Метаморфизм горных пород
Метаморфизм горных пород это процесс изменения пород под воздействием магматических горячих газов и паров, высоких давлений а также гидротермальных растворов.
◊ Контактовый и термальный метаморфизм. Явление метасоматоза
Магматические массы, внедрявшиеся в толщу земной коры выделяют большие количества горячих газов и паров, распространяющихся на далекие расстояния от очага внедрения магмы. Проникая в тончайшие поры и трещины, горячие магматические газы и пары вступают во взаимодействие с вмещающей породой. Процесс изменения пород под воздействием привнесенных газов и паров называется пневматолитовым метаморфизмом.
Процесс изменения вмещающих пород под воздействием гидротермальных растворов называется гидротермальным метаморфизмом. Вокруг очага внедрения магмы образуется так называемая контактовая оболочка.Тепловое воздействие в зоне контактовой оболочки также вызывает метаморфические изменения входящих в нее пород. Взаимодействие между окружающими породами и внедренной магматической массой вызывает метаморфические изменения не только в зоне контактной оболочки, но и во внешней части самой внедренной массы. Таким образом, поверхность контакта оказывается внутри пояса метаморфических изменений.
Читай также, метаморфические породы
Зону, прилегающую к внешней стороне поверхности контакта , называют экзоконтактовой , а прилегающую к внутренней стороне поверхности контакта -эндоконтактной. В общем виде метаморфические изменения, вызванные внедрением магматической массы , можно представить происходящими как бы в концентрических зонах, окружающих внедренную массу. Чем ближе к внедренной массе расположен какой либо-пояс, тем интенсивнее в нем происходит метаморфизм и тем сильнее изменения в породах.
Следует отметить, что степень метаморфического изменения зависит не только от положения породы в пространстве, но и от ее состава и физического состояния. Например, метаморфизм песчаников отличается от метаморфизма известняков. Породы пористые и трещиноватые изменяются сильнее, чем плотные. Рассмотренные виды метаморфизма обусловлены непосредственно контактом тех или иных участков земной коры с внедренной магмой или отходящими от нее газами и растворами. Они получили общее название контактового метаморфизма.
Процессы контактового метаморфизма изменяют строение горных пород, вызывают перекристаллизацию породообразующих минералов и, кроме того, часто сопровождаются химическим взаимодействием между вмещающими породами и привнесенными веществами. В результате химического взаимодействия минералы преобразуются или замещаются другими минералами. Явление замещения минералов горной породы новыми привнесенными с сохранением их объема называется метасоматозом ( перевоплощение).
Метасоматоз возможен как при метаморфизме, так и при диагенезе пород. Различные только в причинах, вызывающих это явление.Контактовый метаморфизм и метасоматоз наиболее глубоко изменяют осадочные горные породы. Отмечается обогащение пород кварцем ( окварцовывание), образование хлоритов путем метасоматического замещения первоначальных минералов ( хлоритизация), обогащение серицитом за счет полевых шпатов и глинистых минералов, карбонатизации и другие изменения.
Динамический метаморфизм
Процесс преобразования горных пород в глубинных слоях литосферы под действием высоких давлений называется динамическим метаморфизмом или динамометаморфизмом. Процессы изменения здесь более глубокие, чем при диагенезе уплотнения, действующем на сравнительно малых глубинах. Действие динамометаморфизма вызывает прежде всего образование сланцеватой текстуры горных пород. Сланцеватостью называется способность породы раскалываться по плоскостям, параллельным расположению пластинчатых, листоватых и вытянутых кристаллов, слагающих данную породу.
Сланцеватость породы не следует смешивать со слоистостью-слоистость характерна для осадочных пород и вызывается сменой условий осадконакопления, различием в петрографическом составе слоев или перерывами в их отложении. Сланцеватость характерна для кристаллических пород и вызвана параллельно-линейным расположением минералов, слагающих породу. Такая ориентировка минералов обусловлена тем, что под направленным давлением кристаллы, слагающие породу, перемещаются и поворачиваются своей наибольшей поверхностью нормально к действующему давлению.
Помимо переориентировки кристаллов действие динамического метаморфизма выражается в раздроблении хрупких минералов, деформации пластичных и даже перестройке в некоторых минералах кристаллической решетки. Сильное дробление породы может вызвать ее преобразование в метаморфическую брекчию. Действие процесса динамометаморфизма вызывается главным образом тектоническими движениями земной коры. Так как плоскости сланцеватости располагаются нормально к действию сил, то по расположению этих плоскостей можно судить о направлениях, в которых происходили подвижки.
