Метаморфизм и метасоматоз  (ГЕОЛОГИЯ)

  Главная      Учебники - Геология     Общая геология. Эндогенные и экзогенные процессы (Кныш С.К.) - 2005 год

 поиск по сайту           правообладателям

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  ..

 


2.4.3.

Метаморфизм и метасоматоз  (ГЕОЛОГИЯ)


Слова и словосочетания

анатексис, палингенез

гранитизация

вторичные кварциты

грейзены, скарны

динамометаморфизм

метасоматиты

катаклаз

метасоматические процессы

катаклазиты, милониты

региональный метаморфизм

катакластический метаморфизм

сланцевая текстура

контактовый метаморфизм

стресс

локальный метаморфизм

ультраметаморфизм

Метаморфизм – преобразование горных пород и минералов под действием эндогенных факторов (Т0С, Р и химически активных веществ), вызывающих изменение физико-химических условий в земной коре. Преобразованию могут подвергаться любые горные породы – осадочные, магматические и ранее образовавшиеся метаморфические. Физико-химические условия, отличаются от тех, в которых образовались горные породы. В них происходит изменение минерального состава, структуры и текстуры. Изменение минерального состава при метаморфизме может протекать изохимически, то есть без изменения химического состава породы, и метасоматически, то есть со значительным изменением химического состава породы за счет привноса и выноса вещества. Изменение структуры и текстуры пород обычно происходит в процессе перекристаллизации вещества. Особенность метаморфических процессов заключается в том, что они протекают с сохранением твердого состояния, без существенного расплавления пород.

В зависимости от интенсивности метаморфических процессов наблюдается постепенный переход от слабо измененных пород, сохраняющих состав и структуру исходных разностей, до глубоко преобразованных пород, первичная природа которых практически утрачена. Различают следующие виды метаморфизма.


2.4.3.1. Термальный метаморфизм


Температура – важнейший фактор термального метаморфизма. При повышении температуры резко увеличивается скорость химических реакций и возрастает интенсивность процессов перекристаллизации. Это приводит к образованию высокотемпературных минералов, лишенных конституционной воды. Перекристаллизация в условиях роста температур приводит к появлению крупнозернистых структур.

Температурный интервал, в пределах которого происходят типичные метаморфические преобразования, находится в пределах 300-1000°С. Ниже 300°С вследствие резкого падения скорости химических реакций метаморфические превращения почти не происходят или совершаются крайне медленно. Верхний предел ограничен температурой начала плавления наиболее распространенных горных пород и отвечает условиям образования магмы.

В общем случае интенсивность преобразований, связанных с воздействием температуры, увеличивается с глубиной залегания пород и ростом продолжительности теплового воздействия. Однако прямой зависимости здесь не существует, поскольку в разных зонах коры значения теплового потока и геотермического градиента различны. Этим объясняется неодинаковая степень температурных преобразований пород, залегающих на сопоставимых глубинах, но в различных областях земного шара.

2.4.3.2. Динамометаморфизм


Давление – фактор динамометаморфизма. Различают воздействие геостатического (петростатического) давления, которое создается массой вышележащих толщ пород, и направленного давления (стресса), вызываемого тектоническими движениями.

Геостатическое давление способствует реакциям, идущим с сокращением объема твердой фазы, и приводит к образованию минералов с более плотной упаковкой (и большой плотностью). Например, кварц с плотностью 2,5 г/см3 переходит при больших давлениях в стишовит с плотностью 4,25 г/см3. Кроме того, геостатическое давление вызывает повышение температуры плавления минералов, расширяя тем самым интервал температурных преобразований в твердой фазе. В условиях всестороннего давления формируются породы с однородной массивной текстурой.

Направленное давление (стресс) приводит к изменению структурно-текстурных особенностей пород. Под влиянием стресса минералы в породе приобретают закономерную ориентировку и располагаются длинными осями и плоскостями спайности перпендикулярно к направлению давления. При этом формируются так называемые сланцевые текстуры, характерные для обширной группы метаморфических пород – сланцев. Кроме того, стресс вызывает дробление пород, что способствует циркуляции метаморфизующих растворов.

Изменения геостатического и направленного давления с глубиной неодинаковы: если первое увеличивается, то второе, наоборот, ослабевает. На глубинах свыше 10 км направленные давления практически не проявляются. Согласно расчетным данным величина геостатического давления в подошве земной коры не превышает 1300 МПа (130 атм). Между тем изучение минералов, полученных экспериментальным путем, показывает, что давление при метаморфизме в земной коре может достигать 2500 МПа (250 атм). Отсюда следует, что при определенных условиях величина давления зависит не только от массы вышележащих толщ пород, но в значительной степени и от процессов направленного сжатия, что вызывает аномальное увеличение давления на относительно небольших глубинах.


