Понятие о метаморфизме. Факторы метаморфизма.
Главные факторы метаморфизма — температура, флюиды, давление
Эти факторы оказывают влияние на любые горные породы, находящиеся на различной глубине, при этом время не особенно важно при метаморфизме.
лавы раннего протерозоя (2,2 млрд лет) в Прибайкалье почти не отличаются от голоценовых лав (6 — 4 тыс. лет) Эльбруса;
глины кембрийского возраста (550 млн лет) под Санкт-Петербургом выглядят почти также, как и современные глинистые отложения;
многочисленными нефтяными скважинами вскрыты неизмененные осадочные отложения на глубинах свыше 8 км.
Метаморфические изменения в горных породах начинаются при повышении температуры до 200 °С и увеличении всестороннего, т. е, литостатического, давления, вызванного весом вышележащих пород.
Не меньшее значение имеет стресс, боковое давление, обеспечивающее различное напряженное состояние горных пород, в результате которого открываются пути для миграции глубинных мантийных флюидов, являющихся главными переносчиками теплоты. Именно стресс вызывает появление характерной сланцеватости многих метаморфических образований.
Рег метаморфизм
Без флюидного потока вероятность метаморфизма невелика.
Известны случаи, например на о. Исландия, где по данным бурения начальные стадии метаморфизма установлены на глубинах всего 0,5 км. В то же время толщи пород на глубинах 20 км, если судить по данным сейсмических исследований, совсем не испытали метаморфических изменений. Поэтому флюиды являются одним из важнейших факторов метаморфизма.
Изменения в первичных породах при метаморфизме. Фации метаморфизма.
Из одних и тех же исходных, первичных пород, в зависимости от меняющихся температуры, давления, химического состава флюидов, могут образоваться различные метаморфические породы.
Этот комплекс новых минералов, или парагенезис (сонахождение), называют метаморфической фацией.
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 финский геолог П.Эскола (1920). В породах базальтового состава он выделил зеленые сланцы, эпидотовые породы, амфиболиты, гранулиты и эклогиты. Последующие исследования показали логичность и содержательность такого деления.
Полевые шпаты – одна из самых распространенных групп метаморфических минералов. Широко известный ряд Ca-Na полевых шпатов – плагиоклазов – встречается в метаморфических породах самого разного состава и во всем интервале РТ–условий метаморфизма.
Плагиокла́зы — группа минералов ряда
В низкотемпературных фациях метаморфизма устойчив альбит. С повышением температуры натрий в плагиоклазе постепенно замещается кальцием с параллельным замещением кремния алюминием.
В высоких температурных фациях (зеленосланцевой и амфиболитовой) плагиоклаз представлен уже олигоклазом и андезином.
Петрография метаморфических пород. Метаморфизм. Виды метаморфизма
При кислом составе пород андезин может сохраняться до высоких температур. В породах основного и карбонатного состава он достигает состава битовнита – анортита.
При повышении давления все более устойчивым оказывается альбит, а кальций переходит в минералы ряда эпидот – цоизит. При очень высоких давлениях альбит также становится неустойчивым: кальций переходит в лавсонит, а натрий – в глаукофаны, жадеиты и омфацит.
В связи с увеличением температуры начинается миграция, диффузия ионов сначала вдоль границ зерен минералов, а затем и внутри их, где небольшие ионы прокладывают себе путь между более крупными. Этот процесс происходит в твердом состоянии.
Но не только одни минералы замещаются другими. Происходит изменение структуры, текстуры и наступает полная перекристаллизация первичной породы.
В результате метаморфическая порода приобретает сланцеватую текстуру — тонкие пластинки, на которые порода разбивается при ударе молотком.
На образование сланцеватой текстуры особенное влияние оказывает стресс — одностороннее, а не литостатическое давление.
Воспользуйтесь поиском по сайту:
studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2023 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.013 с) .
Источник: studopedia.org
Метаморфизм и его факторы
Метаморфизмом называется преобразование горных пород под воздействием внутренних процессов, вызывающих изменение физико-химических условий в земной коре. Такое изменение приводит к частичному или полному минеральному и структурно-текстурному приспособлению породы к новым условиям. Возникающие минеральные ассоциации устойчивы только в определённых условиях и называются парагенетическими.
Главными факторами метаморфизма являются: температура, давление и химически активные вещества – растворы и газы. Важное значение имеет состав исходной породы, её строение, длительность процесса изменения и его характер. Метаморфические процессы могут происходить либо изохимически (без существенного изменения химического состава метаморфизуемой породы), либо метасамотически (со значительным изменением химического состава метаморфизуемой породы, вследствие превноса и выноса вещества). Изменениям подвергаются породы любого состава и генезиса – магматические, осадочные или уже ранее метаморфизованные.
Температурный интервал, в пределах которого происходят типичные метаморфические преобразования заключён примерно между 300-400°С и 900-1000°С.
