6.2.3. Структурные формы метасоматических пород

Метасоматические образования обычно слагают участки (поля), зоны, жилы, и обособления разной формы и разных размеров – от первых миллиметров до десятков, сотен и более метров. Кроме того, в процессе метасоматоза могут формироваться отдельные минеральные зёрна, а также скопления зёрен и кристаллов: скопления турмалина; порфиробласты или скопления граната; метакристаллы полевых шпатов в гнейсах и кристаллических сланцах; скопления метакристаллов и агрегатов порфиробластов, приуроченные к зонам рассланцевания; мономинеральные жилы и линзы слюдитов, альбититов и т.д. Относительный возраст порфиробластеза определяется по соотношению порфиробласт со структурными элементами вмещающих пород, например, с элементами складки (рис. 6.24

Рис. 6.24. Доскладчатая (а, б) и послескладчатая (в, г) кристаллизация порфиробласт. 1 – слоистость, 2 – кристаллизационная сланцеватость, 3 – кварцевые линзочки, параллельные осевой плоскости складки, 4 – порфиробласты.

Морфология отдельных минеральных зёрен (по В.Д. Никитину) достаточно разнообразна. Наиболее характерные формы:

1) обычные формы роста (например, гранат, апатит и другие минералы в пегматите);

2) скелетные формы роста: а) обычные скелетные формы, когда скорость роста рёбер и вершин кристаллов выше, чем у граней; б) футлярообразные скелетные формы, когда метакристаллы имеют кристаллографическую внешнюю форму, а внутри – много незамещённой породы;

3) ксеноморфные формы роста, когда кристалл при росте замещает другой кристалл, например, пироксен замещается амфиболом или наоборот;

4) агрегатные формы роста – сростки, цепочки, друзы, радиально-лучистые и дендритовидные агрегаты.

6.3. Методы изучения метаморфических толщ

Полевое изучение метаморфических пород включает в себя следующие методы: петрографический (визуальную диагностику типоморфных минералов и определение типов пород); литологический (выявление первичных текстур и структур, признаков кровли и подошвы слоёв и сингенетичных породных ассоциаций); стратиграфический (определение стратиграфической последовательности и составление частных разрезов и стратиграфической колонки); структурный (выявление структурных форм и элементов и последовательности их образования); геофизические; дистанционные (дешифрирование аэрофото- и космофотоснимков).

Во время камеральной обработки полевых материалов используются следующие методы: петрографические (парагенетический анализ и др.); петрогеохимические (определение первичной природы); изотопно-геохимические (определение возраста образования и преобразования пород, а также возраста и типа протолита субстрата); формационный анализ (определение первичной и метаморфической формационной принадлежности).

6.3.1. Петрографические методы изучения метаморфических пород

Номенклатура метаморфических пород. Номенклатура метаморфических пород разработана недостаточно, несмотря на существование петрографических кодексов, и большого количества инструкций и рекомендаций. Основные разновидности пород перечислены вразделе 6.1.2. Кроме разновидностей пород, имеющих специальное название, все остальные метаморфические породы в названии могут иметь дополнительные обобщающие обозначения, например, гранулит, зелёный сланец, метапелит, метабазит, парагнейс или ортогнейс. Для преобладающего большинства метаморфических пород в качестве видового признака существуют названия гнейс, сланец, амфиболит, и др. с добавлением в перечень названия всех или главных породообразующих минералов (по мере увеличения их количественного состава), например гранат-полевошпатовый амфиболит, силлиманит-гранат-гиперстеновый гранулит, кианит-биотит-гранатовый гнейс, плагиогнейс и т.д. К названию породы должны быть добавлены характеристики зернистости, структуры, текстуры и др. признаков. Особые названия имеют продукты локального метаморфизма, ультраметаморфизма, динамометаморфизма и метасоматоза.

В качестве обобщённых названий при обобщении групп пород применяются термины «супракрустальные» (региональнометаморфические породы поверхностного вулканогенного хемогенного и осадочного исходного генезиса) и «инфракрустальные» (изначально глубинного происхождения) комплексы

Породообразующие минералы. Минеральный состав метаморфических пород очень разнообразен и обусловлен исходным химическим составом и степенью, и условиями метаморфизма. Выделяются основные или типоморфные (соответствующие определённым условиям метаморфизма) минералы и акцессорные минералы. К основным породообразующим минералам относятся: кварц, полевые шпаты, гранаты, кордиерит, силлиманит, андалузит, кианит, ставролит, минералы группы эпидота, ромбические и моноклинные пироксены, амфиболы (роговая обманка, актинолит, жедрит, антофиллит, куммингтонит и др.), биотит, мусковит и хлорит. В качестве акцессорных минералов – циркон, ортит, магнетит, титанит, скаполит и многие другие.