Региональный метаморфизм
Рассмотренные виды метаморфизма носят местный характер: контактовый метаморфизм связан с очагами внедрения магмы, динамометаморфизм-с тектоническими явлениями.Наряду с ними возникает метаморфизм, охватывающий громадные площади и объемы. Такой метаморфизм называют региональным. Он связан с подвижными зонами земной коры -геосинклиналями. В геосинклиналях мощные толщи пород оказывались под влиянием совместного действия высоких температур и давлений. Различают три степени изменения горных пород при региональном метаморфизме.
1. Первая степень соответствует относительно слабому изменению пород. Такие изменения происходят при температурах порядка 500°С и давлениях не выше 500 МПа(5000ат). При этом механические процессы преобладают над химическими и в метаморфизованных породах могут еще сохраняться водные минералы.Эту стадию называют стадией низкой степени метаморфизма, или эпиметаморфизма ( соответствует самой верхней части зоны метаморфических изменений).
Для эпиметаморфизма характерно возникновение таких минералов как мусковит, эпидот, альбит, роговая обманка, биотит, кварц, микроклин и другие.На этой стадии глины преобразуются в филлиты, песчаники-в кварциты, известняки в мрамор .Характерны различные сланцы, образующиеся при метаморфизме глинистых и вулканогенных пород.
2. Вторая стадия ( средняя степень) метаморфизма или мезаметаморфизм, характеризуется температурами от 500 до 1000 °С и давлением от 500 до 1000 МПа( от 5000 до 10000 ат).Этой стадии соответствует потеря водными минералами химически связанной воды во всех ее видах ( цеолитной, кристаллизационной и конституционной ).Окись кремния очень активна и входит в состав вновь образующихся минералов.Так, например, для кремнистых известняков характерно образование минерала воластонита:
CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2
Преобразование кальцита известняка в волластонит придает ему значительную прочность и твердость.Наряду со сланцеватой этой стадии метаморфизма свойственна гнейсовая( полосчатая) текстура.Образуются гранатослюдистые и роговообманковые сланцы, кварцполевошпатные гнейсы и другие.Глинистые и кварцевые породы преобразуются в слюдяные сланцы и гнейсы, кислые породы -в гнейсы а основные — амфиболиты.
3. Температура более 1000 °С и давления более 1000 МПа( 10000 ат)соответствуют стадии высокой степени метаморфизма, или катаметаморфизму.При этом гидростатическое давление преобладает над боковым, а химическое воздействие на горные породы -над механическим.Кристаллизация минералов полная. Кристаллические породы приобретают гнейсовую и массивнокристллическую текстуру.Структура становится кристаллобластической или бластокристаллической , то есть соответствующей полнорй или неполной перекристаллизации первоначальных минералов.
Стадии катаметаморфизма свойственно образование высокотемпературных минералов : плагиоклазов, оливина, граната, кварца, корунда и другие. С. А. Яковлев приводит интересную схему последовательного преобразования осадочных пород на различных стадиях.С некоторыми изменениями эта схема представлена в таблицу-1. Из таблицы-1 ясно видна последовательность изменений строения и состава осадочных пород, происходящих в процессах диагенеза и метаморфизма.Следует только еще раз отметить, что преобразование пород зависит от от условий, в которые они попадают.
Таблица-1. Схема последовательного изменения садочных пород
Если нет соответствующих условий, то не происходит и изменений горной породы.Поэтому в природе могут встречаться породы, соответствующие любой стадии возможных, но не обязательных изменений.Из рассмотрения процессов диагенеза и метаморфизма видно, что в результате их действия образуются горные породы, обладающие ценными свойствами.Метаморфические породы являются прекрасным строительным и декоративным материалом, а также рудами.
Таблица-2. Механические характеристики метаморфических пород
В процессе диагенеза между частицами породы возникают цементационные связи, прочность которых определяется прочностью цементирующего раствора. В метаморфических породах связи между частицами кристаллизационные, поэтому рассматриваемые группы пород относятся к скальным.Важнейшие характеристики некоторых метаморфических пород приведены в таблицу-2. Следует отметить, что метаморфические породы, как правило при водонасыщении не изменяют присущих им свойств.Это объясняется тем, что кристаллизационные связи, возникшие в процессе кристаллизации породы, не изменяются под воздействием воды.
*****
Добавить комментарий