2.4.3.3. Метасоматоз


Химически активные вещества – третий и, вероятно, самый главный фактор метаморфизма, который приводит к изменению химического состава первичных пород. К ним относятся, прежде всего, вода и углекислота. В последнее время не меньшее значение придается водороду – газу, обладающему высокой теплопроводностью и высокой диффузионной способностью. Существенную роль играют также соединения N, Cl, F, B, S и других элементов. В виде растворов сложного состава эти вещества мигрируют через горные породы, оказывая на них метаморфизующее воздействие. Согласно исследованиям Д.С. Коржинского, А.А. Маракушева и других, метаморфизующие растворы имеют глубинное (подкоровое) происхождение. Вода, содержащаяся в осадочных породах и освобождающаяся в процессе их высокотемпературного преобразования, не имеет большого значения и обычно не сказывается на общем характере метаморфизма. Основным фактором являются, по-видимому, восходящие горячие растворы, которые диффундируют из недр сквозь мельчайшие пустоты пород и через магматические расплавы.


2.4.3.4. Типы и условия проявления метаморфизма


В природных условиях в различных участках земной коры совместно проявляются несколько факторов метаморфизма, однако масштаб их проявления и относительная роль каждого фактора определяются конкретной геологической обстановкой. По особенностям пространственного размещения и размаху процесса различаются два основных типа метаморфизма: локальный и региональный.

Метасоматоз может сопровождать метаморфизм любого типа и поэтому развивается как в локальных, так и в региональных условиях.

Локальный метаморфизм контролируется конкретными структурными элементами – разломами, контактами с интрузивными породами, пликативными дислокациями. Образующиеся при этом метаморфические породы связаны постепенными переходами с неметаморфизованными толщами. К локальным формам проявления метаморфизма относятся контактовый и катакластический метаморфизм.

Контактовый метаморфизм проявляется в пределах зоны термального воздействия интрузий на вмещающие породы. Основными факторами этого метаморфизма являются температура и химически активные вещества. По дан­ным В.С. Соболева, типичный контактовый метаморфизм, происходит в пределах 550–900° С. Процесс идет при относительно низких давлениях и широком развитии метасоматоза. Летучие компоненты магмы, проникая в виде растворов и газов в окружающие породы, вступают с ними в реакцию и приводят к резкому изменению их химического состава. Особенно значительным является воздействие химических агентов и проявление метасоматоза на контакте вмещающих пород с интрузиями кислого состава. Интрузии базитовых и ультрабазитовых магм оказывают в основном термальное воздействие на окружающие отложения. В целом величина контактового ореола, степень метаморфизма вмещающих пород в ореоле и характер преобразований зависят от температуры, объема и состава вне­дрившегося расплава. Типичными породами контактово-термального метаморфизма являются роговики. К породам, образовавшимся в результате контактово-метасоматических процессов (метасоматитам), относятся скарны, грейзены, вторичные кварциты. С метасоматитами связано большое количество месторождений полезных ископаемых (олово, вольфрам, молибден, золото, полиметаллы).

Катакластический метаморфизм происходит под действием направленных давлений и заключается в механическом разрушении (дроблении и перетирании) пород – катаклазе. Катакластический метаморфизм проявляется в тех случаях, когда величина направленного давления превышает предел прочности пород. В результате образуются катакластические породы с различной степенью раздробленности: тектонические брекчии, катаклазиты, милониты. Однако в чистом виде катакластический метаморфизм происходит редко, поскольку областями его максимального проявления служат зоны глубинных разломов, являющиеся в то же время и основными путями подъема тепла и термальных растворов из недр.

Региональный метаморфизм проявляется на обширных участках и охватывает огромные объемы пород, где нет переходов к неметаморфизованным отложениям. Факторами регионального метаморфизма являются температура, давление и химически активные вещества, действующие одновременно. Формирующиеся при этом породы отличаются большим разнообразием – сланцы, гнейсы, кварциты, мраморы, амфиболиты, гранулиты, эклогиты.

Региональный метаморфизм обычно проявляется в геосинклинально-складчатых областях и связан с орогенной стадией развития коры, характеризующейся интенсивным складкообразованием, подъемом магматических масс и термальных растворов.

В обстановке регионального метаморфизма процессы преобразования пород могут достигать максимальной интенсивности и приобретать характер ультраметаморфизма. Он обычно протекает на большой глубине в пределах складчатых областей, где термодинамические условия допускают частичное или полное переплавление пород. Главнейшие процессы ультраметаморфизма – анатексис, палингенез и гранитизация.

Анатексис – частичное, избирательное выплавление минералов кварц-полевошпатового состава из исходных пород. В различных количествах расплав такого состава может получаться из любых осадочных и пирокластических пород (за исключением карбонатов, и некоторых других).

Палингенез – полное переплавление исходных пород с образованием гранитной магмы. Это явление обычно связано с переплавлением гранитогнейсов и осадочных пород, химический состав которых отвечает гранитам.

Гранитизация, в отличие от полигенеза, – процесс химического и минерального изменения пород любого состава с превращением их в граниты. Агентами гранитизации являются растворы, которые вызывают сначала расплавление исходной породы, а затем, диффундируя через расплав, изменяют его состав до состава гранитной магмы. Компоненты гранитов при этом растворяются в образовавшейся магме, а компоненты, «избыточные» по отношению к составу гранитной магмы, выносятся растворами за пределы магматического очага.

Таким образом, в обстановке глубоких метаморфических преобразований пород стирается граница между метаморфическими и магматическими процессами и завершается тот круговорот в природе, идея которого еще в начале века была высказана русским петрографом И.Д.Лукашевичем: магма магматические породы осадочные породы метаморфические породы магма.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  ..