МЕТАМОРФІЗМ ГІРСЬКИХ ПОРІД, ЙОГО ЧИННИКИ Й НАСЛІДКИ.

План:

1. Визначення метаморфізму та його основні ознаки.

2. Типи метаморфізму.

3. Особливості структури й текстури метаморфічних гірських

порід.

4. Класифікація метаморфічних гірських порід.

1.

«Визначення метаморфізму та його основні ознаки»

Явище метаморфізму – це один з найважливіших геологічних процесів. Саме слово МЕТАМОРФІЗМ (гр. «перетворення») – означає процес зміни гірських порід під впливом глибинних (ендогенних) факторів (чинників):

1) високої температури;

2) високого тиску;

3) впливу флюїдів (лат. «fluidus» - текучий) – водяної пари; H2CO3; гарячих розчинів, що містять іони Na, K, Ca, F, B, S.

Метаморфізму можуть зазнавати магматичні, осадові й раніше метаморфізовані гірські породи. породи, які утворюються в результаті метаморфізму називаються МЕТАМОРФІЧНИМИ.

Метаморфізм може проходити 2-ма шляхами:

1. – перекристалізація існуючих порід без привнесення речовини і зміни їх хімічного складу – ІЗОХІМІЧНИЙ метаморфізм;

2. – перекристалізація порід та зміна їх складу під дією хімічно активних флюїдів – МЕТАСОМАТИЧНИЙ метаморфізм (метасоматоз – гр. «проміжне становище й тіло»).

Для осадових порід метаморфізм проходить у 2 етапи:

- метагенез (початковий) – перша зміна;

- епігенез – повна зміна під дією вторинних процесів.

Домінуюча роль в процесах метаморфізму належить ТЕМПЕРАТУРІ. Зростання температури з глибиною може бути пов’язане з заляганням гірських порід на великих глибинах (температурний (геотермічний) градієнт становить 3ºС на 100 м). Температура зростає внаслідок проникнення в основному магматичних розплавів та водних розчинів.

Орієнтовно температурна межа початку метаморфізації гірських порід становить: 1) на думку Г. Вінклера – 150-200ºС, 2) на думку Н.Б. Вассоєвича – 300-350ºС. В цей момент з’являються деякі характерні мінерали: каолініт↔диккіт (різновиди глин); антрацит↔графіт. Температура прискорює хімічні реакції, сприяє обезводненню мінералів, перекристалізації гірських порід та впливає на їх склад.

Вищою стадією метаморфізму є ультраметаморфізм, або АНАТЕКСІС (гр. «вищий ступінь, плавлення»). Вона настає при температурі близько 680-700ºС, тиску (2-4 кбар) і на глибині (6-8 км). Породи багаті на Fe і Mg починають плавитись при температурі близько 1000ºС і на більшій глибині. Загалом, можна стверджувати, що інтервал прояву процесів метаморфізму визначається температурами 150-200ºС (300-350ºС) – 700-1000 ºС і тиском від 2-3 до 10-15 кбар. Верхня ж межа температури й тиску метаморфічних процесів відповідає температурі й тиску нижньої частини континентальної земної кори.

Другим важливим чинником метаморфізму є ТИСК. Він буває:

- всебічний (статичний) – зумовлений масою гірських порід, що залягають згори;

- стресовий (односпрямований) – його зумовлюють тектонічні рухи й деформації гірських порід.

Всебічний тиск збільшується з глибиною та щільністю гірських порід, а стресовий – краще за все проявляється у верхній частині земної кори складчастих зон. Його наслідком є механічна деформація гірських порід (подрібнення, розшарування та ін.). Деформації сприяють проникненню флюїдів у напрямку поверхні і цим посилюють процеси метаморфізму.

Загалом, можна зробити висновок, що при метаморфізмі породи змінюють текстурні і структурні особливості та мінералогічнийсклад. Ці зміни проявляються у перекристалізації порід, при якій зникає пористість, а дрібнозерниста структура змінюється на крупнозернисту (кварцовий пісковик → кварцит; вапняк і доломіт → мармур). З’являється сланцюватість (здатність порід розщеплюватись на тонкі пластинки, в основному, через наявність слюди) і лінійність (наявність у площині сланцюватості голчастих кристалів).

2.

«Типи метаморфізму»

В геологічній літературі прийнято виділяти 2 основні типи метаморфізму – регіональний і локальний.

РЕГІОНАЛЬНИЙ метаморфізм поширюється на великі площі (тисячі й більше км²). Чим більше давніх порід охоплюється метаморфізмом, тим на більшу площу він поширюється. Регіональний метаморфізм поділяється на прогресивний, регресивний та ультраметаморфізм.

