Породы регионального метаморфизма высоких давлений

32 Породы метасоматических процессов. Все породы, отнесенные к этой группе, локализуются в глубинных относительно узких тектонических зонах и формируются в условиях очень широкого интервала температур и устойчиво высоких давлений.

Породы жадеит-лавсонит-глаукофановой фации образуются при наиболее низких температурах и характеризуется развитием различных сланцев, в которых может присутствовать глаукофан, лавсонит и жадеитовый пироксен в ассоциации с кварцем.

Породы глаукофан-альмандиновой фации и фации дистеновых гнейсов и амфиболитов схожи с породами эпидот-амфиболитовой и амфиболитовой фаций средних давлений, но в их парагенезисах появляются минералы специфические для высоких давлений. Например, вместо андалузита и силлиманита кристаллизуются дистен, глаукофан, омфацит и ряд других. Отмечается полное отсутствие парагенезисов с кордиеритом. Наиболее обычными породами этих фаций являются, соответственно, дистен-мусковитовые сланцы без калишпата и более высокотемпературные дистеновые гнейсы с кварцем и полевыми шпатами.

Породы эклогитовая фации – эклогиты (рис. 19), по химическому составу близкими к породам габбро-базальтовой группы, но отличаются от последних большим удельным весом.

а б

Рисунок 19. Эклогиты

а - кианитовый эклогит, состоящий из розового пиропа, бесцветных кианита и омфацита и акцессорного рутила, бластиты кианита обнаруживают предпочтительную ориентировку; б – диафторитовый эклогит - идиобласты розового граната окаймлены хлоритом, рутил обрамлен сфеном (диаметр поля зрения 3 мм)

Минеральный парагенесис эклогитов включает омфацит, рутил и гранат альмандин-пиропового ряда с количеством пиропового компонента обычно около 65-75%. В качестве второстепенных минералов могут присутствовать дистен, диопсид и ряд других. Полевые шпаты в эклогитах не встречаются.

Омфацит и гранат - главные компоненты эклогитов, определяющие внешний вид пород. Это породы средне-крупнозернистой структуры с основной тканью из травяно-зеленого омфаиита, в массе которого рассеяны многочисленные округлые порфиробласты буровато-красного граната. Текстура породы чаще массивная, но иногда кристаллы омфацита имеют линейную ориентировку. В условиях относительно низких температур и давлений в эклогитах наблюдаются признаки регрессивного метаморфизма – амфибол-плагиоклазовые келефитовые каемки вокруг граната и др. (рисунок)

Эклогиты залегают в виде изолированных тел среди регионально метаморфизованных пород гранулитовой, амфиболитовой и зеленосланцевой фаций, а также в виде ксенолитов в кимберлитах, базальтах, улыраосновных породах. По мнению Ф.Дж.Тернера, В.С.Соболева и других петрологов эклогиты образуются в верхних частях мантии и попадают в литосферу в результате тектонических или магматических процессов. Тогда эклогиты следует относить скорее к изверженным породам, чем к метаморфическим. Однако это не имеет принципиального значения, поскольку на границе кора-мантия магматические и метаморфические процессы настолькосливаются, что между ними невозможно провести границу.

32)

34 Выветривание. Выветривание (гипергенез)

Выветриванием называют процессы разрушения горных пород на поверхности ЗК. Главными факторами выветривания являются различные атмосферные агенты и жизнедеятельность организмов. В результате выветривания возникает материал, за счет которого образуются осадочные породы. Различают два типа выветривания – физическое и химическое.

Физическое выветривание механическое раздробление массивной породы на обломки различных размеров. Главными факторами этого процесса являются резкие колебания температуры, деятельность воды, льда и ветра. Неодинаковая теплоемкость минералов в породе приводит к неравномерному их расширению и сжатию, что вызывает возникновение мелких трещин. Трещины увеличиваются под воздействием воды, льда и ветра, породы разрушается.

Химическое выветривание – процессы, которые приводят к изменению химического и минерального состава пород. Основная движущая сила этих процессов заключается в неустойчивости минералов магматического происхождения в зоне осадкообразования. Главными агентами химического выветривания являются вода, кислород, углекислота, а так же другие природные кислоты (гумидная, серная и др.).

