Лекция 7. Региональный метаморфизм

Учение о региональном метаморфизме возникло во второй половине восемнадцатого века и развивалось в борьбе двух научных направлений: нептунизма и плутонизма. Нептунисты считали, что метаморфические породы возникли в результате отложения осадков в первобытном океане в условиях особого температурного режима на раннем этапе развития Земли. Плутонисты связывали образование метаморфических пород с внутренним теплом Земли.

В настоящее время считается, что региональный метаморфизм – это совокупность изменений горных пород, вызываемых односторонним и гидростатическим давлением, а также температурой. Он проявляется на больших пространствах, находится в связи с формированием подвижных и складчатых поясов земной коры и в связи с воздействием магмы. Факторами регионального метаморфизма являются температура, литостатическое давление и концентрация растворов, участвующих в минералообразовании. Любой метаморфизм силикатных пород сопровождается изменением содержания воды, углекислого газа и кислорода. Поэтому метаморфизм вызывается, кроме температуры и давления, также воздействием восходящих растворов на горные породы. Причиной восхождения водных растворов является гравитационная дифференциация, выражающаяся в выжимании на поверхность водных растворов, имеющих меньшую плотность, чем горные породы. При просачивании растворов в земной коре возникает метасоматическая зональность: 1) в верхних зонах – региональный метаморфизм; 2) в средних зонах - метасоматические изменения (гранитизация и мигматизация) и 3) на глубине - замещение пород эвтектической магмой. Таким образом, прослеживается неразрывная связь метаморфизма с магматическими явлениями.

Температура и давление являются независимыми переменными. Давление определяется глубиной, а температура – близостью к магматическому очагу и его размерами.

Анализ температурных интервалов устойчивости минералов, содержащих гидроксил, показал, что они одинаковы для магматических, постмагматических и метаморфических процессов и мало зависят от глубины. Даже в наиболее глубинных метаморфических комплексах наблюдаются низкотемпературные гидроксилсодержащие минералы. Этот факт свидетельствует о том. что при метаморфизме имеется избыток жидких водных растворов. Упругость пара этих растворов будет зависеть только от температуры. Насыщенность водных растворов различными веществами препятствует переходу воды в критическое состояние. Минералы, содержащие гидроксильную группу, могут служить показателями температурности метаморфического процесса. При понижении температуры увеличивается роль гидроксилсодержащих минералов.

Углкислый газ при региональном метаморфизме распространен повсеместно. Источником углекислоты не являются местные карбонатные толщи, а ювенильные растворы. Поэтому давление углекислого газа будет зависеть только от общего давления, то есть от глубины, и будет поддерживаться на этом постоянном уровне благодаря запасам в растворах. С увеличением внешнего давления содержание углекислого газа в растворах возрастает. Поэтому, чем больше глубина минералообразования, тем выше давление углекислоты в растворах. Поэтому на определенной глубине ряд богатых кальцием и магнием минералов подвергаются разложению с образованием карбонатов. В каждом метаморфическом комплексе любая реакция с выделением углекислоты соответствует некоторой определенной температуре, а парциальное давление углекислоты пропорционально давлению нагрузки, то есть режим углекислоты зависит от давления.

Таким образом, режим воды при метаморфизме зависит только от температуры, а режим углекислоты – от давления. Общий кислородный режим контролирует степень окисления металлов с переменной валентностью.