Температура – важный фактор метаморфизма, который влияет на процессы минералообразования, резко увеличивает скорости химических реакций, степень перекристаллизации породы, контролирует возникновение тех или иных парагенетических минеральных ассоциаций.
Гидростатическое давление определяется действием нагрузки вышележащих толщ. Величина его возрастает в зависимости от удельного веса пород в среднем на 270 атм на каждый километр погружения, что позволяет предполагать – на глубине 10 км давление равно 2700 атм. Таким образом, на глубинах порядка 50 км гидростатическое давление должно быть равно около 13000 атм. Однако изучение минеральных парагенезисов, полученных экспериментальным путём, и сопоставление их с естественными ассоциациями позволили установить, что давление при метаморфизме может достигать 25000 атм.
Химически активные вещества
Источники воды при метаморфизме многообразны. Ими могут быть глубинные процессы дифференциации и дегазации вещества мантии, охлаждающиеся магматические расплавы, минералы, содержащие группу OH, выделяющие её в процессе дегидратации.
Углекислота образуется как продукт декарбонатизации минералов. Все остальные химические вещества либо мобилизуются из пород, слагающих литосферу, либо поступают с газовыми или водными эманациями из магматических расплавов или из подкоровых частей земной коры.
Типы метаморфизма
С учётом геологических условий, господствующих факторов метаморфизма и характера возникающих пород выделяются следующие основные типы метаморфизма:
1. Катакластический (динамометаморфизм, дислокационный метаморфизм). Возникает в узких зонах разрывных нарушений и вызывается относительно кратковременным резким действием направленного давления (стресса). Если этот процесс происходит без заметного участия температурного фактора, то новые минералы не образуются и происходит только механическое разрушение породы (катаклаз, деструкция). При повышении температуры, вследствие трения минеральных частиц или других причин, в клатоклазированной породе могут развиваться некоторые низкотемпературные минералы – серицит по плагиоклазам, хлорит и тальк по железисто-магнезиальным силикатам и др.
2. Контактово-термальный метаморфизм. Появляется во внешних ареалах интрузивов под воздействием тепла, излучаемого остывающим магматическим расплавом, и происходит при относительно низких давлениях, носит изохимический характер. Температуры 550 – 900°С. Среди продуктов образуются различного рода сланцы, роговики, кристаллические известняки и др.
3. Метасоматический. Процесс, при котором происходит привнос одних компонентов и вынос других. Это приводит к изменению химического и минерального состава метаморфизуемой породы. Главными агентами являются обильные термальные растворы, содержащие хлориды щелочных металлов, галоиды, серу, фтор, бор и др.
В зависимости от химического характера процесса выделяют несколько типов метасоматоза: 1. Щелочной – сопровождается обогащением силикатной породы альбитом или полевым шпатом. 2. Кальциевый – сопровождается привносом кальция. 3. Железо-магнезиальный – привнос железа и магния.
4. Региональный – охватывает огромные регионы в пределах подвижных поясов земной коры в невидимой связи с интрузией. Главной причиной являются тектонические движения. Приводящие к погружению на разную глубину накопленных и дислоцированных осадочных образований. А) Прогрессивный.
Факторы – температура, давление, и метаморфизующие растворы. Нижние температуры 350-400°С. Б) Регрессивны (диафторез) – характеризуется высокотемпературных минеральных генезисов низкотемпературными. Продукты – диафториты. Сопровождается процессами гидратации и карбонатизации. В) Ультраметаморфизм: мигматизация – процесс образования смешанных пород (мигматитов).
Анатексис – частичная, избирательная выплавление из метаморфических пород низкотемпературного кварц-полевошпатового расплава. Гранитизация – процесс химического и минерального изменения пород любого состава с превращением их в граниты.
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:
Источник: studopedia.ru
Метаморфизм
Метаморфизм – это ряд преобразований состава и строения, ранее возникших горных пород (осадочных, изверженных, а также ранее возникших метаморфических, а следовательно, и слагающих их минералов) в глубинных зонах земной коры под воздействием высоких температур, давлений, а также воздействия горячих газов и водных растворов.
Факторы метаморфизма
Проявление процессов метаморфизма происходит в течении больших промежутков времени, измеряемых миллионами и сотнями миллионов лет, когда даже незначительные по своей интенсивности факторы могут привести к большим изменениям.
Главными факторами для метаморфизма являются повышенные температура и давление. Обычно температура и давление действуют одновременно, но с разной интенсивностью, причем может быть резкое преобладание одного какого-нибудь фактора. Кроме того, давление может быть односторонне направленным и всесторонним – гидростатическим. Повышенная температура увеличивает химическую активность растворов, ускоряет химические реакции взаимодействия их с минералами и перекристаллизацию последних.
