Фации контактового метаморфизма

Контактовый метаморфизм развивается на малых глубинах (Р< 200 МПа, Н< 3-6 км). Главным фактором метаморфизма яв­ляется рост температуры, обусловленный тепловым воздействием интрузивных тел. Нагревание приводит к перекристаллизации вме­щающих пород и превращению их в роговики — мелкозернистые по­роды с гранобластовой структурой. При раскалывании роговики об­разуют обломки с раковистым изломом, напоминающие осколки рога. Выделяют четыре минеральных фации роговиков, образован­ных при разной температуре (табл. 3.3). Верхний температурный предел контактового метаморфизма равен примерно 900-1000 °С; при этой температуре вмещающие породы, содержащие кварц и по­левые шпаты (песчаники, граниты и т.п.), начинают плавиться с об­разованием бухитов.

Метаморфические породы, залегающие в непосредственной близости от интрузивных контактов, чаще всего относятся к фации пироксеновых роговиков. Породы санидинитовой фации встречаются реже. Обычно они появляются лишь на контактах с основными и ультраосновными-ультрамафическими магмами, которые име-

Таблица 3.3. Минеральные фации контактового метаморфизма

3. Классификация метаморфических горных пород

ют высокую начальную температуру (> 1000—1200 °С) и затвердева­ют на небольшой глубине (Н < 1—2 км).

Амфиболовые и альбит-эпидотовыероговики распространены на большем удалении от контактов, однако вблизи фанитных плуто­нов, которые изначально были нафеты не более, чем до 700-800 "С, контактовый метаморфизм во внутренней зоне не поднимается вы­ше фации амфиболовых роговиков.

Следует заметить, что названия фаций контактового метамор­физма даны по минеральному составу метабазитов. При нафевании глинистых пород возникают минеральные парагенезисы, состав которых не отражен в названиях фаций. Так, например, в глинис­тых породах, метаморфизованных в условиях фации пироксено-выхроговиков, развиваются парагенезисы (рис. 3.8.):

1) андалузит + кордиерит;

2) андалузит + кордиерит + плагиоклаз;
3)плагиоклаз + кордиерит;

4) плагиоклаз + кордиерит + гиперстен;
которые изофациальны парагенезисам:

5) плагиоклаз + гиперстен;

6) плагиоклаз + гиперстен + диопсид;

7) плагиоклаз + диопсид;

8) плагиоклаз + диопсид + фанат;

9) фанат + диопсид;

10) фанат + диопсид + волластонит.

Последние парагенезисы характерны для пород, богатых каль­цием, в том числе для метабазитов.

Рис. 3.8. Минеральные
парагенезисы фации пи-
роксеновых роговиков на
диаграмме ACF,

по Гольдшмидту Цифры на чертеже — номера парагенезисов, см. текст

Часть IV. Петрография и петрология метаморфических горных пород______

После достижения максимальной температуры метаморфичес­кие породы контактовых ореолов испытывают охлаждение, которое обычно сопровождается циркуляцией гидротермальных растворов, отделившихся от магматических тел или содержавшихся во вме­щающих породах. Под воздействием водных растворов может про­исходить регрессивная гидратация: замещение биотита мусковитом, гидролиз полевых шпатов и т.п.

3.4.3. Фации регионального метаморфизма

В области умеренных давлений от 200 до 800-900 МПа выделя­ются четыре фации регионального метаморфизма нагревания: зе­леных сланцев, эпидот-амфиболитовая, амфиболитовая и гранули-товая (табл. 3.4). Фацию зеленых сланцев относят к низшей ступени метаморфизма, эпидот-амфиболитовую и амфиболитовую — к сред­ней, а гранулитовую фацию — к высшей ступени.

Противопоставление контактового метаморфизма (Р< 200 МПа) региональному метаморфзиму нафевания (Р> 200 МПа) основано на геологических критериях (локальный характер контактового ме­таморфизма и его связь с конкретными интрузивными телами, большие объемы регионально метаморфизованных порол и скры­тые источники тепла) и текстурно-структурных различиях мета­морфических пород (массивные роговики на контакте с интрузива­ми, сланцы и гнейсы в зонах регионального метаморфизма). По минеральным парагенезисам метаморфизм нагревания, про­явленный в условиях разного давления, в значительной мере сходен, что позволяет провести сопоставление фаций контактового и реги­онального метаморфизма (см. рис. 3.4). Некоторая разница в гра­ничных температурах не имеет принципиального значения. Заме­тим, что наклон границ между фациями на рисунке соответствует условию Р_н2о = Р_лит. Если Р_н2о < Р_лит, что часто имеет место в при­роде, то границы наклонены круче (см. рис. 3.5-3.7) и разница гра­ничных температур в интервале давлений становится еще меньше.

