5.1. Фациальные серии метаморфических пород

Если термо- и барометрические оценки, которые соответству­ют максимальной температуре метаморфизма пород, развитых в од­ной и той же провинции, но относящихся к разным минеральным фациям, нанести на Р— Т диаграмму, то точки расположатся вдоль линии, наклон которой отражает градиент dT/dP. Сравнительный анализ показал, что могут быть выделены устойчивые типы мета­морфических зон с разными градиентами dT/dP, которые соответ­ствуют определенным фациалъным сериям метаморфических пород— естественным ассоциациям разнофациальных пород, связанных во времени и пространстве и являющихся результатом одного и то­го же метаморфического процесса.

Вслед за А.Миясиро, Э.Ден-Тексом, АА.Маракушевым можно выделить следующие типы фациальных серий:

1. серии контактового метаморфизма с максимальными гради­ ентами dT/dP (геотермический градиент более 60 °С/км);

2. серии регионального метаморфизма низкого давления с вы­ сокими градиентами dT/dP (геотермический градиент от 60 до 25 °С/км);

3. серии регионального метаморфизма высокого давления с меньшими градиентами dT/dP (геотермический градиент от 25 до16°С/км);

4. серии метаморфизма погружения с минимальными гради­ ентами dT/dP (геотермический градиент от 16 до 7 °С/км).

Следует обратить внимание на то, что указанные выше геотер­мические градиенты относятся к максимальным температурам ме-

626

5. Метаморфизм во времени и пространстве

Если вместе с границами фациальных серий нанести на Р-Т ди-аграмму поля устойчивости минералов в системе Al₂Si0₅ и стацио­нарную континентальную геотерму (см. рис. 5.1), то можно увидеть, что серии контактового метаморфизма и регионального метамор­физма низкого давления формируются в условиях аномального на­грева земной коры, а траектории этих серий наклонены положе, чем стационарная геотерма. Следовательно, нагрев не был связан с по­гружением пород на глубину, а вызывался дополнительным источ­ником тепла. Траектории фациальных серий метаморфизма погру­жения расположены ниже стационарной геотермы, что указывает не только на отсутствие дополнительного нагрева, но и на возмож­ность некоторого охлаждения по сравнению со средней температу­рой в земной коре.

Природа фациальных серий контактового метаморфизма оче­видна - максимальные градиенты dT/dP обусловлены тепловым

627

таморфизма, которые при фор­мировании разных пород могли достигаться в разное время. Ре­альное распределение темпера­тур с глубиной, существовавшее в тот или иной момент геологи­ческого прошлого, вероятно, от­личалось от метаморфических геотерм.

Типичная серия региональ­ного метаморфизма низкого давления была описана А.Мия-сиро (1961 г.) в поясе Абукума в Японии, а серия метаморфиз­ма погружения — в поясе Сам-багава. Поэтому серии (2) и (4), выделенные на рисунке 5.1, иногда называют сериями типа Абукума и Самбагава. Серия ре­гионального метаморфизма вы­сокого давления была описана еще в конце XIX века англий­ским геологом Барроу в нагорь­ях Шотландии, и серию (3) час­то называют серией типа Барроу.

Рис. 5.1. Фациальные серии ме­таморфических пород

1. — контактовый метаморфизм,

2. — региональный метаморфизм низкого давления, 3 — региональ­ ный метаморфизм высокого давле­ ния, 4 — метаморфизм погруже­ ния. Пунктир — стационарная континентальная геотерма; пока­ заны области устойчивости поли­ морфных модификаций Al₂Si0₅

Часть ГУ. Петрография и петрология метаморфических горных пород

Рис. 5.2. Р- Т условия регионального метаморфизма низкого давления, ха­рактерные для многих регионов, по Де-Йореоидр. (1991г.) Исходные термо- и барометрические дан­ные получены при условии Р_H2O= Р_лит.

в ое воздействием магматических тел на окружающие породы (см. разделы 1.2.2 и 3.4.2). Формирование серий регио­нального метаморфизма низ­кого давления, которое чаще всего происходит в интерва­ле давлений 200—400 МПа (Н= 5-12 км) при темпера­туре 400-750 °С (рис. 5.2) так­же вероятнее всего связано с нагревом, вызванным подъ­емом магматических масс. Это подтверждается частым пространственным и хроно­логическим совмещением ареалов интенсивного магма­тизма и метаморфизма низ­кого давления, что убедительно продемонстрировано, например, для Северной Америки (данные Д.Л. Армстронга и П. Уорда, 1991 г.). Количественные модели показывают, что источником теп­ла могут быть как магматические тела, подпирающие зону метамор­физма снизу, например, мантийные астенолиты, так и гранитоид-ные плутоны, проникающие непосредственно в ту область, где происходит метаморфизм. Эти модели, по-видимому, можно рас­пространить и на региональный метаморфизм высокого давления, однако следует учитывать, что при формировании фациальных се­рий, включающих породы с кианитом, существенную роль могут иг­рать тектонические перекрытия в зонах сближения континенталь­ных плит, что приводит к быстрому увеличению мощности коры и росту температуры внутри нее. Если же подобные перекрытия связаны с быстрым погружением на глубину (субдукцией) относи­тельно холодной океанской литосферы, то, как показывают расче­ты, могут возникнуть отрицательные температурные аномалии, с которыми связывают тепловой режим метаморфизма погруже­ния. Не исключено, что существенную роль играет и охлаждение, связанное с широкомасштабной конвективной циркуляцией мор­ских вод.