Метаморфизм и его факторы

Метаморфизмом называется преобразование горных пород под воздействием внутренних процессов, вызывающих изменение физико-химических условий в земной коре. Такое изменение приводит к частичному или полному минеральному и структурно-текстурному приспособлению породы к новым условиям. Возникающие минеральные ассоциации устойчивы только в определённых условиях и называются парагенетическими.

Главными факторами метаморфизма являются: температура, давление и химически активные вещества – растворы и газы. Важное значение имеет состав исходной породы, её строение, длительность процесса изменения и его характер. Метаморфические процессы могут происходить либо изохимически (без существенного изменения химического состава метаморфизуемой породы), либо метасамотически (со значительным изменением химического состава метаморфизуемой породы, вследствие превноса и выноса вещества). Изменениям подвергаются породы любого состава и генезиса – магматические, осадочные или уже ранее метаморфизованные.

Температура

Температурный интервал, в пределах которого происходят типичные метаморфические преобразования заключён примерно между 300-400°С и 900-1000°С.

Температура – важный фактор метаморфизма, который влияет на процессы минералообразования, резко увеличивает скорости химических реакций, степень перекристаллизации породы, контролирует возникновение тех или иных парагенетических минеральных ассоциаций.

Давление

Гидростатическое давление определяется действием нагрузки вышележащих толщ. Величина его возрастает в зависимости от удельного веса пород в среднем на 270 атм на каждый километр погружения, что позволяет предполагать – на глубине 10 км давление равно 2700 атм. Таким образом, на глубинах порядка 50 км гидростатическое давление должно быть равно около 13000 атм. Однако изучение минеральных парагенезисов, полученных экспериментальным путём, и сопоставление их с естественными ассоциациями позволили установить, что давление при метаморфизме может достигать 25000 атм.

Химически активные вещества

Это вода и углекислота, которые находятся в том или ином количестве почти во всех горных породах в виде «поровых» или «межзерновых» метаморфогенных растворов и газов. Иногда существенное значение приобретают соединения водорода, азота, хлора, фтора, серы, бора, фосфора, калия, натрия и др. Среднее содержание наиболее распространённых компонентов в поровых растворах характеризуется следующими данными (измерения в молярных долях): вода – 84, CO2 –10, HF—2, HCl –1, N2—0,4.

Источники воды при метаморфизме многообразны. Ими могут быть глубинные процессы дифференциации и дегазации вещества мантии, охлаждающиеся магматические расплавы, минералы, содержащие группу OH, выделяющие её в процессе дегидратации.

Углекислота образуется как продукт декарбонатизации минералов. Все остальные химические вещества либо мобилизуются из пород, слагающих литосферу, либо поступают с газовыми или водными эманациями из магматических расплавов или из подкоровых частей земной коры.

Типы метаморфизма

С учётом геологических условий, господствующих факторов метаморфизма и характера возникающих пород выделяются следующие основные типы метаморфизма:

1. Катакластический (динамометаморфизм, дислокационный метаморфизм). Возникает в узких зонах разрывных нарушений и вызывается относительно кратковременным резким действием направленного давления (стресса). Если этот процесс происходит без заметного участия температурного фактора, то новые минералы не образуются и происходит только механическое разрушение породы (катаклаз, деструкция). При повышении температуры, вследствие трения минеральных частиц или других причин, в клатоклазированной породе могут развиваться некоторые низкотемпературные минералы – серицит по плагиоклазам, хлорит и тальк по железисто-магнезиальным силикатам и др.

2. Контактово-термальный метаморфизм. Появляется во внешних ареалах интрузивов под воздействием тепла, излучаемого остывающим магматическим расплавом, и происходит при относительно низких давлениях, носит изохимический характер. Температуры 550 – 900°С. Среди продуктов образуются различного рода сланцы, роговики, кристаллические известняки и др.

3. Метасоматический. Процесс, при котором происходит привнос одних компонентов и вынос других. Это приводит к изменению химического и минерального состава метаморфизуемой породы. Главными агентами являются обильные термальные растворы, содержащие хлориды щелочных металлов, галоиды, серу, фтор, бор и др. В зависимости от химического характера процесса выделяют несколько типов метасоматоза: 1. Щелочной – сопровождается обогащением силикатной породы альбитом или полевым шпатом. 2. Кальциевый – сопровождается привносом кальция. 3. Железо-магнезиальный – привнос железа и магния.

4. Региональный – охватывает огромные регионы в пределах подвижных поясов земной коры в невидимой связи с интрузией. Главной причиной являются тектонические движения. Приводящие к погружению на разную глубину накопленных и дислоцированных осадочных образований. А) Прогрессивный. Факторы – температура, давление, и метаморфизующие растворы. Нижние температуры 350-400°С. Б) Регрессивны (диафторез) – характеризуется высокотемпературных минеральных генезисов низкотемпературными. Продукты – диафториты. Сопровождается процессами гидратации и карбонатизации. В) Ультраметаморфизм: мигматизация – процесс образования смешанных пород (мигматитов). Анатексис – частичная, избирательная выплавление из метаморфических пород низкотемпературного кварц-полевошпатового расплава. Гранитизация – процесс химического и минерального изменения пород любого состава с превращением их в граниты.