1. Факторы и типы метаморфизма

( со₂) ⁼0 и X_H2O(СО2) ⁼ 1, где X—мольная доля Н₂О или СО₂ в смеси (см. рис. 1.2). Изучение газово-жидких включений в метаморфиче­ских породах показало, что при низких ступенях метаморфизма во флюидной фазе преобладает Н₂О, а по мере роста давления и тем­пературы увеличивается доля СО.,.

Следует учитывать, что при высоких температурах и давлениях вода и особенно углекислота отклоняются от идеального состояния PV= RT(pиc. 1.3). Поэтому при термодинамических расчетах сле­дует использовать значения летучестей (фугитивностей):f= γР, где γ— коэффициент летучести (фугитивности).

Если количество флюида велико, то его состав определяет (буф-ферирует) и состав соприкасающихся с ним твердых фаз. В том случае, когда количество флюида мало, наоборот, его состав зави­сит от состава преобладающих по объему твердых фаз. На малых глу­бинах и при низких температурах возможны соотношения первого типа; с ростом давления и температуры главную роль начинают иг­рать соотношения второго типа, а преобразования горных пород при избытке флюидной фазы ограничены лишь локальными зонами повышенной проницаемости, которые служат путями фильтрации флюида.

При наличии большого количества флюида, не равновесного по отношению к породе, сквозь которую он фильтруется, происходит растворение ранее существовавших минералов и отложение на их месте новых минеральных фаз, что приводит к изменению валово­го химического состава породы. Такое вторичное преобразование

Рис. 1.3. Летучесть (f) Н₂О и СО₂ при Т- 600 "С и раз­ных давлениях (Р) Линия γ= 1 отвечает идеаль­ному состоянию газа, поФилпоттсу [1990]

557

Часть ГУ. Петрография и петрология метаморфических горных пород

твердых горных пород называют метасоматизмом (метасомато­зом). Метаморфизм, протекающий на относительно небольшой глубине и при относительно низкой температуре, может сопровож­даться метасоматическим замещением одних минералов другими, и как следствие этого, изменением валового химического состава породы. Такой метаморфизм называют аллохимическим. В отличие от собственно метасоматических процессов, аллохимический мета­морфизм не приводит к формированию ясной зональности отложе­ния, характерной для околорудных метасоматитов (см. часть V). Это связано с тем, что метаморфогенные флюиды образуются в ре­зультате реакций дегидратации и вовлечения в конвективную цир­куляцию захороненных морских вод. В том и другом случаях флю­идной фазой обогащаются большие объемы пород, а фильтрация флюида носит рассеянный характер.

Более глубинный и высокотемпературный метаморфизм, как правило, носит изохимический характер. Нелетучие компоненты лишь перераспределяются между первичными и новообразован­ными минералами, а изменения валового химического состава исходной породы не происходит за исключением содержаний Н₂О и СО₂, которые возрастают вследствие гидратации или карбона-тизации или уменьшаются при дегидратации и декарбонатиза-ции.

1. 1.4. Деформации как фактор метаморфизма

Различают упругую деформацию твердых тел, исчезающую по­сле снятия нагрузки, и пластическую деформацию, которая приво­дит к необратимому изменению формы и размеров тел. Упругая деформация может завершиться хрупким разрушением, а пласти­ческая деформация переходит в течение материала.

Горные породы испытывают как упругие, так и пластические де­формации, причем в области повышенных температур и давлений последние преобладают. Необратимые пластические деформации затрагивают как кристаллическую решетку отдельных минералов (скольжение, излом слоев решетки и др.), так и агрегаты минераль­ных зерен. При этом меняется размер, форма, ориентировка, вза­имное расположение зерен, а иногда и их состав. Необратимая де­формация является одним из важных факторов, определяющих развитие метаморфических процессов.

558