Что такое метаморфизм

Метаморфизм (греч. metamorphoómai — подвергаюсь превращению, преображаюсь) — процесс твердофазного минерального и структурного изменения горных пород под воздействием температуры и давления в присутствии флюида. Выделяют изохимический метаморфизм — при котором химический состав породы меняется несущественно, и не изохимический метаморфизм (

• 1 Основные факторы метаморфизма
• 2 Фации метаморфизма
• 3 Состав метаморфических систем
• 4 История изучения
• 5 Ссылки

Основные факторы метаморфизма [ ]

Основными факторами метаморфизма являются температура, давление и флюид.

С ростом температуры происходят метаморфические реакции с разложением водосодержащих фаз (хлориты, слюды, амфиболы). С ростом давления происходят реакции с уменьшением объема фаз. При температурах более 600 С начинается частичное плавление некоторых пород, образуются расплавы, которые уходят на верхние горизонты, оставляя тугоплавкий остаток – рестит.

65 Метаморфизм, магматизм

Флюидом называются летучие компоненты метаморфических систем. Это первую очередь вода и углекислый газ. Реже роль могут играть кислород, водород, углеводороды, соединения галогенов и некоторые другие. В присутствии флюида область устойчивости многих фаз (особенно содержащих эти летучие компоненты) изменяются. В их присутствии плавление горных пород начинается при значительно более низких температурах.

Фации метаморфизма [ ]

Метаморфические породы очень разнообразны. В качестве породообразующих минералов в них установлено более 20 минералов. Породы близкого состава, но образовавшиеся в различных термодинамических условиях могут иметь совершенно разный минеральный состав.

Первыми исследователями метаморфических комплексов было установлено, что можно выделить несколько характерных, широко распространенных ассоциаций, которые образовались в разных термодинамических условиях. Первое деление метаморфических пород по термодинамическим условиям образования сделал Эскола. В породах базальтового состава он выделил зеленые сланцы, эпидотовые породы, амфиболиты, гранулиты и эклогиты. Последующие исследования показали логичность и содержательность такого деления.

В дальнейшем началось интенсивное экспериментальное изучение минеральных реакций, и усилиями многих исследователей была составлена схема фаций метаморфизма – Р-Т диаграмма, на которой показаны полу устойчивости отдельных минералов и минеральных ассоциаций. Схема фаций стала одним из основных инструментов анализа метаморфических комплектов. Геологи, определив минеральный состав породы, соотносили её с какой либо фацией, и по появлению и исчезновению минералов составляли карты изоград – линий равных температур.

Состав метаморфических систем [ ]

История изучения [ ]

Ссылки [ ]

Источник: science.fandom.com

Петрография метаморфических пород. Метаморфизм. Виды метаморфизма

Метаморфизм

Метаморфи́зм (от греч. μεταμορφόομαι – преображаться, подвергаться превращению), процесс перекристаллизации горных пород, сопровождающийся изменением их минерального и химического состава. В результате метаморфизма исходные породы превращаются в метаморфические горные породы .

Гнейс. Фото: J M Barres / age Fotostock / Фотобанк Лори Гнейс. Фото: J M Barres / age Fotostock / Фотобанк Лори

Условия и факторы протекания метаморфизма

В большинстве случаев метаморфизм происходит под воздействием на горные породы эндогенных высокотемпературных водных флюидов и литостатического давления вышележащих слоёв Земли. В отличие от диагенеза , катагенеза и метагенеза , протекающих под воздействием температуры теплового поля Земли, которая определяется геотермическим градиентом , метаморфизм отвечает более высокой температуре, обусловленной воздействием флюидов, поднимающихся из высокотемпературной глубинной области Земли, главным образом из мантийных магматических очагов.

Поэтому геотермическим градиентом определяются только нижние пределы температуры метаморфизма на каждом уровне глубинности его протекания. Метаморфизм происходит в интервале температур от 200 °C (по мнению ряда исследователей, 350 °C) до 1000 °C и более; давлений – от 200–300 до 1000–1500 МПа и более. Глубина зоны метаморфизма сильно варьирует. Геологическое время не является существенным фактором метаморфизма (древние породы могут быть метаморфизованы в той же степени, что и молодые).

Виды метаморфизма

В процессе метаморфизма происходит перекристаллизация (в твёрдом состоянии) минералов исходных пород, рост новых метаморфогенных породообразующих минералов (бластез). Метаморфизм всегда сопровождается изменением химического состава исходных горных пород. С изменением в породах содержания только летучих компонентов (H2O, CO2) он условно называется изохимическим.

