Метаморфізм та його чинники

Тема 7

Контрольні питання

1. Чому магма материнського типу називається “базальтовою”? Де і при яких умовах вона утворюється?

2. Чому магма гранітного типу має назву “кислої”? Де і як вона утворюється?

3. За якими ознаками інтрузивну гірську породу можна відрізнити від ефузивної?

4. Якими факторами визначаються різні типи виверження лави?

5. Назвіть способи утворення корисних копалин, які пов’язані з магматизмом.

Роль метаморфізму в утворенні земної кори, так само як і магматизму, дуже велика. Під метаморфізмом розуміють зміни і перетворення гірських порід під впливом ендогенних геологічних процесів, які зумовлюють підвищення температури, тиску і присутність хімічно активних розчинів та газів.

Фізико-хімічна сутність метаморфізму. Ця сутність полягає у пристосуванні мінералів, гірських порід до нових термодинамічних умов, які відрізняються від тих, за яких породи сформувалися раніше.

Фактично в усьому об’ємі кори, що розташований нижче температурного рівня 150-200°С, безупинно відбуваються метаморфічні перетворення в гірських породах. Це викликано тим, що вода, яка насичує гірські породи за таких умов переходить у пароподібний стан, проникає в пори і тріщини, де відіграє роль каталізатора хімічних реакцій. З підвищенням температури, тобто з глибиною, інтенсивність цих перетворень багаторазово зростає.

Усі перетворення в породах відбуваються шляхом перекристалізації мінералів і утворення нових їх видів за рахунок процесів дифузії у твердому стані та активній участі газоподібних речовин, що насичують породну масу і проникають у кристалічну структуру мінералів. Особлива роль у цьому належить кисню і водню, які у величезній кількості утворюються за рахунок повного розпаду молекул водяного пару на атоми при температурі 400-500°С.

За таких умов гірські породи можуть розплавитися і перетворитися в магму, якщо температура сягне 700-800°С. Це, власне, і відбувається в геосинклінальних прогинах, де товщі осадових порід насичені залишковою вологою. Вони занурюються на великі глибини і перетворюються у масиви кислої (гранітної) магми. Наступне охолодження такої магми перетворює її в інтрузив – батоліт.

Метаморфізму, як відзначалося раніше, можуть піддаватися всі породи будь-якого походження – осадові, магматичні і метаморфічні. Унаслідок метаморфізму змінюються структурні і текстурні ознаки порід та їх мінеральний склад. Інтенсивність змін вихідних порід, тобто ступінь їх метаморфізму, може бути різною – від початкових перетворень до повної зміни складу і зовнішнього їх вигляду.

Фактори метаморфізму. Головними факторами (причинами) метаморфізму є: температура, тиск і хімічно активні речовини – розчини та гази.

Температура. Підвищення температури на 10°С збільшує швидкість хімічних реакцій у два рази, а на 100° – приблизно у 1000 разів. Збільшення температури в земній корі може бути зумовлено: зануренням порід на великі глибини, присутністю розпечених магматичних розплавів, тертям у породах, яке зумовлюється тектонічними рухами та іншими причинами.

Тиск. Розрізняють тиск петростатичний і бічний. Перший створюється вагою вищележачих порід. Він поступово зростає з глибиною приблизно на 100 МПа через кожні 3 км. Величина петростатичного тиску (Р, т/м²) може бути обчислювана для будь-якої глибини, оскільки вона прямо пропорційна глибині (Н, м) і щільності гірських порід, з яких складається товща, що лежить вище (γ, т/м³), тобто P=γH. Бічний, односпрямований тиск (стрес) виникає у зв’язку зі здійсненням дислокаційних рухів. Цей тиск призводить до деформацій, дробленню мінералів і стиранню порід. При стресі перекристалізація й утворення нових мінералів відбувається у відповідності до його спрямованості - лускаті, подовжені мінерали розташовуються перпендикулярно до напрямку тиску, внаслідок чого формуються сланцюваті текстури метаморфічних порід. Важливо відзначити, що петростатичний тиск на відносно невеликих глибинах виявляє себе як однобічний тиск, спрямований донизу, а з глибиною, де породи набувають пластичності, цей тиск поступово трансформується у всебічний – так званий гідростатичний. Останнє зумовлює утворення міцних щільних порід з однорідними, масивними текстурами (амфіболіти, кварцити, мармури).

Хімічно активні речовини – вода, вуглекислота, кисень, водень, сполуки хлору, сірки та інші – виконують важливу роль у метаморфічних перетвореннях. Джерела хімічно активних речовин – магматичні осередки, сама земна кора і мантія. Вид метаморфізму, при якому помітну роль відіграють хімічно активні речовини, називається метасоматозом.

Типи метаморфізму. Сполучення діючих факторів метаморфізму зумовлює той чи інший його тип. За цих ознак метаморфізм може бути регіональним, контактовим і динамічним.

Регіональний – найбільш поширений і масштабний тип. Він здійснюється на великих глибинах за участю усіх факторів метаморфізму в умовах глибокого занурення порід. Саме цей тип метаморфізму відбувається при формуванні геосинклінальних прогинів. Тому гірські споруди, що виникають на місці геосинкліналей, складені переважно метаморфічними породами. При цьому ступінь метаморфізму цих порід різний, оскільки він залежить від глибини занурення. У зв’язку з цим виділяються зони регіонального метаморфізму – верхня (епізона), середня (мезозона), нижня (катазона) та зона ультраметаморфізму, де внаслідок часткового чи повного розплавлення (анатексису і палінгенезу) виникає гранітна магма. Вона впроваджується в оточуючі породи і частково розплавлює їх. У підсумку з'являються незвичайні за складом і змішані за походженням породи – мігматити.

Контактовий метаморфізм здійснюється в місцях зіткнення порід з магмою. Його особливості визначаються температурою, складом магми і порід. Глини за таких умов піддаються обпалюванню і перетворюються у природну кераміку – роговики. Пісковики перетворюються у кварцити, вапняки – у мармури. Якщо породи самі складаються з хімічно активних мінералів, між ними і магмою відбувається хімічний обмін (метасоматоз) з утворенням крупнокристалічних різноманітних за складом порід – скарнів. Вони вміщують різноманітні рудні і нерудні мінерали.

Динамометаморфізм (дислокаційний метаморфізм) відбувається під дією стресу в зонах глибинних розломів та інших розривних дислокацій. Породи в цих місцях дробляться, стираються, перекристалізуються, цементуються і перетворюються у так звані тектоніти – катаклазіти і мілоніти. Катаклазіти – це щільно зцементована маса, що складається з уламків порід, а мілоніти – такий же моноліт, але з тонко перетертого уламкового агрегату.

Метаморфізм і корисні копалини. Рудні і нерудні корисні копалини гірські породи внаслідок метаморфізму змінюють умови залягання, хімічний склад, структуру і текстуру. Так, мінерал лімоніт, що міститься в породі заміщується гематитом і магнетитом, піролюзит – браунітом, боксит – корундом, вуглиста речовина – графітом. Структури стають кристалічними, а текстури – сланцюватими, смугастими.

Усі родовища корисних копалин, формування яких пов'язане з процесами метаморфізму, називаються метаморфогенними. Серед них розрізняють метаморфізовані і метаморфічні родовища. Метаморфізовані – виникають за рахунок змін уже існувавших родовищ різного походження. Метаморфічні – являють собою змінені гірські породи, які завдяки метаморфізму здобули корисні якості. Такими є родовища мармурів, кварцитів, покрівельних сланців, графіту, яшми.

Дата добавления: 2014-01-07