Минералообразование при метаморфизме.

Метаморфогенные процессы минералообразования:

1. Горные породы, минеральные месторождения и отдельные минералы метаморфогенной группы образуются из продуктов эндогенных и экзогенных процессов, претерпевших глубокие изменения под воздействием высокой температуры, давления и различных газовых и водных растворов. При метаморфогенных процессах изменяется минеральный и химический сосав руд и горных пород, их физические свойства и в некоторых случаях форма залежей минеральных месторождений. В общем при метаморфизме минералы стремятся перейти в соединения с меньшим объемом и повышенной плотностью. Часто форма залежей метаморфогенных горных пород указывает на первичную породу – пластовые (осадочные горные породы); интрузии, потоки, покровы (магматические горные породы)

2. Источники тепла: 1) процессы радиоактивного распада; 2) высокие температуры, обусловленные геотермическим градиентом; 3) близость расплавленных пород. Давление вызывается тяжестью вышележащих горных пород и горообразовательными процессами (стресс).

3. Механизм метаморфических процессов. В результате метаморфических процессов с первичными породами происходит: 1) обезвоживание; 2) перекристаллизация; 3) разнообразные метасоматические процессы. Если в процессе метаморфизма не меняется содержание и химический состав пород, то такой метаморфизм называется изохимическим, т.е. происходит простое обезвоживание и перекристаллизация горных пород. Если меняется, то происходят метасоматические процессы, т.е. принос и вынос химических элементов. Последнее особенно отчетливо проявляется при контактово-метасоматическом образовании скарнов, а также при ультраметаморфизме, в частности при гранитизации пород.

4. Минеральный состав. Минералы метаморфических образований часто не имеют хорошо выраженных кристаллографических форм, т.е. имеют ксеноморфный облик кристаллов, поскольку возникают почти все одновременно. Зерна, которые имеют свою собственную огранку называются идиобластическими, а те, которые не имеют – ксеноблатическими.

Рост минералов в метафорических породах осуществляется по принципу собирательной перекристаллизации. Сущность которой заключается в том, что мелкие зерна растворяются, а крупные растут за счет их , образуя при этом порфиробласты. В зависимости от условий метаморфизма в метаморфогенных образованиях возникают те или иные ассоциации минералов.

Метаморфические минералы можно разделить на три группы:

1) минералы образуются при кристаллизации (минеральный состав не меняется);

2) новообразования – за счет старых неустойчивых минералов (урализация пироксенов);

3) реликтовые минералы, устойчивые в данных процессах (циркон, гранат, турмалин).

Минеральный состав метаморфических пород разнообразен. Они могут состоять из одного минерала (Q – кварцит, кальцит – мрамор) или из многих сложных силикатов. Главные породообразующие минералы: кварц, полевой шпат, слюды, пироксены, амфиболы. Наряду с ними присутствуют типичные метаморфические минералы: гранат, андалузит, дистен, силлиманит, кордиерит, тальк, хлориты, актинолит, эпидот, карбонаты.

5. Текстуры. Среди минералов особенно распространены листоватые, чешуйчатые и пластинчатые текстуры, что связано с сильным вертикальным статическим давлением вышележащих пород. Это выражается прежде всего в развитии сланцеватости, когда породы распадаются на тонкие плитки или пластинки, расположенные параллельно друг к другу. Кроме того выделяют: полосчатую, пятнистую, массивную текстуры.

6. Виды метаморфизма. В зависимости от преобладания того или иного фактора различают несколько видов метаморфизма.

1) Динамометаморфизм (дислокационный) Возникает при погружении горных пород на значительные глубины и при процессах складкообразования. В первом случае он связан с общим статистическим давлением вышележащих пород, во втором – с направленным давлением (стрессом). Благодаря динамометаморфизму происходит изменение структуры, текстуры пород и частично минерального состава. Например: катаклазиты, милониты.

2) Контактовый (пневматолитово-гидротермальный) метаморфизм. Связан с воздействием внедряющихся магматических масс на вмещающиеся породы (температура, раствор). Образуются контактово-метасоматические минералы и породы.

