Кремнисто-вулканогенні формації

В будові багатьох складчастих гір, особливо палеозойських, особливу роль відіграють кремнисто-вулканогенні формації. Ці товщі складені різноманітними кремнистими сланцями, яшмами та іншими кремнистими породами, які асоціюють з андезито-базальтовими породами і супутніми їм туфами. Ці відклади зокрема поширені на Уралі в силурійських і девонських відкладах, в Казахстані та інших гірських областях. Товщина їх виміряється сотнями метрів, досягаючи інколи 1000-1500 м.

Кремнисто-вулканогенні формації формуються в центральних частинах геосинкліналей в епоху їх найбільшого прогинання та інтенсивної вулканічної діяльності. На думку багатьох дослідників у фаціальному відношенні вони представляють глибоководні осадки. Але поскільки описані формації підстилаються та перекриваються грубозернистими теригенними і карбонатними відкладами, то існує також думка, що ці формації можуть формуватися в зонах глибоководного шельфу та континентального схилу.

Вивчення осадочних формацій та умов їх формування має важливе наукове і практичне значення, тому що допомогає з’ясовувати закономірності їх розміщення та корисних копалин, приурочених до них.

 

ПИТАННЯ ДЛЯ САМОПЕРЕВІРКИї

 

1  Дайте визначення, що називаємо осадочною формацією?

2  Що покладено в основу класифікації осадочних формацій?

3  На які типи поділяються осадочні формації?

4  Дайте характеристику вугленосних і флішових формацій?

5  Охарактеризуйте моласові, нафтоматеринські, карбонатні, соленосні, кремнисто-вулканогенні формації.

6  Які корисні копалини пов’язані з різними типами осадочних формацій?

 

 

 

ЛЕКЦІЯ №25

 

МЕТАМОРФІЗМ І МЕТАМОРФІЧНІ
ГІРСЬКІ ПОРОДИ

 

Метаморфізмом називається перетворення гірських порід під дією внутрішніх сил і процесів, які спричиняють зміну фізико-хімічних умов в земній корі. Такі зміни призводять до часткової або повної перекристалізації мінералів та пристосованості породи до певних умов, при чому цей процес протікає зі збереженням твердого стану системи.

Метаморфічні гірські породи утворюються в результаті значної переробки магматичних або осадочних формувань в глибинних зонах земної кори, куди вони поступають внаслідок проявів тектонічних процесів. Назва їх походить від грецького слова “метаморфоз” – перетворення.

Метаморфічні породи досить поширені як в межах древніх докембрійських щитів, так і в складчастих областях різного віку. Крім того, як і магматичні формування, вони беруть участь в будові платформ, складаючи їх кристалічний фундамент або основу.

В останні десятиріччя з’явились нові дані щодо вивчення докембрійських відкладів. З’ясувалось, що серед них головну роль відіграють не магматичні, а первинні осадочні утворення, які незважаючи на метаморфічні зміни, несуть цінну інформацію про еволюцію атмосфери, солоності світового океану, вулканізму, розвитку життя та процесах формування корисних копалин.

Таким чином вивчення метаморфічних гірських порід в курсі “літологія” має певне обґрунтування, оскільки осадочні гірські породи після катагенетичних перетворень за відповідних умов піддаються метаморфічним перетворенням.

Головними факторами метаморфізму є температура, тиск і хімічно-активні речовини – розчини і гази. Важливе значення має склад вихідної породи, її будова, тривалість процесу зміни і його характер. Метаморфічні процеси можуть відбуватись або ізохімічно без суттєвої зміни валового хімічного складу вихідної породи, або метасоматично із значними змінами останньої внаслідок привносу і виносу речовини. Змінам підлягають породи будь-якого складу і генезису – магматичні, осадочні або вже раніше метаморфізовані. Залежно від інтенсивності метаморфічних процесів спостерігаються поступові переходи від слабозмінених порід, зберігаючих релікти складу (структури вихідного матеріалу), до різновидів, глибокоперетворених, первинна природа яких повністю втрачена.

