Тема 8. Метаморфічні гірські породи

1. Основні поняття

Сукупність процесів, які призводять до змінення гірських порід, називають метаморфізмом.

Метаморфізм гірських порід залежить від багатьох чинників – температури, тиску, складу порід і складу газових та водних розчинів тощо.

Механізм метаморфічних процесів полягає у зневодненні, перекристалізації гірських порід. Метаморфізм може проходити без приносу речовини, коли хімічний состав метаморфічної та вихідної порід однаковий, та з приносом речовини, коли хімічний склад метаморфічної породи істотно інший. Прикладом першого випадку може бути проста перекристалізація породи, другого – різні метасоматичні переутворення.

Види метаморфізму

У залежності від того чи іншого фактору розрізняють декілька видів метаморфізму.

Термальний метаморфізм пов’язаний зі зміненням гірських порід під впливом температури – перекристалізація мінерального складу проходить завдяки їх обпалу, загартуванню та частковій зміні.

Динамометаморфізм (динамотермальний метаморфізм) або дислокаційний метаморфізм виникає при процесах складкоутворення, а також при зануренні гірських порід на значні глибини (це пов’язане з гідростатичним тиском). Завдяки динамометаморфізму відбувається змінення структури і частково мінерального складу.

Контактовий метаморфізм пов’язаний з дією магматичних мас, які проникають у вмісні породи. Якщо газові та водні розчини діють не тільки в зоні контакту, але і за її межами, то в даному випадку мають на увазі пневматолітовий або гідротермальний метаморфізми.

Регіональний метаморфізм проходить на великих глибинах у результаті спільної взаємодії високої температури, тиску та постмагматичних розчинів на гірські породи.

Регіональний метаморфізм захоплює значну територію земної кори, яка має різноманітні гірські породи. Особливо це явище розповсюджене у древніх і найбільш глибоко занурених породах.

Крайній ступінь метаморфізму несе назву палігенезу або анатексису. Цей процес супроводжується повним або частковим розплавленням гірських порід з утворенням вторинної магми.

Існує ще один вид метаморфізму – регресивний (регресивний). Він виникає в тому випадку, якщо на глибокометаморфізовані породи (за рахунок їх підняття на поверхню землі) накладаються більш низькотемпературні процеси. Регресивний метаморфізм відбувається при більш низьких температурах і тиску, ніж звичайний прогресивний метаморфізм.

2. Склад, структури і текстури метаморфічних порід

Вихідним матеріалом для утворення метаморфічних порід є осадові і магматичні породи.

У процесі метаморфізму порода може сильно змінити свій склад, але осадові породи зберігають пластову форму, а магматичні – форму інтрузій і покривів. Форми осадових і магматичних порід частково порушуються в результаті їх стискування, розривів та інших порушень, які супроводжують явище метаморфізму. Якщо є можливість встановити походження метаморфічної породи за рахунок осадової, тоді їй дається назва з префіксом «пара», а якщо за рахунок магматичної, тоді – «орто» (наприклад, парагнейси або ортогнейси).

Хімічний склад метаморфічних порід різноманітний і залежить, у першу чергу, від складу первинних порід. Але склад метаморфізованої породи може істотно змінитися в порівнянні з вихідною під впливом метасоматичних процесів і речовин, які привносяться розчинами.

Мінеральний склад метаморфічних порід також вельми різноманітний, вони можуть бути складені з одного мінералу, наприклад, з кварцу або кальциту (тоді породи мають назви кварцит і мармур відповідно), чи з багатьох мінералів (переважно, силікатів). Головними породоутворюючими мінералами є кварц, польові шпати, слюди, піроксени та амфіболи. Разом з ними присутні типово метаморфічні мінерали: гранати, андалузит, дістен, силіманіт, кордієрит, скаполіт та ін. Характерні, особливо для слабкометаморфізованих порід, тальк, хлорити, актиноліт, епідот, карбонати тощо.

Структури метаморфічних порід виникають у процесі перекристалізації у твердому стані, або кристалобластеза. Такі структури мають назву кристалобластових. Також виділяють дрібно-, середньо- та крупнокристалічні структури в залежності від розміру зерен породи. Прихованокристалічними називають структури таких порід, розмір зерен яких можливо побачити тільки під мікроскопом.

Великою розповсюдженістю користуються пластинчасті, лускуваті мінерали, агрегати яких мають таку форму завдяки умовам їх кристалізації під час сильного тиску. Це ілюструється перш за все розвитком сланцюватості метаморфічних порід. Сланцювата текстура характеризується тим, що породи розпадаються на тонкі плитки і пластинки тому, що зерна мінералів розташовані один до одного плоскими поверхнями.

З інших текстур виділяють:

– смугасту завдяки чергуванню різного за складом смуг, які утворюються внаслідок повторення текстур первинних осадових порід або завдяки ін’єкціям інших розчинів;

– плямисту, якщо в породі є ділянки (плями), які відокремлюються за складом, кольором, стійкістю до вивітрювання;

– масивну – за відсутністю орієнтовано розташованих породоутворюючих мінералів;

– плойчасту, коли порода зібрана в дрібні складки під впливом стресу (тиску);

– очкову, утворену завдяки більш менш овальним агрегатам серед сланцюватої маси породи.