Общие сведения о метаморфизме

Л е к ц и я 7. Тема 6

Часть II. Метаморфические породы

Метаморфизмом называется эндогенное преобразование (текстуры, структуры, минерального и химического состава) магматических, осадочных и ранее метаморфизированных пород под воздействием глубинных флюидов, температуры и давления.

Термин «метаморфизм» был впервые введен в геологическую литературу в 1820 г. А.Буе (греч. «метаморфо» – превращаюсь), а термин «метаморфические породы» стал популярным после первого издания «Основ геологии» Чарлза Лайеля (1833).

В истории исследования метаморфических горных пород следует выделить имена следующих ученых, способствовавших пониманию метаморфизма, как геологического процесса.

У.Грубенманном (1904), и П.Ниггли было предложено учение о глубинных зонах, в которых процессы метаморфизма рассматриваются как функция глубинности.

Эпизона (верхняя) – низкие и умеренные t^о (до 300^оC) и гидростатическое давление. Типичные минералы обычно водные: серицит, хлорит, хлоритоид, тальк, серпентин, актинолит, глаукофан, кислый Al и др.

Мезозона (средняя) – более высокие t^о (до 550^оC) и давление. Минералы: биотит, мусковит, ставролит, кианит, обыкновенная роговая обманка, сред. Pl.

Катазона (нижняя) характеризуется продолжительной химической перекристаллизацией в условиях очень высоких t^о (>550^оC) и давлений. Минералы: fsp, sl, px, ol, co, sp, основной pl.

Предложенная У.Грубенманном и П.Ниггли классификация метаморфических горных пород, основанная на химическом составе и глубине метаморфизма, была принята геологами и длительное время развивалась другими учеными.

Однако, представления о горизонтальной зональности метаморфизма не укладывались в это учение. Кроме того, в природе нет постоянных температур и давлений в пределах зон, выделенных Грубенманном; тепло и давления в земной коре распределены неравномерно.

В 1914 году П.Эскола ввел понятие метаморфической фации.

Выделение фаций П.Эскола основывал на наличии «критических» или индекс-минералов – минералов, устойчивых в определенных термодинамических условиях, характерных для данной фации. Каждая фация именуется по названию относящейся к ней хорошо известной породы или ассоциации минералов, образующихся лишь в условиях этой фации. Всего им выделены 9 фаций (в порядке возрастания температуры):

1. Низкого давления: 1) цеолитовая, 2) санидинитовая;

2. Умеренного давления: 3) зеленосланцевая, 4) эпидот-амфиболитовая, 5) амфиболитовая, 6) роговиковая;

3. Высокого давления: 7) глаукофановых сланцев, 8) эклогитовая и
9) гранулитовая.

Фации сандинитовая и роговиковая – фации контактового метаморфизма.

Схема фаций П.Эскола не отражала реальной сложности взаимоотношений парагенезисов метаморфических минералов. Фации построены на качественной P-T диаграмме, поэтому в дальнейшем были уточнены.

В 1925 г. Ц.Тилли выдвинул идею о степенях или ступенях регионального метаморфизма. Каждой ступени метаморфизма соответствуют определенные ассоциации минералов (см. схему ниже).

На основе экспериментальных данных большой группой ученых: А.Миясиро (1961), Г.Винклер (1965), Д.С.Коржинский (1957), А.А.Маракушев (1958, 1966), В.С.Соболев (1966, 1970), Л.Л.Перчук (1964, 1970) и другие – путем определения составов сосуществующих минералов была подведена количественная основа под определение границ устойчивости минеральных парагенезисов. Кроме того, было указано, что развитие метаморфических процессов обусловлено комплексным воздействием на исходную породу всех факторов метаморфизма.

Степени метаморфизма по Ц. Тилли

Низшая (фации зеленых сланцев и эпидот-амфиболитовая)	Средняя (амфиболитовая фация)	Высшая (гранулитовая фация)
Серицит	Мусковит
Хлорит	Биотит, флогопит
Серпентин, тальк		Оливин
Актинолит Тремолит	Роговая обманка	Пироксены
Андалузит	Кианит	Силлиманит
Хлоритоид	Ставролит	Кордиерит
		Кпш
Альбит	Средний Pl	Основной Pl
Гранат	Гранат	Гранат

Метаморфическая фация в современном понимании – комплекс метаморфических пород, сложенных минеральными ассоциациями, равновесными для данных условий метаморфизма (T, литостатическому P и парциальным давлениям во флюидах летучих компонентов, участвующих в метаморфических реакциях). Критерием отнесения метаморфической породы к той или иной фации является то, что в г.п. одинакового состава при одинаковых условиях развивается одна и та же минеральная ассоциация.

Принцип метаморфической фации в настоящее время самый широко распространенный при классификации метаморфических пород по зонам глубинности.

Метаморфизм – процесс эндогенный, тесно связанный с тектоникой и магматизмом. Интенсивный метаморфизм развивается обычно в складчатых областях, в то время как в прогибах, не подвергавшихся орогенезу, процессы метаморфизма проявляются слабо, даже при погружении пород на большие глубины.

В общих чертах, более древние породы обычно перекристаллизованы интенсивнее, чем более молодые, но вне складчатых областей, даже в очень древних платформах, иногда можно встретить малоизмененные образования (рыхлые рифейские отложения на Русской платформе, глауконитовые песчаники на Сибирской платформе).

Метаморфические процессы всегда сопровождаются изменением объема, а также могут сопровождаться изменением химического состава исходных пород. Различают изохимический и аллохимический метаморфизм.

Изохимическим метаморфизмом условно считают такой метаморфизм, при котором изменяются только содержания H₂O, CO₂ и O₂.

Аллохимический метаморфизм характеризуется значительным изменением содержаний других химических элементов. Интенсивный привнос и вынос, кроме летучих, таких компонентов, как K₂O, Na₂O, CaO, FeO, MgO и SiO₂ приводит к тому, что для метасоматических пород не устанавливаются аналоги по химическому составу ни среди магматических, ни среди осадочных горных пород.

Метасоматоз – это метаморфизм с изменением химического состава, с привносом и выносом вещества без изменения объема.

Дата добавления: 2014-01-07