vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Геотермический градиент характеризует изменение температуры в градусах с увеличением глубины в километрах. В различных геотектонических зонах значения градиента различны. В областях древних щитов и платформ величины градиента соответствуют 10 – 30 град/км; в молодых складчатых поясах – 50 – 80 и даже 100 град/км.

Температурный интервал, в пределах которого происходят типичные метаморфические преобразования, заключен примерно между 300 – 400° С и 900 – 1000° С. Ниже 300° С метаморфические процессы протекают крайне медленно. Верхний предел метаморфизма ограничен температурой начала плавления горных пород и соответствует условиям магмогенерации.

В условиях повышения температурного режима происходят процессы дегидратации гидроксилсодержащих минералов и разложение карбонатов (декарбонатизация).

Повышение температуры ведет к образованию высокотемпературных, безводных минералов и сопровождается изменением структур пород в направлении появления более крупнозернистых разностей.

Давление Различают всестороннее давление (гидростатическое) и направленное давление (стресс).

Гидростатическое давление определяется действием нагрузки вышележащих толщ. Величина его возрастает в зависимости от удельного веса пород в среднем на 270 атм на каждый километр погружения, что позволяет предполагать на глубине 10 км давление, равное 2700 атм, на глубине 20 км - 5400 атм, на глубинах порядка 50 км ( нижняя граница земной коры) - 13000 атм. Однако,

экспериментальным путем установлено, что на глубине 50 км давление может достигать 25000 атм. Дополнительное давление могут вызвать «тектонические перегрузки», а так же давлений паров воды (Рн2о) и углекислоты (Рсо2), которые выделяются при дегидратации и декарбонатизации минералов.

Увеличение гидростатического давления способствует образованию минералов с более плотной структурой, увеличению их удельного веса и повышению температуры плавления. В условиях высокого гидростатического давления формируются породы с однородной массивной текстурой.

Направленное давление (стресс) вызывается тектоническими причинами. Его величина зависит от интенсивности тектонических процессов, трудно поддается учету и оценивается по степени преобразования породы. Действие направленного давления с глубиной ослабевает и на глубинах свыше 10 км оно не проявляется. Стресс увеличивает растворимость минералов, вызывает дробление породы. В условиях стресса образуются специфические текстуры с характерной закономерной ориентировки минералов. Возникающая таким образом специфическая сланцеватая текстура весьма существенный признак для обширной группы метаморфических пород, получивших название «сланцы».

Химически активные вещества К химически активным веществам в первую очередь относятся вода и углекислота, которые находятся в виде «поровых» или «межзерновых» метаморфогенных растворов и газов. Кроме этого существенную роль при метаморфизме могут играть соединения водорода, азота, хлора, фтора, серы, бора, фосфора, калия, натрия и других элементов.

Источниками воды при метаморфизме могут быть глубинные вещества мантии, остаточные магматические расплавы, процессы дегидратации минералов, остаточная влага, возникающая при уплотнении осадочных пород.

Углекислота образуется как продукт декарбонатизации минералов, а так же при дегазации магматических очагов.

Все остальные химические вещества либо мобилизуются из боковых пород, либо поступают из магматических очагов и мантии.

Перемещаясь из областей высоких давлений в зоны низких давлений (обычно снизу вверх), метаморфические растворы переносят активные химические компоненты, тепловую энергию и активно участвуют в преобразовании боковых пород. В безводных «сухих системах» преобразования практически не происходят, либо идут крайне медленно.

19)Типы метаморфизма.

С учетом господствующих факторов преобразования горных пород выделяют катакластический, контактово-термальный, метасоматический и региональный типы метаморфизма.

Катакластический метаморфизм (динамометаморфизм, дислокационный метаморфизм) возникает в узких зонах разрывных нарушений и вызывается относительно кратковременным

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

действием направленного давления (стресса). Если этот процесс происходит без заметного участия температурного фактора, то происходит только механическое разрушение (катаклаз, деструкция) породы. Если стресс не превышает предельной прочности минералов, то наблюдается возникновение двуосности в кварце и кальците, появление волнистого погасания в кварце и др. Если же стресс превышает пределы прочности минералов, то образуются плоскости и двойники скольжения, дробятся более хрупкие минералы, затем менее хрупкие и, наконец, породы перетираются. При повышении температуры в катаклазированной породе могут развиваться низкотемпературные минеральные парагенезисы — серицит по плагиоклазам, хлорит и тальк по железисто-

магнезиальным силикатам и др. По степени раздробленности среди продуктов катакластического метаморфизма выделяют тектонические брекчии, катаклазиты, милониты.