Основним завданням при вивченні метаморфічних порід є вміння розпізнавати у зміненій породі її первісну природу і розшифровувати процеси, які обумовили її новий склад і будову. Це завдання, як правило, достатньо складне, оскільки, окрім різного ступеня метаморфізму, доводиться стикатись з явищем конвергенції, суть якого полягає в тому, що із порід, різних за генезисом, але близьких за валовим хімічним складом, в подібних термодинамічних умовах виникають подібні продукти метаморфізму, і в той час з одного і того ж вихідного матеріалу в різних умовах утворюються різні породи.

Фактори метаморфізму

Температура – найважливіший фактор метаморфізму, який впливає на процеси мінералоутворення, прискорюючи швидкості хімічних реакцій, ступінь перекристалізації породи і значною мірою утворення тих чи інших парагенетичних мінеральних асоціацій. В умовах підвищення температури відбуваються важливі реакції, які супроводжуються процесами дегідратації гідрокисловміщуючих мінералів і декарбонатизації карбонатів.

Тиск. Розрізняють всебічний тиск (гідростатичний) і спрямований тиск (стрес).

Гідростатичний тиск – визначається дією навантаження вищезалягаючих гірських порід. Величини його збільшуються залежно від питомої ваги порід в середньому на 270 атмосфер на кожний кілометр занурення. При постійній температурі збільшення гідростатичного тиску призводить до зменшення об’єму і збільшення густини порід.

Спрямований тиск (стрес) – зумовлюється тектонічними причинами. Його величина залежить від інтенсивності тектонічних рухів. Стрес збільшує розчинність мінералів, подрібнення породи, що полегшує циркуляцію метаморфізуючих розчинів.

Хімічно-активні речовини. До них належать перш за все вода, вуглекислота, які знаходяться в тому чи іншому кількісному співвідношенні майже в усіх гірських породах у вигляді так званих “порових” або “міжзернових” матаморфогенних розчинів і газів. Іноді суттєве значення мають сполуки H, Cl, N, F, S, B, P, K, Na.

Хімічно-активні речовини мають важливе значення в процесах метаморфізму. Вони прискорюють хімічні реакції, зумовлюють процеси метасоматозу, що призводить до перекристалізації породи, виносу і розчинення нестійких компонентів і виникнення більш стійких мінеральних асоціацій. Чимало природних сполук, які вміщують воду, вуглекислий газ, хлор, бор та інші легко рухомі компоненти, розкладаються, даючи початок твердій і газоподібній фазам.

У процесах метаморфізму важливу роль відіграє мінеральний склад вихідних порід.

За переважаючою роллю тих чи інших факторів в ході перетворення магматичних чи осадочних порід в метаморфічні виділяють декілька різних типів метаморфізму.

Локальний метаморфізм

До локального типу метаморфізму належать контактовий (контактово-термальний) – метаморфізм, пов’язаний з тепловим впливом магматичних мас на метаморфізовані породи; динамометаморфізм (катакластичний), який механічно впливає на метаморфізовану породу, що призводить до подрібнення самої породи, тобто її катакластації; автометаморфізм – пов’язаний з впливом на самі магматичні породи виділених із магми при її кристалізації води та легких порід.

Контактово-термальний метаморфізм – проявляється на контакті магматичних мас із вміщаючими їх породами. При цьому метаморфізація вміщаючих порід відбувається під дією “магматичного” тепла на бокові породи, без привнесення і винесення хімічних речовин, тобто носить ізохімічний характер. Цей тип метаморфізму особливо чітко проявляється на контактах магми основного і ультра основного складу, які недостатньо насичені леткими компонентами. Серед продуктів контактово-термального метаморфізму найбільш поширеними є роговики, кристалічні сланці, вапняки.

