Особенности строения метаморфических горных пород. Стадии регионального метаморфизма.

Метаморфические горные породы — горные породы, образованные в толще земной коры в результате изменения (метаморфизма) осадочных и магматических горных пород вследствие изменения физико-химических условий. Благодаря движениям земной коры, осадочные горные породы и магматические горные породы подвергаются воздействию высокой температуры, большого давления и различных газовых и водных растворов, при этом они начинают изменяться.

Формы залегания метаморфических пород

Так как исходным материалом метаморфических горных пород являются осадочные и магматические породы, их формы залегания должны совпадать с формами залегания этих пород. Так на основе осадочных пород сохраняется пластовая форма залегания, а на основе магматических — форма интрузий или покровов. Этим иногда пользуются, чтобы определить их происхождение. Так, если метаморфическая порода происходит от осадочной, ей дают приставку пара- (например, парагнейсы), а если она образовалась за счёт магматической породы, то ставится приставка орто- (например, ортогнейсы).

Состав метаморфических пород

Химический состав метаморфических горных пород разнообразен и зависит в первую очередь от состава исходных. Однако состав может отличаться от состава исходных пород, так как в процессе метаморфизма происходят изменения под влиянием привносимых водными растворами веществ и метасоматических процессов.

Минеральный состав метаморфических пород также разнообразен, они могут состоять из одного минерала, например кварца (кварцит) или кальцита (мрамор), или из многих сложных силикатов. Главные породообразующие минералы представлены кварцем, полевыми шпатами, слюдами, пироксенами и амфиболами. Наряду с ними присутствуют типично метаморфические минералы: гранаты, андалузит, дистен, силлиманит, кордиерит, скаполит и некоторые другие. Характерны, особенно для слабометаморфизованных пород тальк, хлориты, актинолит, эпидот, цоизит, карбонаты.

Физико — химические условия образования метаморфических пород, определённые методами геобаротермометрии весьма высокие. Они колеблются от 100—300 °C до 1000—1500 °C и от первых десятков баров до 20—30 кбаров

Текстуры метаморфических пород

Текстура пород, как пространственная характеристика свойств породы, отражает способ заполнения пространства.

Сланцевая: большое распространение в метаморфических породах получили листоватые, чешуйчатые и пластинчатые минералы, что связано с их приспособлением к кристаллизации в условиях высоких давлений. Это выражается в сланцеватости горных пород, которая характеризуется тем, что породы распадаются на тонкие плитки и пластинки.

Полосчатая — чередование различных по минеральному составу полос (например, у циполина), образующихся при наследовании текстур осадочных пород.

Пятнистая — наличие в породе пятен, отличающихся по цвету, составу, устойчивости к выветриванию.

Массивная — отсутствие ориентировки породообразующих минералов.

Плойчатая — когда под влиянием давления порода собрана в мелкие складки.

Миндалекаменная — представленная более или менее округлыми или овальными агрегатами среди сланцеватой массы породы.

Катакластическая — отличающаяся раздроблением и деформацией минералов.

«Миндалекаменная текстура» не может относиться собственно к текстурам, поскольку не является характеристикой способа заполнения пространства. Она более всего характеризует структурные особенности породы.

«Катакластическая текстура» также не может быть текстурной характеристикой по тем же причинам. Термин «катакластический» отражает только механизм образования зерен, выполняющих породу.

Структуры метаморфических пород

Понятие «структура» не имеет строгого определения и носит интуитивный характер. Согласно практике геологических исследований «структура» больше характеризует размерные (крупно-, средне- или мелкообломочные) параметры слагающих породу зёрен.

Структуры метаморфических пород возникают в процессе перекристаллизации в твёрдом состоянии, или кристаллобластеза. Такие структуры называют кристаллобластовыми. По форме зёрен различают текстуры:

гранобластовая (агрегат изометрических зёрен);

лепидобластовая (агрегат листоватых или чешуйчатых кристаллов);

нематобластовая (агрегат игольчатых или длиннопризматических кристаллов);

фибробластовая (агрегат волокнистых кристаллов).

По относительным размерам:

гомеобластовая (агрегат зёрен одинакового размера);

гетеробластовая (агрегат зёрен разных размеров);

порфиробластовая;

пойкилобластовая (наличие мелких вростков минералов в основной ткани породы);

ситовидная (обилие мелких вростков одного минерала в крупных кристаллах другого минерала).

Региональный метаморфизм- процесс метаморфических изменений горных пород, происходящий под влиянием температуры, одностороннего и гидростатического давления и проявляющийся на значительной площади без непосредственной связи с контактами интрузий.

Условно отличается от локального метаморфизма в узких зонах тектонических дислокаций и тепловых аномалий или в контактах магматических тел (контактовый метаморфизм) большой мощностью проявлений. Различают зональный региональный метаморфизм со сменой в пространстве высокотемпературных фаций и зон всё более и более низкотемпературными и незональный — однородный в крупных блоках и на больших территориях. В зависимости от глубины (давления) и температуры выделяют фации регионального метаморфизма: цеолитовую низких температур (100-300°С) и низких давлений (0, 1-2•108 Па) с развитием минералов группы цеолитов наряду с глинистыми минералами, карбонатами, кварцем и др.; зелёных сланцев (250-450°С и 0, 5-3•108 Па), представленную широким развитием хлоритов, серпентина, талька, эпидота, серицита, кварца, карбонатов; эпидотовых амфиболитов (400-500°С и 0, 5-4•108 Па) с характерным присутствием роговой обманки с эпидотом; амфиболитовую (450-700°С и 2-6•108 Па) с обычными роговообманково-плагиоклазовыми ассоциациями; гранулитовую (650-1000°С и 5-15•108 Па), устанавливаемую по присутствию ряда минеральных ассоциаций (силлиманит + ортоклаз; гиперстен + ортоклаз; силлиманит + гиперстен и др.). Кроме этого нормального ряда фаций метаморфизма, характеризующихся увеличением температуры с глубиной, выделяется глаукофановая фация (голубых сланцев), характеризующаяся сравнительно низкими температурами (300-450°С) и высокими давлениями 4-10•108 Па и представленная специфическими минералами высоких давлений (глаукофан, лавсонит и др.). Переходы между фациями метаморфизма выражаются сменой минеральных ассоциаций и находятся в зависимости от давления, температуры и особенностей химического состава. Поэтому строгих общих границ между фациями регионального метаморфизма нет. Точное разделение условий метаморфизма производится на основе конкретных минеральных ассоциаций.