Типы метаморфизма
Общие сведения
ПО ОБРАЗЦАМ
ДИАГНОСТИКА МЕТАМОРФИЧЕСКИХ ГОРНЫХ ПОРОД
Лабораторная работа
Методика выполнения лабораторной работы
Самостоятельно определить название и генезис двух образцов.
Осадочная порода определяется в следующей последовательности:
- определить структуру и текстуру породы;
- определить генетическую группу породы (терригенная, хемогенная или биогенная);
- по размеру, форме и сложению обломков определяется название терригенной осадочной породы, табл. 4;
- определение хемогенных и биогенных осадков проводится с применением соляной кислоты, точным установлением структуры и твердости;
- сверить результат определения породы с описанием разновидностей осадочных горных пород в разделе 3.4;
- проверить правильность результата у преподавателя.
Основная цель работы – знакомство с основными разновидностями метаморфических пород, факторами их образования, различными типами метаморфизма, а также структурно-текстурными особенностями и минеральным составом пород.
Оборудование: лотки с метаморфическими породами, керамические пластинки, кусочки стекла, магниты, 10 %-ный раствор соляной кислоты, лупы.
Метаморфизм – процесс преобразования любых исходных пород под воздействием изменившихся физико-химических условий среды путем перекристаллизации породы без существенного расплавления. Название термина происходит от греческого «метаморфосис» – преобразование.
Факторами метаморфизма или причинами преобразования пород являются давление, температура, а также растворы и газы (флюиды), проникающие в толщи исходных пород.
Давление. При метаморфических преобразованиях давление может быть обусловлено несколькими причинами:
- литостатическое давление – нагрузка вышележащих толщ;
- давление движущейся магмы и давление гидротермальных растворов;
- давление тектонического движения.
Основным фактором среди них следует считать тектоническое (стрессовое) давление, которое может достигать десятки тысяч атмосфер, и воздействовать на огромные территории. Проявление литостатического и магматического давления на этом фоне может оказаться незаметным и обычно влияет на характер минеральных преобразований лишь на локальных участках.
Температура. На метаморфические преобразования могут повлиять следующие температурные изменения:
- геотермический градиент, составляющий ≈ 30 0С/км;
- прогрев пород очагом внедрившейся и постепенно остывающей магмы;
- выделение тепла за счет тектонических подвижек, которые сопровождаются глубинными тепловыми потоками.
Гидротермальные растворы и флюиды насыщены парами воды и углекислоты и более редкими соединениями водорода, хлора, фтора и способны привносить или выносить различные химические компоненты. Они влияют на характер минералообразования, создавая специфическую окислительно-восстановительную среду, а также кислую или щелочную среды.
Различают два основных вида преобразования пород: локальный метаморфизм, который объединяет контактовый и дислокационный типы метаморфизма, развивающиеся на ограниченных пространствах; региональный метаморфизм, проявления которого охватывают большие регионы.
В зависимости от сочетания термодинамических (Р, Т) параметров выделяются те или иные типы метаморфизма. При термальном типе метаморфизма порода преобразуется под преимущественным воздействием температуры, а при динамическом - основным фактором выступает давление. Когда проявляются оба фактора одновременно, говорят о динамометаморфизме. Каждый из этих типов обладает своими специфическими геологическими условиями проявления (рис.5).
Типы метаморфизма
400 800 1200 Т0С
Фации регионального метаморфизма:
I – зеленосланцевая; Ш – амфиболитовая;
II – эпидот-амфиболитовая; IV – гранулитовая.
Рис. 5.
Контактовый метаморфизм. При внедрении в земную кору магма входит в контакт с вмещающими породами, которые вследствие этого подвергаются воздействию высокой температуры расплава и магматических газов, при этом изменения вокруг магматического очага (контактный ореол) имеет лишь ограниченное распространение (до нескольких километров).
В случае, когда на вмещающие породы кроме температурного воздействия магмы влияют химически агрессивные, отделяющиеся от магмы во флюидном состоянии летучие компоненты, происходит возникновение пород, совершенно новых по химическому и минералогическому составу. Эти процессы называются метасоматозом (в переводе с греческого «замещение», «вытеснение»).
Динамический метаморфизм, который чаще называют дислокационным, протекает в относительно «холодных» условиях, когда проявляются тектонические движения по разрывным нарушениям (разломам). При этом происходит дробление пород, их истирание.
Контактовый и дислокационный типы метаморфизма развиваются в ограниченных пространствах и объединяются названиемлокальный (рис. 6).
|
|
|
|
|
|
Рис. 6. Локальный метаморфизм
Региональный метаморфизм. Движения в земной коре, захватывающие большие пространства, как это происходит при горообразовательных процессах, совместно с давлением вышележащих толщ пород и возрастающей с увеличением глубины погружения температурой обуславливают регионально-метаморфические преобразования пород. В зависимости от давления и температуры наблюдаются изменения более слабой или более сильной степени, которые отличаются характерными минеральными новообразованиями и называются метаморфическими фациями.
Название фации определяется по типичным для нее минералам. По мере возрастания Р-Т условий регионального метаморфизма выделяют:
- зеленосланцевую фацию;
- эпидот-амфиболитовую фацию;
- амфиболитовую фацию;
- гранулитовую фацию.
На первой стадии, осадки, богатые водой подвергаются прогрессирующему обезвоживанию. Под влиянием направленного давления образуются листоватые минералы группы слюд, талька, хлоритов, расположенные параллельно. Так возникают филлиты, тальковые и хлоритовые сланцы, отличающиеся тонкоплитчатой отдельностью.
С повышением давления различные химические элементы реагируют между собой и образуют новые минералы, занимающие меньший объем, чем исходные виды (гранат, дистен). Такие новообразования характерны для более высокой степени метаморфизма – эпидот-амфиболитовой фрации.
При последующем повышении давления и температуры условия образования приближаются к условиям образования магматических пород. В результате этого минеральный состав и структура метаморфических пород все более сближаются с составом и структурой магматических пород. Из первоначального глинистого сланца при интенсивном метаморфизме появляется гранитоподобный гнейс.
В области термодинамических условий гранулитовой (иногда амфиболитовой) фации в породе может отмечаться частичное плавление, такое преобразование называют ультраметаморфизмом. Это переходная зона от метаморфизма к магматизму. Ультраметаморфизмвыделяют как самостоятельный вид регионального метаморфизма.