Метаморфизм и метаморфические породы

Метаморфизм – это физическая и химическая переработка горных пород в глубинах Земли в условиях высоких температур, давлений и циркуляции флюидов (вода, углекислый газ, горячие растворы с Na, Ca, F, B, S). Особенность метаморфических процессов состоит в том, что они происходят без расплавления пород. Если порода переплавляется, то образуется магма, из которой образуются уже магматические породы. Там, где метаморфизм осуществляется до конца, минеральные ассоциации обычно становятся очень простыми, и химические элементы в породах реорганизуются в небольшое количество минералов (чаще всего от двух до шести). Метаморфическими горными породами называют породы, подвергшиеся изменению под действием высоких давлений, температуры, а также химических веществ, входящих в состав магмы, раскаленных газов и горячих водных растворов.                                      

Типы метаморфизма

 

     Существует множество типов метаморфизма, но основные типы – это термальный, региональный, контактовый и гидротермальный. Породы могут подвергнуться одновременно или последовательно нескольким типам преобразований. В некоторых случаях переработка бывает настолько глубокой, что невозможно с уверенностью установить характер первичных пород.

Термальный и региональный типы метаморфизма приводят к образованию сланцеватых пород.

     Термальный метаморфизм. Общее нагревание пород, погруженных на большие глубины, вызывает перекристаллизацию. При геотермическом градиенте, равном 3 ^оС на 100 м по вертикали, температура на глубине 10 км достигает примерно 300 ^оС, т.е. она достаточна, чтобы начались изменения. На глубине 20 км температура, вероятно, достигает уже 600 ^оС, что вполне достаточно для протекания метаморфических реакций.

     При увеличении температуры за счет прежних минералов образуются новые, например, из глинистых минералов образуется хлорит. Уголь теряет воду и летучие газы, образуется антрацит. В ряде пород некоторые кристаллы увеличиваются в размерах за счет более мелких кристаллов такого же состава, как это происходит при формировании крупнокристаллического мрамора из тонкозернистого известняка. При умеренном нагревании перекристаллизация особенно легко происходит в глинах, углях, вулканическом стекле, известняках и солях.

Региональный метаморфизм(илидинамометаморфизм). Это понятие включает в себя изменения, вызванные очень высокими давлениями и температурами на обширных площадях земной коры, а также тектоническими движениями, причиной которых является сильное ориентированное давление. Во времени и пространстве оно связано с интенсивной складчатостью мощных толщ осадочных пород. Формируются новые листоватые и чешуйчатые минералы, плоскости которых располагаются перпендикулярно давлению; возникают различные сланцы и гнейсы. В других случаях возникают игольчатые и удлиненные кристаллы с ориентировкой параллельно существующему давлению.

Контактовый и гидротермальный типы метаморфизма приводят к образованию несланцеватых пород.

     Контактовый метаморфизм происходит вблизи магматических интрузий, и главными его факторами являются высокая температура и давление выделяющихся горячих флюидов. Этот вид метаморфизма отчетливо зональный, вблизи контакта изменения наиболее полные, а по мере удаления от контакта – очаговые. Образуются различные роговики. Ширина ореолов измененных зон зависит от объема внедрившейся магмы и может быть от нескольких метров до сотен метров.

Если процесс происходит с участием газов, то возникают различные скарны, и этот тип метаморфизма называют контактово-метасоматическим.

     Гидротермальные изменения. Причиной метаморфизма этого типа являются горячие магматические воды или подземные воды, нагретые и ставшие активными благодаря интрузии магмы. Полевой шпат переходит в мягкую мелоподобную массу слюдистого минерала серицита или каолиновой глины; роговая обманка преобразуется в хлорит, оливин – в серпентин. Гидротермальный метаморфизм обычно сопровождается привносом и выносом вещества. Образуются грейзены. Обычным является замещение, которому сопутствует накопление руд металлов (рис. 6.1).

 

 

 

Рис. 6.1. Зональность оруденения относительно магматического очага

 

     В непосредственной близости к магматическому массиву образуются высокотемпературные руды вольфрама, урана, тантала, ниобия и редкоземельных элементов. По мере удаления от магматического очага температура растворов уменьшается, и на удалении от него образуются самые легкоплавкие соединения ртути, сурьмы, мышьяка. Контактово-метасоматические и гидротермальные изменения часто проходят совместно и дополняют друг друга.