Метаморфічні гірські породи

Мета і завдання роботи

Метою роботи є вивчення студентами метаморфічних гірських порід та їх класифікації.

З Н А Т И структурні, текстурні, фізико-хімічні та інші особливості метаморфічних гірських порід, процеси їх утворення та розповсюдження в земній корі.

В М І Т И визначати метаморфічні гірські породи, їх структуру, текстуру і мінеральний склад.

Основні теоретичні положення

Метаморфічні гірські породи утворилися в результаті перетворення магматичних і осадових порід в глибинних зонах земної кори, куди вони попадають внаслідок дії тектонічних процесів. Основними факторами метаморфізму є температура, тиск, склад циркулюючих водних розчинів і газів. В процесі метаморфізму велику роль відіграє мінеральний склад вихідних порід.

За переважаючою роллю тих або інших факторів в ході перетворення магматичних і осадових порід в метаморфічні виділяють декілька різних типів метаморфізму.

Регіональний метаморфізм виникає в процесі нерівномірної дії тиску і високої температури на значних просторах і глибинах земної кори. Процес супроводжується перекристалізацією і розвитком нових мінералів в умовах розплющування та пластичної течії гірських порід.

Динамометаморфізм виникає під дією тиску в умовах невисоких температур і проявляється в інтенсивному подрібненні гірських порід і мінеральних зерен без суттєвої перекристалізації.

Контактний метаморфізм обумовлюється дією високої температури, пари і розчинів, які пов’язані із заглибленням магматичного розплаву в гірські породи. Він проявляється вздовж границь магматичного тіла.

Пневматолітовий і гідротермальний метаморфізм тісно пов’язаний з контактним і проходить під дією гарячих підземних вод, переважно ювенільного походження. Основний фактор метаморфізму цього типу – метасоматоз (перетворення одного типу породи в інший), в меншій мірі - температура. При цьому проходять зміни не тільки мінерального, але й хімічного складу порід.

Головні відмінності метаморфічних порід від магматичних і осадових полягають у мінеральному складі, текстурі і структурі.

Мінеральний склад. Метаморфічні породи складаються лише із мінералів, стійких до умов високих температур і тисків. До них відноситься більшість мінералів магматичних порід – польові шпати, кварц, слюди, амфіболи, піроксени. Мінерали осадових порід, за виключенням кварцу, польових шпатів і біотиту, при метаморфізмі переважно не зберігаються. Значно підвищується роль мінералів, які в магматичних породах були другорядними – кристали сфену, гранату, апатиту, рутилу. На кінець, в метаморфічних породах з’являються тільки їм властиві мінерали – дистен, андалузит, симаніт, турмалін, тальк, графіт та ін.

Структура. Метаморфічні породи в більшості випадків мають кристалічну структуру, при чому особливо характерними є листуваті, лускуваті, голчасті та таблитчасті форми зерен; рідше – зернисті, кристалічні та ін. При цьому необхідно відзначити, що суттєвими відмінностями метаморфічних структур є відсутність вулканічного скла в основній масі породи.

За величиною зерен розрізняють крупнокристалічну (діаметр частинок 1 мм), середньокристалічну (0.25-1 мм) і дрібнокристалічну (0,25 мм) структури.

Текстури. Основними текстурами метаморфічних порід є: сланцювата, коли повністю однорідна порода розпадається на тонкі пластинки; смугаста, яка проявляється у чергуванні різних за складом порід; плямиста – коли в породі присутні окремі плями, які відрізняються мінеральним складом і забарвленням; плойчата – наявність в породі дрібних складок; масивна – щільна.

Важливою текстурною особливістю метаморфічних порід є кліваж, тобто здатність породи розколюватися вздовж паралельних площин вторинного походження.

Головні типи метаморфічних порід

Класифікація метаморфічних порід проводиться у відповідності з головними типами метаморфізму, тобто будується за генетичним принципом. Відповідно всі метаморфічні породи, діляться на регіонально-метаморфічні, контактово-метаморфічні, динамометаморфічні та породи пневматолітового та гідротермального метаморфізмів, характеристика яких наведена в таблиці 4.1.

Породи регіонального метаморфізму

В залежності від складу і структури вихідних порід при регіональному метаморфізмі виникають певні види метаморфічних порід, які при збільшенні температури і тиску зазнають закономірної зміни складу, структури і текстури. При цьому формуються характерні ряди порід, які являють собою послідовні етапи перетворення вихідної породи. До таких порід відносяться філіти, кристалічні сланці, мармури, кварцит та ін.

