1.2. Различие и сходство метасоматизма и метаморфизма

Метасоматические реакции сопровождают выветривание, диа­генез осадков, вулканизм, плутонизм, метаморфизм и гидротер­мальное рудообразование. Особенно близки процессы метасоматиз­ма и метаморфизма, между которыми имеется определенное сходство. Оба процесса протекают при повышенной температуре с сохранением твердого состояния горных пород и невозможны безучастия флюидной фазы. Поэтому до недавнего времени мета­соматизм считали частным случаем метаморфизма. Однако суще­ствуют и важные различия между этими процессами, которые ста­новятся особенно ясными при сравнении метасоматизма и регионального метаморфизма нагревания.

1. Метасоматизм происходит с изменением содержания в гор­ ных породах многих компонентов, поэтому химический состав ме- тасоматитов существенно отличается от состава исходных горных пород (протолита). Региональный метаморфизм нагревания со­ провождается изменением концентраций только летучих компонен­ тов: Н₂О и СО₂, а содержания остальных компонентов остаются постоянными.

Например, если кальцит и кварц, первоначально существовав­шие в породе, превращаются при нагревании в волластонит, то это метаморфический процесс:

СаСО₃ + SiO₂H→ CaSiO₃ + СО₂.

кальцит кварц волластонит раствор

Если же карбонатная порода реагирует с раствором, содержащим кремнекислоту, то волластонит является результатом метасомати-ческого замещения:

СаСО₃ + SiO₂ → CaSiO₃ + СО₂.

кальцит раствор волластонит раствор

2. Метасоматизм развит более локально по сравнению с регио­ нальным метаморфизмом. Он, как правило, приурочен к зонам разломов и другим проницаемым структурам, вдоль которых про­ исходит фильтрация водных растворов. Вместе с тем ореолы слабой гидротермальной переработки горных пород могут достигать зна­ чительных размеров.

3. Поскольку растворение одних минералов и отложение других происходит одновременно, то для слабопористых пород в процес­ се метасоматизма сохраняется постоянство объема (правило Линд- грена). Поэтому метасоматиты обычно наследуют текстурно-струк-

642

1. Общие сведения о метасоматических процессах

т урные особенности исходных пород. Метаморфизм, как прави­ло, протекает с изменением объема, а первичные структурные при­знаки сохраняются лишь в редких случаях, главным образом при низкотемпературных изменениях.

4. В результате метасоматизма происходит значительное сокра­ щение числа породообразующих минералов вплоть до образова­ ния мономинеральных пород, что не типично для регионального ме­ таморфизма.

5. Одно из главных различий метасоматических и метаморфи­ ческих процессов заключается в способе переноса вещества. Если при метасоматизме вещество переносится преимущественно ин- фильтрационным (конвективным) путем, т.е. движущимся раство­ ром, который просачивается через толщу пород в направлении, оп­ ределяемом градиентом давления, то при высокотемпературном региональном метаморфизме главную роль играет диффузионный способ переноса через малоподвижные поровые или пленочные растворы, обусловленный градиентами концентраций химических компонентов.

6. Метасоматизм сводится к процессам замещения и реакциям ионного обмена:

А⁺ + B⁺ → В⁺ + А⁺,

минерал раствор минерал раствор

в частности к реакциям гидролиза. Примером такой реакции может служить замещение ортоклаза мусковитом:

3KAlSi₃O₈ + 2Н+ → KAl₃Si₃O₁₀(OH)₂ + 6SiO₂ + 2К⁺.

минерал раствор минерал минерал раствор

При региональном метаморфизме нагревания преобладают ре­акции термического разложения, прежде всего дегидратация и де-карбонатизация. Примером реакции дегидратации является превра­щение каолинита в пирофиллит в присутствии кварца:

Al₂(0H)₄Si₂0₅ + 2SiO₂ → Al₂(OH)₂Si₄O₁₀ + Н₂О.

каолинит кварц пирофиллит

7. Вследствие непрерывного изменения состава гидротермально­ го раствора при его взаимодействии с теми горными породами, сквозь которые он фильтруется, возникает совокупность зон различ­ ного состава, называемая метасоматической колонкой. Каждой зо­ не этой колонки соответствует определенный состав породы и рас­ твора. Во внутренней (тыловой) зоне колонки, расположенной вблизи путей интенсивной фильтрации раствора, метасоматические преоб­ разования проявлены наиболее полно, и состав метасоматитов поч-

643

Часть У. Петрография и петрология метасоматических горных пород

ти целиком определяется составом раствора. Во внешней (фронталь­ной) зоне горные породы испытывают лишь слабые изменения, свя­занные с воздействием в значительной мере отработанного раство­ра. Главные метасоматические реакции приурочены к границам зон, где происходит резкая смена минеральных ассоциаций (пара-генезисов) с сокращением числа минералов, как правило, на едини­цу. Для регионального метаморфизма нагревания подобная зональ­ность не характерна. Таким образом, различия в процессах метасоматизма и высокотемпературного регионального метамор­физма (амфиболитовая и гранулитовая фации) достаточно сущест­венны. Однако они менее определенны при сравнении метасоматиз­ма с низкоградным метаморфизмом нагревания, метаморфизмом гидратации, а также с метаморфизмом погружения, который со­провождается привносом натрия, реакциями гидролиза и по харак­теру массопереноса близок к метасоматизму. Благодаря сходству этих процессов некоторые разновидности измененных пород могут иметь двойственную природу, например, глаукофановые и кросси-товые сланцы, пренитсодержащие породы и т.п. Однако в этих по­родах не наблюдается зональности, свойственной метасоматитам.