ОПИСАНИЕ
НАИБОЛЕЕ РАСПРОСТРАНЕННЫХ МЕТАМОРФИЧЕСКИХ ГОРНЫХ
ПОРОД
Породы регионального метаморфизма
Как следует из определения, региональный метаморфизм распространяется на большие площади, тем более обширные, чем древнее затронутые им породы, что обусловлено погружением региона на глубины, достаточные для воздействия на первичные толщи пород высоких температур, всестороннего (литостатического) давления и флюидов. Региональный метаморфизм происходит в широком диапазоне температур — от 300°—400° до 900°—1000° С (при более высоких температурах начинается плавление пород). Давление изменяется от 3—5 до 10—15 тыс. атм. Увеличение температуры и давления приводит к росту интенсивности метаморфизма, т. е. к возрастанию степени переработки пород.
Породы различного исходного состава по-разному реагируют на изменившиеся физико-химические условия. Метаморфизм простых по химическому составу пород, таких, например, как кварцевые песчаники или известняки, заключается только в изменениях структуры и текстуры, а минеральный состав сохраняется почти не измененным.
Кварцевые песчаники, кремнистые и другие богатые кремнеземом породы при метаморфизме превращаются в кварциты, которые состоят почти полностью из кварца и имеют полнокристаллическую, обычно мелкозернистую структуру. Текстура в мономинеральных кварцитах массивная, но наличие глинистой примеси в исходных породах может обусловить проявление упорядоченности в расположении зерен и развитие сланцеватой текстуры. Цвет кварцитов различен.
Аналогично метаморфизм карбонатных пород приводит к уплотнению, обезвоживанию и перекристаллизации исходного вещества, а минеральный состав сохраняется прежним. В этом случае продуктами метаморфизма являются мраморы. Они состоят из кальцита, обладают полнокристаллической структурой с различными размерами зерен и массивной текстурой. Наличие в исходных известняках прослоев с глинистыми, углеродистыми или другими примесями может вызвать появление полосчатой текстуры. С первичными неоднородностями связано и разнообразие окраски мраморов.
При метаморфизме карбонатных железисто-магнезиальных пород и основных (частично и средних) магматических пород образуются соответственно пара- и ортоамфиболиты, сходные по строению и минеральному составу. Различить их при макроскопическом изучении не удается. Амфиболиты состоят главным образом из роговой обманки и среднего плагиоклаза. Породы обладают полнокристаллической структурой и, как правило, сланцеватой текстурой. Для некоторых разностей типичны пятнистые окраски, возникающие в результате обособления цветных минералов.
Закономерную смену минеральных ассоциаций с повышением температуры и давления первоначально связывали исключительно с погружением пород на все большие глубины. Отсюда возникло представление о трех зонах метаморфизма с характерными для них парагенезами минералов и типами пород: эпизона (верхняя), мезозона (средняя) и катазона (нижняя). Однако детальное изучение областей метаморфизма показало, что нет непосредственной связи между глубиной и температурой вследствие большой изменчивости теплового потока по площади. Определяющее значение для формирования минералогического состава метаморфизуемой породы имеет не глубина, а термодинамические и физико-химические условия. Поэтому было введено понятие о метаморфических фациях, под которыми понимаются породы определенного минералогического состава, образованные в определенных термодинамических условиях (определенном диапазоне температур и давлений). Фация именуется по наиболее типичному для нее и широко распространенному типу пород или минералов, например цеолитовая, хлоритовая, биотитовая.
Фации метаморфизма обычно группируют в ступени метаморфизма, различая от двух до четырех таких ступеней, чаще всего три: нижнюю, среднюю и высокую, или по характерным породам - зеленосланцевую, амфиболитовую и гранулитовую. К ним нередко добавляют очень низкую ступень (цеолитовую).
Постепенное нарастание интенсивности метаморфизма полнее всего удается проследить на примере преобразования первично глинистых (пелитовых) пород, которые дают наиболее полную гамму метаморфических фаций
К глинистым породам очень низкой ступени регионального метаморфизма (по мнению других исследователей, стадии метагенеза) относятся глинистые сланцы. Это твердые тонкозернистые породы, легко раскалывающиеся на тонкие пластинки с гладкими поверхностями. Нередко такие сланцы имеют черный цвет и тогда называются аспидными. Черный цвет аспидных сланцев связан с присутствием в исходной глине органического вещества, превращающегося при дальнейшем метаморфизме в графит
С переходом к низкой ступени метаморфизма глинистые (аспидные) сланцы превращаются в филлиты, отличающиеся от первых более грубой сланцеватостью и более блестящими поверхностями, что связано с появлением макроскопически различимых листочков слюды.
Более зрелые продукты метаморфизма низкой ступени – это породы собственно зеленосланцевой фации; к ним относятся прежде всего хлорит-серицитовые сланцы, состоящие из кварца, хлорита и серицита и представляющие собой продукт дальнейшего преобразования глинистых пород.
На средней ступени регионального метаморфизма, в условиях более высоких температур и высоких давлений, за счет первично-пелитовых пород образуются кристаллические сланцы и гнейсы. В этой обстановке оказываются неустойчивыми минералы из группы хлоритов, замещающиеся слюдами (слюдяные сланцы), а при дальнейшем нарастании температур и слюды частично теряют устойчивость (гнейсы).
Слюдяные сланцы состоят из кварца, слюды и небольшого количества полевого шпата. По преобладающей слюде различаются мусковитовые, биотитовые и двуслюдяные сланцы. Если в породах роль главного минерала играет роговая обманка, то такие сланцы называются роговообманковыми. Для кристаллических сланцев характерны полнокристаллическая средне- и крупнозернистая структура и сланцеватая плотная текстура.
Гнейсы представляют породы, состоящие преимущественно из кварца, полевого шпата и слюд; меньшая роль принадлежит амфиболам и пироксенам. Породам присущи полнокристаллическая средне- и крупнозернистая структура и гнейсовая (полосчатая) текстура.
Нарастание метаморфизма прослеживается и по изменению магматических пород. Общее направление метаморфических преобразований для первично-кислых и средних пород заключается в переходе их на ранних стадиях в слюдяные сланцы, а затем в гнейсы. Для основных пород этот ряд представлен хлоритовыми и хлоритсодержащими сланцами, в которых наряду с хлоритом обычно присутствуют в больших количествах тальк, эпидот, актинолит. При глубоком метаморфизме сланцы переходят в амфиболиты. Ультраосновные породы преобразуются в тальковые сланцы, а затем в серпентиниты.
Серпентиниты — зеленые разных оттенков до черных породы со скрытокристаллической структурой и массивной текстурой, практически состоящие только из серпентина.
При ультраметаморфических условиях, характеризующихся сочетанием очень высоких температур и давлений (высшая ступень метаморфизма), многие из перечисленных пород превращаются в гранулиты — кварц-полевошпатовые породы, содержащие значительные количества гранатов (преимущественно пиропа); структура полнокристаллическая, мелко- и тонкозернистая, текстура гнейсовидная.
К высшей ступени метаморфизма относятся также эклогиты – крупнозернистые массивные породы, состоящие из зеленого пироксена и красного граната.
Перечисленные выше породы представляют наиболее
распространенные в земной коре продукты регионального метаморфизма, но далеко
не исчерпывают всего их многообразия.