Філіти утворюються при регіональному низькотемпературному метаморфізмі глинистих сланців і аргілітів і на відміну від них не мають глинистих мінералів. Це повнокристалічна тонкосланцювата порода, складена кварцом, серицитом, кальцитом, доломітом та ін. Переважають в основному кварц і серицит. Колір породи зеленувато-сірий, чорний. Блиск на площинах сланцюватості шовковистий.

Кристалічні сланці – повнокристалічні, виразносланцюваті, часто плойчаті породи. Найбільш розповсюджені серед кристалічних сланців слюдяні сланці, складені слюдою і кварцом. Крім слюд, в кристалічних сланцях може бути гранат, амфібол, дистен та ін.

Мармур – зерниста метаморфічна порода складена кальцитом. Утворюються при перекристалізації вапняків і доломітів. Чисті різновидності мармуру білі. Домішки графіту, тальку, слюди надають йому сірого, голубуватого, рожевого забарвлення та ін.

Кварцит – щільна, дрібнозерниста, рідше сланцювата порода білого, сірого, буровато-червоного і темно-сірого забарвлення. Утворюється при метаморфізмі кварцових пісків і пісковиків. Кварцит, збагачений гематитом і магнетитом, називається залізистим кварцитом, часто використовується як залізна руда.

Таблиця 4.1 - Основні типи метаморфічних гірських порід і їх характеристика

Мінеральний склад	Текстура	Будова і зовнішній вигляд	Назва
1	2	3	4
Серицит, хлорит, кварц	Сланцю-вата, іноді плойчаста	Зелена, світло - або тем-но-сіра, мікролускувата порода; кварц поміт-ний слабо, слабкий шовковистий блиск	Філіт
Біотит, мусковіт, кварц, іноді гранат, графіт та ін.	Така ж	Середньо- або крупно-лускувата порода з ве-ликою кількістю слюди; кварц помітний погано	Слюдя-ний сланець
Кварц і слюди (біотит, мусковіт)	Така ж	Світлозабарвлена міцна порода з шовковистим блиском на площинах сланцюватості, нерідко плитчаста	Слюдяно-кварце-вий сланець
Хлорит, актиноліт, альбіт, епідот	Така ж	Дрібнозерниста зелена досить масивна порода із шовковистим блиском	Зелений сланець
Тальк	Така ж	Лускувата маса тальку	Тальковий сланець
Серпентин, магнетит	Масивна або сланцю-вата	Тонко лускувата сіро-зелена порода з пляма-ми темно-зеленого, бі-лого, чорного кольору і гладкими дзеркальними поверхнями	Змієвик (серпен-тиніт)
Продовження таблиці 4.1
1	2	3	4
Рогова обманка	Така ж	Зернисто-кристалічна темно-зелена або чорна порода, іноді тонкосму-гаста, часто помітний білий плагіоклаз	Амфіболіт
Кварц, мікро-клін, біотит, іноді рогова обманка, піроксен, гранат	Масивна, гнейсова	Зернисто-кристалічна сіра або жовтувата по-рода, іноді із смугас-тою, очковою або слан-цюватою структурою	Мікроклі-новий гнейс
Плагіоклаз, кварц, рогова обманка, біотит, піроксен	Така ж	Те ж, що у мікрокліно-вого гнейсу, але колір частіше сірий, більш темний	Плагіокла-зовий гнейс
Кварц	Масивна	Дрібнозерниста, іноді зливна (окремі зерна неможливо розрізнити), біла, жовта, червонува-та порода, блискуча на зламі, іноді сланцювата, плитчаста	Кварцит
Кальцит, рідше доломіт, іноді домішки графіту	Така ж	Зернисто-кристалічна, біла світло-сіра, рідше червонувата або жовто-бура порода, рідко з сланцюватою або неясно-хвилястою, смугастою текстурою	Мармур
Кварц, біо-тит, магне-тит, іноді польовий шпат, гранат	Масивна безпоряд-кова	Дрібнозерниста сіра, буровато-сіра, іноді рожево-сіра порода	Біотито-вий роговик
Продовження таблиці 4.1
1	2	3	4
Плагіоклаз, амфібол, піроксен	Така ж	Дрібнозерниста, дуже міцна темно-сіра, темно-зелена або чорна порода	Амфібо-ловий роговик
Гранат, піроксен, плагіоклаз, епідот, карбонат, рудні мінерали, актиноліт	Така ж	Зовнішній вигляд дуже різноманітний. Структура від дрібно – до крупнокристалічної, часто нерівномірнозерниста	Скарн
Кварц, світла слюда, іноді турмалін	Така ж	Крупнокристалічна біла або світло-сіра порода	Грейзен

Гнейс – глибокометаморфізована порода, складена в основному кварцом, польовими шпатами, біотитом та іншими мінералами. За мінеральним складом гнейси близькі до гранітів, але утворюються в результаті метаморфізму магматичних і осадових порід. Між гнейсами і гранітами існують взаємні переходи, особливо це стосується граніто-гнейсів.

