Лекция 5. Автометаморфизм

Существует группа автометаморфических процессов, которые происходят под влиянием собственных минерализаторов в конце или после окончательного формирования магматической породы. Эти процессы происходят различно, в зависимости от фациальных условий метаморфизма и от состава исходного материала. Магматические породы иногда метаморфизуются во время окончательной консолидации под влиянием понижающейся температуры и освобождающихся минерализаторов, которые конденсируются в жидкость с растворением в ней различных компонентов на месте образования этих остаточных растворов.

Автометаморфизм представляет собой пневматолитово-гидротермальное явление, которое не может быть отделено от подобных, так как такие же процессы, наложенные на горные породы в более позднее время, неотличимы от автометаморфических. Выделяется три стадии автометаморфизма: 1) собственно магматическая, происходящая в остывающем магматическом теле при температуре выше 600 ºС; 2) пневматолитовая (600-374 ºС), происходящая при воздействии газовой фазы (летучих компонентов, выделившихся из магмы) на ранее образованные минералы и при отложении минералов из газовой фазы и 3) гидротермальная (ниже 374 ºС), происходящая в результате отложения минералов в открытых трещинах или порах пород из горячих водных растворов; при этом растворы часто химически взаимодействуют с ранее существовавшими минералами.

5.1. Автометаморфизм ультраосновных пород

Метаморфизм пород группы перидотитов состоит в серпентинизации. Однако, как показали эксперименты Боуэна и Татла, в глубинных условиях процесс серпентинизации затруднен при высокой температуре. В таких условиях остаточные гидротемральные воды вместе с растворенными в них веществами удаляются в окружающую среду, а оливин остается незатронутым серпентинизацией (например, докембрийские перидотитовые массивы Фенноскандии). На меньшей глубине охлаждение расплава происходит быстрее, и когда температура достигает 400 ºС, наступают условия, наиболее благоприятные для серпентинизации, которая и происходит до тех пор, пока не будут израсходованы все имеющиеся ресурсы воды. Причины, по которым серпентинизация в гипабиссальных условиях идет интенсивнее, чем на глубине следующие: 1) серпентинизация сопровождается увеличением объема породы, а высокое давление на глубине тормозит этот процесс; 2) летучие компоненты (главным образом пары воды) концентрируются в верхних частях интрузивных массивов, которые сильнее серпентинизированы. В поверхностных условиях процесс серпентинизации также протекает свободно, но при быстром остывании он ослаблен быстрым выпариванием воды.

Серпентинизация рассматривается как автометаморфический процесс, который в наиболее благоприятных для него гипабиссальных условиях, часто доходит до полного превращения перидотитов в змеевики, сохраняющие остатки оливина и пироквенов в ничтожных количествах. Для того, что весь серпентин в перидотитах образовался автометаморфическим путем, нужно, чтобы перидотитовая магма содержала не менее 10% воды, входящей в состав змеевиков. Поэтому и высказывается предположение, что перидотитовая магма богата растворенными в ней парами воды. Вследствие этого кристаллизация оливина при охлаждении задерживалась до низкой температуры, и серпентин частично выделялся непосредственно из раствора путем коагуляции и раскристаллизации серпентинового геля. Но это заключение не соответствует опытным данным, которые показали инертность оливина по отношению к парам воды при температуре выше 900 ºС.

Интенсивная и полная серпентинизация перидотитовых массивов и превращение их в змеевики происходит под влиянием собственных, освобожденных при кристаллизации оливина паров воды и тех паров и вод, которые поднимаются из глубоких горизонтов той же интрузии при постепенном ее застывании. Серпентинизация может также происходить путем гидротермального метаморфизма под влиянием посторонних для перидотитов растворов.

Пироксениты также подвергаются серпентинизации, в меньшей степени, чем перидотиты, так как серпентинизация ромбических пироксенов происходит с выносом кремнезема, тогда как оливин при этом поглощает SiO₂. Поэтому, если серпентинизации подвергаются породы типа гарцбургитов, то процесс может проходить без приноса и выноса кремнезема. То же происходит и при серпентинизации лерцолитов и верлитов, но выносится большое количество СаО.

Змеевики – это плотные зеленовато-серые, темно-зеленые и черные породы, на поверхности принимающие белую или желтую окраску, следствие избирательного выноса оксидов железа. Различаются антигоритовые (листоватые) и хризотиловые (волокнистые с сетчатой структурой) змеевики (серпентиниты). Если оливин содержал много железа, то оно окисляется под действием воды с образованием магнетита и гематита. Если серпентинит образовался по пироксену, то он обычно имеет форму волокнистых псевдоморфоз, образующих подобие целых минеральных зерен. Такие псевдоморфозы называются бастит. По этим признакам можно судить о первичном составе серпентинизированных пород.

Кроме серпентинизации породы группы перидотита, а также образованные из них серпентиниты подвергаются оталькованию. Тальк возникает под влиянием кислых растворов и наблюдается вдоль трещин и расколов. При этом часто образуются тальковые сланцы (серебристо-белые или светло-зеленые лепидобластовые породы), когда агрегаты талька ориентированы под влиянием сдавливания или росли параллельно стенкам расколов.

Если змеевики подвергаются метаморфизму под влиянием кислых растворов, содержащих СО₂, возникают тальково-карбонатные породы (горшечный камень).

Под влиянием углекислых растворов происходит также процесс лиственитизации серпентинитов. Листвениты – это массивные, трудно выветривающиеся и всегда выраженные в рельефе светло-желтые, белые или ярко-зеленые породы, чаще с зелеными пятнами и полосами. Они состоят из взаимно прорастающих зерен кварца и карбоната с примесью значительного количества зеленого мусковита (фуксита). Развитие этих пород происходит при замещении змеевиков карбонатами с выделением кремнезема под влиянием кислых растворов, содержащих калий, необходимый для образования фуксита. Листвениты также образуются на контакте змеевиков с мраморами.

Иногда в змеевиках образуются полосы хлоритовых сланцев или массивных хлоритовых пород. В образовании этих пород участвовали растворы, содержащие алюминий и двухвалентное железо, необходимые для образования хлорита. Например, хлорит образуется при серпентинизации пород, содержащих моноклинные пироксены. Освобождающиеся при этом алюминий и двухвалентное железо, благоприятствуют хлоритизации.

Среди продуктов пневматолитово-гидротермальных процессов в серпентинитах встречаются пироксен-гранатовые, хлорит-гранатовые и эпидотовые породы, содержащие много апатита и сфена.