3. Классификация

МЕТАМОРФИЧЕСКИХ

ГОРНЫХ ПОРОД

3.1. Минеральные фации метаморфизма

Метаморфические породы, в отличие от магматических, нера­ционально классифицировать по химическому составу, поскольку последний в значительной мере отражает состав протолита, а не условия метаморфизма. Мало пригодной оказывается и классифи­кация по минеральному составу, так как разные исходные породы, преобразованные в одних и тех же условиях, состоят из разных ми­нералов. Поэтому в основу систематики метаморфических пород положены не химический или минеральный составы, рассматрива­емые по отдельности, а соотношения между химическим составом исходной породы и минеральными ассоциациями (парагенезиса-ми), возникающими в процессе метаморфизма. Такой подход при­вел к выделению минеральных фаций метаморфизма. Это понятие было введено в геологию финским исследователем П.Эскола в 1915 г.

Минеральная фация метаморфизма — это совокупность мета­морфических пород разного химического и минерального состава, которые сформированы в одних и тех же условиях, соответствую­щих определенным интервалам температуры (Т), давления (Р) и определенному количеству и составу флюидной фазы (X). Поро­ды одного исходного химического состава, метаморфизованные в условиях одной и той же фации, имеют один и тот же минераль­ный состав.

3.2. Критерии выделения минеральных фаций

Критерием для отнесения метаморфической горной породы к той или иной фации служит наличие ассоциации минералов (ми­нерального парагенезиса), устойчивой при соответствующих Р-Т-Х параметрах. При этом предполагается, что скорость метаморфи­ческих реакций выше скорости тепло- и массообмена, так что если в больших объемах пород Т, Р и X меняются во времени и простран­стве , то на каждом локальном участке быстро устанавливается рав­новесие или устойчивое метастабильное состояние, которое соот-

579

Часть ГУ. Петрография и петрология метаморфических горных пород

ветствует максимальной температуре, достигнутой в ходе прогрес­сивного метаморфизма. Обратимые ретроградные изменения огра­ничены лишь областью очень высоких температур или обусловле­ны взаимодействием твердых горных пород с относительно низкотемпературной флюидной фазой. Геологический опыт пока­зывает, что эти допущения, известные как принцип мозаичного рав­новесия, близки к условиям, в которых развиваются природные ме­таморфические процессы.

Максимальная температура прогрессивного метаморфизма нагре­вания может быть определена по появлению или исчезновению от­дельных характерных минералов (индекс-минералов). Такой подход впервые был применен в конце XIX века английским геологом Бар­роу при изучении метаморфических комплексов Шотландии. В ме-таосадочных породах этого региона им были вьделены хлоритовая, биотитовая, альмандиновая, ставролитовая, кианитовая и силлима-нитовая зоны, которые последовательно сменяют друг друга с юга на

Рис. 3.1. Карта изоград 1 — осадочные породы; 2 — метаморфичес­кие породы; 3 — разрыв; 4 — изограды. Обо­значения индекс-минералов: Chl— хлорит, Bi — биотит, Gr— гранат, Cord — кордиерит, St—ставролит, Ку — кианит, А — андалузит, Sill — силлиманит. Силлиманитовая изо-града ограничивает участок, где в ходе про­грессивного метаморфизма была достигну­та максимальная температура

580

север вследствие повышения максимальной температуры метаморфизма в этом направ­лении. Границы между зона­ми, которые проводились по первому появлению того или иного относительно высоко­температурного минерала, были названы изоградами (би­отитовая, альмандиновая изограды и т.п.). Карты изо-град дают наглядное пред­ставление о распределении температур в процессе про­грессивного метаморфизма (рис. 3.1). Однако появление или исчезновение отдельных индекс-минералов не может служить строгим критерием для отнесения метаморфиче­ских пород к той или иной фации.

Как показывают термо­динамические расчеты и ре-