Породи контактового метаморфізму

При контактовому метаморфізмі утворюються в основному роговики.

Роговики – дуже міцні дрібнозернисті породи масивної структури, в яких іноді зустрічаються крупні кристали окремих мінералів. Піщано-глинисті породи переходять в біотитові роговики, складені кварцом і біотитом, а також польовими шпатами, магнетитом, гранатом та ін. Основні і середні породи на контакті з гранітними інтрузіями перетворюються в амфіболові роговики (складені амфіболом і плагіоклазом). Карбонатні породи перетворюються у вапняково-силікатні роговики. Вони містять гранат, піроксен, плагіоклаз та ін. Карбонатні породи можуть переходити також в мармур, якщо метаморфізм проходить без поступлення іншої речовини. Колір роговиків визначається забарвленням породоутворюючих мінералів. Переважно вони сірі, чорні або темно - зелені.

Породи динамічного метаморфізму

При динамічному метаморфізмі, обумовленому механічним руйнуванням гірських порід, в зонах зім’яття і розломів, утворюються брекчії і мілоніти.

Тектонічні брекчії утворені кутоватими і лінзовидними уламками подрібнених первинних порід найрізноманітнішої величини. Зцементовані вони дрібнозернистим матеріалом тих же порід. Для них характерна відсутність шаруватості та одноманітність складу уламків. В більшості випадків брекчії мають масивну текстуру.

Мілоніти являють собою тонкоподрібнену масу, яка утворює породу сланцюватої або лінзовидно-смугастої текстур. Породи, які зазнали після роздрібнення перекристалізації називаються бластомілонітами.

Породи пневматолітового і гідротермального метаморфізму

При цьому типі метаморфізму формуються скарни і грейзени.

Скарни виникають на контакті карбонатних інтрузивних порід в результаті контактно-метасоматичних процесів, які проходять під дією післямагматичних розчинів. Головні породоутворюючі мінерали високотемпературних скарнів – піроксени, плагіоклази і гранати, а низькотемпературних – епідот, карбонат і рудні мінерали. Із скарнами пов’язані родовища заліза, міді, свинцю, олова, вольфраму та ін.

Грейзени – метасоматичні гірські породи, складені мусковітом, кварцом, турмаліном, флюоритом, та іншими мінералами. Пов’язані вони із пізніми стадіями формування гранітних інтрузій. Часто вміщують берил, молібденіт, вольфраміт та інші рудні мінерали. В більшості випадків вони мають кристалічну структуру.

Визначення метаморфічних гірських порід необхідно починати із встановлення їх мінерального складу. Другою важливою ознакою є текстура. Важливе значення також мають структура і колір. При дослідженні метаморфічних порід необхідно встановити, що являла собою порода до метаморфізму, і які явища обумовили метаморфізм. Для повного і впевненого вирішення цих питань необхідно вияснити умови залягання порід і їх співвідношення з навколишніми породами, тобто вивчити породи в природних умовах.

Опис метаморфічних порід проводиться за таким планом, як і магматичних: 1) назва; 2) колір, структура і текстура; 3) мінеральний склад; 4) жили і прожилки мінералів, які зустрічаються в породі; 5) вторинні включення і вкраплення. В кінці опису додатково вказується тип метаморфізму і назва вихідної породи.

Оформлення звіту

Звіт про виконану роботу виконується на стандартних аркушах паперу. В звіті необхідно коротко викласти мету роботи та основні теоретичні відомості. Навести необхідні схематичні зарисовки та опис зразків.

Запитання для самоконтролю

1. Які гірські породи відносяться до метаморфічних?

2. Які основні фактори метаморфізму?

3. Які типи метаморфізму Ви знаєте?

4. Чим відрізняється локальний метаморфізм від регіонального?

5. Які типи структур найбільш характерні для метаморфічних порід?

6. За якими фізичними параметрами діагностуються метаморфічні породи?

7. Охарактеризуйте породи локального метаморфізму.

8. Охарактеризуйте породи регіонального метаморфізму.

9. Основні складові мінерали метаморфічних порід.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 5