<<
>>

§ 2. МЕТАМОРФИЗМ ГОРНЫХ ПОРОД, ЕГО ВИДЫ И СВЯЗАННЫЕ С НИМ ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ


Метаморфизмом называется изменение горных пород (их структуры, минералогического и часто химического состава) под действием значительного давления, повышенных температур и химически активных веществ (газов и паров).

Осадочные и магматические горные породы глубоко опускающихся участков земной коры (в геосинклинальные этапы ее развития), попадая на все большие глубины, изменяются и постепенно превращаются в метаморфические. Древние метаморфические породы подвергаются вторичному метаморфизму.
В глубинных зонах земной коры вода находится в перегретом состоянии. В ней растворены различные газы, которые способствуют интенсивному и быстрому течению различных химических реакций. В перегретой воде могут растворяться также кварц, слюда, тальк и многие другие минералы, очень стойкие в условиях обычных температуры и давления.
В пределах земной коры свободная вода может находиться до глубины, на которой существует критическая температура. Для химически чистой воды последняя равна — 374,6° С. Эта температура должна быть на глубине порядка 12 км, где давление превышает 2700 am.
В зоне до глубины 12 км в горных породах возникают такие минералы, как серицит, хлорит, тальк и другие, содержащие гидроксильную группу ОН. С глубиной горные породы приобретают сланцеватую текстуру. Здесь образуются такие метаморфические породы, как глинистые сланцы, филлиты, серицитовые, хлоритовые и тальковые сланцы, антрациты.
В зоне земной коры, расположенной глубже 12 км, свободной воды и водяных паров нет и роль воды здесь переходит к окиси кремния (Si02). При существующих здесь температурах и давлениях окись кремния становится очень активным химическим реагентом. Карбонаты, реагируя с Si02 превращаются в силикаты с выделением С02. В качестве примера можно указать на кальцит, из которого образуется волластонит, согласно реакции