Вода – это наиболее существенный фактор химического разложения. Химическая активность воды (Н₂О) зависит от степени ее диссоциации на ионы Н⁺ и ОН^-. В зависимости от концентрации ионов Н⁺ и ОН^- изменяются кислотно-щелочные свойства воды. Кислотность или щелочность воды определяется величиной рН, представляющей собой логарифмический показатель концентрации водородных ионов, взятый с обратным знаком: рН = -lgН⁺. При рН>7 воды становятся щелочными, при рН<7 - кислыми, при рН = 7 - нейтральными. Кислая среда характерна для болот и торфяников, слабощелочная - для морских вод, резкощелочная – для вод соленых озер. Под воздействием воды минералы растворяются, гидротируются (частично разлагаются), гидролизуются (поностью распадаются).

Кислород, воздействуя на минералы вызывает окисление последних. Процессам окисления наиболее подвержаны минералы, содержащие элементы переменной валентности и органическое вещество. Степеть окисленности-восстановленности среды оценивается величиной окислительно-восстановительного потенциала – Eh, которая измеряется в милливольтах (мв). При положительных значениях Eh среда оценивается как окислительная, а при отрицательных – как восстановительная. Изменение Eh в природных водах регулируется O₂, H₂S, деятельностью организмов и др.

Свободная углекислотаявляется третьим важным агентом химического выветривания. Вода, насыщенная углекислотой, разлагает силикаты с образованием глинистых минералов и карбонатов. Карбонаты же переходят в хорошо растворимые бикарбонаты. Источники углекислоты – разложение карбонатов, органики, реакции фотоситеза, вулканическая деятельность.

Коры выветривания – результат преобразования поверхности земной коры под воздействием химического выветривания при определенных тектонических и климатических условиях. Кора выветривания формируется из остаточных труднорастворимых продуктов, в то время как растворимые вещества выносятся за пределы зоны выветривания.

Современные коры выветривания достигают наибольшего развития в зоне влажных тропиков, где мощность этих образований измеряется многими десятками метров. В строении коры выветривания прослеживается следующая зональность:

- нижний горизонт обычно слагается почти свежей породой, затронутой лишь процессами механического разрушения (образование щебенки, дресвы);

- выше следует горизонт глинистых минералов группы гидрослюд (при разложении гранитов) или группы монтмориллонита (при разложении габбро, базальта);

- третий горизонт сложен каолинитом или монтмориллонитом и отличается от предыдущего горизонта пятнистой окраской, обусловленной локальным распространением гидроокислов железа;

- венчается кора выветривания зоной накопления охр или бурых железняков и латеритов.

В областях умеренно влажного климата кора выветривания маломощна (максимум 1 - 1,2 м).

Процессы физического и химического выветривания тесно связаны между собой и обычно проявляются совместно Интенсивность действия каждого из этих процессов зависит от ряда факторов, втом числе и от физико-географических условий. В областях с аридным (сухим) и нивальным (морозным) климатом преобладают процессы физического выветривания, в зонах гумидного климата – химического. С процессом выветривания непосредственно связано образование месторождений алмазов, золота, хромита, каолина, бокситов, никеля, кобальта, марганца и др.

33)

35 Седиментогенез. седиментогенез (Перенос и отложение)

Вслед за выветриванием и параллельно с ним происходят процессы переноса и отложения осадочного материала— седиментогенез. Преобладающая часть продуктов выветривания выносится из зоны выветривания и отлагается вдали от места разрушения материнских пород. Основными агентами переноса являются текучие воды, движущийся лед и ветер. Значение этих агентов различно для различных климатических зон. В связи с этим целесообразно рассмотреть условия осадкообразования раздельно в зонах гумидного, аридного и нивального климата.

Седиментогенез в областях с гумидным климатом определяется переносом и осаждением продуктов выветривания с помощью текучих вод, вторстепенными агентами переноса являются – ветер, сила тяжести, живые организмы.