Аллохимический метаморфизм сопровождается более радикальным изменением химического состава пород. При крайнем выражении аллохимической природы метаморфизма при постоянстве объёма (независимо от литостатического давления) используется термин метасоматоз . Ориентированные текстуры метаморфических пород (сланцеватая, гнейсовая и др.) и всевозможные деформации обусловлены направленным (обычно боковым) давлением – стрессом. С неравномерностью стрессовых напряжений связана метаморфическая дифференциация, создающая такситовые текстуры пород (с выделением пятен различного минерального состава и/или структуры ): в зонах сильного стресса увеличивается концентрация слюд ( природных хлоритов , мусковита , биотита ) за счёт перемещения из них кварца и полевых шпатов в зоны слабого напряжения, которые получили название «тени давления». Выделяют различные виды метаморфизма с учётом роли отдельных факторов, термодинамических, физико-химических и геологических условий протекания метаморфизма.

Региональный метаморфизм

Региональный метаморфизм, происходящий в глубинах земной коры и распространяющийся на большие площади, охватывает осадочные, вулканогенно-осадочные и вулканогенные отложения, накопленные в депрессиях земной коры в подвижных поясах . В формационном аспекте региональный метаморфизм подразделяется на ранний (доорогенный) и поздний, относящийся к стадии складчатости и орогенного воздымания и сопряжённый с развитием мигматитов и внедрением гранитов . В процессе раннего метаморфизма происходит привнос в породы натрия и вынос из них кальция. Примером этого является образование спилитов . Более интенсивный привнос натрия приводит к формированию глаукофановых сланцев , сопряжённых в своём распространении с интрузиями гипербазитов . При позднем метаморфизме породы обогащаются калием, что приближает их состав к гранитам; поздний метаморфизм сопровождается разуплотнением глубинных зон складчатых поясов, приводящим к нарушению изостазического равновесия, воздыманию и эрозии складчатых поясов.

В результате на поверхности Земли выступают метаморфические породы, образованные на глубине. Метаморфические комплексы большой глубинности формирования распространяются на огромные территории кристаллических щитов древних платформ или ограничиваются гранитно-гнейсовыми куполами в складчатых поясах.

Повторный низкотемпературный и низкобарический метаморфизм называют диафторезом ; его продуктами являются диафториты. Диафторез характерен для зон крупных разломов и тектонического смятия, где возникают условия для его проявления (высокая проницаемость пород, наличие растворов). Выделяют метаморфизм, сопряжённый с магматическим замещением горных пород. Метаморфические преобразования замещаемых пород обусловлены воздействием на них фильтрующимися через магмы (трансмагматическими) флюидами. Примером подобного метаморфизма является формирование мигматитов, возникающих в результате сложного преобразования гнейсов при замещении их гранитной магмой.

Контактовый метаморфизм

Контактовый метаморфизм протекает на малых глубинах в непосредственной близости от интрузий и экструзий под воздействием на вмещающие горные породы отделяющихся от магм флюидов и тепла (возникают роговики ). Контактовое воздействие при очень высокой температуре изверженной магмы приводит к метаморфизму, сопровождаемому частичным плавлением пород, и образованию бухитов (роговиков, содержащих стекло). Вулканическим формациям свойствен низкотемпературный метаморфизм (нередко охватывает большие территории), отражающий поствулканическую активность глубинных магматических очагов.

Динамометаморфизм

К метаморфизму исторически относят динамометаморфизм (дислокационный метаморфизм), хотя в его процессе не происходит перекристаллизации. Этот тип метаморфизма проявлен в пределах зон интенсивных тектонических деформаций и обусловлен действием направленного давления (стресса); он заключается в дроблении, структурно-текстурных преобразованиях пород с формированием тектонитов ( милонитов , катаклазитов и др.).

Импактный метаморфизм

Импактный метаморфизм , порождающий импактиты , происходит при очень высоких давлениях и температурах за короткое по сравнению с другими типами метаморфизма время; он сопровождается образованием плотных минералов (рингвудита, коэсита , стишовита , алмаза и др.), дроблением, плавлением пород, избирательным испарением их компонентов. Бóльшая часть учёных импактный метаморфизм связывают с соударением космических тел с Землёй, ряд исследователей – со взрывами флюидов, восходящих из внешнего жидкого ядра Земли , очень высокой энергии. С различными видами метаморфизма связаны метаморфогенные месторождения полезных ископаемых. Маракушев Алексей Александрович . Первая публикация: Большая российская энциклопедия, 2012.

Источник: bigenc.ru

Что такое метаморфизм?

Метаморфизм является важным процессом в геологии. Она представляет собой все преобразования, которые претерпевает горная порода, когда она подвергается повышению давления и/или температуры.

