Основные факторы метаморфизма

Температура. Процессы метаморфизма, по мнению большинства исследователей, совершаются в интервале температур от 250 - 300 до 800 °С. Повышение температуры всего на 10° вдвое увеличивает скорость химических реакций, а на 100° - примерно в 1000 раз. В условиях земной коры повышение температуры вызывается двумя основными причинами:

1) погружением горныхпород на большие глубины, что ведет к возрастанию температуры благодаря геотермическому градиенту (в среднем 1° на 33 м);

2) тепловым воздействием магматических расплавов,внедряющихся в земную кору.

Давление. Различают давление петростатическое (всестороннее) и боковое ( одностороннее) или стресс.

Петростатическое давление является функцией глубины, и возрастание его обычно связано с погружением горных пород в глубь литосферы. Соотношение между глубиной и давлением приблизительно оценивается следующими цифрами: увеличение глубины на каждые 3 км соответствует увеличению давления на 100 МПа. Если считать, что процессы мета­морфизма наиболее энергично развиваются на глубинах от 10 до 50 км, петростатическое давление в этих условиях должно составлять примерно 400 — 1500 МПа. Возрастание петростатического давления ведет главным образом к изменению объема пород и способствует образованию минералов с большими плотностями и меньшими удельными объемами.

Петростатическое давление также повышает температуры плавления минералов, расширяя тем самым температурную область преобразований в твердой фазе. Всестороннее давление обычно способствует формированию горных пород с однородными текстурами.

Баковое давление (стресс) возникает при интенсивных тектонических движениях дислокационного характера. Оно приводит к деформации минералов, вызывает появление закономерной пространственной ориентировки их в горных породах. Так, например, пластинчатые минералы располагаются плоскостями спайности перпендикулярно к направлению давления, в результате чего формируются так называемые сланцеватые текстуры горных пород. Вызывая в ряде случаев дробление горных пород, стресс повышает их фильтрационные свойства, способствуя тем самым циркуляции метаморфизующих растворов.

Химически активные вещества (вода, углекислота, водород, соединения хлора, серы и др.) являются катализаторами, облегчающими реакции между кристаллами, участвуют в образовании новых минералов, входя в их структуру и производя замещение старых минеральных ассоциаций новыми.

Метаморфизующие растворы имеют глубинное (подкоровое) происхождение. Диффундируя из земных недр сквозь пустоты горных пород и магматические расплавы и обогащаясь на пути своего движения различными минерализаторами, они превращаются в активные агенты метаморфизма. Другим источником растворов служат магматические расплавы, отщепляющие их на определенных стадиях эволюции.

Существенная роль при метаморфизме принадлежит фактору времени, ибо вес это очень длительные процессы, осуществляющиеся в масштабах геологического времени. Однако ошибочно было бы думать, что чем древнее породы, тем сильнее они метаморфизованы. Все определяет конкретная геологическая обстановка. В спокойной геологической обстановке, в пределах платформ, практически не затронуты процессами метаморфизма даже очень древние породы.

Характер преобразования горных пород при метаморфизме может быть различным. В том случае, если не происходит привноса и выноса компонентов, химический состав горных пород практически не изменяется (например, преобразование известняка в мрамор). Такой метаморфизм называют нормальным, или изохимическим. Если же метаморфические преобразования сопровождаются значительным привносом и выносом веществ, происходит замещение одних минеральных ассоциаций другими, изменяется химический состав горных пород. Такой метаморфизм называют метасоматическим.