Факторы метаморфизма

Часть IV

Петрография

И петрология

Метаморфических

Горных пород

Оглавление

1. Факторы и типы метаморфизма..................................................................... 551

1.1. Факторы метаморфизма................................................................................... 551

1.2. Типы метаморфизма....................................................................................... 559

2. Состав и строение метаморфических горных пород.................................... 569

2.1. Минеральный состав. Понятие о минеральном парагенезисе........................ 569

2.2. Химический состав метаморфических пород как отражение природы
протолита............................................................................................................... 570

2.3. Структуры и текстуры метаморфических пород............................................ 571

2.4. Механизм формирования структур и текстур метаморфических пород......----------- 574

3. Классификация метаморфических горных пород........................................ 579

3.1. Минеральные фации метаморфизма................................................................ 579

3.2. Критерии выделения минеральных фаций...................................................... 579

3.3. Введение в парагенетический анализ. Диаграммы «состав—парагенезис»..583

3.4. Систематика минеральных фаций метаморфизма........................................... 586

4. Петрография некоторых распространенных метаморфических пород....... 599

4.1. Породы метаморфизма погружения............................................................. 599

4.2. Породы контактового метаморфизма.............................................................. 609

4.3. Породы прогрессивного регионального метаморфизма................................ 613

5. Метаморфизм во времени и пространстве.................................................... 625

5.1. Фациальные серии метаморфических пород.................................................. 626

5.2. Метаморфические пояса и метаморфические эпохи...................................... 629

5.3. Специфика метаморфизма в докембрии.......................................................... 630

5.4. Металлогеническое значение метаморфизма................................................ 632

Заключение.................................................... 633

Дополнительная литература.................................................................................. 633

ФАКТОРЫ И ТИПЫ МЕТАМОРФИЗМА

Факторы метаморфизма

Метаморфизм — это преобразование минерального состава и строения твердых горных пород под влиянием изменившихся внешних условий. Процесс сводится к перекристаллизации ранее существовавших минералов, их химическому разложению и взаи­модействию друг с другом с появлением новых устойчивых мине­ралов, структур и текстур. Нижний температурный предел мета­морфизма в недрах Земли принимается равным 100-200 "С, верхним пределом служит температура, при которой начинается частичное плавление (650—1000 °С). Выветривание пород и диагенез осадков, происходящие вблизи дневной поверхности при низкой темпера­туре, к метаморфизму обычно не относят.

Развитие метаморфических процессов прежде всего определя­ется изменением температуры и давления. Необходимым условием протекания метаморфических реакций является наличие флюид­ной фазы, представленной преимущественно водой и углекисло­той. Преобразование структуры, а в ряде случаев и минерального со­става пород может быть следствием тектонических деформаций. Своеобразные метаморфические процессы сопровождают удары о поверхность Земли крупных метеоритов

1.1.1. Температура

Температура (7) увеличивается с глубиной в соответствии с ге­отермическим градиентом, который вблизи дневной поверхности варьирует от 10 до 60°С/км, составляя в среднем 25-30 °С/км. Глуб­же геотермический градиент уменьшается так, что в основании континентальной земной коры (Н~ 40 км) температура не превы­шает 400-700 °С. Интервал температур, при которых происходит ме­таморфизм, с одной стороны, ограничен стационарной геотер-мой — кривой, описывающей фоновое распределение температур с глубиной, а с другой,— линией солидуса, имеющей отрицательный или положительный наклон в зависимости от степени насыщения водой (рис. 1.1). При избытке воды возможный температурный ин­тервал метаморфизма с глубиной сокращается до нуля, а в «сухих» условиях может достигать 400-700 "С на глубине около 40 км.

Рис. 1.1. Р-Tусловия метаморфизма

G — стационарная геотерма, S_p — солидус «сухого» гранитного вещества, S_w — со-

лидус гранита при насыщении расплава водой;

1 — область метаморфизма с участием водного флюида, 2 — область метаморфизма

без участия водного флюида

Нагревание пород вдоль стационарной геотермы может быть связано с их медленным погружением на ту или иную глубину; до­стижение более высокой температуры требует дополнительного нагрева под влиянием магматических тел или экзотермического эффекта тектонических деформаций и других источников тепла. Пе­регрев относительно стационарной геотермы возможен и в резуль­тате быстрого перемещения глубинных масс на более высокий гип­сометрический уровень. Если же породы, первоначально залегавшие на малых глубинах, погружаются настолько быстро, что не успева­ют достичь стационарного распределения температур, возникают отрицательные термические аномалии. Современные тектоничес­кие модели допускают ту и другую возможности. Например, подъ­ем глубинных нафетых масс в виде растущих мантийных диапиров предполагается в областях растяжения (спрединга), а пофужение от­носительно холодных пластин океанической коры считается ха­рактерным для зон субдукции.

1. Факторы и типы метаморфизма

Давление

Литостатическое всестороннее давление (Р) в земной коре обус­ловлено весом вышележащих пород и возрастает с глубиной на 25-30 МПа/км. Поскольку прочность горных пород не превыша­ет 30-100 МПа, значительные отклонения от литостатического давления в недрах Земли, которые сохранялись бы в течение дли­тельного времени, невозможны. Как только разность напряжении достигает 30-100 МПа, породы испытывают деформацию скалыва­ния, в процессе которой давление выравнивается. Вместе с тем в земной коре постоянно возникают небольшие градиенты давле­ния, ориентированные втом или ином направлении. Эти градиен­ты ифают важную роль в переносе вещества и во многом определя­ют текстуру и структуру метаморфических пород.

Равновесный минеральный состав пород зависит от всесторон­него литостатического давления. Когда говорят о Р—Т условиях кристаллизации, имеются в виду именно такое давление и соот­ветствующая ему температура на той или иной глубине. Эти пара­метры используются и во всех термодинамических расчетах.

Возрастание давления связано с пофужением пород в ходе на­копления осадочного или вулканического материала, а также с тек­тоническими перекрытиями, приводящими к увеличению мощно­сти земной коры. Формирование крупных надвиговых пластин является важным фактором метаморфизма. В ходе подъема и дену­дации отдельных блоков давление на породы, залегавшие до этого на большей глубине, уменьшается.