Метаморфические процессы

За основу классификации метаморфических систем следует при­нимать состояние системы, а не ее генезис, так как многие метамор­фические системы полигенетические (А. И. Перельман, 1989).

В ходе метаморфизма может протекать метасоматоз при замеще­нии одних минералов другими, а при частичном плавлении исходной породы – ультраметаморфизм. В докембрии известны переходные образования при переходе к магмообразованию – мигматиты (слож­ная горная порода, образовавшаяся из неоднородной смеси магмы и твердой породы).

Метаморфизм подразделяется на эндогенный, связанный с недра­ми Земли, и космогенный, возникающий при ударе метеоритов о зем­ную поверхность с образованием метеоритных кратеров – астроблем.

Космогенный (ударный) метаморфизм приводит к образованию особых пород – импактитов, которые испытали температуру в тыся­чи градусов и высокое давление. Они могут содержать сверхплотные минералы – алмаз, стишовит, рингвудит и др.

В недрах Земли в зависимости от значения температуры, давле­ния, концентрации ряда веществ в горных породах выделяют сле­дующие виды метаморфизма: региональный, контактный, дисло­кационный (динамометаморфизм), изохимический, аллохимический, прогрессивный, регрессивный, диафторез.

Региональный метаморфизм – погружение на глубину и измене­ние минерального состава и структуры исходной породы. Верхний предел температуры достигает 700–1000 °С, давление – десятков ты­сяч атмосфер (десятков килобар).

Общие тенденции минералообразования:

•образование плотных минералов;

•уменьшение роли воды и CO2 в минералах с увеличением тем­пературы.

По степени интенсивности весь процесс метаморфизма может быть разделен на области с характерными давлением и температурой, которым будут соответствовать определенные минеральные ассоциа­ции. Этим стадиям с их характерными минеральными ассоциациями отвечают фации метаморфизма. Более грубо их делят на фации низ­кой, средней и высокой ступени метаморфизма. Их называют по ха­рактерным минералам либо по облику пород.

При развитии регионального метаморфизма выделяют прогрес­сивный (с повышенными температурой и давлением) и регрессивный (с пониженными температурой и давлением) метаморфизм.. Если регрессивный метаморфизм оторван во времени от предыдущего эта­па, его называют диафторезом. Он протекает с участием воды, выде­лившейся на прогрессивной стадии метаморфизма. Региональный ме­таморфизм охватывает земнуюкору в среднем до глубин 25–30 км.

Рассмотрим стадии регионального метаморфизма, когда транс­формируются различные исходные породы:

· карбонатные породы (известняки) → мрамор;

· магнезиальные карбонатные породы → кальцифиры (аналог магнезиальных скарнов) с равномерным распределением форстерита, диопсида, флогопита;

· хемогенно-осадочные породы, богатые Fe, Si → железистые кварциты (джеспилиты) – тонкослоистые породы из магнетита, гема­тита, кварца, иногда щелочного амфибола (рибекит) и некоторых же­лезистых силикатов (ферросилит, фаялит). Они приурочены к докем­брийским образованиям (высшая ступень метаморфизма),

· высокоглиноземистые осадки (бокситы древних кор латеритно­го типа) → андалузит – кианитовые сланцы (иногда с диаспором), силлиманитовые сланцы, корундосодержащие породы;

· древние россыпи → метаморфизированные золотоносные конг­ломераты суранитом и самородным золотом;

· торф→ каменный уголь, антрацит;

· жилы альпийского типа как продукт регионального метамор­физма, содержат горный хрусталь, рутил, адуляр, сфен, апатит, гема­тит, брукит, цеолит.

Контактный метаморфизм (ороговикование). Главный фактор минералообразования – повышение температуры при низком давле­нии на контакте между осадочными породами и внедрившимися в них магматическими породами. Контактовые ореолы вокруг массивов из­верженных пород в некоторых случаях достигают значительных раз­меров. Возникают роговики, которые названы так за плотное сложе­ние с оскольчато-раковистым изломом (аналогичным рогу): муско­витные роговики (низкие температуры) → амфиболовые роговики (средние температуры) → пироксены (высокие температуры) → спур­рит, мервинит (очень высокие температуры и низкое давление). Кон­тактовые химические изменения охватывают зоны не только вме­щающие толщи, нои внутримассивовизверженныхпород.

Дислокационный метаморфизм (динамометаморфизм) протекает в зонах разломов в условиях локального повышенного или понижен­ного давления при тектонических подвижках. Он распространен в зо­нах субдукции (при погружении одной плиты под другую и повыше­нии давления при низкой температуре), а также при коллизионных процессах (столкновении крупных блоков континентальной коры). Их масштабы меньше, чем при региональном метаморфизме, а степень метаморфизма редко превышает амфиболовую фацию. В него входит кластический метаморфизм и метаморфизм нагрузки. Происходит динамическое преобразование горных пород и минералов. Кластиче­ский метаморфизм приводит к разрывным деформациям пород с дроблением минеральных индивидов. Образуются катаклазиты и ми­лониты. Миграция элементов слабая.

Если при повышении давления и температуры элементарный со­став твердой фазы породы не меняется и характерен только привнос или вынос газообразных продуктов (H2O, CO2, O2 и др.), то такой ме­таморфизм называется изохимическим.

При аллохимическом метаморфизме в систему поступают и вы­носятся из нее не только газообразные, но и растворимые соединения (особенно K, Na, Ca, Mg, Fe), порода сильно изменяется вплоть до полного метасоматического преобразования. Некоторые авторы этот вид метаморфизма считают синонимом гидротермального метасома­тоза.