Зони регіонального метаморфізму і метаморфічних фацій

При вивченні метаморфізму встановлено, що найбільше розповсюдження мають породи регіонального метаморфізму. Для них характерні значна потужність (сотні і навіть тисячі метрів), витриманість асоціацій метаморфічних мінералів, структурних і текстурних ознак, які свідчать про досить високу стабільність фізико-хімічних умов їх формування.

У 1904 р. У. Губерман ввів розуміння про зони регіонального метаморфізму, залежні від глибин. Були виділені три зони: верхня – епізона, середня – мезозона і нижня – катазона.

У верхній переважають односторонній тиск і порівняно невисокі температури. Типовими мінералами епізони є хлорит, тальк, серицит, серпентин, карбонати, епідот, альбіт, кварц та ін. Текстури порід сланцюваті, катакластичні. Тут переважають філіти, хлоритові, епідотові сланці, кварцитові сланці.

У мезозоні поряд із стресом починає проявлятись гідростатичний тиск, підвищується температура. З’являються мінерали з більшою густиною, в яких майже відсутня вода – біотит, мусковіт, ставроліт, кіаніт, актиноліт, кислий плагіоклаз. Структури порід в основному кристалобластичні. Представлені вони гнейсами, амфіболами, слюдяними сланцями.

Катазона відповідає найбільш глибинним умовам. В її межах переважає гідростатичний тиск і високі температури, під впливом яких формуються мінерали з високою густиною. Характерними породами є гранатові, піроксенові гнейси, олівінові породи та ін.

Ця схема тривалий час служила основою для поділу метаморфічних порід, хоча саме розуміння поділу глибин для метаморфізму є дещо умовним. Як було сказано вище, для процесів метаморфізму важливе співвідношення певних температур і тисків, яке може існувати не завжди на одній і тій же глибині, що пояснюється різницею в інтенсивності теплового потоку, щільності залягаючих вище порід і т. д.

Пізніше (в 1915-1920 рр.) П. Ескол і В. Гольдшмідт звернули увагу на те, що термодинамічні умови формування метаморфічних порід можна відновити за асоціаціями мінералів, які входять до складу метаморфічних порід, а не тільки за глибинами. Вони запропонували розуміння про метаморфічні фації. За визначенням П. Ескола метаморфічна фація охоплює всі породи, які виникли в подібних умовах температури і тиску, певний хімічний склад цих порід призводить до формування однієї і тієї ж асоціації мінералів. Виходить, що породи різного генезису (осадочні, магматичні), але близького хімічного складу, попадаючи в умови однакових температур і тиску, перекристалізовуються і в них утворюються однакові асоціації головних породоутворюючих мінералів. Ці породи отримали назву ізофаціальних, тобто таких, що належать до однієї фації метаморфізму.

Ф. Тернер і Дж. Ферхучен запропонували виділити такі фації, які в даний час прийняті більшістю дослідників.

Цеолітова фація характеризує перехід від діагенезу до метаморфізму, що відбувається при поступовому опусканні осадків, коли t (температура) і p (тиск) вищі, ніж на поверхні: р=200-300 МПа, t=200-300°С; типові мінерали: цеоліти, альбіт, кварц, адуляр. Фація зустрічається рідко.

Фація зелених сланців формується на дещо більшій глибині: t=300°С, р=200-400 МПа. Для неї характерні мінерали зеленого забарвлення: хлорит, епідот, актиноліт. Виділяють три більш дрібних підрозділів – субфації, що називаються за типовими мінералами.

Фація зелених сланців має не дуже чітко виражене положення. Сучасні дослідники відносять її до фацій з більш високим тиском, чим це було зроблено Ф. Тернером (р>1000 МПа).

Таблиця 25.1 – Класифікація метаморфічних порід

Вихідні породи Тип метаморфізму		Вапняк	Мергель	Глина	Пісковик	Граніт	Вулканічні (ефузивні) породи		Габро, діорит	Ультра-основні породи
							кислі	Основні і середні
Локальний	Контактово-термальний	мармур	-	глинисті і слюдисті сланці	-	-	роговик	піроксен-плагіоклазовик, роговик	-	-
	Контактово-метасоматичний	скарн	скарн	-	-	-	-	скарн	-	-
	Автометаморфізм	-	-	-	-	грейзен	вторинний кварцит	пропіліт	-	серпентиніт
	Динамометаморфізм	-	-	-	-	катаклазит, мілоніт	катаклазит, порфіроїд	катаклазит, порфіротоїд	катаклазит, мілоніт	катаклазит, мілоніт
Регіональний	Прогресивний	гнейси	гнейси, амфіболіт	глинистий, аспідний сланець, філіт, кристалічний сланець, гнейси	кварцит, джеспіліт	Гнейс	гнейс грануліт	амфіболіт	амфіболіт, еклогіт	амфіболіт
	Регресивний	мармур	мармур, хлорито-епідотовий, біотито амфіболовий сланець	слюдяний сланець, хлоритовий сланець	кварцит	слюдяний сланець	-	епідотово-хлоритовий сланець	-	-
	Ультраметаморфізм	-	-	мігматит	-	мігматит	-	-	-	-

Фація альмандинових амфіболітів виділяється в зонах високої степені регіонального метаморфозу, де t досягають майже 700°.

Фація гранулітів охоплює сукупність метаморфічних порід, які характеризуються асоціаціями силіманіт-гранат; діопсид-гіперстен; t>700°, р=300-1000 МПа; не має водних мінералів.

Фація еклогітів формується в умовах високих t і р, їх склад відповідає основним породам. Допускається, що еклогіти формуються на глибинах близько 40 км (в верхній мантії) при t>700°С і р>1000 МПа.