Петрография метаморфических пород

Метаморфизм горных пород – процесс изменения горных пород под воздействием внутренних эндогенных факторов земной коры с сохранением твердого состояния исходной породы, без видимого расплавления или растворения. Метаморфическим изменениям подвергаются все типы пород (магматические, осадочные и метаморфические).

Факторы и виды метаморфизма

Главным фактором метаморфизма является температура, рост которой повышает химическую активность поровых растворов и скорость химических реакций. Давление влияет более сложно. Различают гидростатическое давление и одностороннее, называемое стрессом. Одностороннее давление понижает температуру кристаллизации минералов, приводит к деформации горных пород и способствует циркуляции поровых растворов. Преобладание фактора одностороннего давления приводит к интенсивным деформациям, дроблению и рассланцеванию минералов и пород. Повышение гидростатического давления, наоборот, повышает температуру кристаллизации минералов. Преобладание гидростатического давления возможно на значительной глубине приводит к медленному протеканию метаморфических реакций на значительных площадях.

Контактовый метаморфизм проявляется в непосредственном окружении интрузий и связан с их формированием. Измененные при этом породы образуют контактовый ореол шириной от нескольких метров до 2-3 км, окаймляющий интрузивный контакт. В пределах ореола наблюдается зональность в направлении от контакта к его периферии, она выражается закономерной сменой минеральных ассоциаций и уменьшением степени преобразований. Зональность отражает радиальный градиент температуры, создаваемый интрузивным телом. Динамометаморфизм в значительной мере микроструктурное явление, пространственно связанное с разломами глубинного заложения. В условиях одностороннего сжатия и температурах от 300 до 500⁰ С многие кристаллические породы испытывают течение без нарушения сплошности, при котором они сохраняют прочность и сцепление, хотя слагающие их кристаллы изгибаются, разрываются и частично перекристаллизовываются. Данный тип метаморфизма нельзя путать с дроблением и хрупким разрывом, которые проявляются в условиях поверхности.

Региональный метаморфизм. С ним связаны наиболее распространенные и минералогически разнообразные метаморфические породы. Они в большинстве случаев обладают характерной листоватой (сланцеватой) текстурой – признаком интенсивной деформации. Характерна большая площадь распространения (обычно многие тыс. кв. км) и отсутствие отчетливой связи с интрузиями того же возраста. Региональный метаморфизм явление многогранное и проявляется на различных глубинах в широком диапазоне тектонических и геолого-структурных условий. Во всех случаях он связан с температурами и давлениями, значительно превосходящими поверхностные. В целом он, вероятно, охватывает диапазон от 3 до 15 кбар и от 200 до 800⁰ С.

Прогрессивный метаморфизм. Проявляется по структурам замещения исходных пород более высокотемпературными минералами. На практике встречаются крайне редко. Представителями прогрессивного метаморфизма являются сланцы, кварциты, мраморы, амфиболиты, гнейсы, гранулиты и эклогиты.

Регрессивный метаморфизм (диафторез). Характеризуется замещением высокотемпературных минеральных парагенезисов низкотемпературными. Причиной является попадание пород из зон прогрессивного метаморфизма в более низкотемпературные условия. Регрессивный метаморфизм приводит к гидротации и карбонатизации пород и появлению новых низкотемпературный ассоциаций минералов. При этом гранат замещается биотитом, хлоритом, серицитом; пироксены – роговой обманкой, актинолитом и хлоритом; дистен и силлиманит – мусковитом и т.д. На практике имеют широкое распространение.

Ультраметаморфизм. В обстановке регионального метаморфизма при определенных физико-химических условиях происходят специфические процессы:

• мигматизация – процесс образования смешенных пород (мигматитов), состоящих из относительно тонких до первых сантиметров жилообразных, линзообразных обособлений кварц-полевошпатового состава, заключенного в метаморфизованной породе;

• анатексис – частичное, избирательное выплавление из метаморфических пород низкотемпературного гранитного расплава;

• палингенез – полное переплавление пород субстрата, приводящее к возникновению гранитной магмы.

Гидротермальный метаморфизм (метасоматоз) проявлен в связи с формированием широкого спектра гидротермально-метасоматических образований (гидротермалитов). Выделяют слабопроявленные до 20% новообразований, неполнопроявленные до 50% н/о и полнопроявленные >50% н/о ГМО, а также магматогенные, метаморфогенные и тектоногенные ГМО. По температуре образования выделяют низкотемпературные (50-200⁰ С), среднетемпературные (200-300⁰ С) и высокотемпературные (>300⁰ С) гидротермалиты. В отличие от представленных выше процессов метаморфизма при метасоматозе проявляется значительное изменение химического состава первичных пород.