ТЕМА: МЕТАМОРФИЗМ

ТЕМА:
МЕТАМОРФИЗМ
Горные породы (и осадочные, и магматические) после своего образования
могут попасть в такую эндогенную обстановку, которая будет существенно отличаться от обстановки их образования. На горную породу будут оказывать влияние
различные эндогенные силы: температура, давление вышележащих толщ, глубинные флюиды (прежде всего вода), углекислота. Изменение магматических и
осадочных пород в твердом состоянии под воздействием эндогенных факторов
без изменения химического состава называется метаморфизмом. Кроме физикохимических факторов на характер изменений влияет состав исходных пород. Весь
процесс преобразования протекает при сохранении горных пород в твердом состоянии. Вновь сформированные породы называют метаморфическими.
Иначе говоря, сущность этого эндогенного процесса заключается в приспособлении горных пород к термодинамическим условиям среды, отличным от
условий их образования.
Изменению подвергаются:
1. минеральный состав;
2. структуры и текстуры.
Факторы метаморфизма
Температура.
1.
2.
3.
4.
5.
Источниками тепла в земной коре являются:
распад радиоактивных элементов;
магматические расплавы, которые, остывая, отдают тепло окружающим горным породам;
нагретые глубинные флюиды;
тектонические процессы;
резкий удар.
Используется понятие геотермический градиент, т.е. изменение температуры на 1 км глубины. При этом значение геотермического градиента в разных районах резко различается и может варьировать от 6 до 1800С. Среднее значение геотермического градиента – 330 на 1 км.
Температура резко ускоряет протекание химических реакций, способствует
перекристаллизации вещества (сильно влияет на процессы минералообразования).
Возрастание температуры приводит к обезвоживанию (дегидратации) минералов,
формированию более высокотемпературных минеральных ассоциаций, лишенных
воды. Обычно метаморфические преобразования начинаются при температуре
выше 2000С.
Давление подразделяется на литостатическое, обусловленное массой вышележащих горных пород, и стрессовое (одностороннее), связанное с тектоническими направленными движениями.
Литостатическое давление обусловлено: 1) глубиной залегания пород, 2)
плотностью пород, и на глубине 5 км может превышать 1000 атм., а на глубине 25
км - 5000 атм.
Возрастание давления ведет к уплотнению пород, способствует дегидратации
минералов, и, как следствие, к повышению температуры плавления пород.
При одновременном действии температуры и литостатического давления породы на значительных глубинах переходят в пластичное состояние.
Стрессовое давление проявляется в верхней части земной коры и выражается в образовании определенных структурно-текстурных особенностей пород и
специфических стресс-минералов. Стрессовое давление вызывает механические
деформации горных пород, их дробление, рассланцевание, увеличение растворимости минералов в направлении давления. В подобные зоны проникают флюиды, под воздействием которых породы испытывают перекристаллизацию. Одностороннее давление способствует изменению ориентировки породообразующих
минералов – они располагаются перпендикулярно направлению спайности (рассланцовка).
Флюиды, к которым относятся H2O, CO2, CO, CH4, H2, H2S, SO2 и другие переносят тепло, растворяют минералы горных пород, переносят химические элементы, активно участвуют в химических реакциях и играют роль катализаторов.
Значение флюидов иллюстрируется тем, что в «сухих системах», т. е. лишенных
флюидов, даже при наличии высоких давлений и температур метаморфические
изменения почти не происходят.
Типы метаморфизма
Метаморфизм подразделяется на:
1. Региональный;
2. Контактовый;
3. Динамометаморфизм;
4. Ударный.
Региональный метаморфизм охватывает огромные площади. Проявляется в
условиях, когда отдельные участки земной коры испытывают длительное погружение. Любое погружение компенсируется осадконакоплением. В результате погружения первичные породы (например, осадочные) перемещаются из верхних
горизонтов в более глубокие. На большой глубине под действием высоких температур и давления при участии глубинных флюидов породы постепенно изменяются. В результате образуются обширные площади, сложенные метаморфическими
породами одного типа.
В зависимости от температурных условий региональный метаморфизм подразделяется:
I - низкотемпературный (300-500oС) – фация зеленых сланцев. Минералыиндикаторы: хлорит, эпидот, серицит. Горные породы: глинистые сланцы, филлиты, хлоритовые сланцы, серицитовые сланцы, тальковые сланцы.
II - среднетемпературный (500-650oС) – амфиболитовая фация. Минералы-индикаторы: биотит, мусковит, амфиболы, плагиоклаз, кварц. Горные породы:
гнейсы, амфиболиты, кварциты, мрамора, слюдяные сланцы.