Динамометаморфізм виникає у звужених зонах тектонічних розривних порушень в результаті короткочасного стресу. Якщо цей метаморфізм відбувається без підвищення температури, то практично нові мінерали не утворюються, а відбувається лише механічне подрібнення гірських порід та їх складових частин. При підвищеній температурі можуть розвиватися серицит за рахунок плагіоклазів, хлорит – за рахунок магнезіально-залізистих силікатів та ін.

Автометаморфізм характеризується тим, що процеси змін відбуваються лише в бокових і прикупольних зонах ендоконтактів самих інтрузивних масивів. Цей метаморфізм відбувається на заключній стадії становлення магматичних тіл, коли в зонах їх ендоконтактів нагромаджується частина рідинних і летких компонентів, при взаємодії яких з мінералами, що раніше виділялися, відбувається їх перетворення в інші мінерали. При цьому такі мінерали, як польові шпати, переходять в кварц і мусковіт та ін.

Метасоматоз. Це процес зміни бокових гірських порід в результаті привнесення або винесення різноманітних компонентів. У процесі метасоматозу розчинення і заміщення мінералів відбувається практично одночасно. Основними агентами при метасоматозі є термальні розчини, які надходять з магматичних джерел. Вони містять хлориди лужних металів, галоїди, фтор, сірку та інші компоненти. За допомогою цих розчинів відбувається міграція речовини шляхом інфільтрації по зонах підвищеної тріщинуватості, по площинах сланцюватості і шляхом дифузії компонентів через нерухомі міжпорові розчини. Інтенсивність і характер метасоматозу залежить від складу поступаючих розчинів, їх концентрації, температури, тиску, а також від складу і структури порід, що метаморфізуються.

Регіональний метаморфізм

Цей метаморфізм проявляється на великих площах в межах рухомих зон кори без зв’язку з магматичними масами. Залежно від напрямку процесу регіональний метаморфізм поділяється на прогресивний, регресивний і ультраметаморфізм.

Прогресивний метаморфізм. Основними його факторами є літостатичний тиск і розчини метаморфізму. При цьому підвищення тиску і температури пов’язується з геотермічним градієнтом, тобто глибиною занурення гірських порід, а надходження розчинів метаморфізму – з їх виділенням при зневоднені вологовміщуючих мінералів (гіпс, цеоліти, лімоніт та ін.), а також з надходженням розчинів метаморфізму з надмантійного простору. Температура при прогресивному метаморфізмі коливається в межах 350-1100°С. При цьому типі метаморфізму формуються сланці, кварцити, мармури, амфіболіти, гнейси, тощо.

Регресивний метаморфізм. На відміну від прогресивного характеризується заміщенням високотемпературних мінеральних асоціацій більш низькотемпературними. Цей тип метаморфізму пов’язаний зі зниженням тиску і температури в результаті різноманітних рухів в окремих регіонах і відповідно формування більш низькотемпературних мінералів. Він відбувається на менших глибинах, ніж прогресивний метаморфізм. При цьому більш високотемпературні гранати переходять в біотит, хлорит і серицит, піроксени – в рогову обманку, актиноліт, хлорит та ін.

Ультраметаморфізм – це специфічний метаморфізм, проявленням якого можуть бути мігматизація, гранітизація та інші процеси. Ці породи можуть формуватися як завдяки проникненню якоїсь частини магми в товщі метаморфічних порід по площинах сланцюватості і гнейсуватості, так і завдяки частковому або повному виплавленню низькотемпературного кварцпольовошпатового розплаву. Ультраметаморфізм відбувається на значних глибинах, де температура досягає понад 1000°С, що призводить до часткового розплавлення гірських порід. Не виключено, що найважливішим фактором є безпосередній вплив на гірські породи магматичних джерел. З ультраметаморфізмом пов’язане формування різноманітних мігматитів (Український кристалічний щит), ін’єкційних гнейсів тощо.