Структуры и текстуры метаморфических пород. Метаморфические породы образуются за счет перекристаллизации минерального вещества исходных пород в твёрдом состоянии, т.е. путем бластеза или кристаллобластеза. Поэтому все они обладают кристаллобластическими структурами – ксенобластовой, гетеробластовой, порфиробластовой, лепидогранобластовой, полигональной, идиобластовой и т.д., а также реакционными и прочими структурами замещения и деформационными структурами.

Метаморфические породы характеризуются широким спектром текстур, сформировавшимся в результате метаморфической перекристаллизации (с сохранением первичных текстур или без сохранения), метаморфической дифференциации, мигматизации, одноактного или многократного рассланцевания – массивная, линейнополосчатая, линзовиднополосчатая, полосчатая, неяснополосчатая и т.д., текстуры мигматитов, тектонитов, текстуры будинажа, реликтовые органогенные, осадочные, вулканогенные и магматогенные.

Парагенетический анализ. Парагенетический анализ метаморфических пород предполагает определение по минеральному составу и составу минералов метаморфической породы определить условия её образования – температуру кристаллизации, давление и особенности химизма внешней среды, влияющие на кристаллизацию. Анализу подвергаются парагенетические минералы, т.е. те, которые образовались в единых условиях и являются равновесными. Сущность парагенетических отношений состоит в том, что при заданных параметрах внешней среды минеральный состав (и, зачастую, химический состав минералов) изучаемой кристаллической породы оказывается строго определённым, а с изменением параметров может изменяться.

Определение фациальной принадлежности с помощью петрогенетических сеток. Парагенетические отношения минералов анализируют с помощью графических построений с использованием многокомпонентных систем на двойных или тройных (треугольных) диаграммах. Петрогенетические сетки А.А. Маракушева, В.А. Глебовицкого, Н.Л. Добрецова и др. позволяют определить фациальную принадлежность метаморфических пород по положению парагенезисов минералов на этих сетках.

Применение геотермометров и геобарометров для определения Т и Р метаморфизма. Определение температуры (Т) и давления (Р) производится с помощью минералогических термометров и барометров на основании распределения изоморфных компонентов между минералами, которые могут обмениваться друг с другом этими компонентами (диаграммы Л.Л. Перчука и др.).

Изучение флюидных включений.Флюидные (газово-жидкие) включения широко распространены в метаморфических минералах. Изучение их состава позволяет выяснить физико-химические условия образования минералов, источник и происхождение минералообразующего раствора, масштабы взаимодействия с флюидом, влияние флюида на режим метаморфизма, и даже выходить на построение палеоклиматических реконструкций. По относительному возрасту выделяются три группы флюидных включений: первичные, первично-вторичные (мнимовторичные) и вторичные. Наиболее ценные источники информации о самых ранних этапах роста минерала – первичные флюиды. Вторичные же включения свидетельствуют об условиях более поздних деформаций и нарушений роста минералов. Состав включений в основном – H₂O и CO₂. Кроме того могут присутствовать во включениях CH₄, N₂, NaCl, KCl многие другие соединения. Состав их изучается термо- и криометрическим, спектроскопическим, флюорисцентным методом, с помощью микрозондового анализатора, газовой хромотографии и т.д.

Изучение последовательности метаморфических преобразований.Последовательность минералообразования обычно изучается в шлифах с применением обычного и электронного микроскопа. Определяется последовательность минералообразования по соотношению минералов – изоморфные, ранние, парагенные, минералы реакционных структур, минералы акцессорные. При неоднократных и незавершённых преобразованиях пород в шлифе могут присутствовать неравновесные и парагенные минералы, соответствующие этим этапам или фазам преобразования. Лучше всего сохраняются минералы ретроградных процессов, но зачастую в ранних крупных минералах проградного этапа могут быть включения еще более ранних минералов, кристаллизовавшихся на более низких ступенях метаморфизма.