2.Представление о глубинных зонах метаморфизма и концепция минеральных фаций.

Согласно У. Грубенману, намечаются три зоны глубинности — эпизона, мезозона и катазона. Эпизона (верхняя) характерезуется низкими и умеренными температурами (до ЗОО°С) и гидростатический давлением. Типичные минералы обычно водосодержащие серицит, хлорит, хлоритоид, тальк, серпентин, актинолит. В условиях эпизоны формируются филлиты, зеленые сланцы, альбитовые гнейсы, происходит: зеленокаменное изменение основных и средних пород. Мезозона (средняя) отличается более высокими температурами (до 550°С) и давлением. Типичные минералы: биотит, мусковит, ставролит, кианит, обыкновенная роговая обманка, средний плагиоклаз. Здесь образуются амфиболиты, слюдяные сланцы. Катазона (нижняя) характеризуется продолжительной химической: перекристаллизацией в условиях высокой температуры (более 550°С) и давления. Типичные минералы: калиевый полевой шпат, силлиманит, пироксены, оливины, кордиерит, шпинель, основной пла­гиоклаз. Здесь образуются силлиманитовые и кордиеритовые гнейсы, кристаллические сланцы, гранулиты, эвслогиты.

И.Д. Лукашевич (1909) выделил в земной коре четыре глу­бинные зоны: наземную (пояс выветривания), приземную (поле цементации), сланцевую и батическую.

Теория глубинных зон не могла объяснить и того, что породы, залегающие на большой глубине, нередко слабее метаморфизованы, чем породы более высоких уровней земной.

Концепции минеральных фаций.

П. Эскола впервые сформулировал понятие о минеральных фациях, охватывающих главные типы метаморфических горных пород, различающихся по условиям их образования в зависимости от температуры и давления, т.е. отвечающих определенным полям диаграммы Р—Т. Выделение фаций П. Эскола основывал на наличии "критических" индекс-минералов, устойчивых в определенных термодинамических условиях, характерных для метаморфических пород, использованных для фациальных наименований (амфиболитовая фация, фация зеленых сланцев и др.)

С.Тилли выдвинул идею о степенях или ступенях метаморфизма. Различные породы, принадлежащие одной и той же фации метаморфизма, однако отличающиеся по составу и являющиеся производными разных исходных пород, относятся к одной ступени метаморфизма. К низкой ступени регионального метаморфизма, по П. Эскола, относятся породы фации зеленых сланцев, к средней фации амфиболитов и к высокой фации гранулитов.

Минеральные фации были намечены П. Эскола на качественной диаграмме Р—Т.

3.Факторы метаморфизма и метасоматоза.

Внешними факторами метаморфизма, определяющими минеральный состав метаморфических пород, являются температура, литостатическое давление, определяемое глубинностью протекания метаморфических реакций, и флюидное давление, представляющее собой сумму парциальных давлений газовых компонентов флюидов. Под влиянием этих факторов в горных породах происходят метаморфические реакции между минералами, которые характеризуются физико-химическими эффектами, соответствующими перечисленным выше факторам: тепловыми, объемными и химическими. Они определяют меру влияния на метаморфические процессы соответствующих факторов метаморфизма. Возрастание температуры Т способствует метаморфическим реакциям с поглощением тепла. Метаморфизм, сопровождаемый реакциями с поглощением тепла, называется прогрессивным, а метаморфизм обратного направления регрессивным.

Возрастание или понижение таких параметров, как парциальные давления компонентов, составляющих флюиды способствует метаморфическим реакциям с их поглощением или освобождением: гидратации - дегидратации (Н2О), карбонатизации - декарбонатизации (СО2), окисления-восстановления (О2) и др. Обычно реакции с поглощением летучих компонентов экзотермичны, а реакции с освобождением летучих компонентов эндотермичны. Поэтому для регрессивного метаморфизма характерны процессы гидратации, карбонатизации, окисления, а прогрессивный метаморфизм характеризуется процессами дегидратации, декарбонатизации, восстановления и др.

Важно подчеркнуть непременное участие метаморфических флюидов или растворов, без которых метаморфическая перекристаллизация горных пород обычно отсутствует даже при значительном изменении температуры и давления (ограничивается некоторыми полиморфными превращениями минералов, изменениями их структуры и т.д.). Метаморфизм горных пород происходит под воздействием флюидов сложного состава (Н20 + Н2 + СО2 + СО + СН4 + H2S + растворенные соли), в которых парциальное давление воды составляет только часть общего флюидного давления. Кроме того, флюиды находятся под давлением, меньшим литостатического, чем обусловлено их движение относительно горных пород (образование восходящих потоков и инфильтрационное перемещение компонентов при метаморфизме.

Влияние литостатического давления:

при повышении литостатического давления идет сокращение обьема твердых фаз, и наоборот (всестороннее литостатическое давление

которое сопряжено с объемным эффектом и определяется глубинностью протекания метаморфических реакций). Одностороннее давление(стресс)

ведет к замедлению или ускорению и влияет на проницаемость толщ,

в отношении метамрфических флюидов.Формируются типичные сланцеватые и гнейсовидные текстуры.

Факторы метасоматоза.

Термин метасоматоз был введен в литературу для процессов образования псевдоморфоз, но в дальнейшем его стали использовать шире для обозначения радикального изменения химического состава пород. С давних пор метасоматические горные породы, сопровождающие рудообразование, используются как важный поисковый признак эндогенных месторождений ("околорудный метаморфизм", "околорудные измененные породы").

Физико-химический аспект в учении о метасоматических горных породах был разработан Д.С. Коржинским. Компоненты, составляющие породы, были разделены им на группы в соответствии с той ролью, которую они играют в процессах метасоматоза, сопровождающегося образованием метасоматической зональности. Одним из выводов теории метасоматической зональности является образование резких границ между зонами как в инфильтрационных, так и в диффузионных колонках.

Д.С. Коржинский (1953) наметил основы классификации метасоматитов в той естественной последовательности, в которой они образуются по мере снижения температуры. Связь с магматизмом позволяет выделить метасоматиты магматической и послемагматической стадий (ранней щелочной, кислотной и поздней щелочной). Выделяются продукты контактово-реакционного метасоматоза, приконтактового выщелачивания, регионального и околотрешинного метасоматоза.

Метасоматоз в отличие от метаморфизма происходит при постоянстве объема, что было доказано В. Линдгреном.

В 70-х годах XX в. В.А. Жариков, Г.П. Зарайский и И.П. Иванов развили экспериментальное моделирование метасоматической зональности, представленной в щелочных метасоматитах, известковых и магнезиальных скарнах, грейзенах, вторичных кварцитах, пропилитах, березитах, аргиллизитах и др. Для многих метасоматических формаций определены граничные условия их образования (в зависимости от Т, Р, активностей Н2О, СО2, S, HC1, КС1, NaCl и др.), установлены скорости роста диффузионных колонок, необходимые условия протекания инфильтрационного метасоматизма.