3.2.5. Ассоциации минералов метаморфических горных пород

Метаморфизм – это преобразование пород под действием термодинамических факторов эндогенного происхождения.

До 2008 г. все нижеперечисленные типы пород относили к одной группе метаморфических пород. С 2008 г, в соответствии с Петрографическим кодексом [15], по преобладающему фактору метаморфизма различают следующие типы пород:

1)метаморфические;

2)метасоматические;

3)мигматиты;

4)импактиты (коптогенные породы). Рассмотрим содержание каждого типа.

Метаморфический тип пород по происхождению подразделяют на

следующие классы:

А) региональный: породы преобразуются под влиянием направленного высокого давления и повышенной температуры, за счет этого минеральные частицы ориентированы в одной плоскости (сланцеватость), образуются сланцы (рис. 36), гнейсы, амфиболиты, мраморы, кварциты;

Рис. 36. Сланец хлорит-серицитовый

Б) динамометаморфизм: под высоким давлением породы распадаются на обломки вдоль узких линейных зон разломов и затем цементируются, их называют тектоническими брекчиями (рис. 37), катаклазитами и милонитами;

87

С) контактовый (контактово-термальный): при высокой температуре магматического расплава вмещающие породы вдоль контактов перекристаллизовываются, образуя плотные породы – роговики, кварциты, мраморы.

Рис. 37. Тектоническая брекчия

Метасоматический тип пород объединяет минеральные ассоциации, возникшие под действием водноуглекислых флюидов, высокотемпературных газов различного состава и растворов. В результате изменяется химический и минеральный состав исходных пород, и образуются новые породы, среди которых распространены скарны (см. рис. 32), грейзены (рис. 33). Породы данного типа были рассмотрены ранее (см. п. 3.2.3 Ассоциации минералов контактово-метасоматических процессов).

3. Мигматиты образуются в условиях ультраметаморфизма, когда исходная материнская порода начинает частично плавиться и разделяется на темно- и светлоокрашенные слои минералов, могут образоваться складки пластичного течения (плойчатая текстура).

Мигматиты образуются в корневых частях складчатых областей, вблизи нижней границы земной коры, где наряду с перекристаллизацией вещества в твердом состоянии появляются гранитоидные «выплавки». Такой процесс называют ультраметаморфизмом. Породы образуются из мигмы – силикатного расплава с большим содержанием недоплавленной кристаллической фазы, мигма способна к внедрению.

По минеральному составу мигматиты близки к слюдяным гнейсам, амфиболитам и гранитоидам. Они сложены полевым шпатом, кварцем, пироксенами, амфиболами, слюдой, гранатами. Условия образования (высо-

88

кие температуры и давление) накладывают на минералы свой отпечаток в виде пластинчатых вростков, каемок замещения, деформации кристаллических зерен, необычных окрасок за счет примесей.

Систематику мигматитов производят по текстурному признаку с выделением послойных (рис. 38), плойчатых, линзовидных и других разностей. Семейства выделяют по степени мигматизации (сильно, слабо мигматизированные породы).

Рис. 38. Гранитный мигматит

4. Импактиты (коптогенные породы) – означает «разрушенные ударом» (рис. 39). Они формируются в местах падения метеоритов на земную поверхность, представлены ударно-метаморфическими породами, брекчиями.

Импактиты образуются при соударении метеорита с земной поверхностью. Этот процесс называют ударный метаморфизм, а породы – коптогенными. Породы подвергаются механическим изменениям, под внезапной динамической нагрузкой формируются стекла в твердом состоянии. В момент удара давление достигает 600–900 кбар (1 килобар = 10,2 кг/м2), а температура 2 500–3 000 °С.

89

Названия импактитам дают по условиям образования.

Катаклазиты и брекчии образуются при дроблении пород в момент удара. Породы имеют брекчиевую, линзовидно-полосчатую текстуру. Обломки разного размера цементируются мелкообломочным материалом, гидроксидами железа, реже глинисто-серицитовым субстратом.

Рис. 39. Коптогенная порода, зювит

Тагамиты состоят из продуктов плавления исходных пород. В минералах ударная волна разрушает кристаллическую решетку и формирует изотропное вулканическое стекло, которое называют диаплектовым стеклом. Стекла со временем раскристаллизуются в микролиты кварца, полевых шпатов, оливинов и пироксенов. Их текстуры могут быть стекловатыми, микролитовыми, возможны пористые и миндалекаменные.

Зювиты – это брекчии смешанного состава из продуктов дробления и плавления, имеют зеленовато-серую окраску, пористую текстуру и внешне похожи на туф (см. рис. 38).

Более подробно рассмотрим тип метаморфических пород, поскольку в природе они более распространены, чем мигматиты и импактиты.

