V.1. Систематика и классификация метаморфических горных пород

Статья V.1.1. Систематика и классификация метаморфических горных пород базируется на общих принципах систематики кристаллических горных пород (гл. II). Согласно этим принципам тип метаморфических пород подразделяется по различным критериям на ряд таксонов: классы, надотряды, отряды, подотряды, семейства, роды и виды (рис. V.1.). Таксоны высоких рангов (тип, класс) выделяются по генетическим признакам; таксоны среднего ранга (надотряд, отряд, подотряд) – по петрохимическим признакам; при выделении таксонов низших рангов (семейство, род, вид) используются преимущественно структурно-текстурные и количественно-минералогические признаки пород.

Статья V.1.2. К типу метаморфических относятся горные породы, образовавшиеся в результате метаморфизма (Винклер, 1969; Жданов, 2005).

Примечание. Метаморфизм – процесс минеральных и структурно-текстурных преобразований протолита любого состава и происхождения, протекающий вследствие изменения термодинамических условий геологической среды ниже зоны эпигенеза. Протолит в этом процессе сохраняет твердое состояние, а минеральный парагенез пород стремится к равновесию с новыми условиями температуры и давлении. Степень метаморфической проработки протолита может быть различной: от слабой, с частичным сохранением минеральных и структурно-текстурных признаков протолита, до полной, то есть с исчезновением этих признаков. Регулирующими факторами метаморфизма служат: температура, обусловленная эндогенным кондуктивным тепловым потоком, динамические нагрузки (давление) и наличие в породе флюидной фазы. В общем случае метаморфизм–процесс субизохимический, и состав его продукта определяется химическим составом протолита, а незначительные его изменения сводятся к частичной потере флюидной фазы вместе с растворенными в ней подвижными химическими соединениями. Система является односторонне открытой, теряющее, но не приобретающей материал извне. Потеря флюидной фазы ставит под сомнение вероятность проявления регрессивной стадии единого метаморфического цикла. Повторный метаморфизм, в частности диафторез, обычно вызван новым этапом эндогенной активности, обеспечивающим поступление новой порции флюида. Метаморфическая дифференциация осуществляется, главным образом, путем диффузии компонентов через поровый флюид, что определяет незначительные масштабы массопереноса. Диффузия ведет к выравниванию градиента концентрации химических элементов, что исключает вероятность появления в метаморфических породах каких-либо новых аномальных концентраций химических элементов; следовательно, процесс метаморфизма не перспективен в плане рудогенеза. Метаморфические месторождения образуются только в результате воздействия температуры и давления на составляющую часть протолита, его перекристаллизацию и формирование метаморфогенной минеральной ассоциации, например, графитизация углистого вещества или кианитизация глиноземистых осадков.

Рисунок V.1. – Схема многоступенчатой систематики метаморфических горных пород.

Рекомендация. Некоторые исследователи считают возможным выделять аллохимический метаморфизм с подвижностью как летучих, так и петрогенных компонентов. Такой подход не рекомендуется, так как в этом случае полностью стираются различия между метаморфическими и метасоматическими породами, становятся расплывчатыми критерии петрогенеза и металлогенической специализации этих разнотипных образований.

Статья V.1.3. Метаморфические горные породы, в зависимости от геологической обстановки и побуждающих причин метаморфизма, подразделяются на три класса: термально- или контактово-метаморфическиен, динамо-термально, или регионально-метаморфические и динамо- или дислокационно-метаморфические породы.

Термально- или контактово-метаморфические породы. Класс объединяет породы, образовавшиеся в ареале термального воздействия магматических тел на вмещающие породы. Главным регулирующим фактором их образования является температура. Масштабы проявления контактово-метаморфических пород зависят как от размера магматического тела, так и от его состава, или, в общем случае, от запаса его тепла и флюида.

Динамо-термально- или регионально-метаморфические породы. Класс объединяет породы, образовавшиеся в результате одновременного воздействия повышенной температуры, вызванной региональным кондуктивным эндогенным тепловым потоком, и направленного давления. Эти породы широко распространены в пространстве, соизмеримом с крупными тектоническими структурами, и непосредственно не связаны с какими-либо конкретными магматическими проявлениями.