Перенос продуктов выветривания водными потоками осуществляется различными способами: 1) путем волочения по дну, 2) в виде грубой механической взвеси, 3) в виде коллоидных и субколлоидных растворов.

Перенос осадочного материала сопровождается частичным его отложением еще в процессе перемещения. Причина отложения – уменьшение скорости транспотирующей среды. Сначала откладываются крупные обломки, затем – мелкие. В результате переноса и отложения дождевыми и талыми водами образуются делювиальные (на склонах) и пролювиальные (у подножия склонов) осадки, частицы которых слабо окатаны и плохо сортированы.

Речные воды перемещают громадное количество осадочного материала. Все реки земного шара выносят за один год в бассейны седиментации около 13 млрд.т. продуктов механического иоколо 5 млрд.т химического выветривания. Кроме того, значительное количество осадочного материала (аллювий) отлагается в руслах и долинах рек. Гранулометрический состав аллювиальных осадков зависит главным образом от скорости течения реки. Для равнинных рек (скорость 0,5 - 1 м/сек), характерны песчаные и глинистые осадки, для горных рек (скорость 5 - 10 м/сек), - грубозернистые.

Наибольшая часть осадочного материала отлагается в дельтах рек. Здесь, кроме песчано-глинистых осадков, частично осаждаются продукты коллоидных растворов, а в заболоченных дельтах иногда накапливается органическое вещество.

Основная масса продуктов физического и химического выветривания осаждается в конечных водоемах стока – морских бассейнах и озерах. Здесь в процессе осаждения большую роль играют организмы, обладающие способностью извлекать из морской воды и концентрировать в теле, скелете или раковине кремнезем, карбонаты, фосфор и другие вещества. После гибели таких организмов на дне водоемов образуются кремнистые, карбонатные, фосфатные осадки. Особое значение имеет наземная и водная растительность, концентрирующая углерод. Обширные заболоченные леса дали начало торфу и ископаемым углям, а фитопланктон морей и лагун послужил материалом для образования нефти.

Седиментогенез в областях с аридным климатом осуществляется, главным образом, при помощи ветра. Мелкие частицы переносятся ветром во взвешенном состоянии, а песчинки, гравий и мелкая галька перемещаются путем перекатывания. В процессе переноса обломочные частицы окатываются и сортируются по размеру. Эоловые пески являются наиболее отсортированными. В результате деятельности ветра образуются барханы и дюны, песчаные гряды и бугры.

В областях с засушливым климатом осадки выпадают редко и обычно в виде кратковременных обильных ливней. У подножия гор после таких ливней возникают веерообразные конусы выноса обломочного материала.

Преобладание испарения над количеством выпадающих осадков создает благоприятные условия для химического отложения легкорастворимых соединений в озерах и лагунах Существует определенная климатическая закономерность распространения озерных осадков.содовые озера располагаются на периферии аридной зоны, сульфатные озера – в полупустынях и хлоридные – в центральных частях аридных зон (в пустынях).

В лагунах при небольшой концентрации растворенных компонентов осаждается кальцит, при увеличении концентрации – последовательно доломит и гипс с примесью карбонатов и, наконед, при концентрации выше 27% осаждаются хлориды и сульфаты.

Седиментогенез в областях с нивальным климатом осуществляется при помощи движущнгося льда, второстепенное значение имеет перемещение под действием силы тяжести, а по периферии ледников – под действием воды, образовавшейся в результате таяния льда.

В настоящее время ледники занимают около 10% поверхности суши, покрывая территории полярных областей и вершины высоких гор. Вместе со льдом перемещается различный обломочный материал: от тонких глинистых частиц до глыб огромного размера. Этот материал отлагается при таянии ледника в виде различных моренных образований, которые представляют собой несортированную смесь глины и песка с гравием и валунами. Следует отметить важную транспортирующую роль айсбергов.

На склонах гор в областях с нивальным климатом, помимо переноса и отложения обломочного материала льдом, происходит перемещение и накопление продуктов морозного выветривания, образующих порой обширные каменные россыпи.

34)