III - высокотемпературный (более 650oС) – гранулитовая фация. Минералы индикаторы: пироксены, гранат, оливин. Горные породы: гранулит, эклогит.
При дальнейшем погружении начинается частичное плавление горных пород.
Возникают магматические расплавы. Нередко в одном образце можно увидеть
особенности строения и состава, характерные, например, для гнейса и гранита.
Такие породы так и называют гранито-гнейсы или мигматиты. Такое сильное
преобразование носит название ультраметаморфизм.
Контактовый метаморфизм обусловлен тепловым воздействием интрузивных тел на вмещающие породы. В результате прогрева вмещающие породы испытывают перекристаллизацию и изменение минерального состава. Поэтому все интрузивные тела окружены ореолом контактово-измененных пород. Наиболее характерные породы контактового метаморфизма – роговики, кварциты и мраморы.
Динамометаморфизм обусловлен проявлением резкого одностороннего
(стрессового) давления в верхних частях земной коры. В результате исходные
горные породы испытывают дробление (катаклаз). Возникают породы (по степени
интенсивности дробления): тектонические брекчии, катаклазиты и милониты (материал полностью истерт в порошок). Обычно динамометаморфические образования проявляются в виде линейно-вытянутых зон шириной до нескольких сот метров. В породах часто наблюдаются зеркала скольжения.
Ударный метаморфизм возникает при воздействии на горные породы мощной ударной волны, вызванной падением на землю крупных метеоритов, при котором мгновенно выделяется огромная энергия. При образовании метеоритного
кратера (астроблемы) породы разрушаются, дробятся, перемещаются, плавятся и
испаряются. На поверхности Земли известно около 200 крупных астроблем. Породы, слагающие борта астроблем, получили название импактиты.
Структурно-текстурные особенности метаморфических пород
1. При незначительном проявлении метаморфических преобразований в метаморфизованных породах наблюдаются реликтовые структуры и текстуры оставшиеся от исходных пород.
2. Процессы перекристаллизации и нового минералообразования носят название
бластез. Поэтому структуры метаморфических пород называют бластовыми.
3. Дальнейшая классификация – по форме зерен:
Гранобластовая – зерна имеют изометричные очертания
Нематобластовая – зерна игольчатые и призматические
Лепидобластовая – зерна чешуйчатые, пластинчатые
Порфиробластовая.
4. Текстуры:
Сланцеватая – при одинаковой ориентировке пластинчатых или удлиненных
зерен
Гнейсовая – линейное расположение изометричных или слабовытянутых зерен.
Плойчатая – наблюдаются мелкие складки
Массивная.
МПИ в связи с метаморфизмом
С этими же породами связаны очень важные в практическом отношении метаморфогенные месторождения, содержащие железные руды (КМА), графит, золото (Витватерсранд), уран (Малиновское), медь (Джесказган), кварциты, мраморы и др.
ТЕМА
МЕТАСОМАТОЗ
Метасоматоз – процесс преобразования исходных горных пород с изменением химического состава. Одни элементы выносятся и, наоборот, происходит привнос других элементов. Образовавшиеся породы называют метасоматическими.
Проявление метасоматоза чаще всего связано с внедрением интрузивных тел.
При становлении интрузивных тел часто происходит взаимообмен составными
частями между магматическим расплавом и вмещающими породами (биметасоматоз). Преобразование протекает, так же как и при метаморфизме, в «сухом» виде. Формируется зона измененных пород, которая характеризуется минералогической зональностью.
Метасоматические преобразования могут осуществляться двумя путями:
1. Диффузия
2. Инфильтрация – просачивание активных ювенильных вод, обогащенных летучими веществами
Например, на контакте гранитов и известняков формируются метасоматические породы – скарны.
Гранит – пироксеновый скарн – гранат-пироксеновый скарн – гранатовый скарн –
гранат-амфиболовый скарн – амфиболовый скарн – эпидотовый скарн – эпидотхлоритовый скарн – известняки.
На контакте гранитов и песчаников (вулканических пород) часто возникают
березиты. Для березитов характерен минеральный состав: кальцит, пирит, фуксит
(зеленая слюда), кварц, альбит.
Грейзены – возникают на контакте гранитов с кристаллическими сланцами,
гнейсами, кварцитами, магматическими породами кислого состава. Состав: кварц,
мусковит, флюорит, полевые шпаты, часто драгоценные камни (топаз, турмалин,
берилл).
С метасоматическими процессами связаны месторождения практически всех
металлов из таблицы нашего известного земляка.