Прогресивний метаморфізм – його причиною є стресовий (спрямований) тиск та дія змінених флюїдів (розчинів). За цих умов підвищення тиску й температури пов’язується з глибиною занурення гірських порід, а надходження флюїдів – від зневоднення водовмісних мінералів (гіпсу, лімоніту, цеоліту та ін.). Температура при цьому виду метаморфізму коливається від 350 до 1100ºС. Прогресивний метаморфізм зумовлює формування таких порід, як сланці, кварцити, мармури, амфіболіти, гнейси та ін.

Регресивний (ретроградний, діафторез гр. «проникнення, смерть») метаморфізм–перетворенняпроходять при значно нижчих показниках температури й тиску ніж у попередньому випадку. Внаслідок цього, високотемпературні мінерали переходять у низькотемпературні (піроксен → рогова обманка, актиноліт → хлорит та ін.).

Ультраметаморфізм – крайня стадія регіонального метаморфізму. На цій стадії проходить часткове або повне плавлення вихідних гірських порід. Відбувається це в глибоких зонах рухомих областей під дією високої температури, тиску і глибинних флюїдів. Розплави, що утворюються за таких умов, проникають у вмісні метаморфічні породи і формують мігматити (гр. «суміш»)(своєрідні змішані породи). Мігматити дуже поширені в межах УКЩ (великі гранітні масиви, що утворилися за рахунок осадових і магматичних гірських порід).

Необхідно відзначити, що завдяки регіональному метаморфізму виникають родовища залізних руд, поліметалів та рідкісних металів.

ЛОКАЛЬНИЙ метаморфізм на відміну від регіонального проявляється на обмежених площах. Він може бути пов'язаний з вторгненням магматичних розплавів або з тектонічними розломами. Існують наступні типи локального метаморфізму: контактовий (контактово-термальний), автометаморфізм, метасоматоз і динамометаморфізм.

Контактовий (контактово-термальний) метаморфізм проявляється на контакті магматичних порід з вміщуючими породами. В цьому випадку процес матаморфізації гірських порід проходить переважно під дією тепла, яке виділяється з магми без привнесення і винесення хімічних речовин.

Найкраще цей тип метаморфізму проявляється на контактах магми основного й ультраосновного складу, оскільки в них мало летких компонентів. Потужність зони метаморфізації в таких умовах залежить від розміру й температури інтрузивного магматичного тіла і може досягати 3-5 км.

Автометаморфізм (його доцільно вважати різновидом контактового) характеризується тим, що метаморфічні зміни проходять лише в бокових і прикупольних зонах внутрішніх контактів інтрузивних масивів. Такий вид метаморфізму характерний для завершальних стадій формування магматичних тіл, коли в зонах їх зовнішніх контактів є багато рідких і летких компонентів (флюїдів). Останні вступають у взаємодію з раніше виділеними мінералами й самі перетворюються на інші мінерали. Слід зауважити, що зі зміною первинних мінералів відбувається такожж і формування значної кількості нових мінералів: Be, Li, Ta, Nb, Tr, U, Th та ін.

Метасоматоз – процес зміни бокових гірських порід внаслідок привнесення й винесення різноманітних компонентів. Під час метасоматозу майже одночасно проходить розчинення й заміщення мінералів під дією гарячих водних розчинів, що надходять з магматичних джерел. Інтенсивність перетворень гірських порід залежить від складу, концентрації, температури, тиску, а також від складу й структури порід, що метаморфізуються.

Для метасоматозу характерними є такі породи, як скарни та грейзени. Скарни складені переважно піроксеном, гранатами та іншими залізокарбонатними мінералами. До них приурочені родовища Fe, Wf, Mb, Cu, Pb, Zn, рідкісних і розсіяних елементів. Грейзени складені головним чином кварцом і слюдою. Вони утворюються завдяки впливу гарячих газів та водяної пари на граніти та близькі до них породи. з грейзенами пов’язані родовища флюориту, топазу, каситериту, шеєліту, олова, Wf, Cu, Mb.

Динамометаморфізм (дислокаційний метаморфізм) проявляється вздовж розривних тектонічних порушень (зсувів, насувів), які утворюються внаслідок стискання ділянок земної кори. За площею зони прояву динамометаморфізму невеликі.

Під впливом стискання в одному випадку відбувається крихке руйнування порід, а в іншому (на глибині) – пластичне протікання вздовж площини розлому. У першому випадку утворюються МІЛОНІТИ (гр. «борошно»)(складені дрібними, подібними до борошна уламками переважно кварцу і польового шпату), а в другому – ТЕКТОНІЧНІ БРЕКЧІЇ (італ. «breccia» - уламкова)(складені гострокутними уламками зцементованими дрібною масою) і КАТАКЛАЗИТИ (гр. «переломлення, розсіювання»)(складені з сильно роздроблених і деформованих зерен мінералів; наприклад, катаклазований граніт).