Переход от одной фации регионального метаморфизма к другой по мере роста максимальной температуры сопровождается реак­циями дегидратации с образованием минералов, содержащих все меньше воды, а также снижением железистости цветных минералов (биотита, кордиерита, граната и др.) и возрастанием основности плагиоклаза. Нижняя граница фации зеленых сланцев определяет­ся дегидратацией глинистых минералов (каолинита, монтморилло-

Таблица 3.4. Минеральные фации регионального метаморфизма нагревания

Часть ГУ. Петрография и петрология метаморфических горных пород______

нита) и появлением вместо них пирофиллита и хлорита. Дегидрата­ция последних двух минералов фиксирует переход к эпидот-амфи-болитовой фации (см. табл. 3.4). Характерная реакция, соответст­вующая верхнему температурному пределу эпидот-амфиболитовой фации,— это дегидратация мусковита. В Р-Т условиях амфиболи­товой фации среди слюд устойчивы биотит и флогопит. Переход от амфиболитовой фации к гранулитовой сопровождается дегидра­тацией низкотитанистого и низкофтористого биотита с образова­нием минеральной ассоциации ортоклаз + кордиерит (гранат) + ги­перстен. Высокотитанистый и богатый фтором биотит, роговая обманка и флогопит могут сохранять устойчивость и в условиях гранулитовой фации. В области умеренных давлений при Р -300-900 МПа) максимальная температура дегидратации этих минералов достигает 850, 1000 и 1200 °С соответственно.

Как следует из рисунка 3.4, температура эпидот-амфиболитовой и амфиболитовой фаций метаморфизма может оказаться выше, чем солидус гранитного расплава, насыщенного водой. Поэтому при Р < 300-500 МПа дегидратация слюд, первоначально содержав­шихся в породах с кварцем, приводит к появлению магматической жидкости. Дальнейшее нагревание способствует увеличению доли расплава и снижению концентрации в нем воды. Очевидно, что метаморфизм кварц—полевошпатовых пород в условиях гранулито­вой фации возможен лишь при отсутствии свободной воды, т.е. в тех случаях, когда протолит изначально был лишен мусковита и биотита или после того, как из частично расплавленной породы был удален магматический расплав, содержавший воду. Изучение микровключений в минералах показывает, что в условиях гранули­товой фации флюидная фаза представлена чистой углекислотой.

Высокобарическими эквивалентами метаосадочных пород эпи­дот-амфиболитовой, амфиболитовой и низкотемпературной части гранулитовой фации служат сланцы и гнейсы с кианитом (см. рис. 3.5); в некоторых классификациях эти породы выделяют как особую фацию кианитовых сланцев. Метаморфизм основных магматических пород в обстановке высокого давления (Р > 800 МПа) приводит к образованию эклогитов. Поскольку поле устойчивости эклогитов примыкает к стационарной геотерме (см. рис. 3.6), их обычно рас­сматривают среди продуктов метаморфизма погружения (см. раз­дел 3.4.1). Температура образования эклогитов соответствует эпи­дот-амфиболитовой, амфиболитовой и гранулитовой фациям умеренного давления. Метаосадочные породы, изофациальные ме-

Рис. 3.9. Главные минеральные парагенезисы фаций регионального мета­морфизма на диаграммах ACF, по П. Эскола:

а — фация зеленых сланцев (кварц-альбит-мусковит-хлоритовая субфация), б — амфиболитовая фация (силлиманит—альмандин—ортоклазовая субфация), в — гра-нулитовая фация. Римские цифры — номера парагенезисов, см. табл. 3.5

табазитам эклогитовой фации, представлены сапфириновыми гней­сами. Образование сапфирина Mg₂Al₄SiO₁₀ является результатом реакций:

гранат + кордиерит → сапфирин + гиперстен + кварц, гиперстен + силлиманит + кордиерит →сапфирин + кварц. Изменение минерального состава метаморфических пород в хо­де регионального метаморфизма иллюстрируется диаграммами «со­став—парагенезис» (см. рис. 3.4, 3.9 и табл. 3.5).

Таблица 3. 5. Минеральные парагеиезисы, характерные для разных фаций регионального метаморфизма, по П.Эскола

Ч асть ГУ. Петрография и петрология метаморфических горных пород___

Окончание табл. 3.5

4. ПЕТРОГРАФИЯ НЕКОТОРЫХ

РАСПРОСТРАНЕННЫХ