2.4. Метаморфические горные породы.

Метаморфические горные породы образуются в результате преобразования магматических и осадочных пород в недрах Земли под воздействием высоких температур, давлений, а также под влиянием внедрения магматического расплава в ранее сформировавшиеся породы. Сами метаморфические породы могут быть изменены, если они попадают в соответствующие термодинамические условия. Основными факторами метаморфизма пород являются температура, давление, жидкие и газообразные компоненты магмы. Процессы метаморфизма происходят, как правило, без изменения агрегатного состояния метаморфизующихся пород, т. е. без перехода твердых веществ в жидкое состояние. Перекристаллизация минералов может сопровождаться замещением одних химических соединений другими, разрушением старых структур и текстур и образованием новых.

Структура и текстура метаморфических пород.

В процессе метаморфизма некристаллические породы. становятся кристаллическими, а кристаллические испытывают перекристаллизацию (преимущественно без изменения агрегатного состояния породы, т. е. без перехода в расплав). Поэтому большинство метаморфических пород имеют кристаллическую структуру.

Текстура метаморфических пород массивная или плотная (по способу заполнения: пространства). По характеру распределения компонент породы в пространстве различают следующие текстуры:

- сланцеватая - удлиненные или таблитчатые кристаллы располагаются своими длинными сторонами взаимно параллельно (глинистый сланец);

- волокнистая - большая часть породы сложена волокнистыми минералами (серпентинит);

- полосчатая или ленточная - в породе чередуются полосы различной толщины и различного минералогического состава (гнейс);

- очковая - в породе присутствуют зерна овальной формы или агрегаты светлоокрашенных минералов, выделяющихся на темном фоне породы (очковый гнейс);

- плойчатая - порода смята в мелкие складочки, гофрирована (скарны).

Типы метаморфизма.

Различают три основных типа метаморфизма: контактовый, динамометаморфизм и глубинный (региональный).

Породы контактового метаморфизма возникают в зоне контакта внедрившейся магмы и ранее образовавшихся осадочных пород. Под действием, высокотемпературного расплава магмы, ее газообразных компонентов и горячих водных растворов происходит изменение структуры, текстуры, а часто химического и минералогического состава исходных пород. Вновь сформировавшиеся породы (роговики, мраморы, скарны) имеют кристаллические структуры и массивные текстуры.

Динамометаморфизм обусловлен воздействием на исходные породы высокого давления в связи с тектоническими движениями и горообразовательными процессами. В результате механического разрушения (дробления, перетирания) исходных пород образуются породы со специфическими обломочными структурами и плотными (массивными) текстурами (тектонические брекчии)

Породы глубинного (регионального) метаморфизма возникают в зонах прогибов земной коры, образованных в результате тектонических движений. При опускании огромных объемов (блоков) пород на большие глубины в условиях высоких давлений и температур происходит перекристаллизация исходных пород, значительные изменения их структуры и текстуры, а нередко и состава. Вновь сформировавшиеся породы (гнейсы, кристаллические сланцы, кварциты, мраморы) имеют кристаллическую структуру и массивную текстуру.

В таблице 4 представлена классификация наиболее распространенных метаморфических пород

Формы залегания метаморфических пород.

Метаморфические породы часто сохраняют форму залегания исходных пород и могут встречаться в виде пластов, линз, жил и т.п. (глубинный метаморфизм), а также локальных неправильных форм в зонах контакта с интрузиями магмы. При динамоморфизме образуются мощные зоны смятия пород, возникают сложные складчатые формы.

Таблица 4

Классификация наиболее распространенных метаморфических пород

Исходные породы	Тип метаморфизма	Метаморфи-ческие породы	Минеральный состав
гранит	глубинный (региональный)	гнейсы	кварц, ортоклаз, роговая обманка, слюды
магматические и глинистые породы		сланцы кристал-лические	слюды, тальк, хлорит, кварц, роговая обманка, графит
песчаники кварцевые		кварциты	кварц и примеси
известняк, доломиты		мрамор	кальцит, доломит
глинистый породы		глинистые сланцы	каолинит, кварц, слюды
глинистый породы, алевролиты и аргиллиты	контактовый	роговики	кварц, полевые шпаты, биотит, роговая обманка
известняк, доломиты		скарны	карбонаты, гранат, рудные минералы
известняк, доломиты		мраморы	кальцит, доломит
магматические, осадочные, метаморфические	динамомета-морфизм	тектонические брекчии	определяется исходной породой

Применение метаморфических пород в строительстве.

В результате движения земной коры (тектонических движений) метаморфические породы из глубин земли могут быть перемещены на дневную поверхность и служат объектом строительной деятельности человека. Гнейсы применяют как строительный, облицовочный камень, в виде щебня. Кварциты являются очень прочным и красивым облицовочным материалом, применяются также для производства огнеупоров и дорожной брусчатки. Мрамор очень ценный облицовочный камень. Скарны используются для изготовления цемента и как облицовочный камень. Филлиты (кровельные сланцы) являются наилучшим материалом для изготовления кровли крыш.

Инженерно-геологические свойства метаморфических пород.

Инженерно - геологические свойства метаморфических пород во многом близки к магматическим, что обусловлено наличием у них жестких структурных связей. Все метаморфические породы относятся к классу скальных грунтов и не будучи сильновыветрелыми и трещиноватыми имеют прочность, значительно превышающую нагрузки известные в строительной практике. Являясь надежным основанием инженерных сооружений метаморфические породы водонепроницаемы и не растворимы в воде за исключением карбонатных разновидностей (мраморы и скарны слаборастворимы в воде, содержащей углекислоту). Деформируемость и фильтрация воды в метаморфических породах возможны только по трещинам, а также в выветрелых зонах. Также как и большинство магматических пород, метаморфические породы имеют ничтожно малую пористость, не превышающую долей и единиц процентов. В отличие от магматических пород ряд метаморфических пород (сланцы, гнейсы) обладают ярко выраженной анизотропией свойств, обусловленной их текстурой (сланцеватой у сланцев и полосчатой у гнейсов). Прочностные характеристики таких пород ниже вдоль сланцеватости или полосчатости, чем перпендикулярно им. Сланцеватостью определяется значительная выветриваемость ряда метаморфических пород и пониженная устойчивость на природных склонах и в бортах искусственных выработок. Существенное влияние на свойства метаморфических пород оказывает выветривание и трещиноватость, снижая их прочность и увеличивая водопроницаемость.

Свойства метаморфических пород в значительной степени зависят от условий (ступени) метаморфизма. Породы низкой степени метаморфизма (глинистые сланцы, серпентиниты и др.) образуются при невысоких температурах (100-400°С) и давлениях порядка 250-600 МПа, и отличаются неустойчивостью к выветриванию, ослабленными структурными связями, резковыраженной анизотропией свойств. Породы высокой ступени метаморфизма (гнейсы, кристаллические сланцы, кварциты) формируются при очень высоких температурах (100-700°С) и давлениях 1-1,4 тысячи МПа. Они имеют очень прочные структурные связи, слабовыраженную анизотропию свойств, устойчивы к выветриванию.