Необхідно також відзначити, що прояв динамометаморфізму по таких осадових породах як глини, пісковики, а також по вулканічних туфах зумовлює формування гірських порід, які називаються БЛАСТОМІЛОНІТИ (гр. «паросток, зародок»).

Ударний метаморфізм є особливим різновидом динамометаморфізму. Це досить рідкісний тип метаморфізму, який є наслідком дії ударної хвилі при падінні на Землю метеоритів. На поверхні Землі на даний час виявлено понад 200 метеоритних кратерів – АСТРОБЛЕМ (гр. «зоряний»).

У точці падіння метеоритів має місце випаровування, плавлення, перемішування, переміщення та інтенсивне подрібнення гірських порід. Внаслідок цього виникають нові, подрібнені з різною інтенсивністю, породи, які називаються ІМПАКТИТИ(англ. «ударна дія»).

Необхідно підкреслити, що внаслідок дії різних типів метаморфізму формуються наступні корисні копалини: залізні руди (Кривий Ріг, КМА, п-ів Лабрадор), руди кольорових металів (вольфраму, міді, олова та ін.), ювелірні камені (лазурит, нефрит, чароїт), кварцити, мармур, гнейси.

3.

«Особливості структури й текстури метаморфічних гірських порід»

Структура матаморфічних гірських порід має певні специфічні відмінності від магматичних, оскільки ці породи утворюються внаслідок перекристалізації порід у твердому стані, а не внаслідок застигання розплавів, як магматичні. Основними структурами метаморфічних порід є кристалобластові, катакластичні і реліктові:

КРИСТАЛОБЛАСТОВІ (гр. «кристал, зародок») – повнокристалічні структури гірських порід, які утворюються внаслідок їх перекристалізації у твердому стані, коли одночасно ростуть кристали всіх мінералів.

За формою та розміром зерен серед кристалобластових структур виділяють:

1 – гранобластові – утворені майже з однакових зерен;

2 – порфіробластові – на фоні основної маси виділяються окремі

великі зерна;

3 – лускуваті – наявність кристалобластів лускуватої або

пластинчастої форми;

4 – нематобластові – кристали мають голчасту або ниткоподібні

Форму.

КАТАКЛАСТИЧНІ (гр. «руйнівні») – виникають під час динамометаморфізму і характеризуються розробленістю частини породотвірних мінералів (тектонічні брекчії, катаклазити, мілоніти).

РЕЛІКТОВІ (лат «relictum» - залишок) – на фоні сильно зміненої й подрібненої основної маси зерен мінералів збереглися окремі первинні зерна – релікти.

Текстури метаморфічних гірських порід поділяють на 2 групи: успадковані (реліктові) і сингенетичні (власне метаморфічні).

1 – Успадковані текстури характеризуються тим, що вони зберегли первинний вигляд тієї текстури, яка була властива ще неметаморфізованій (первинній) породі. Така текстура найбільш характерна для контактових зон інтрузивних масивів.

2 – Сингенетичні текстури пов’язані з формуванням власне метаморфічних порід. Серед них виділяють масивні, сланцюваті, смугасті, плямисті, очкові та ін.:

масивна – для неї характерний майже однаковий розмір зерен (мармур),

сланцювата – зумовлена взаємно паралельним розташуванням пластинчастих і лускуватих мінералів (слюди, амфіболи),

смугаста – окремі зерна групуються в паралельних зонах (гнейси),

плямиста – окремі зерна, групуючись, утворюють своєрідні плями в породі (мігматити),

очкова – зумовлена наявністю великих уламків округлої або еліпсоподібної форми у основній масі гірської породи.

4.

«Класифікація метаморфічних гірських порід»

Метаморфічні породи єдиної загальної класифікації не мають. Їх прийнято класифікувати за такими показниками як: хімічний і мінералогічний склад, структура і текстура, а також вид метаморфізму.

За видами метаморфізму породи бувають:

1. Породи РЕГІОНАЛЬНОГО МЕТАМОРФІЗМУпредставлені трьома групами:

- породи прогресивного метаморфізму (гнейси, амфіболіти, еклогіти);

- породи регресивного метаморфізму (слюдяні сланці, кварцити, мармури);

- породи ультраметаморфізму (мігматити, гранітогнейси).

2. Породи ЛОКАЛЬНОГО МЕТАМОРФІЗМУ представлені чотирма групами:

- породи контактово-термального метаморфізму (глинисті й слюдисті сланці, роговики, мармури),

- породи автометаморфізму (грейзени, вторинні кварцити, серпентиніти)

- породи метасоматозу (скарни),

- породи динамометаморфізму (катаклази, мілоніти, тектонічні брекчії).

Метаморфічні гірські породи.

Л - № 7(4 години)