Еще ниже образуются ортоклаз, альбит, биотит, мусковит, амфиболы, гранаты и др. Здесь возникают следующие метаморфические породы: слюдяные сланцы, гранатово-слюдистые, роговообманковые сланцы, кварциты, мраморы и графиты.
Еще в более глубоких зонах земной коры, где температура более значительная и давление приобретает характер гидростатического, вещество приближается к состоянию текучести; трещин здесь нет. Это — зона образования разнообразных полевых пшатов, кварца, пироксенов, оливина, гранатов п других минералов; область возникновения кристаллических сланцев, гнейсов, гранито-гнейсов, кварцитов, мраморов и графитов. В породы данной зоны земной коры широко проникают инъекции магмы.
Характерно, что в зонах проявления процессов метаморфизма, т. е. в условиях высоких давлений и температур, преобладают явления образования новых минералов, занимающих меньший объем, чем исходные. В качестве примера можно привести образование из оливина и анортита гранатов. Оливин и анортит имеют суммарный молекулярный объем 145, гранат — 121. Схема указанного превращения приблизительно следующая:
2MgO • Si02-f CaO • А120з • 2SiOo CaO • 2MgO ¦ Al203 • 3Si02.
Отвин              Анортит              Гранат
В особенно глубоких зонах земной коры (в глубинных частях геосинклинальных областей) температура и давление достигают таких величин, при которых любые породы начинают плавиться.
Плавлению могут подвергаться как метаморфические, так и более древние* магматические породы.
Расплавленное (жидкое) вещество занимает больший объем, чем объемы исходных пород. Оно внедряется в верхние зоны земной коры, возникают новые интрузии, которые при остывании дают новые магматические горные породы. Таким путем образуются, например, вторичные граниты и другие интрузивные породы.
Итак, в метаморфические породы при глубоком погружении участков земной коры одновременно превращаются и осадочные и те магматические породы, которые в прошлом внедрялись в пределы распространения осадочных. При очень значительных погружениях происходит расплавление, образование огненно-жидкой магмы из былых метаморфических и магматических пород. Огненно-жидкая магма вновь внедряется в земную кору и там, кристаллизуясь, образует новые магматические породы.
Процессы метаморфизма изучены еще мало и единства мнений
о              них пока нет. Эти процессы чрезвычайно многообразны.
Принято различать следующие виды метаморфизма: динамометаморфизм и п и р о м е т а м о р ф и з м. При динамо- метаморфизме горные породы изменяются преимущественно под
влиянием давления; при иирометаморфизме — главным образом вследствие высоких температур.
С увеличением давления, как правило, повышается и температура. Они взаимосвязаны. Повышение температуры и давления влечет за собой проникновение в горные породы различных газов и растворов.
Динам о метам орфизм проявляется преимущественно в верхней зоне земной коры, там, где существенную роль еще играет вода. В этой зоне, особенно в верхних ее частях, в результате складкообразовательных процессов нередко возникает одностороннее боковое давление. Здесь горные породы очень часто раздробляются и превращаются в брекчии (если обломки пород крупные) или в м и- лониты (перетертые и мелко раздробленные породы).
В результате динамометаморфизма часто возникает вторичная сланцеватость, или кливаж.
К л и в а ж — это расслаивание горных пород, ориентированное перпендикулярно направлению давления. Такой сланцеватостью нередко секутся слои пород различного петрографического состава.
В толщах однородных пород иногда трудно отличать вторичную сланцеватость от первичной, обусловленной естественной слоистостью накоплявшихся когда-то осадков. Согласно вторичной сланцеватости ориентируются трещины, получившие наименование трещин кливажа. Последние хорошо можно наблюдать в каменноугольных и антрацитовых пластах. Работники угольной промышленности используют трещины кливажа при отбойке угля в шахтах.
Примерно такое же происхождение имеют трещины диаклаза и параклаза, которыми бывают пронизаны осадочные горные породы. Эти трещины обычно ориентированы перпендикулярно естественной слоистости пород [XIV].
Под влиянием динамометаморфизма твердые части организмов нередко оказываются раздавленными, сплющенными. Результатом динамометаморфизма можно считать раздробление, сжатие, скручивание, утонение, выжимание пород, появление в них зеркал скольжения, а также образование брекчий в различных диапировых складках, в утоненных крыльях складок и т. д.
Под влиянием динамометаморфизма происходят не только указанные выше изменения горных пород. Оказывается, что повышенное давление даже при отсутствии высоких температур способствует течению ряда химических реакций. Известно, что при больших давлениях металлы могут спаиваться. В этом случае происходит взаимная диффузия одного металла в другой. То же нередко наблюдается и в минералах, входящих в состав горных пород, подвергшихся
значительным давлениям. Габбро под влиянием динамометаморфизма переходит в роговообманковый сланец или амфиболит.
Пирометаморфизм в сильной степени проявляется в тех зонах земной коры, где нет воды, т. е. на глубинах больших 12 км. Как уже было указано, давление здесь имеет характер гидростатического. В этих зонах с глубиной исчезают трещины; вещество приобретает свойства текучести. Пирометаморфизм проявляется и в верхней зоне земной коры (до 12 км) в тех случаях, когда в нее внедряется магма и образуются интрузивные тела типа батолитов, лакколитов, штоков, жил и т. д.
Естественно, при проявлениях пирометаморфизма некоторое значение имеет и давление. Разновидностями пирометаморфизма являются контактовый, пневматолитический, гидротермальный и инъекционный метаморфизм.
Контактовый метамор ф и з м — это изменение горных пород у контакта магматической породы с вмещающими ее породами земной коры. В результате контактового метаморфизма глинистые сланцы преобразуются в роговики, известняки —в кристаллические известняки и мраморы, кварцевые песчаники — в кварциты. Проявления контактового метаморфизма наблюдаются и в самой магматической породе у ее контакта с осадочной. При контактовом метаморфизме действуют и высокая температура, и большое направленное от магматического внедрения давление. При длительном действии тепла, исходящего от гранитной интрузии, на окружающие породы происходят коренные изменения этих пород и самих интрузий на довольно значительных расстояниях от контакта.
У самого контакта с магмой образуются одни минералы, дальше от него — другие. Нахождение в метаморфических породах тех или других минералов может служить показателем соответствующей температуры.
В результате контактового метаморфизма образовались многие месторождения железа (магнетита и гематита), полиметаллов (Си, Pb, Zn), редких металлов и т. д.
Пневматолитическим метаморфизмом называется изменение вмещающих пород под влиянием раскаленных газов, выделяющихся из остывающей магмы. Этот вид метаморфизма наблюдается на довольно значительных расстояниях от контакта, измеряемых иногда многими километрами.
В результате метаморфизма этого вида образуются минералы, содержащие В, F, Cl, Р, Ті и многие другие элементы. К числу минералов, образующихся при пневматолитическом метморфизме, относятся мусковит, литиевая слюда, флюорит, топаз, турмалин, апатит, касситерит (оловянный камень) и др.
В результате пневматолитического метаморфизма образовались многие рудные месторождения Урала, Алтая, Казахстана.