Скалы, которые мы наблюдаем, кажутся твердыми и прочными. В действительности они стабильны только в четко определенных диапазонах давления и температуры. При изменении этих условий горные породы и минералы преобразуются в процессе, называемом метаморфизмом. Это превращение очень отличается от плавления, которое является изменением состояния.

В случае метаморфизма изменения происходят в твердом состоянии, в минералах и структуре породы. В основном это вопрос минералогической перекристаллизации.

Составные части метаморфизма

Есть разные типы метаморфизмов. Каждый связан с изменениями температуры, давления и / или вкладом химических элементов. В общем, независимо от контекста, при значительном повышении давления и температуры начинается процесс метаморфизма.

Таким образом, когда в бассейне накапливается большое количество осадка, слои в основании будут подвергаться повышению давления и температуры в связи с углублением. Это процесс диагенеза, низкотемпературный метаморфический процесс. Таким образом, осадки превратятся в осадочную породу.

Однако большинство наблюдаемых метаморфических пород образуются в связи с тектоническими событиями, затрагивающими обширные регионы: укладка блоков земной коры в орогенном контексте (образование горной цепи), субдукция океанической плиты, столкновение континентальных литосфер. Породы, захваченные этими тектоническими движениями, подвергаются огромному повышению давления и температуры, вызывая перекристаллизацию, которая затем происходит в условиях ориентированных напряжений, запечатлевая в метаморфизованных породах деформации слоистости, рассланцованности или линейности.

Однако метаморфический процесс может происходить и без тектонической деформации или захоронения. Это случай контактного метаморфизма, который происходит, когда окружающая порода нагревается в результате поступления магмы из близлежащей интрузии. Поступление магмы вызывает повышение температуры (но не давления), что приводит к «отжигу» окружающих пород без их расплавления. Таким образом, вокруг магматической интрузии создается ореол метаморфизма, в пределах которого мы наблюдаем зональность преобразований, которые в данном случае являются в основном минералогическими перестройками. Это известно как контактный метаморфизм.

В еще более ином контексте метаморфический процесс можно наблюдать в океанической коре в ответ на интенсивную гидротермальную активность. Например, океаническая кора, расположенная по оси хребта, расколется и позволит морской воде проникнуть внутрь.

По мере циркуляции в глубинах земной коры эта вода нагревается и изменяет свой химический состав, превращаясь в так называемую гидротермальную жидкость. В контакте с этой жидкостью породы будут подвергаться трансформации, в частности, путем добавления химических элементов. Таким образом, габбро могут превратиться в амфиболиты, а затем в зеленые сланцы, а перидотиты мантии превратятся в серпентиниты. Это известно как гидротермальный метаморфизм.

Наконец, последний тип метаморфизма наблюдается при ударе метеорита. Падение метеорита на поверхность Земли вызывает ударную волну и внезапное и чрезвычайно резкое повышение давления и температуры, которое преобразует минералы очень характерным образом. Это известно как ударный метаморфизм.

В целом, диапазон метаморфизма простирается от 50°/100 °C до 650°/700 °C.

Метаморфические реакции

Когда порода входит в условия давления и температуры, которые слишком сильно отклоняются от условий их образования, минералы, нестабильные в этих условиях, будут заменены стабильными минералами, характерными для этих новых условий. Таким образом, новый минерал может иметь тот же химический состав, но совершенно другую кристаллическую структуру. Так обстоит дело, например, с андалузитом, кианитом и силлиманитом, которые имеют одинаковую формулу (Al2SiO5), но стабильны в различных условиях. Но также могут быть реакции между несколькими минералами. Поля стабильности давления и температуры различных минералов показаны на петрогенетических диаграммах.

Изучение метаморфических пород дает информацию о пути, пройденном исходной породой. Это известно как PT-тренд (Давление-Температура-Время) путь. В зависимости от минералогического состава можно определить, претерпела ли порода значительное и быстрое повышение давления, но незначительное повышение температуры, или наоборот, и было ли ее возвращение на поверхность достаточно быстрым (снижение давления и сохранение высокой температуры) или медленным (медленное снижение температуры и давления). Эти PT-тренд пути очень полезны для реконструкции тектонической истории региона.

Некоторые примеры метаморфических последовательностей

Все типы горных пород могут подвергаться метаморфизму. Например, сланец является результатом метаморфизма глинистой породы. Мрамор — это результат преобразования известняка. Гнейс — это метаморфическая порода, возникающая в результате преобразования горной породы, богатой кварцем, слюдой и полевыми шпатами, например, гранита.

Источник: new-science.ru