Глава VIII Явления магматизма и метаморфизма.

Магматизм

Магматические горные породы, образовавшиеся из расплава - магмы, играют огромную роль в строении земной коры.

Эти породы сформировались разными путями. Крупные их объемы застывали на разной глубине, не доходя до поверхности, и оказывали сильное воздействие на вмещающие породы высокой температурой, горячими растворами и газами. Так образовались интрузивные тела.

Если магматические расплавы вырывались на поверхность, то происходили извержения вулканов, носившие, в зависимости от состава магмы, спокойный либо катастрофический характер. Такой тип магматизма называют эффузивным, что не совсем точно.

Нередко извержения вулканов носят взрывной характер, при котором магма не изливается, а взрывается и на земную поверхность выпадают тонкораздробленные кристаллы и застывшие капельки и осколки стекла – быстро охлажденного расплава. Подобные извержения называются эксплозивными (лат. «эксплозио» - взрывать).

Поэтому, говоря о магматизме (от греч. «магма»-пластичная, тестообразная, вязкая масса), следует различать интрузивные процессы, связанные с образованием и движением магмы ниже поверхности Земли, и вулканические процессы, обусловленные выходом магмы на земную поверхность. Оба эти процесса неразрывно связаны между собой, а проявление того или другого из них зависит от глубины и способа образования магмы, ее температуры, количества растворенных газов, геологического строения района, характера и скорости движения земной коры и т.д.

Как интрузивные, так и вулканические горные породы содержат крупные залежи полезных ископаемых и, кроме того, они являются надежными индикаторами тектонических и геодинамических условий геологического прошлого, что позволяет проводить их реконструкцию.

Первичные магмы, образуясь на разных глубинах, имеют тенденцию скапливаться в большие массы, которые продвигаются в верхние горизонты земной коры, где литостатическое давление меньше.

При определенных геологических и, в первую очередь, тектонических условиях магма не достигает поверхности Земли и застывает (кристаллизуется) на различной глубине, образуя тела разной формы и размера - интрузивы. Любое интрузивное тело, будучи окруженное вмещающими породами или рамой, взаимодействуя с ними, обладает двумя контактовыми зонами. Влияние высокотемпературной, богатой флюидами магмы на окружающие интрузивное тело породы приводит к их изменениям, выражающимся по- разному - от слабого уплотнения и дегидратации до полнойперикристаллизации и замещения первичных пород. Такая зона шириной от первых сантиметров до десятков километров, называется зоной экзоконтакта, т.е. внешним контактом.

С другой стороны, сама внедряющаяся магма, особенно краевые части магматического тела, взаимодействуя с вмещающими породами и быстрее охлаждаясь, частично ассимилируют породы рамы, в результате чего изменяются состав магмы, ее структура и текстура. Такая зона измененных магматических пород в краевой части интрузива называется зоной эндоконтакта, т.е. внутренней зоной.

Подобное разделение не очень строгое, но в целом достаточно отчетливое. Глубинные породы, застывавшие медленно, обладают полнокристаллической структурой, а приповерхностные, в которых падение температуры было быстрым, порфировой, очень похожей на структуру вулканических пород.

Если жидкий магматическийрасплав достигает земной поверхности, происходит его извержение, характеркоторого определяется составомрасплава, его температурой, давлением, концентрацией летучих компонентов

и другими параметрами. В зависимости от количествагазов, их состава итемпературы они могут выделяться из магмыотносительно спокойно, тогда происходит излияние, эффузия лавовыхпотоков. Когда газы отделяются быстро, происходит мгновенное вскипаниерасплава и магма разрывается расширяющимисягазовыми пузырьками, вызывающими мощное взрывное извержение - эксплозию. Если магма вязкаяи температура ее невысока, то расплав медленно выжимается, выдавливаетсяа поверхность, происходит экструзия магмы.

Метаморфизм

Метаморфизм (греч. «метаморфозис» – превращение) - это процесс преобразования первично магматических или осадочных пород под воздействием температуры (Т), давления (Р) и флюидов (F) преимущественно водно-углекислых жидких или газово-жидких, содержащих ионы К, Na, Ca, F, B, S и других, часто существующих в надкритических растворах. Метаморфические изменения в горных породах начинаются при повышении температуры до +200°С и увеличении всестороннего, т.е. литостатического давления, вызванного весом вышележащих пород. Однако не только это давление играет важную роль. Не меньшее значение имеет стресс, боковое давление, обеспечивающее различное напряженное состояние горных пород, в результате которого открываются пути для миграции глубинных мантийных флюидов, являющихся главными переносчиками тепла, т.к. кондуктивный теплообмен в горных породах крайне незначителен. Без флюидного потока вероятностьметаморфизма невелика, хотя необходимо принимать во внимание игеотермический градиент, который сильно изменяется в разных районах (от 5° до 180° и даже более на 1 км глубины).

Перечисленные выше главные факторы метаморфизма – температура, флюиды, давление оказывают влияние на любые горные породы, находящиеся на различной глубине, при этом время не особенно важно при метаморфизме.

Все метаморфические породы можно разделить на 2 группы, исходя из того, какие осадочные или магматические породы подвергаются метаморфизму.

1-ая группа – парапороды, образовалась из первично осадочных пород.

Например, из карбонатных пород получаются мраморы, из песчаников – кварциты, из глин – филлиты и др.

2-ая группа – ортопороды, сформировалась из первично магматических пород, например, метабазиты – из базальтов.

Фации метаморфизма

Метаморфические породы весьма разнообразны. Из одних и тех жеисходных, первичных пород, в зависимости от действия факторовметаморфизма, могут образоваться различные метаморфические породы.

Меняющаяся температура, давление, химический состав флюидов приводитк изменению минерального состава первичной породы, который стремитсястатьравновесным изменившимся условиям. Этот комплекс новыхминералов или парагенезис называется метаморфическойфацией.

Т.к. исходные породы, подвергающиеся метаморфическим изменениям,чрезвычайно разнообразны, то в пределах одной метаморфической фациимогут существовать разные парагенезисы минералов, а одна исходная порода давать разные метаморфические породы в различных фациях.

Например, глина метаморфизуясь превращается в глинистые сланцы, а они, вфации зеленых сланцев превращаются в филлиты; в амфиболитовой фации –в двуслюдяные сланцы; в гранулитовой фации – в биотит-гиперстен –кордиеритовыегнейсы.

Переход от пород низших ступеней метаморфизма квысшимназывается прогрессивным метаморфизмом.

Если уже метаморфизованнаяпорода подвергается воздействию более низкихтемператур и давлений, тоговорят о регрессивномметаморфизме.

Существуют породы, наиболее характерные для разных ступенейметаморфизма. Так длянизшей ступени типичны зеленые сланцы,образовавшиеся за счетбазальтовых туфов и лав. Их зеленоватая окраскаобусловлена развитием хлорита иэпидота.