Породы регионального метаморфизма

Региональный метаморфизм происходит в диапазоне температур от 300-400° до 900-1000°С, давление меняется в пределах от 3-5^-10 до 10-15^-10 Па. Увеличение температуры и давления приводит к росту интенсивности метаморфизма. Особо велика роль одностороннего бокового давления - стресса. Именно стресс вызывает появление характерной сланцеватости (полосчатости) многих метаморфических образований.

Процесс регионального метаморфизма можно разделить на ступени, отвечающие определенным парагенетическим ассоциациям минералов, устойчивым в известных пределах температур и давлений. Такие ступени носят название фаций регионального метаморфизма (табл.5). Метаморфическая фация - группа пород, минеральные парагенезисы которых отображают сходные р - Т условия метаморфизма.

Выделяют следующие главнейшие метаморфические фации (рис.2):

· зеленых сланцев;

· эпидот-амфиболитовая;

· амфиболитовая;

· гранулитовая.

Таблица 5

Парагенетические ассоциации минералов различных фаций

регионально-метаморфизованных пород

Рис.2. Основные метаморфические фации

Фации различают по нахождению «критических минералов», возможных только в одной фации и запрещенных для других фаций.

Породы различного первичного состава по-разному реагируют на изме-нение физико-химических условий. Постепенное нарастание интенсивности метаморфизма полнее всего можно проследить на примере преобразования первично-глинистых (пелитовых) пород. К метаморфическим породам, возникшим за их счет и отвечающим сравнительно невысоким температурам, но значительному ориентированному давлению, относятся филлиты.

ФИЛЛИТ – мелкозернистая, плотная порода. Метаморфические изменения выражены в ней появлением мельчайших кристалликов слюд и сланцеватой текстуры. Состоит из мельчайших листочков глинистых минералов и серицита, хлорита, биотита, кварца, полевого шпата. Минеральный состав можно определить только под микроскопом. Кристаллы, не различимые невооруженным глазом, придают породе сильный шелковистый блеск, хорошо видимый на плоскостях сланцеватости. Цвет темно-серый, черный, зеленоватый. Структура скрытокристаллическая, текстура сланцеватая, тонкослоистая.

Разновидности филлитов, хорошо раскалывающиеся на тонкие плитки, называют кровельными сланцами. Образуются филлиты в основном из глин и глинистых сланцев. Широко распространены в молодых горноскладчатых сооружениях.

Несколько более глубоко метаморфизованные породы того же глинистого ряда представляют серицит- и хлоритсодержащие сланцы. В этих породах первичные глинистые минералы уже полностью перекристаллизованы и кристаллические зерна новообразованных минералов имеют вполне различимые на глаз размеры, т.е. структура пород полнокристаллическая.

В условиях более высоких температур и давления возникают кристаллические сланцы, существенную роль в которых играют слюды. Для кристаллических сланцев характерны средне- и крупнозернистая структура и сланцеватая текстура. К ним относятся слюдяные сланцы, состоящие из кварца, слюды и небольшого количества полевых шпатов. По преобладанию той или иной слюды различают мусковитовые, биотитовые и двуслюдяные сланцы. Если в кристаллических сланцах роль главного минерала играет роговая обманка, сланцы называются роговообманковыми.

При дальнейшем нарастании температур слюдяные сланцы переходят в гнейсы. Гнейсы состоят преимущественно из кварца, полевых шпатов и слюд; меньшая роль принадлежит амфиболам и пироксенам. Породам присущи полнокристаллическая средне- и крупнозернистая структура и гнейсовая (полосчатая) текстура.

Нарастание метаморфизма прослеживается и по магматическим породам. Общее направление метаморфических изменений для первично кислых и средних пород заключается в переходе их на ранних стадиях в слюдяные сланцы, а затем и гнейсы. Для основных пород этот ряд пред-ставлен хлоритсодержащими сланцами, в которых обычно присутствуют в больших количествах тальк, эпидот, актинолит (минералы класса силикатов). При более глубоком метаморфизме сланцы превращаются в амфиболиты. Ультраосновные породы преобразуются в тальковые сланцы, а затем в серпентиниты. Серпентиниты состоят главным образом из серпентина и имеют присущую ему зеленую окраску разных тонов, доходящую почти до черной. Структура скрытокристаллическая, текстура массивная.

При ультраметаморфических условиях, характеризующихся сочетании-ем очень высоких температур и давлений, многие из перечисленных пород переходят в гранулиты - кварц-полевошпатовые породы, содержащие значительные количества гранатов (преимущественно пиропа); структура полно-кристаллическая мелко- и тонкозернистая, текстура гнейсовидная. При большем давлении образуются эклогиты, массивные породы с плотностью 3,35- 4,2 г/см, состоящие преимущественно из двух минералов - граната и пироксена.

ХЛОРИТОВЫЙ СЛАНЕЦ – мягкая (легко царапается ногтем), сланцеватая, преимущественно темно-зеленая порода. Состоит в основном из хлорита, содержит также кварц, кальцит, актинолит, тальк и слюды. Исходным материалом для ее образования служат основные магматические породы. Структура тонко-, среднезернистая, лепидобластовая. Текстура сланцеватая, полосчатая.

Является вмещающей породой некоторых рудных месторождений.

КРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ СЛАНЦЫ – глубокометаморфизованные сланцеватые породы. Породообразующими минералами кристаллических сланцев являются слюды (мусковит, биотит), кварц, гранат (альмандин), дистен, графит и другие минералы. Наиболее распространены слюдяные кристаллические сланцы. Они состоят из слюды и кварца. Появление в их составе граната приводит к возникновению гранато-слюдяных сланцев, дистена – слюдяно-дистеновых сланцев. При повышенном содержании хлорита и талька кристаллические сланцы называют хлоритовыми или тальковыми. При возрастании содержания кварца слюдяные сланцы переходят в слюдяные кварциты и кварцевые сланцы. Структура лепидогранобластовая, гранобластовая, порфиробластовая. Текстура полосчатая, сланцеватая.

Практическое значение – вмещающая порода рудных жильных месторождений.

ТАЛЬКОВЫЙ СЛАНЕЦ – сланцеватая, очень мягкая, жирная на ощупь порода белого, серого, зеленовато-серого и зеленого цвета. Состоит в основном из талька. В качестве примесей содержит кварц, карбонаты, эпидот, серицит и некоторые другие минералы. Структура тонко-, среднезернистая, лепидобластовая; текстура сланцеватая, полосчатая.

При массивной структуре они называются тальковыми породами. Образуются в результате метаморфизма основных магматических пород. Тальковые породы – ценный огнеупорный и кислотоупорный материал.

Встречаются породы переходного типа (по минеральному составу). Это тальк-хлоритовые, тальк-биотитовые, серицит-хлоритовые и некоторые другие сланцы.

ЗЕЛЕНЫЕ СЛАНЦЫ. Под этим названием объединяются плотные сланцевые породы зеленоватого и зеленовато-серого цвета. Состоят из альбита, иногда кварца и минералов группы эпидота, хлорита, амфиболов. Породы очень мелкозернистые, их минеральный состав различим только под микроскопом. Внешне они похожи на вышеописанные тальковые или хлоритовые сланцы, но более твердые и нежирные на ощупь. Массивные разности их называют зеленокаменными породами. Образуются при метаморфизме основных и ультраосновных пород.

Метаморфизм простых по химическому составу пород, таких как квар-цевые песчаники или известняки, заключается только в изменении структуры и текстуры, а минеральный состав почти не изменяется. Кварцевые песчаники и другие богатые кремнеземом породы при метаморфизме превращаются в кварциты, которые состоят почти полностью из кварца.

КВАРЦИТЫ – это массивно-кристаллические породы, обычно с небольшим содержанием слюды, турмалина или некоторых железистых минералов. Цвет кварцитов различен. Структура гранобластовая, мелкозернистая. Текстура массивная, иногда полосчатая.

Кварциты обладают высокой механической прочностью и морозостойкостью и как строительный материал применяются в ответственных сооружениях. Также используются для производства высокоогнеупорного материала – динаса. Широко распространены железистые кварциты – сланцеватые породы, в которых помимо кварца содержатся гематит, магнетит, реже кальцит. Они являются ценными рудами на железо.

Карбонатные породы (известняки, доломиты и др.) превращаются в мраморы.

МРАМОРЫ - полнокристаллические мономинеральные агрегаты кальцита, обладающие массивной текстурой, структура равномернозернистая (гранобластовая). Разнообразная окраска мраморов связана с неоднородностями исходных пород. В зависимости от состава исходных пород и минеральный состав мраморов может быть различным. При метаморфизме чистых известняков образуются мраморы, состоящие из одного кальцита. При метаморфизме доломитов и магнезиальных известняков, помимо кальцита, образуются: периклаз MgO и брусит Mg(OH)₂. Но так как почти не бывает совершенно чистых известняков или доломитов, то и в мраморах, даже самых чистых, кроме кальцита, как правило, содержатся другие минералы. Увеличение содержания примеси глинистого материала и кремнезема в исходных породах приводит к образованию пород, переходящих к роговикам или к сланцам.

Мраморы обладают высокой механической прочностью, хорошо полируются и обрабатываются значительно легче, чем магматические породы.

При метаморфизме карбонатных железисто-магнезиальных осадочных пород, а также основных и отчасти средних магматических пород образуются амфиболиты.

АМФИБОЛИТЫ – породы, состоящие из роговой обманки и среднего плагиоклаза; кроме того, могут присутствовать кварц, эпидот, гранаты и другие минералы.

Цвет от серо-зеленого до черного. Структура гранобластовая. Текстура полосчатая, сланцеватость менее совершенная, чем в кристаллических сланцах. Часто встречаются амфиболиты, обладающие массивной текстурой. Амфиболиты образуются при региональном метаморфизме основных или средних по химическому составу магматических пород и некоторых доломитизированных (магнезиальных) мергелей. Менее распространены, чем кристаллические сланцы.

Практическое значение – декоративный камень.

ГНЕЙСЫ – состоят преимущественно из кварца, полевых шпатов и слюд; меньшая роль принадлежит амфиболам и пироксенам. Соответственно различают хлоритовые, мусковит-роговообманковые, двуслюдяные и другие гнейсы. Гнейс, в котором крупные кристаллы, обычно полевого шпата, облекаются мелкозернистой массой темноцветных минералов, называют очковым гнейсом.

Структура гранобластовая, лепидогранобластовая. Для гнейсов типична полосчатая структура, вызванная чередованием полос светлых (полевые шпаты, кварц) и темных минералов (биотит). В этом их главное внешнее отличие от гранитов, на которые они очень похожи. Гнейсы характерны для амфиболитовой и гранулитовой метаморфических фаций.

Образуются гнейсы из магматических и из осадочных пород. Практическое значение – строительный материал, вмещающая порода месторождений графита и некоторых рудных месторождений.

Перечисленные породы представляют наиболее распространенные в земной коре продукты регионального метаморфизма, но далеко не исчерпывают всего их многообразия.

К породам, связанным с локальным метаморфизмом, относятся контактово-метаморфические породы.