90

3.2.5.1. Ассоциации минералов регионального метаморфизма

Породы регионального метаморфизма различаются условиями образования и характеризуются различными парагенезисами минералов, которые находят отражение в метаморфических фациях (рис. 40).

Температура, ºС

Рис. 40. Фации метаморфизма средних давлений [9]

По мере изменения термодинамических (Р–Т) условий выделяют следующие главнейшие фации средних давлений (4–10 кбар): 1) зеленых сланцев; 2) эпидот-амфиболитовая; 3) амфиболитовая; 4) гранулитовая (табл. 43); фация высоких давлений (более 10 кбар) – эклогитовая.

Фации различаются по нахождению «критических» минералов или минеральных ассоциаций, возможных только в одной определенной фации и не характерных для других.

Каждая фация характеризуется определенными условиями образования и ассоциациями минералов, которые устойчивы именно в этих условиях. Распределение минералов по фациям приведено в табл. 44.

91

Практическое значение имеют следующие минералы: магнетит и гематит – в железистых кварцитах; графит, тальк, асбест, андалузит, кианит, силлиманит, гранаты, рутил и кварц – в кварцитах; кальцит, доломит, магнезит, форстерит и диопсид – в мраморах.

3.2.5.2. Ассоциации минералов метаморфических и метаморфизованных месторождений

Метаморфизованные месторождения возникают за счет месторождений другого генезиса. Например, железорудные месторождения Кривого Рога, КМА образовались за счет метаморфизма первично-осадочных месторождений, в которых железо было сосредоточено в разных минералах (гематите, сидерите и в виде гидроксидов). Исходными минералами для образования метаморфизованных руд часто являются гидроксиды Fe, Mn и Al первично осадочных пород. Месторождения апатита возникают при метаморфизме осадочных фосфоритоносных пород.

Метаморфические месторождения образуются за счет горных пород. До процессов метаморфизма исходное минеральное вещество не имело промышленного значения, а в результате метаморфизма оно становится полезным ископаемым. Так, известняки превращаются в мраморы, песчаники – в кварциты, глинистые породы – в кровельные сланцы, а при высокой степени метаморфизма – в залежи андалузита, кианита, силлиманита. На месте бокситов возникают наждаки, на месте органики (углей) – графит.

Кварциты. Главные минералы – кварц, слюды и полевые шпаты. Второстепенные минералы – хлорит и магнетит. Известны месторо-

ждения: Бобровское (Урал), Шокшинское (Карелия).

Мраморы. Главные минералы – кальцит, доломит и магнезит. Второстепенные минералы – тремолит, флогопит, диопсид, форсте-

рит, шпинель, тальк, скаполит, гроссуляр, фуксит, корунд (рубин), сфен, везувиан, пирит, графит и апатит.

Поделочные мраморы добывают на Кибик-Кордонском месторождении в Саянах и на месторождених Италии. Месторождения магнезитовых мраморов известны на Памире, Урале, в Прибайкалье, Бирме, Пакистане, Афганистане.

Минералы жил альпийского типа. Главные минералы – кварц

(горный хрусталь), сфен и рутил («волосы Венеры»).

Второстепенные минералы – адуляр, хлорит (прохлорит), эпидот, карбонаты, гематит. Месторождения распространены на Полярном Урале.

Месторождения наждака. Главные минералы – корунд и диaспор. Второстепенные минералы – апатит, магнезит, биотит, карбонаты и рутил.

Крупное месторождение – Прииртышское (Приуралье), а также Сигангойское (Хакасия).

93

Месторождения графита. Главный минерал – графит кристаллический, чешуйчатый в кристаллических сланцах и гнейсах. Наиболее известными и крупными в СНГ являются Ботогольское (Саяны) и Завальевское (Украина) месторождения.

Скрытокристаллический графит характерен для метаморфизованных угленосных отложений. Примером месторождений этого типа являются Ногинское, Курейское и другие из Тунгусской группы месторождений.

Железистые кварциты. Главные минералы – магнетит, гематит, кварц, амфибол-асбесты. Второстепенные минералы – хлорит, биотит, полевые шпаты, эгирин, карбонаты. Наиболее крупные месторождения – Кривой рог, Курская магнитная аномалия. На рис. 41 показан железистый кварцит полосчатой текстуры.

Рис. 41. Железистый кварцит (фото М.В. Вульф)

Многие метаморфические породы, помимо вышеуказанных ассоциаций месторождений являются полезными ископаемыми. Так тальковые сланцы – огнеупорный и кислотоупорный материал, гнейсы подобно кварцитам и мраморам используются в качестве облицовочного материала и сырья для скульптур.

94