3.3. Метаморфические горные породы

Метаморфизм – эндогенный процесс, протекающий при высоких температурах и (или) давлениях горячих водных растворов и газов. Под влиянием этих факторов породы изменяют свой минеральный состав, структуру и текстуру, валовый химический состав при этом остается неизменным. При метаморфизме образуются устойчивые минеральные ассоциации называемые фациями метаморфизма. Классификация процессов метаморфизма производится по главным факторам и масштабам проявления.

Текстурно-структурные особенности

Главные породообразующие минералы метаморфических пород имеют пластинчатый или чешуйчатый облик, что связано с условиями их кристаллизации при сильном давлении. Это выражается в развитии сланцеватой текстуры, характеризующейся тем, что порода распадается на тонкие плитки или пластинки благодаря плоскостной ориентировке породообразующих минералов. Если порода под влиянием направленного давления собрана в мелкие складочки, то текстура называется плойчатой. Округлые, овальные обособления среди сланцеватой ткани породы создают очковую текстуру. Катакластическая текстура характеризуется раздробленностью и деформацией минералов. Из прочих текстур метаморфических пород можно выделить полосчатую, линзовидную, пятнистую и массивную.

Структуры метаморфических пород возникают в процессе перекристаллизации породы в твердом состоянии – кристаллобластеза. Такие структуры называются кристаллобластовыми. В зависимости от преобладающей формы зерен выделяются гранобластовая (лат. granula – зерно) – зерна имеют изометричную форму, лепидобластовая – чешуйчатая форма минералов, нематобластовая – призматическая форма минералов. Если облик породы носит неравномернозернистый характер, то выделяются порфиробласты на фоне основной ткани и структура называется порфиробластовой.

Типы метаморфизма и его продукты

Региональный (динамотермальный) метаморфизм. Главными факторами процесса являются высокие температуры и давление. Процесс проявлен на обширных площадях. Рост давлений и температур происходит при складкообразовании и погружении участков земной коры на глубину при медленных колебательных движениях, сопровождающихся процессом осадконакопления. При этом господствует направленное давление – стресс. Продуктами регионального метаморфизма (по мере возрастания температуры) являются следующие породы.

Филлиты – тонкочешуйчатые сланцеватые породы с шелковистым блеском, светло-зеленой или серой окраски, состоящие из кварца, слюд и хлоритов.

Сланцы – породы зеленой или серой окраски с лепидобластовой структурой, сланцеватой текстурой, состоящие из кварца, слюд и хлоритов.

Амфиболиты – породы более высокотемпературной ступени, темно-зеленого цвета, нематобластовой структуры, массивной текстуры, состоящие из минералов группы амфиболов.

Гнейсы – светлые породы гранобластовой структуры, полосчатой или очковой текстуры, состоящие из плагиоклаза, кварца, КПШ, слюд, граната-альмадина, т. е. состав гнейсов сходен с составом магматических пород – гранитов.

Эклогиты – темные массивные породы, состоящие из пироксена и граната (пиропа).

Гранулиты близки по составу к гнейсам, но гранат представлен пиропом, темноцветные минералы – ромбическим и моноклинным пироксенами.

Мраморы – породы преимущественно светлой окраски, гранобластовой структуры, массивной, полосчатой или пятнистой текстуры, состоящие из кальцита.

Кварциты – светлые массивные мономинеральные кварцевые породы гранобластовой структуры. Две последние группы пород развиты в широком диапазоне температур и давлений. Температуры при метаморфизме варьируют от 200 до 1 000 °С.

При температуре свыше 650 °С происходит частичное плавление пород. Этот процесс носит название ультраметаморфизма. Продукты ультраметаморфизма – мигматиты, породы полосчатой текстуры, близкие по составу к гранитам.

Контактовый (термальный) метаморфизм. Главным фактором является высокая температура. Процесс происходит в контактовой зоне интрузий при низких давлениях. Состав продуктов контактового метаморфизма находится в зависимости от состава вмещающих пород.

Роговики – массивные микрозернистые кварц-полевошпатовые породы, разнообразной преимущественно серой окраски. Исходным материалом для них служат глины.

Кварциты образуются по кварцевым песчаникам, мраморы – по карбонатным породам.

Динамометаморфизм. Главным фактором этого типа метаморфизма является давление. Проявлен динамометаморфизм вдоль узких линейных зон разломов. Происходит дробление пород – катаклаз. Продукты динамометаморфизма – тектонические брекчии, катаклазиты и милониты. Тектонические брекчии – это монолитные породы, состоящие из остроугольных обломков и цемента. Катаклазиты – породы, пронизанные сетью трещин. Милониты – тонко перетертые породы.

Метасоматоз. Он объединяет все метаморфические процессы, в которых на исходные породы действуют не только водноуглекислые флюиды, но и разнообразные высокотемпературные газы и растворы, в результате чего состав пород существенно изменяется. Большую роль метасоматоз играет при постмагматических процессах и ультраметаморфизме. Продуктами метасоматоза являются скарны, грейзены и серпентиниты.

Скарны – это породы массивной текстуры, состоящие из кальцита, пироксенов, граната. Полезные минералы представлены чаще всего магнетитом, реже сульфидами, шеелитом, самородным золотом. Образуются на контакте силикатных интрузивных и карбонатных осадочных пород.

Грейзены – массивные породы постмагматической стадии, состоящие из мусковита, кварца, турмалина, топаза, флюорита. Образуются при изменении гранитных и близких им по составу пород. Полезными минералами являются касситерит, берилл, вольфрамит, молибденит.

Серпентиниты – мономинеральные породы, состоящие из серпентина, образуются при изменении магматических пород ультраосновного состава.

Практическое значение метаморфических горных пород. Многие метаморфические горные породы являются полезными ископаемыми: мраморы используются как облицовочный материал и для художественных работ; кварциты – облицовочный материал и сырье для производства огнеупоров; тальковый сланец – огнеупорный и кислотоупорный материал; железистые кварциты являются первоклассной железной рудой. С грейзенами связаны месторождения олова, вольфрама, молибдена, лития, бериллия; со скарнами – месторождения железа, молибдена, вольфрама, меди, свинца, золота и т. д. С серпентинитами связаны месторождения асбеста.

Рекомендации по определению метаморфических горных пород. Определение метаморфических пород нужно начинать с установления их минерального состава. Вторым важным признаком является текстура и структура. Имеет значение цвет породы. В конце указывается тип метаморфизма и название исходной породы. Описание метаморфических пород производится по тому же плану, что и магматических: название; цвет, структура и текстура породы; минеральный состав; прожилки минералов, встречающихся в породе; посторонние включения и вкрапления.

Многообразие горных пород связано с большим разнообразием термодинамических и физико-химических условий образования пород и формирования одновременно с ними или под их влиянием месторождений полезных ископаемых. Знание этих обстановок позволяет целенаправленно вести поиски полезных ископаемых, используя определенный комплекс поисковых критериев и признаков на то или иное рудное сырье.