3. Основные минералогогеохимические черты метаморфических процессов

Метаморфизму могут подвергаться осадочные и магматические породы разного состава. Обычно среди метаморфических пород выделяют 5 химических классов:

1. пелитовый – производные глиноземистых осадков (кианит, силлиманит, андалузит, муллит).

2. кварцево-полевошпатовый – производные песчаников и кислых изверженных пород.

3. известковый – производные известняков и доломитов.

4. Основной – производные основных изверженных пород и туфа.

5. Магнезиальный – производные ультраосновных изверженных пород и высокомагнезиальных осадков.

Выделяют прогрессивный и регрессивный метаморфизм.

Прогрессивный метаморфизм связан с увеличением Т и Р, продукты прогрессивного метаморфизма осадочных пород - кристаллические сланцы (филлиты, парагнейсы, слюдяные сланцы), кварциты.

При прогрессивном метаморфизме происходит энергичная дегазация толщ, а также освобождение поровых, конституционных и кристаллизационных вод. 1 км³ осадочной породы может выдать 100 млн. т воды. Белевцев и др. объясняют возникновение гидротермальных растворов из этих вод.

Содержания петрогенных элементов, за исключением натрия, калия на всех стадиях метаморфизма практически не меняются, но происходит снижение содержаний СО₂, Н₂О, частично восстанавливается железо, выносится литий, мышьяк, свинец, редкие земли, золото, ртуть и другие элементы, выщелачивается уран, а на глубоких стадиях метаморфизма - торий (могут давать растворы, образованные ураном и торием).

При региональном метаморфизме действует закон объемов по Беке и Грубенману, который является отражением при метаморфизме правила Ле-Шателье: если какой-либо внешний фактор воздействует на равновесную систему, то эта система, в свою очередь, активизирует процесс противодействия этому эффекту (например. Если система охлаждается – реакции идут с экзотермическим эффектом, при повышении давления – образуется вещество с большей плотностью).

В глубоких зонах формируются минералы более высоких плотностей и меньших молекулярных объемов. В зависимости от степени метаморфизма, от фации изменяется минеральный состав пород (парагенезис плагиоклаза №5 и цоизита – фация зеленых сланцев; плагиоклаза №5-10+цоизит – эпидот-альбититовая фация; плагиоклаз №10+цоизит – амфиболитовая фация; богатый железом альмандин характерен для сланцев низкой степени метаморфизма, а магнезиальный пироп – для эклогитов. При температуре 500^оС и давлении 4000 атм. возможно совместное существование 3 минералов – кианита, силлиманита и дистена Al₂SiO₅. При наиболее низких температурах и минимальном давлении – образуется андалузит, повышается температура и давление – образуется силлиманит, при высоких давлениях образуется дистен.

Регрессивный метаморфизм (диафторез) связан с уменьшением Т и Р – минеральные преобразования, которые происходят в метаморфической породе, когда она приспособляется к новым условиям, отвечающим более низкой степени метаморфизма. В отличие от прогрессивного регионального метаморфизма, когда метаморфизуемые породы опускаются и попадают в зоны все более высоких температур и давлений, при регрессивном метаморфизме происходит обратное движение пород – снизу вверх, в зоны все более низких температур и давлений. Все минеральные превращения при диафторезе связаны с привносом воды и образованием гидрокисл-содержащих минералов. Этот метаморфизм проявляется в серицитизации полевых шпатов, хлоритизации слюды, серпентинизации оливина, пироксенов, амфибола. Характерен широкий интервал температур и щелочно-кислотных условий, а также гидратация, карбонатизация, привнос В, фтора, хлора, золота, урана и др.

Ультраметаморфизм

Особенно интенсивно процессы метаморфизма проявляются в наиболее глубоких зонах земной коры, где господствуют особо высокие температуры и давления и где уже наблюдаются процессы частичного расплавления вещества. Эти процессы называются ультраметаморфизмом (большой вклад внес И.Седергольм). Ультраметаморфизм проявляется в разных направлениях и приводит к разным следствием, например, к мигматитообразованию, гранитизации, реоморфизму и др.

Мигмитизация. Мигматит – смешанная порода, состоящая из 2 частей: одна часть – субстрат, другая – жильный материал (чаще пегматитового или гранитного состава), цементирующий куски субстрата. В настоящее время считается, что жильное вещество мигматитов является продуктом выплавления из вмещающих пород при содействии процессов метасоматоза. Наиболее легкоплавкое вещество, соответствующее по составу гранитным пегматитам, гранитам или гранитоидам, в условиях ультраметаморфизма плавится, ведет себя как жидкая магма и заполняет промежутки между породами субстрата, более основными, а следовательно, и менее легкоплавкими.

Гранитизация – образование гранитной магмы и гранитоидов метаморфическим путем. Большинство ученых считает, что гранитная магма образуется в результате регионального метаморфизма, точнее метасоматоза, и является следствием глубинных процессов ультраметаморфизма.

ЛЕКЦИЯ № 15