МЕТАМОРФИЗМ. Изменение магматических и осадочных пород в твердом состоянии под воздействием эндогенных факторов и называется метаморфизмом (греч. <метаморфо> - преобразуюсь, превращаюсь).. ФАКТОРЫ МЕТАМОРФИЗМА

МЕТАМОРФИЗМ

Горные породы после формирования могут попасть в такую геологическую обстановку, которая будет существенно отличаться от обстановки образования породы и на нее будут оказывать влияние различные эндогенные силы: тепло, давление (нагрузка) вышележащих толщ, глубинные флюиды, растворы и газы, воды, водород, углекислота и др.

Изменение магматических и осадочных пород в твердом состоянии под воздействием эндогенных факторов и называется метаморфизмом (греч. < метаморфо> - преобразуюсь, превращаюсь).

Все метаморфические процессы можно разделить на две группы.

1. В одной из них химический состав метаморфизуемых пород не изменяется, т. е. преобразование происходит изохимически .

2. Во второй группе наблюдается изменение состава пород за счет привноса или выноса компонентов. Такой процесс называется аллохимическим .

Под воздействием процессов метаморфизма происходят перекристаллизация исходных пород, изменение минерального, а нередко и химического состава. Метаморфические процессы могут быть разной интенсивности, поэтому в природе наблюдаются все постепенные переходы от практически неизмененных или слабо измененных пород, первичная текстура, структура и состав которых сохранились, до пород, измененных настолько сильно, что восстановить их первичную природу невозможно. Усиление степени метаморфизма, т. е. увеличение температуры (Т), давления (Р) и концентрации флюидов, приводит к изменению или распаду неустойчивых минералов на более устойчивые ассоциации.

ФАКТОРЫ МЕТАМОРФИЗМА

Температура. Источниками тепла в земной коре являются распад радиоактивных элементов; магматические расплавы, которые, остывая, отдают тепло окружающим горным породам; нагретые глубинные флюиды; тектонические процессы и ряд других факторов. Геотермический градиент, т. е. количество градусов на 1 км глубины, меняется от места к месту на земном шаре и разница может составлять почти 100^o С. В пределах устойчивых, жестких блоков земной коры, например на щитах древних платформ, геотермический градиент не превышает 6-10^o С, в то время как в молодых растущих горных сооружениях может достигать почти 100^o С. 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, декарбонатизации известняков и т. д. Обычно метаморфические преобразования начинаются при Т выше 300^o С, а прекращаются, когда Т достигает точки плавления развитых в данном месте горных пород.

Давление подразделяется на

1. всестороннее (литостатическое), обусловленное массой вышележащих горных пород,

2. стрессовое, или одностороннее , связанное с тектоническими направленными движениями.

Всестороннее литостатическое давление связано не только с глубиной, но также и с плотностью пород, и на глубине 10 км может превышать 200 мПа, а на глубине 30 км - 600-700 мПа. При геотермическом градиенте в 25 град/км плавление горных пород может начаться на глубине около 20 км. При высоких давлениях породы переходят в пластичное состояние.

Одностороннее стрессовое давление лучше всего проявляется в верхней части земной коры складчатых зон и выражается в образовании структурно-текстурных особенностей породы и специфических стресс-минералов, таких, как глаукофан, дистен и др. Стрессовое давление вызывает механические деформации горных пород, их дробление, рассланцевание, увеличение растворимости минералов в направлении давления. В подобные милонитизированные зоны проникают флюиды, под воздействием которых породы испытывают перекристаллизацию.

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. с. лишенных флюидов, даже при наличии высоких давлений и температур метаморфические изменения почти не происходят.

ОСНОВНЫЕ ТИПЫ МЕТАМОРФИЗМА

В общем виде метаморфизм подразделяется на

1. региональный

В первом случае метаморфизму подвергаются огромные объемы горных пород, развитые, например, в горно-складчатых поясах, где на большой глубине достигаются высокие температуры и давления при участии глубинных флюидов, обеспечивающих протекание химических реакций. В результате образуются обширные площади, сложенные метаморфическими породами одного типа. Первичная порода может сильно изменить свой химический состав, особенно под действием летучих веществ. Одни элементы выносятся и, наоборот, происходит привнос других элементов. Такие процессы называются метасоматозом , а образовавшиеся породы - метасоматическими .

В зависимости от температурных условий региональный метаморфизм и породы подразделяются на три группы, каждая из которых характеризуется вполне определенным набором минералов:

I - низкотемпературная (300-500 ^oС);

II - среднетемпературная (500-650 ^oС);

III-высокотемпературная (более 650 ^oС).

В глубинных зонах подвижных областей нередко создаются экстремальные условия по давлению, температуре и концентрации летучих, при которых происходит глубокое изменение исходных пород, сопровождающееся их частичным или полным плавлением. Такие процессы называются ультраметаморфическими.

2. Л окальный .

Локальный метаморфизм по сравнению с региональным характеризуется проявлением на гораздо меньших площадях и связан с какими-то местными активными зонами, например благодаря тепловому и флюидному воздействию интрузивов на вмещающие породы, в которых наблюдаются метаморфические изменения. Такой тип метаморфизма называется контактовым.

В узких зонах разломов возникает резкое увеличение давления, происходит катаклаз (раздробление) пород, не сопровождающийся, как правило, повышением температуры, а если последняя увеличивается, то могут возникнуть новые низкотемпературные минералы - хлорит, серицит, тальк и др. Подобный метаморфизм называется динамометаморфизмом , стрессовым или дислокационным . Разная степень раздробленности пород приводит к образованию тектонических брекчий, катаклазитов, милонитов.

Ударный тип метаморфизма 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. Сейчас на поверхности Земли известно около 200 крупных астроблем, но, конечно, их гораздо больше.

Перекристаллизация (бластез) горных пород при метаморфизме не сопровождается плавлением, и возникают структуры, называемые кристаллобластическими или порфиробластическими, когда выделяются крупные минералы на мелкозернистом фоне.

Текстуры метаморфических пород подразделяются на две группы. В одной из них преобладают ориентированные текстуры, связанные с действием давления, при котором плоские и вытянутые минералы ориентируются в пределах какой-либо плоскости. В другой - минералы в породах распределены неравномерно и преобладают пятнистые, массивные, полосчатые и другие текстуры.

Метаморфические породы.

Гнейсы составляют около 65% всех метаморфических пород. Состав преимущественно кварцево-полевошпатовый, тёмноцветные минералы представлены слюдами, гранатами, графитом, пироксенами. Различают ортогнейсы, образовавшиеся при метаморфизме гранитов и парагнейсы, возникшие при метаморфизме песчаников и других осадочных пород. Гнейсы типичны для докембрия и слагают кристаллическое основание древних платформ. Используются как строительный материал, с ними связаны месторождения графита и слюд.

Кристаллические сланцы составляют около 15% метаморфических пород. Они имеют разный состав, но отличаются одним общим свойством – сланцеватостью, т. е. способностью раскалываться с образованием ровных поверхностей. По степени метаморфизма и составу различают глинистые, слюдяные, хлоритовые, тальковые, амфиболитовые, кремнистые сланцы. Некоторые виды сланцев используются для изготовления кислото- и огнеупорных материалов, в керамической прмышленности, с ними связаны месторождения талька и слюды.

Мраморы – зернистые породы различной окраски, возникающие за счет перекристаллизации известняков и доломитов. Цвет мрамора обусловлен наличием различных примесей. Применяется как поделочный и облицовочный камень.