Контактово-термальный метаморфизм проявляется во внешних экзоконтактовых ореолах

интрузивов под воздействием тепла, излучаемого остывающим магматическим расплавом при относительно низких давлениях без существенного привноса и выноса вещества, т. е. носит изохимический характер. Температурный интервал, в пределах которого происходит типичный контактовый метаморфизм 300–1000° С. В пределах ореола контактового изменения пород выделяются зоны термального метаморфизма – от наиболее высокотемпературной, в непосредственном контакте с интрузивом, к все более низкотемпературным – по мере удаления от него. Среди продуктов контактово-термального метаморфизма образуются различного рода сланцы,

роговики, кристаллические известняки и др.

Метасоматоз — процесс, при котором происходит привнос одних компонентов и вынос других. Главными агентами метасоматоза являются обильные термальные растворы, содержащие хлориды щелочных металлов, галоиды, серу, фтор, бор и др.

В зависимости от химического характера процесса выделяют несколько типов метасоматоза: 1)щелочной, сопровождающийся обогащением силикатной породы альбитом или натриево-

калиевым полевым шпатом; 2)кальциевый, который сопровождается привносом кальция;

3)железомагнезиальный, характеризующийся привносом железа и магния и образованием железо-магнезиальных минералов;

4)метасоматоз с привносом Si, Sn, В, Li, С1, F, S, приводящий к появлению касситерита,

турмалина, топаза, флюорита и др С метасоматитами генетически связано большое число важнейших промышленных

месторождений полиметаллов, олова, вольфрама, молибдена, золота, меди и других полезных ископаемых.

Региональный (динамотермальный) метаморфизм проявляется на обширных территориях в пределах подвижных поясов земной коры вне видимой связи с интрузиями. Главной причиной регионального метаморфизма следует считать глобальные тектонические движения. В зависимости от направленности процесса региональный метаморфизм может носить прогрессивный или регрессивный характер, превращаясь в особых условиях в ультраметаморфизм.

Прогрессивный характер процессов минералообразования наиболее типичен для регионального метаморфизма, он направлен на появление все более высокотемпературных минеральных парагенезисов. Представителями продуктов прогрессивного регионального метаморфизма являются сланцы, кварциты, мраморы, амфиболиты, гнейсы, гранулиты, эклогиты и др.

Регрессивный метаморфизм (диафторез) характеризуется замещением высокотемпературных минеральных парагенезисов – низкотемпературными. Возникающие в этом случае продукты метаморфизма называются диафторитами. Причиной диафтореза являются тектонические движения,

вследствие которых высокотемпературные, высокобарические породы попадают в условия относительно пониженных температур и давлений.

Ультраметаморфизм проявляется при определенных физико-химических условиях и включает

следующие весьма специфические процессы:

мигматизация — процесс образования смешанных пород (мигматитов), состоящих из жилообразных, линзообразных и других обособлений кварц-полевошпатового материала,

заключенного в метаморфизованной породе – субстрате вблизи гранитных плутонов; анатексис — частичное, избирательное выплавление из метаморфических пород

низкотемпературного кварц-полевошпатового расплава (гранитной эвтектики);

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

палингенез (или реоморфизм) — полное переплавление пород субстрата, приводящее к возрождению гранитной магмы;

гранитизация — процесс химического и минерального изменения пород любого состава с превращением их в граниты, это — типично метасоматический процесс, сопровождающийся привносом в метаморфические породы К, Na, Si и выносом Са, Мg, Fе при условии твердого

состояния породы без прохождения ее через магматическую стадию.

20 Химический состав метаморфических горных пород.