С пневматолитическим метаморфизмом тесно связан гидротермальный метаморфизм. Пары и газы, выделяющиеся при остывании магматического тела, охлаждаясь, образуют горячие растворы, которые метаморфизуют окружающие породы. В результате изменяются и сами магматические породы. Такие минералы, как оливин и пироксены, превращаются в серпентин, а ультраосновные породы — в змеевики.
Совместное действие гидротермального и пневматолитического метаморфизма приводит к образованию таких минералов, как серицит, тальк, и таких горных пород, как серицитовые, тальковые сланцы. В результате гидротермального метаморфизма образовались многие месторождения полиметаллов (Pb, Zn, Си, Ag и Аи).
Инъекционным метаморфизмом называется изменение горных пород под влиянием магмы, внедрившейся в тонкосланцеватые осадочные породы. Вследствие этого возникает порода, напоминающая слоеный пирог, состоящий из тонко чередующейся мета- морфизованной осадочной породы и измененной магматической породы.
Различают еще региональный и местный метаморфизм. Первый наблюдается на больших площадях, второй — на сравнительно небольших.
Региональный метаморфизм охватывает значительные участки древних геосинклиналей. С ним связаны многочисленные месторождения важнейших полезных ископаемых, в особенности железа (Криворожское, Курская магнитная аномалия и др.), и месторождения таких строительных и декоративных камней, как яшмы, мраморы, гнейсы и др.
Примерами местного метаморфизма могут служить контактовый, инъекционный, пневматолитический, гидротермальный метаморфизм и отдельные местные проявления динамометаморфизма.
В настоящее время метаморфические породы (гнейсы, гранито- гнейсы, кристаллические сланцы и др.) развиты на поверхности земли в центральных частях ряда горных сооружений (например, Урала).

 
<< | >>
Источник: М. м. ЧАРЫГИН, Ю. М. ВАСИЛЬЕВ. ОБЩАЯ И ИСТОРИЧЕСКАЯ ГЕОЛОГИЯ. 1968

Еще по теме § 2. МЕТАМОРФИЗМ ГОРНЫХ ПОРОД, ЕГО ВИДЫ И СВЯЗАННЫЕ С НИМ ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ:

  1. ПРОЦЕССЫ ДИАГЕНЕЗА ОСАДКОВ И МЕТАМОРФИЗМА ГОРНЫХ ПОРОД
  2. § 2. ВОДОПРОНИЦАЕМОСТЬ И ДРУГИЕ СВЯЗАННЫЕ С НЕЙ ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГОРНЫХ ПОРОД
  3.   § 1. СОСТОЯНИЕ И ВИДЫ ВОДЫ В ГОРНЫХ ПОРОДАХ
  4. ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ
  5. § 12. ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ МЕЗОЗОЯ
  6. ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ
  7. § 6. РОССЫПНЫЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
  8. § 6. ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ ДОКЕМБРИЯ
  9. 1.7. Налог на добычу полезных ископаемых
  10. § 15. ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ ВЕРХНЕГО ПАЛЕОЗОЯ