода, бор, инертные газы) идущих от магмы. Ореол или зона контактовых воздействий часто достигает 2–5 км от магматической горной породы. Для этого типа метаморфизма весьма характерен метасоматоз, т. е. замещение одних минералов или горных пород другими.

Примеры, контактовые роговики, скарны (образуются при воздействии на карбонатные горные породы). Гидротермальный метаморфизм — процесс изменения горных пород под воздействием термальных водных растворов, выделяющихся в результате кристаллизации и застывания многих изверженных горных пород. Здесь также большое значение имеют процессы метасоматоза.

2. Региональный метаморфизм проявляется, как это явствует из названия, регионально на больших площадях в подвижных частях земной коры при погружении больших территорий на глубину под воздействием тектонических процессов, и, возникающих при этом больших давлений и высоких температур.

В результате этого типа метаморфизма из известняков и доломитов возникают мраморы, из гранита, диорита или сиенита — гранитогнейсы, сланцы и амфиболиты. На больших и средних глубинах при воздействии температуры и давления породы как бы опять размягчаются или даже расплавляются и текут. Массивные текстуры при этом превращаются в ориентированные (полосчатые, линейные, гнейсовидные, сланцеватые и т. п. текстуры).

На небольших глубинах в породах возникают сланцеватые, дробленные, перетертые или глинистые породы. Если эти измененные породы приурочиваются к каким-то линиям, то говорят о приразломном локальном дислокационном метаморфизме динамометаморфизме. Образуемые при этом породы носят название милониты (от греч. milon мельница), брекчии, сланцы, филлониты, катаклазиты и какириты (рис. 11.1).

Рисунок вертикальной зональности тектонитов


Рис. 11.1. Вертикальная зональность развития тектонитов вдоль разлома

Метаморфические породы, образовавшиеся по магматическим горным породам называют ортопородами (ортогнейсы, ортосланцы и т. п.), а по осадочным — парапородами (парасланцы, парагнейсы и т. д.).

В зависимости от термодинамических условий протекания метаморфизма метаморфизуемых пород выделяют фации метаморфизма, т. е. группы пород, минеральные ассоциации которых соответствуют определенным термодинамическим условиям (температуре — Т, общему давлению — Робщ, парциальному давлению воды РН2О). Для наглядности фации метаморфизма изображаются графически (в координатах Р–Т), с выделением полей устойчивости тех или иных минеральных ассоциаций. Существует сложная классификация фаций метаморфизма. Ниже приводится наиболее распространенная схема фаций регионального метаморфизма.

В зависимости от термодинамических условий протекания метаморфизма метаморфизуемых пород выделяют фации метаморфизма, т. е. группы пород, минеральные ассоциации которых соответствуют определенным термодинамическим условиям (температуре — Т, общему давлению — Р, парциальному давлению воды РН2О). Для наглядности фации метаморфизма изображаются графически (в координатах Р–Т), с выделением полей устойчивости тех или иных минеральных ассоциаций. Существует сложная классификация фаций метаморфизма. Ниже приводится наиболее распространенная схема фаций регионального метаморфизма.

1. Фация «зеленых» сланцев. Температура не выше 250°, давление до 0,3 килобара. Характерны кислые плагиоклазы (альбит), биотит, хлорит, мелкочешуйчатый мусковит (серицит) и др. Данная фация обычно накладывается на осадочные породы.

2. Эпидот-амфиболитовая фация. Температура обычно 250–400°С, давление до 1 килобара. Устойчивы эпидот, амфиболы (главным образом актинолит), олигоклаз, мусковит, биотит и др. Данная фация тоже чаще всего накладывается на осадочные породы.

3. Амфиболитовая фация накладывается на любые типы пород — магматические, осадочные, метаморфические (т.е. уже подверженные метаморфизму зеленосланцевой или эпидот-амфиболитовой фации). Температура метаморфического процесса здесь оценивается в 100–700°С, давление — до 3 килобар. Характерные минералы: роговая обманка, плагиоклаз (андезин), гранат (альмандин), диопсид и др.

4. Гранулитовая фация. Температура 700–1100°С, давление — до 5 килобар. Кристаллизуются минералы, не содержащие гидроксила (ОН): гиперстен, энстатит, а также лабрадор, магнезиальный гранат (пироп) и др.

5. Эклогитовая фация образуется при очень высоких температурах (до 1500°С и более) и высоких давлениях (до 20–30 килобар и более). Устойчивы гранат (пироп), основной плагиоклаз, зеленый пироксен (омфацит). Ультраметаморфизм — разновидность регионального метаморфизма, при котором происходит частичное или полное расплавление пород (частичное обычно называют анатексисом, полное — палингенезом1). Мигматизация2 — сложный процесс образования пород, состоящих из магматического и чередующегося с ним исходного (реликтового) материала.

Гранитизация — широко распространенный процесс метаморфометасоматического преобразования различных пород, конечным продуктом которого являются различные гранитоиды. Является частным случаем более общего процесса гранитообразования. Гранитизация происходит при привносе К, Na, Si и выносе Са, Mg, Fe (при высокой активности щелочей, воды и углекислоты).

Регрессивный метаморфизм (диафторез) — широко распространенный метаморфический процесс, при котором ассоциации минералов, сформировавшихся при высоких температурах и давлениях, замещаются минералами низкотемпературных фаций. Обычно на гранулитовую фацию накладывается амфиболитовая, на амфиболитовую — эпидот-амфиболитовая и зеленосланцевая и т.д.

В процессе метаморфизма образуются месторождения железа, графита, глиноземистых пород и др. Важное практическое значение имеют мраморы и кварциты. При метаморфизме происходит перераспределение и концентрация золота, меди, полиметаллов и др.

Контрольные вопросы

1. Какие существуют типы и виды метаморфизма?
2. Назовите главные факторы метаморфизма?
3. Охарактеризуйте основные фации метаморфизма.
4. За счет каких пород формируются ортометаморфические породы?
5. В чем заключается главное отличие палингенеза от анатексиса?




 
© 2008–2011,   С.Н. Коваленко, кафедра географии ВСГАО. Все права защищены.