Химический состав метаморфических горных пород Вещественный состав метаморфических пород определяется их химическим и минеральным

составом и зависит от состава исходных пород и действующих факторов метаморфизма. Сопоставление химических анализов магматических, осадочных и метаморфических пород

показывает, что каждая генетическая группа пород состоит из одних и тех же главных окислов: Si2, А12О3, Fе2О3, FеО, МgO, СаО, Nа2О, К2О, Н2О, СО2. Однако количественные соотношения окислов в исходных породах различны, поэтому для удобства все исходные породы объединяют по признаку химического состава в группы.

Нами принята схема Н.Л. Добрецова, согласно которой исходные породы объединены в четыре группы:

1.глинистые и кварц-полевошпатовые породы (метапелиты);

2.основные и средние магматические породы, туфогенные породы, граувакки, мергели

(метабазиты);

3.карбонатные породы;

4.редкие породы магнезиальные (ультраосновные), щелочные, железистые, марганцевые. Данные химических анализов при отсутствии наложенных метасоматических процессов

позволяют нередко судить о составе исходной породы и ее генетической принадлежности. Так, резко повышенное содержание кремнезема в метаморфической породе (более 80%) дает основание предполагать, что исходным материалом был кварцевый песчаник; повышенные количества глинозема, окислов калия, магния, железа свидетельствуют о глинистом составе первичной породы; высокие содержания кальция – о карбонатном составе и т.д.

20)

21)Минеральный состав метаморфических горных пород.

Минералы, слагающие метаморфические породы, можно разделить на следующие группы:

1)минералы, широко распространенные как в метаморфических, так и в магматических породах (полевые шпаты, кварц, слюды, роговая обманка, большинство пироксенов, оливин и др.);

2)минералы, типичные как для метаморфических, так и для осадочных пород (кальцит, доломит);

3)минералы, которые могут находиться в магматических породах в качестве вторичных, а также слагать типичные метаморфические породы (серпентин, хлорит, актинолит, серицит и др.);

4)специфические метаморфические минералы, присутствие которых возможно только в глубоко-преобразованных метаморфических породах: дистен, андалузит, силлиманит, ставролит,

кордиерит, некоторые гранаты, везувиан, волластонит, глаукофан и др.

Группа дистена включает три полиморфные модификации одинакового химического состава

А12О[SiO4] – дистен, андалузит, силлиманит. Каждый минерал отличается структурными

особенностями, физическими и кристаллооптическими свойствами и образуется в определенных термодинамических условиях.

Дистен (кианит) – А12О[SiO4] триклинный, ng= 1,727 - 1,734; nm = 1,721 - 1,723; np = 1,712—

- nР = 0,012 - 0,016. Оптически двуосный, отрицательный. 2V = 82 - 83°. Обычно

наблюдается в виде удлиненных призматических кристаллов в поперечном сечении прямоугольной формы. В шлифе бесцветный или слабо-голубоватый. Рельеф высокий. Цвета интерференции в сечении, параллельном плоскости п8пр, желто-оранжевые. В разрезах с хорошо выраженной

спайностью угасание близкое к прямому; в разрезах с плохо проявленной спайностью – косое. Удлинение положительное. Характерны полисинтетические двойники. В процессе регрессивного метаморфизма дистен может замещаться мусковитом и серицитом. Дистен имеет наиболее высокий рельеф среди минералов рассматриваемой группы; его двупреломление меньше, чем у силлиманита,

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

но больше, чем у андалузита; от последнего он отличается, кроме того, положительным удлинением. Дистен образуется при региональном метаморфизме высокоглиноземистых пород и является хорошим индикатором очень высоких давлений. Встречается в кристаллических сланцах в парагенезисе со ставролитом

Андалузит – А12О[SiO4], ромбический, ng= 1,638—1,650; nm = 1,633 – 1,644; np = 1,629 – 1,640; ng - nР = 0,009—0,011. Оптически двуосный, отрицательный. 2V=73 - 86°. Ориентировка оптической индикатрисы: np || с. В шлифе обычно бесцветный или окрашен слабо-розовым, и слабо плеохроирует от бесцвепюго по пе до розового по пр. Образует призматические, квадратные,

ромбовидные сечения и неправильные зерна. Рельеф высокий. Цвета интерференции до белых и бледно-желтых. Погасание прямое. Удлинение отрицательное. Нередко кристаллы андалузита

включают зерна минералов, слагающих основную ткань породы, что придает им ситовидный облик. Андалузит образуется в условиях невысоких и средних давлений и температур. Типичен для глинистых роговиков, где ассоциирует с кордиеритом, но может встречаться и в регионально метаморфизованных породах. Андалузит часто содержит включения мельчайших частиц углистого вещества, концеитрирующиеся вдоль определенных кристаллографических направлений. В сечениях, перпендикулярных длинной оси кристалла углистые частицы образуют крестообразные скопления. Такой андалузит называется хиастолитом.

