27. Что из себя представляют метаморфические породы?

Большая часть горных пород, слагающих земную кору, неоднократно меняла условия своего существования, то погружаясь в глубины, то поднимаясь наверх. Одновременно менялись облик и состав самих горных пород. Греческое слово «метаморфоза» означает превращение одного предмета в другой, отсюда их название — метаморфические породы. Осадочные и магматические породы — известняки, глины, базальты и т.д. — под влиянием меняющихся температур, давления и химических условий превращаются в нечто совсем на них не похожее. Как в печи при обжиге пластичная глина превращается в кирпич, прочные кувшины или прелестные фарфоровые и фаянсовые изделия, так и в недрах Земли мягкие осадки, поступившие сверху, преобразуются в твёрдые горные породы. Разница лишь в том, что на глубинах 30—60 км высокие температуры (400—900° С) и огромные давления (десятки тысяч атмосфер) воздействуют в течение миллионов лет. В результате рыхлые мелкозернистые осадки превращаются в крупнокристаллические (зёрна размером 0,3—1 см) породы большой прочности. В этом процессе многие непривлекательные на вид осадочные породы, например известняки, превращаются в благородные разноцветные мраморы, которыми издавна украшают дворцы. Разнообразную коллекцию мраморов можно видеть в залах московского метрополитена: телесно-розовым, с красными сосудистыми прожилками мраморам станций «Белорусская-радиальная» и «Динамо» не уступают по красоте серовато-белые с муаровым рисунком мраморы «Смоленской».

К метаморфическим породам относятся нежно-зелёные нефриты, сиреневые чароиты, неповторимо разнообразные по рисункам и цветовой гамме яшмы. Прочными, как кремень, карельскими песчаниками мостили когда-то улицы

Петербурга. Многие драгоценные камни (рубины, благородная шпинель) «родом» из метаморфических пород.

Где образуются метаморфические породы? Для ответа на этот вопрос нужно вспомнить о распределении температур и давлений в земной коре. Общеизвестно, что с глубиной температура и давление непрерывно растут.

Наличие в горных породах водных растворов или газов ускоряет метаморфические процессы. Эти газы и растворы называются флюидами (от лат. fluidus — «текучий», «подвижный»). Флюиды — это «соки» Земли, с помощью которых происходят активные минеральные превращения в её недрах. Они переносят тепло и химические компоненты. Если в породах мало флюидов, то

метаморфические процессы происходят настолько медленно, что даже миллионов лет не хватает, чтобы изменения горных пород стали заметны.

Итак, изменения происходят при смене давления и температур под воздействием высокотемпературных газов и растворов. При этом порода не плавится, но перекристаллизовывается, изменяя свой минеральный состав, размеры зёрен и многое другое. А под воздействием нагретых газов изменяется не только минеральный, но и химический состав исходной породы.

Метаморфические породы отличаются по рисунку и окраске. Это связано как с различием температуры и продолжительности метаморфизма, так и с разнообразием слагающих эти породы минералов. Главных породообразующих минералов в метаморфических породах много больше, чем, например, в магматических.

Низкотемпературные метаморфические породы преимущественно мелкозернистые и малопривлекательные. Мелкозернистость связана с низкими температурами кристаллизации, резко снижающими скорость реакций: растворение и кристаллизацию минералов. Однако среди минералов есть «чемпионы» по скорости роста. К ним, например, относятся гранаты и ставролит. Так как эти минералы растут быстрее остальных, то их зёрна выделяются по размерам на общем фоне породы. Зёрна, сильно превышающие по своим размерам другие минералы, названы порфиробластами.

Метаморфические породы привлекают внимание невероятным сочетанием простоты полосчатого строения пород на одних участках и сложным смятием, скручиванием, прерывистостью слоев и их взаимным пересечением на других, рядом расположенных участках. В метаморфических породах удлинённые и игольчатые кристаллы темноцветных минералов, как правило, вытянуты в одну и ту же сторону (т.е. имеют пространственную ориентировку). Это связано с внутренними напряжениями в породе, которые существовали при их образовании. Минералы стараются развернуться перпендикулярно направлению напряжений примерно так же, как мелкие щепочки в зоне прибоя разворачиваются вдоль волны и перпендикулярно ветру. Если в горной породе много темноцветных минералов, то она расщепляется на тонкие пластины.

При высокотемпературных процессах часто изменяется исходный химический, а следовательно, и минеральный состав горной породы. Такие процессы выделяются в особый ряд метасоматических, а породы называются мета-соматитами. Например, при метаморфизме известняков образуются мраморы (состоящие из кальцита метаморфические породы), а при метасоматозе — скарны (породы, состоящие из граната, клинопироксена и т.д.). Происходящие при этом превращения часто очень сложны и разнообразны. Учёные до сих пор окончательно не выяснили, откуда поступают растворы и газы, производящие изменения, хотя в большинстве случаев их источником является магма.

Учитывая разнообразие метаморфических и метасоматических пород как по составу, так и по условиям образования, а также множество загадок и проблем, связанных с этими породами, исследователям предстоит огромная работа по их изучению.