6.Метаморфизм Метаморфические породы и принципы их классификации.Основные факторы процессов метаморфизма.Классификация метаморфических пород. Типы метаморфизма.Фации метаморфизма.

К метаморфизму относятся процессы преобразования магматических и осадочных пород под влиянием давления и температуры. Высокие ступени метаморфизма (ультраметаморфизм) сопровождаются палингенезом и анатексисом, при которых частично или полностью плавятся метаморфические породы с образованием разных по составу магм.

Р ис.1.1 .Диаграмма последовательности формирования и преобразования магматических,осадочных и метаморфических пород

Главнейшими видами метаморфизма являются: региональный, контактовый и динамометаморфизм.Из них региональный метаморфизм распространяется на огромные территории, где степень преобразования пород отражает особенности их геодинамического режима и тектонического строения.. Метаморфические породы преобладают в составе земной коры. Поэтому метаморфизм можно считать важнейшим корообразующим процессом. Метаморфизм непосредственно не наблюдается. В современных активных зонах можно изучать лишь приповерхностные явления,такие как осадконакопление, вулканизм). Их палеоаналоги, испытавшие метаморфизм, реконструируются только благодаря «снятию метаморфизма».Различают прогрессивный и регрессивный метаморфизм. Первый отражает общие глубинные преобразования пород по мере их погружения и, следовательно, с ростом давления и температуры, второй - минеральные преобразования пород высокой степени метаморфизма в связи с их подъемом к поверхности с понижением температуры и давления. Наибольший интерес в геодинамических и историко-геологических реконструкциях представляет прогрессивный метаморфизм.

Состав метаморфических пород напрямую зависит от химического состава исходных магматических и осадочных пород.Метаморфические изменения приводят к полному или частичному преобразованию пород. Если при метаморфизме сохранились реликты исходных пород, по которым можно уверенно восстановить первичный состав и строение исходных пород, то они называются метаморфизованными, а глубоко преобразованные породы,первоначальная природа которых полностью утрачена,- метаморфическими.

Первичный состав метаморфических пород влияет на их преобразование в условиях разных давления и температуры. Породы, сохранившие первичные признаки, получают приставку мета:«метаосадки»,«метакластиты», «метапелиты», «метаграувакки», «метавулканиты». Метаморфические породы – производные осадочных называют параметаморфитами, а магматических – ортометаморфитами. С нарастанием степени метаморфизма породы теряют свои первичные признаки, полностью перекристаллизовываются и превращаются в гнейсы, гранулиты и др.Развитие процессов метаморфизма разных по петрохимическому составу магматических и осадочных пород происходит в условиях различных температуры и давлении, что позволяет их классифицировать по этим показателям.

Под метасоматозом принято понимать замещение одних минеральных ассоциаций другими с изменением валового состава, при котором растворение и осаждение происходит почти одновременно в породах, сохраняющих твердое состояние. В большинстве случаев он происходит посредством взаимодействия минералов горных пород с жидким или газообразным поровым раствором (кремнещелочные, щелочные, кислотные, известковые, магнезиально-железистые), что приводит к возникновению разнообразных метасоматических пород).

Факторы метаморфизма.Под факторами метаморфизма понимают причины, приводящие к изменению исходных пород. Главными из них являются: температура и давление..

Температура — важнейший фактор метаморфизма, влияющий на процессы минералообразования и определяющий состав возникающих минеральных ассоциаций.Верхний предел метаморфизма определяется температурой начала плавления пород. С повышением температуры возрастает интенсив­ность перекристаллизации пород. Повышение температуры может быть связано с рядом геологических процессов:погружением горных пород на глубину;температурным воздействием остывающей магмы,теплопотока ми из глубины Земли.теплогенерацией, связанной с силами трения при тектонических движениях и ряда других факторов.

С глубиной происходит закономерное повышение фоновой темпе­ратуры. Соответственно и породы, погру­женные на одинаковую глубину в разных регионах взависимости от тепловых потоков,будут испытывать различное тепловое воздействие.

Изучение теплового поля Земли показало, что оно менялось во времени. общий теп­ловой поток На протяжении архея и протерозоя тепловой поток был в несколько раз боль­ше, чем в фанерозое.По этой причине породы ранних этапов развития Земли испытали более интенсивный метаморфизм,чем в фанерозое. Принято выделять литостатическое (всестороннее) и стрессовое (одностороннее) давление.

Литостатическое давление связано с погружением пород. Порода, оказавшаяся на глубине, испытывает давление со всех сторон, в том числе и вышележащей толщи. В общем случае литостатическое давле­ние возрастает с глубиной.

Рис.6.2.Увеличение литостатического давления сопровождается уменьшением объема и увеличением плотности пород.

. Смотри фильм »литостатическое давление»Ctrl+щелчок

Давление стрессовое при динамометаморфизме имеет четко выраженный вектор направленнос­ти.Стрессовое напряжение является причиной тектоничес­ких движений, при которых перемещаются крупные блоки земной коры.

Величина давления оказывает влияние на состав и внутреннюю структуру образованных в ходе метаморфизма минералов.Выделяется целая группа минералов, которые образуются, как пра­вило, в обстановке высоких давлений (глаукофан, и др.).

Фазовые преобразования минералов являются важнейшим фактором реконструкции метаморфических процессов. Большинство метаморфических формаций представляли собой замкнутые системы, а их преобразование происходило за счет их внутреннего ресурса, что отразилось в изменениях минералогического состава в соответствующих термобарических обстановках.

Для метаморфических пород характерны специфические (типоморфные) минералы, образующиеся, как правило, только при метаморфи­ческих процессах. Это: хлориты, актинолит, тремолит, эпидот, дистен, андалузит, силлиманит, графит, серпентин, гранат, кордиерит, ставро­лит, диопсид и др.

Из числа первичных магматических и осадочных минералов при­сутствуют: кварц, биотит, мусковит, полевые шпаты, роговая обман­ка, пироксены, кальцит и др., устойчивые в широком диапазоне Р-Т параметров.

Реальная горная порода чаще всего полиминеральная, то есть со­стоит из минералов нескольких видов, которые не всегда абсолютно равновесны между собой. В обстановке малых температур и давлений химическая активность компонентов, слагающих минералы, низка и реакции между ними не идут. В условиях повышенных температур химическая активность резко возрастает и между некоторыми минера­лами происходят реакции, сопровождающиеся образованием новых минеральных видов.

Моделирование процессов метаморфизма. В настоящее время накоплен большой опыт обоснования физико-химических равновесий и моделирования преобразования твердых растворов в условиях разных давления и температуры. Эти эксперименты - важный вклад в петрологию метаморфических пород. Полиморфизм и распад твердых растворов и распределение компонентов между сосуществующими фазами является наиболее массовым процессом, сопровождающим метаморфизм.

Полиморфизм твердых растворов - реакции трансформации Al₂SiO₅ в системе кианит-силлиманит, андалузит. Распад твердых растворов приводит к возникновению новых минералов при сохранении их валового химического состава:

2NaAlSi₂O₆NaAlSi₃O₈+NaAlSiO₄

^{жадеит альбит нефелин}

или жадеита в присутствии кварца: NaAlSi₂O₆+SiO₂NaAlSi₃O₈.

^{жадеит кварц альбит}