Динамо-метаморфические породы. Класс объединяет породы, образовавшиеся в результате дифференциальных движений горных масс в анизотропном поле напряжений при отсутствии избыточного, по сравнению с нормальным геотермическим градиентом, эндогенного теплового потока. Развиты они в зонах смятия и тектонических нарушений, масштабы их распространения соизмеримы с размерами этих зон, а интенсивность метаморфических преобразований пропорциональна интенсивности тектонических напряжений. В этот класс включены породы, ранее относившиеся к тектонитам или тектоно-метаморфическим породам.

Статья V.1.4. Метаморфические породы каждого класса, по аналогии с классификацией магматических пород, подразделены по содержанию кремнезема на шесть надотрядов: низкокремнеземистые (в частности, карбонатные) – <30% SiO₂, ультраосновные – 30-45% SiO₂, основные – 45-52% SiO₂, средние – 52-63% SiO₂, кремнекислые – 63-78% SiO_2, ультракремнекислые – >78% SiO₂.

Примечание 1. В эту систему вписываются все метаморфические породы, включая породы с осадочным протолитом. Например, кремнистые породы попадают в надотряд ультракремнекислых пород, а карбонатные – в надотряд некремнеземистых пород.

Примечание 2. Во многих классификациях среди силикатных метаморфических пород выделяются две группы (класса): бедных CaO (метапелиты и кварц-полевошпатовые породы) и богатых CaO (метабазиты) с рубежом 5% содержания этого окисла. Выделение в этих классификациях таксонов более низкого уровня (метапелиты, кварц-полевошпатовые породы и метабазиты) производится по трем разным признакам (соответственно по размерности зерна, минеральному или же химическому составу породы), что для классификации некорректно (Классификация…, 1992).

Статья V.1.5. Породы надотрядов, в зависимости от специфики их химизма, подразделены на отряды. Надотряды основных, средних и кислых метаморфических пород подразделены на три отряда поглиноземистости [A=(Al₂О₃–ΣR₂O+CaO)]: пересыщенных, насыщенных и недосыщенных (глиноземом) пород. Надотряды некремнеземистых и низкокремнеземистых(главным образом карбонатных и силикатно-карбонатных породы) на отряды известковистых, магнезиальных и железистых пород.

Статья V.1.6. Отряды с иликатных метаморфических пород в зависимости отсуммарного содержания оксидов щелочных металлов (K₂O+Na₂O), по аналогии с магматическими породами, подразделяются на четыре подотряда: низкощелочных, нормальнощелочных, умереннощелочных и щелочных пород (см. рис. III.2). Пределы колебания суммы щелочей в каждом подотряде зависят от содержания в породе кремнезема (ст. III.1.5).

При необходимости метаморфические породы могут подразделяться по типу их щелочности с использованием отношения K₂O/Na₂O, в соответствии с чем выделяются породы калиевого, калиево-натриевого, натриево-калиевого и натриевого типов щелочности (ст. III.1.7.).

Статья V.1.7. Метаморфические породы каждого подотряда (отряда или надотряда, если подотряд не выделяется) подразделены на семейства по наличию устойчивого минерального парагенезиса определенной метаморфической (минеральной) фации, занимающего соответствующее положение в поле вариации температуры и давления.

Примечание. В настоящее время известно несколько авторских схем метаморфических минеральных фаций, заметно различающихся между собой как по конфигурации полей отдельных фаций и их названиям, так и по количеству фаций и субфаций, достигающему иногда нескольких десятков.*

Рекомендация. Для семейств контактово-метаморфических пород наиболее рациональна схема, в которой по возрастанию температуры образования выделено четыре фации: альбит-эпидот-роговиковая (мусковит-роговиковая) – низкотемпературная, амфибол-роговиковая (роговообманково-роговиковая), – среднетемпературная, пироксен-роговиковая – высокотемпературная, а также санидинитовая (спуррит-мервинтовая) фация пирометаморфизма.

Для семейств пород фаций, претерпевших динамо-термальный метаморфизм, чаще всего используется простая и апробированная схема фаций П. Эскола. В соответствии с этой схемой выделяются четыре фации (семейства): а) зеленосланцевая, б) эпидот-амфиболитовая, в) амфиболитовая и г) гранулитовая. Среди динамометаморфических пород выделяются семейства двухьфаций аномально высокого давления () глаукофансланцевая и эклогитовая) и двух фаций умеренного давления, аналогичных эпидот-амфиболитовой и зеленосланцевой.

