1.6. Изучение метаморфических горных пород
Задание 1. На основе учебной коллекции изучить и описать наиболее распространенные метаморфические горные породы.
Теоретическая часть
Метаморфизм – это процесс преобразования первично магматических или осадочных пород под воздействием температуры, давления и флюидов.
Метаморфические горные породы представляют продукты преобразования пород разного генезиса в условиях, господствующих в земной коре ниже зоны выветривания и цементации, существенно отличающихся от условий возникновения исходных пород. Эти преобразования приводят к приспособлению структуры, текстуры и минерального состава к новой физико-химической обстановке. Соответственно метаморфические породы обладают структурными и текстурными признаками, а часто и минеральным составом, отличающимся от аналогичных характеристик первичных пород. Активное химическое воздействие может привести и к заметным изменениям в химическом составе. Главными факторами (агентами) метаморфизма являются эндогенное тепло, всесторонне и ориентированное давление, химическое воздействие газов и флюидов. Постепенность нарастания интенсивности факторов метаморфизма позволяет наблюдать все переходы от первично-осадочных или магматических пород к образующимся по ним метаморфическим породам.
При метаморфизме рост всех минералов происходит одновременно, а не последовательно, как при образовании изверженных пород, и не при наличии жидкой среды, а при сохранении твердого состояния породы. Для обозначения процесса кристаллизации минералов в твердой среде австрийский петрограф Ф. Бекке ввел термин бластез ( от греч. blastes – росток). В связи с этим для метаморфических пород наиболее типичны различные варианты кристаллобластовой структуры, которая образуется при одновременном росте разных минералов. Если зерна минералов более или менее равновелики и изометричны, такая метаморфогенная структура называется гранобластовой. Крупные зерна, выделяющиеся среди более мелких, называются порфиробластами, и структура с такими минеральными выделениями называется порфиробластовой. В случае преобладания чешуек в породе структура называется чешуйчатой, если минералы имеют волокнистые или игольчатые формы – фибробластовой.
Для метаморфических пород наиболее типичны ориентированные текстуры. К ним относятся, например, сланцеватая текстура, обусловленная взаимно параллельным расположением минеральных зерен призматической (например, амфиболы) или пластинчатой (например, слюды) формы; гнейсовая или гнейсовидная текстура, характеризующаяся кроме параллельного расположения плоских минералов чередованием полосок различного минерального состава; в случае чередования полос, состоящих из зерен светлых и цветных минералов, текстуру называют полосчатой. Внешне эти текстуры напоминают слоистость осадочных пород, но их происхождение связано с действием ориентированного давления, при котором, во-первых, рост минералов идет особенно интенсивно в направлении, перпендикулярном к давлению, а во-вторых, происходит переориентировка игольчатых и пластинчатых кристаллов, стремящихся расположиться нормально к направлению давления. Таким образом, если слоистость возникает в процессе накопления осадков, то сланцеватость и гнейсовидность синхронны с метаморфизмом. В подавляющем большинстве случаев первичная слоистость исчезает вместе с перекристаллизацией минералов исходных пород. Если метаморфическая порода мономинеральна и слагающий ее минерал имеет более или менее изометричные формы (кварц, кальцит и др.), то в этом случае порода характеризуется неупорядоченной массивной текстурой.
Поскольку сходные по составу, структурам и текстурам метаморфические породы могут образовываться за счет изменения как магматических, так и осадочных пород, к названиям метаморфических пород, возникших по магматическим породам, прибавляется приставка «орто-» (например, ортогнейсы, ортоамфиболиты и др.), а к названиям метаморфических, первично-осадочных пород, — приставка «пара-» (например, парагнейсы, параамфиболиты и др.). Однако следует иметь в виду, что разделение пород на категории «пара-» и «орто-» при макроскопическом изучении отдельных образцов, как правило, произведено быть не может. Для решения этого вопроса должны учитываться многие геологические данные: форма тел, сложенных породами, контакты с соседними породами и другие, которые могут быть получены только при детальных полевых исследованиях, а также результаты микроскопического изучения пород, минералогических и химических анализов.
В природе наблюдаются два основных типа метаморфизма: локальный и региональный.
Локальный метаморфизм проявляется на ограниченных площадях и подразделяется на контактовый, дислокационный и ударный.
Контактовый метаморфизм связан с внедрением в верхнюю относительно холодную часть земной коры, в основном в ее осадочную оболочку, горячей магмы, застывающей в виде интрузивных массивов – плутонов. Вокруг таких плутонов и образуются ореолы контактово-измененных пород.
В дислокационном метаморфизме, чаще называемом у нас динамометаморфизмом, главную роль играет локальное повышение давления в зонах тектонических разломов. Таким образом, это приразломный метаморфизм.
Ударный метаморфизм имеет ограниченное распространение и вызывается воздействием на горные породы земной поверхности и верхов земной коры ударной волны давления, обусловленной падением на Землю крупных метеоритов.
Наиболее важным типом метаморфизма является региональный
метаморфизм, охватывающий огромные площади - в тысячи, десятки и даже
сотни тысяч квадратных километров.