Силлиманит - А12О[SiO4], ромбический, ng = 1,673 - 1,683; nm = 1,658 - 1,662; np = 1,654 - 1,661; ng - nР = 0,020 - 0,022. Оптически двуосный, положителыіый. 2 V =21 - 30°. Ориентировка оптической индикатрисы: п8||с. Образует резко удлиненные призматические или игольчатые кристаллы,

встречаются волосовидные агрегаты, называемые фибролитом. В шлифе бесцветный. В крупных кристаллах имеет ясную спайность в одном направлении. Рельеф высокий. Цвета интерференции в удлинениых разрезах до синих второго порядка. Погасание прямое. Удлинение положительное. В шлифе похож на андалузит и тремолит. От первого отличается более высоким двупреломлением и положителыным удлинением; от второго - прямым погасанием во всех удлиненных разрезах и

спайностью в одном направлении. Силлиманит — минерал высоких температур и давлений. Встречается в продуктах контактового и регионалыного метаморфизма глинистых пород – роговиках, кристаллических сланцах, гнейсах.

Ставролит - (Fе2, Мg)2 (А1, Fе3)9О6[SiO4]4 (О, ОН)2, моноклинный (псевдо-ромбический), ng =

1,716 - 1,752; nm = 1,745 - 1,753; np = 1,739 - 1,747; ng - nР = 0,012—0,014. Оптический двуосный,

положительный. 2 V =82—88°.

Ориентировка оптичсской индикатрисы: ng || с. В шлифе желтый, отчетливо плеохроирующий: по ng - ярко-желтый, по пр - бледно-желтый. Образует удлиненные разрезы, в поперечном сечении -

шестигранные и неправильные зерна с ситовидной структурой. Рсльеф высокий. Цвета интерфсренции до оранжево-желтого первого порядка. Погасание прямое. Удлинение

положительное. Ставролит при регрессивном метаморфизме превращасгся в хлоритоид. К химическому выветриванцю устойчив и поэтому встречается в обломочных породах. Легко диагностируется благодаря желтой окраске и наличию крестообразных двойников. Типичен для регионально метаморфизованных глинистых пород.

Кордиерит – А13(Мg, Fе+2)2[Si5А1О18], ромбический, ng = 1,543; nm = 1,539; np = 1,534; ng – nР =

0,009. Оптически двуосный, отрицательный. 2 V =45—80°. В шлифе бесцветный. Рельеф низкий.

Цвета интерференции белые. Иногда встречаются полисинтетические двойники в виде параллельных полосок, а также секториальные тройники и шестерники. Включения мелких зерен минералов (циркона, ортита, монацита), содержащих в своем составе радиоактивные элеаденты, вызывают в кордиерите образование лимонно-желтых плеохроичиых ореолов. При отсутствии типичных

признаков может быть принят за кварц или плагиоклаз. Легко изменяется с образованием агрегатов тонколистоватой слюды, хлорита, талька или изотропного вещества. Диагностика кордиерита сложна, так как этот минерал, если он не сдвойникован, очень похож на кварц, а если имеет параллельные полисинтетнческие двойники, то на плагиоклаз. От кварца отличается двуосностью, от плагиоклаза - продуктами изменения, несовершенной спайностью. Кордиерит - минерал,

характерный для контактового и регионального метаморфизма. Образуется за счет метаморфизма глинистых и песчано-глинистых пород в ассоциации с андалузитом, гранатом, биотитом.

Лавсонит - СаА12 (ОН)2 [Si2О7]Н2О, ромбический, ng =1,684 - 1,686; nm = 1,674 - 1,675; np =

1,665; ng - nР = 0,019- 0,021. Оптически двуосный, положительный. 2 V =76—87°. Ориентировка