Статья V.1.8. Породы каждого семейства по структурно-текстурному признаку метаморфических пород подразделены на роды. При характеристике рода в качестве текстурного признака принимается делимость породы в плоскости S – естественного раскола, а в качестве структурного– доминирующая кристаллическая структура. Среди семейств пород динамо-термально- или регионально-метаморфического класса выделяется три рода. 1) род сланцев – пород с тонкой делимостью (миллиметры до сантиметра) и лепидобластовой либо нематобластовой структурой. 2) род гнейсов – пород с грубой делимостью (от сантиметров до дециметров) и гранобластовой структурой. 3) род гранофельзов или кристаллосланцев – массивных и грубо полосчатых пород с гранулитовой или мозаичной структурой. В классе термально- или контактово-метаморфических пород выделяются род полосчатых роговиков и род массивных проговиков роговиков –с мозаичной или роговиковой структурой. Наконец, среди семейств пород динамо-метаморфического класса выделяются два рода. 1) Род брекчий и катаклазитов – грубообломочных, массивных пород с брекчиевой или катакластической структурой. 2) Род милонитов или филлонитов – пород с тонкой делимостью и милонитовой или филлонитовой структурой.

Статья V.1.9. Породы всех родов подразделены на виды, являющиеся элементарной классификационной единицей. Вид в пределах каждого рода – это сообщество индивидов сходного модального минерального состава (Прил. 4). Для видов существуют пределы колебания минерального и химического составов, структуры и текстуры, что позволяет в этом диапазоне при необходимости выделять подвиды (разновидности) метаморфических горных пород.

V.2. Номенклатура метаморфических горных пород*

Статья V.2.1. Специфика номенклатуры метаморфических пород в значительной мере обусловлена их генетической двойственностью (сочетанием новообразования и реликтов протолита). Градация степени проработки протолита проводится по соотношению новообразованных метаморфогенных минералов и реликтовых минералов протолита (Опыт…, 1988).

Номенклатура пород со слабо проявленным метаморфизмом строится на базе наименования протолита с добавлением приставки «мета -» (например, метагаббро). При установлении природы протолита глубоко метаморфизованных пород опосредованными методами (химический состав, геохимические особенности и т.д.) к названию вида метаморфических пород добавляется название вида протолита с приставкой «апо -» (например, актинолитовый сланец апобазальтовый). Если устанавливаетсятолько генетический тип протолита, то к названию вида метаморфической породы добавляется приставка «орто -» для магматического и «пара -» – для осадочного протолита (например, ортогнейс или парагнейс).

Статья V.2.2. Согласно общепринятым правилам, в систематике метаморфических пород каждая таксономическая категория имеет собственное название, вплоть до вида; номенклатура разновидностей не регламентируется. Номенклатура высших таксонов формируется сочетанием названий этих единиц, например: название регионально-метаморфические, кислые, насыщенные глиноземом, умеренно щелочные породы определяет отношение пород к определенному классу, надотряду, отряду и подотряду метаморфических пород.

Статья V.2.3. Наименования видов метаморфических пород строится путем присоединения к названию рода (Ст. V.1.8) прилагательного, содержащего сведения об их минеральном парагенезе – свойстве определенного вида. Традиционно принято на первое место ставить признак вида, а на второе – рода, например: кианит-гранат-биотитовый гнейс, гиперстен-плагиоклазовый кристаллосланец, хлорит-актинолитовый сланец.

В название вида вводятся наименования (не более трех) характеристических минералов парагенеза (минеральной фации), перечисляемых в порядке увеличения их содержания в породе. Минералы, постоянно присутствующие в породах данного вида или рода (кварц – в гнейсах, амфибол – в амфиболитах, омфацит – в эклогитах и т. д.), в название породы не включаются. Содержание минерала, используемого в названии породы, должно составлять не менее 5 % ее объема.

Существует целый ряд собственных наименований видов метаморфических пород (глаукофанит, кинцигит, кондалит, джеспилит и др.), не всегда унифицированных, но традиционно употребляемых и допустимых к использованию.

Статья V.2.4. Наименования разновидностей метаморфических пород, выделяемых по дополнительным структурным или минеральным признакам, содержат указания на эти признаки. Для наименования породы, содержащей характеристический минерал, количество которого менее 5%, от названия этого минерала образуется двукорневое прилагательное (кварцсодержащий, ставролитсодержащий), которое записывается после существительного (гранат-ставролитовый сланец рутилсодержащий). Дополнительный структурный признак отмечается в наименовании разновидности в качестве прилагательного перед названием вида (например, порфиробластический гранат-андалузитовый слюдяной сланец, очковый биотитовый гнейс).