Зони регіонального метаморфізму і метаморфічних фацій

При вивченні метаморфізму встановлено, що найбільше розповсюдження мають породи регіонального метаморфізму. Для них характерні значна потужність (сотні і навіть тисячі метрів), витриманість асоціацій метаморфічних мінералів, структурних і текстурних ознак, які свідчать про досить високу стабільність фізико-хімічних умов їх формування.

У 1904 р. У. Губерман ввів розуміння про зони регіонального метаморфізму, залежні від глибин. Були виділені три зони: верхня – епізона, середня – мезозона і нижня – катазона.

У верхній переважають односторонній тиск і порівняно невисокі температури. Типовими мінералами епізони є хлорит, тальк, серицит, серпентин, карбонати, епідот, альбіт, кварц та ін. Текстури порід сланцюваті, катакластичні. Тут переважають філіти, хлоритові, епідотові сланці, кварцитові сланці.

У мезозоні поряд із стресом починає проявлятись гідростатичний тиск, підвищується температура. З’являються мінерали з більшою густиною, в яких майже відсутня вода – біотит, мусковіт, ставроліт, кіаніт, актиноліт, кислий плагіоклаз. Структури порід в основному кристалобластичні. Представлені вони гнейсами, амфіболами, слюдяними сланцями.

Катазона відповідає найбільш глибинним умовам. В її межах переважає гідростатичний тиск і високі температури, під впливом яких формуються мінерали з високою густиною. Характерними породами є гранатові, піроксенові гнейси, олівінові породи та ін.

Ця схема тривалий час служила основою для поділу метаморфічних порід, хоча саме розуміння поділу глибин для метаморфізму є дещо умовним. Як було сказано вище, для процесів метаморфізму важливе співвідношення певних температур і тисків, яке може існувати не завжди на одній і тій же глибині, що пояснюється різницею в інтенсивності теплового потоку, щільності залягаючих вище порід і т. д.

Пізніше (в 1915-1920 рр.) П. Ескол і В. Гольдшмідт звернули увагу на те, що термодинамічні умови формування метаморфічних порід можна відновити за асоціаціями мінералів, які входять до складу метаморфічних порід, а не тільки за глибинами. Вони запропонували розуміння про метаморфічні фації. За визначенням П. Ескола метаморфічна фація охоплює всі породи, які виникли в подібних умовах температури і тиску, певний хімічний склад цих порід призводить до формування однієї і тієї ж асоціації мінералів. Виходить, що породи різного генезису (осадочні, магматичні), але близького хімічного складу, попадаючи в умови однакових температур і тиску, перекристалізовуються і в них утворюються однакові асоціації головних породоутворюючих мінералів. Ці породи отримали назву ізофаціальних, тобто таких, що належать до однієї фації метаморфізму.

Ф. Тернер і Дж. Ферхучен запропонували виділити такі фації, які в даний час прийняті більшістю дослідників.

Цеолітова фація характеризує перехід від діагенезу до метаморфізму, що відбувається при поступовому опусканні осадків, коли t (температура) і p (тиск) вищі, ніж на поверхні: р=200-300 МПа, t=200-300°С; типові мінерали: цеоліти, альбіт, кварц, адуляр. Фація зустрічається рідко.

Фація зелених сланців формується на дещо більшій глибині: t=300°С, р=200-400 МПа. Для неї характерні мінерали зеленого забарвлення: хлорит, епідот, актиноліт. Виділяють три більш дрібних підрозділів – субфації, що називаються за типовими мінералами.

Таблиця 25.1 – Класифікація метаморфічних порід

Фація зелених сланців має не дуже чітко виражене положення. Сучасні дослідники відносять її до фацій з більш високим тиском, чим це було зроблено Ф. Тернером
(р>1000 МПа).

Фація альмандинових амфіболітів виділяється в зонах високої степені регіонального метаморфозу, де t досягають майже 700°.

Фація гранулітів охоплює сукупність метаморфічних порід, які характеризуються асоціаціями силіманіт-гранат; діопсид-гіперстен; t>700°, р=300-1000 МПа; не має водних мінералів.

Фація еклогітів формується в умовах високих t і р, їх склад відповідає основним породам. Допускається, що еклогіти формуються на глибинах близько 40 км (в верхній мантії) при t>700°С і р>1000 МПа.