IТемпература, с Рис. 16.1.Основные фации метаморфизма

100 200 300 400 500600 700 800 900 1000 Температура, °с

Рис. 16.2.Метаморфические фации горных пород (по Л. Л.Перчуку и В. И.Фельд­ману). Фации регионального метаморфизма: 1 — цеолитовая; 2 — пренит-пумпелии- товая; 3 — зеленых сланцев; 4 — эпидот-амфиболитовая; 5 — амфиболитовая; 6 — гранулитовая; 7 — голубых сланцев; 8 — эклогитовая. Фации контактового метаморфизма: а — эпидот-адьбитовых роговиков; б — роговообманковых роговиков; в — пироксеновых роговиков; г — санидинитовая

Температура, "С

200 400 600 800

Рис. 16.3.Степени метаморфизма. Черная жирная линия — рост температуры с увеличением глубины

Существуют породы, наиболее характерные для разных ступеней метаморфизма. Так, для низшей ступени типичны зеленые сланцы,об­разовавшиеся за счет базальтовых туфов и лав. Их зеленоватая окраска обусловлена развитием хлорита и эпидота.

Для фации зеленых сланцев также типичны филлиты,сложенные очень мелкими, меньше 1 мм, зернами кварца и чешуйками серицита и хлорита. Два последних минерала придают филлитам шелковистый блеск на плоскостях сланцеватости. Хлорит-серицитовые сланцыобразуются при метаморфизме глинистых пород, и для них типичны хлорит и слю­да — серицит (мелкие чешуйки мусковита), а также кварц.

К низким ступеням метаморфизма относятся весьма необычные породы — глаукофановые,или голубые, сланцыс голубой роговой об­манкой, типичные для них минералы. Особенностью формирования этих пород является обстановка низких температур: +200...+400 °С и очень вы­соких давлений — до 12 кбар, а это отвечает глубине 40 км, если брать литостатическое давление. Но на такой глубине должна быть высокая температура. Однако в сильно метаморфизованных древних докембрий- ских породах голубые сланцы отсутствуют, хотя, судя по огромному давлению, они должны были бы там быть. Эти голубые сланцы явля­ются результатом очень сильного стресса, т. е. одностороннего, а не литостатического давления, возникшего в условиях формирования круп­ных надвигов и покровов. Поэтому голубые сланцы образуют вытяну­тые полосы, которые простираются в соответствии с крупными разло­мами и характерны для зон субдукции.

К средним ступеням метаморфизма относятся разнообразные кри­сталлические сланцыи амфиболиты.Кристаллические сланцы — по­лосчатые породы, состоящие из кварца, полевых шпатов и слюд, об­разующихся как по осадочным породам — песчаникам и глинам (парагнейсы), так и по магматическим — лавам, гранитам и др. (ор- тогнейсы). Амфиболиты состоят из роговой обманки и плагиоклазов, иногда с биотитом и эпидотом, и формируются за счет метаморфизма базальтов и габбро — основных изверженных пород (ортоамфиболи- ты) и карбонатно-глинистых пород (параамфиболиты). Кристалли­ческие сланцы — результат преобразования в основном глинистых пород, состоят из слюд, хлорита и амфибола, образующих характер­ную сланцеватость.

Амфиболитовая фация метаморфических пород образуется при тем­пературе +500-700 °С и давлении 2-8 кбар. При таких высоких темпе­ратурах породы начинают испытывать частичное плавление в отдельных тонких слоях с образованием мигмы,а вся порода превращается в миг­матит— полосчатые метаморфиты, в которых чередуются полоски гранитного состава (мигма) с полосками темноцветных минералов, еще не вовлеченных в плавление.

К высшей ступени метаморфизма относится гранулитовая фация (температура +700-1000 °С, давление 4-12 кбар, глубины 10-40 км). Характерными породами этой фации являются гнейсы, двупироксе- новые и кристаллические сланцыи эклогиты.Гнейсы состоят из квар­ца, ортоклаза, плагиоклаза, граната, кордиерита, пироксена, замеща­ющего роговые обманки и слюды. Гранулиты образуются за счет как первично магматических, так и осадочных пород. Эклогиты сложе­ны пироксеном — омфицитом и пироповым гранатом и представле­ны плотными тяжелыми породами, типичными для глубоких частей земной коры.

Таким образом, повышение температуры, давления и привнос флю­идов приводят к изменению первично осадочных и магматических по­род и превращению их в метаморфические, различных фаций и ступе­ней. Усиление действия этих факторов в конце концов приводит к избирательному плавлению наиболее легкоплавких компонентов поро­ды, а потом и к полному плавлению. Этот процесс ультраметаморфиз­ма,в результате которого путем различных пород могут образоваться граниты, называется анатексисом.

Изменения в первичных породах при метаморфизме.Процессы и факторы метаморфизма приводят к изменению минерального состава материнской породы. Например, при реакциях дегидратации происхо­дят следующие превращения минералов:

• мусковит + кварц —» силлиманит + калиевый полевой шпат + вода;

• коалинит —» андалузит + кварц + вода.

Новые минералы возникают в результате химических реакций, а также перекристаллизации минералов первичной породы, которые при­обретают новую форму и размеры (рис. 16.4). В связи с увеличением температуры начинается миграция, диффузия ионов сначала вдоль гра­ниц зерен минералов, а затем и внутри них, где небольшие ионы про­кладывают себе путь между более крупными. И происходит этот про­цесс в твердом состоянии. В породах средней и высокой степеней метаморфизма можно встретить крупные, кристаллографически хоро­шо выраженные новые минералы, не типичные для первичной породы. Такие минералы или их скопления размером до нескольких сантимет­ров в диаметре называются порфиробластами.Они бывают особенно хорошо выражены в кристаллических сланцах.

Рис. 16.4. Новообразование минералов при прогрессивном метаморфизме

	Усиление метаморфизма
Температура	+200 °С ■■■-■' ■ +800-1000 °С
Минералы	Хлорит Мусковит Биотит Калиевый полевой шпат Гранат Ставролит Силлиманит Гиперсген Кварц Плагиоклазы
Тип породы	Не изменен­ные	Глинистые сланцы	Филлиты	Кристалли­ческие сланцы	Гнейсы	Плавление

Если при метаморфизме химический состав породы не меняется, то говорят об изохимическомметаморфизме, а если изменяется, то об ал- лохимическом.Но изменения происходят не только с минералами. Про­исходит изменение структуры, текстуры, и наступает полная перекрис­таллизация первичной породы. Чешуйки слюды — биотита, мусковита, серицита — приобретают ориентировку в пределах плоскостей, а если минералы, например амфиболы, имеют игольчатую форму, то длинной осью они ориентируются в одном направлении, образуя линейную тек­стуру. В результате метаморфическая порода приобретает сланцеватую текстуру— тонкие пластинки, на которые порода разбивается при ударе молотком. Пластинки слюды в филлитах обеспечивают шелко­вистый характер породы. На образование сланцеватой текстуры осо­бенное влияние оказывает стресс— одностороннее, а не литостатичес- кое давление.