Осуществляется непосредственно – на контакте вмещающих пород и интрузивных тел и за его пределами. Носит метасоматический характер – изменение вмещающих пород, их химического и минерального состава. На контактах интрузивных тел с вмещающими породами происходят изменения как во вмещающих породах (экзоконтактовые изменения), так и в краевых частях интрузивного тела (эндоконтактовые изменения).

Ширина зоны контактовых изменений может колебаться от нескольких метров до первых километров. Терригенные породы(песчаники, аргиллиты) в результате перекристаллизации переходят в роговики (Q, слюды, ПШ, гранат, amf, Px). Карбонатные породы (известняки, доломиты) в процессе метасоматоза изменяются до скарнов или мраморов (кальцит, андалузит, волластонит, диопсид, гиперстен, везувиан, гранаты, силлиманит, корунд, Q, оливин, шпинель).

3) Региональный метаморфизм. Происходит на больших глубинах в результате совместного воздействия на горные породы высокой температуры, давления и послемагматических растворов.

Региональный метаморфизм захватывает обширные участки земной коры (сотни и тысячи квадратных км). Причины – геотектонические движения, а именно, длительные (десятки и сотни млн. лет) эпейрогенические движения – медленное погружение горных пород на большие глубины - до 5-10 км.

Явления регионального метаморфизма особенно распространены в древних и наиболее глубоко погруженных породах. Например, древние континентальные щиты: Украинский, Алдан, Индия, Балтийский. t°= 300-400 до 1000°С и более. В результате регионального метаморфоза возникают различные зелёные и кристаллические сланцы, гнейсы, гранулиты, амфиболиты и пр.

Особенностью этих образований являются постоянство ассоциаций главных минералов. В зависимости от температуры и давления выделяют четыре ступени метаморфизма (фации): гнейс - Q, КПШ, Pl; цветные минералы – amf, Px,гранит.

1. фация зеленых сланцев;

2. эпидот – амфиболитовая фация;

3. амфиболитовая фация;

4. гранулитовая фация.

5. эклогитовая

Фации различаются по нахождению в породах «критических минералов» и отсутствию «запрещённых минералов». Критические минералы – это минералы, являющиеся индикаторами той или иной фации метаморфизма.

Фации регионального метаморфизма:

1)Фация зеленых сланцев.Т = 300-500°С. Р=400-850 МПа. Охватывает низкотемпературную область регионального метаморфизма, для неё обычны следующие ассоциации: хлорит – кальцит – кварц; кварц – альбит – мусковит – хлорит; мусковит – хлорит – актинолит. «Критический минерал» –хлорит. Породы: различные «зеленые» сланцы.

2)Эпидот – амфиболитовая фация.Т= 500-650°С. Р=750-900 МПа. Отвечает более высоким температурам, для которых хлорит является «запрещенным» минералом. «Критический минерал»-эпидот. Появляется биотит. Обычные минералы: роговая обманка, эпидот, биотит, мусковит, кварц, ставролит. Нижняя граница фации ~500°С (образование биотита). Породы: андалузитовые, мусковитовые, слюдянные, гранатовые, сланцы, кварциты, мрамора, амфиболиты.

3)Амфиболитовая фация.Т=650-800°С. Р=0,1-0,3 ГПа. Охватывает большую область температур и давлений и характеризуется «критическими» минералами: роговая обманка и плагиоклаз. Запрещены: эпидот, хлорит. Обычные минералы: биотит, альмандин, полевые шпаты, силлиманит,кварц. Породы: гнейсы, амфиболиты. Широко распространены на антиклиналях и щитах.

4)Гранулитовая фация.Т=800-1000°С. Р = до 1 ГПа.Максимальная температура и давление. Она является «сухой» фацией. Обычные минералы: гранаты, плагиоклазы, кварц. «Запрещены» - роговая обманка, слюды, эпидот, андалузит, ставролит. «Критический минерал»-пироксен. Породы: пироксеновые гранулиты, кристаллические сланцы. Распространены в областях докембрийских щитов (Украинский, Балтийский, Алданский).

5)Эклогитовая фация. Т более 1000°С. Р более 1 ГПа. Характерны для глубоких зон метаморфизма, на границе верхней мантии (100 км). Минеральный состав: гранаты и рутил. Породы: эклогиты.