Раскаленная магма, внедряясь в породы земной коры и оказывая на них давление, приносит с собой много тепла и ряд веществ в парообразном или жидком состоянии, облегчающем реакции их с вмещающими породами. наряду с высокотемпературным метаморфизмом наблюдаются случаи преобразования прежних минералов и образование новых при высоких температурах – гидрометаморфизм.
Температуры образования типичных метаморфических пород принимается в пределах 300-400 и до 1000⁰С, редко до 1200⁰С. Такое повышение температуры в земной коре может возникнуть как при внедрении в нее магмы и воздействия горячих растворов, так и в результате погружения при тектонических процессах участков (блоков) земной коры на большие глубины.
При метаморфизме, как правило, не происходит существенного расплавления пород, но изменяются минеральный и химический состав руд и горных пород, их физические свойства, а иногда и сама форма минеральных залежей. Например, из гидроокислов железа образуется магнетит или гематит, из опала – кварц, углистое вещество превращается в графит, известняк перекристаллизовывается в мрамор и происходят другие преобразования минералов и пород, приводя иногда к образованию месторождений полезных ископаемых.
Минералогический состав метаморфических пород очень разнообразен. Одни минералы встречаются как в исходных породах, так и в продуктах их изменения, другие – являются новообразованиями и специфичны для отдельных видов метаморфических пород.
Различают следующие виды метаморфизма: контактовый и автометаморфизм, региональный и динамометаморфизм.
Контактовый метаморфизм
Этот тип метаморфизма отмечается в зонах контакта внедряющихся в земную кору расплавленных магматических масс и вмещающих твердых пород. Здесь происходит воздействие как тепла от магмы на вмещающие породы, так и воздействие на них газов и растворов, выделяемых с магмой, которые, с удалением от контакта, будут главной причиной перекристаллизации пород, возникновения новых минералов.
По периферии интрузивного массива возникает ореол измененных пород различной ширины: от нескольких миллиметров и сантиметров (у небольших тел) до сотен метров и единиц километров у больших интрузий. Эти изменения захватывают как внешнюю часть интрузивного массива, так и соприкасающиеся с ним породы кровли (вмещающие породы).
При контактовом метаморфизме часто происходят процессы метасоматоза – замещения одних минералов другими, но без изменения объема. Частным случаем контактово-метасоматического метаморфизма является образование скарнов, чаще всего – на контактах магматических пород (таких, как гранодиориты, кварцевые диориты) с известняками и доломитами. Скарны состоят главным образом из силикатов кальция, железа, алюминия и других элементов. К скарнам иногда бывают приурочены крупные месторождения полезных ископаемых – железа, вольфрама, свинца и цинка, меди и т.д. (гора Магнитная на Урале).
Автометаморфизм
Автометаморфизм – это изменение магматических пород, происходящие вслед за их кристаллизацией. Они вызываются газовыми эманациями и гидротермальными растворами, мигрирующими из магматического очага и формирующего интрузивного тела, в результате чего происходит переработка прежних минералов и образование новых. Миграция летучих компонентов обуславливает грейзенизацию, а горячих растворов – серпентизацию, каолинизацию и другие явления. Грейзены обычно представляют собой массивы гранитов, переработанных пневматолито-гидротермальными процессами. В состав их, кроме кварца и светлой слюды, часто входят топаз, флюорит, турмалин и другие минералы.
При контактовом метаморфизме (включая контактово-метасоматические и гидрометаморфические процессы) образуются следующие минералы: графит, пирит, халькопирит, галенит, сфалерит, молибденит, гематит, корунд и его разновидности (рубин, сапфир), магнетит, кварц, касситерит, вольфрамит, шеелит, кальцит, сидерит, апатит, полевые шпаты, авгит, роговая обманка, слюды, гранаты, топаз, турмалин, серпентин, асбест, эпидот, оливин, тальк, каолинит.
Региональный метаморфизм
Этот тип метаморфизма еще называется глубинным и охватывает огромные пространства. Он проявляется в совместном воздействии на горные породы высоких давлений и температур (в пределах 360-1000⁰С), магматических расплавов и постмагматических растворов. Территории развития регионального метаморфизма приурочены к участкам земной коры, прошедшим геосинклинальную стадию развития. Для этого вида метаморфизма характерно образование таких минералов, как кварц, полевые шпаты, слюда, гранаты, турмалин, роговая обманка, эпидот, корунд, апатит, хлорит, магнетит, графит, которые входят в состав образующихся в этих условиях различных метаморфических пород (гнейсы, кристаллические и метаморфические сланцы и т.д.).
При региональном метаморфизме образовавшиеся в экзогенных условиях богатые водой минералы переходят в безводные или бедные водой минералы. В результате регионального метаморфизма образуется ряд рудных минералов, иногда в промышленных количествах, например, железные руды в железистых кварцитах (Кривой Рог, Курская магнитная аномалия).
Динамометаморфизм
Протекает без участия магмы при низких температурах (до 300-400⁰С), но при высоком давлении. При этом виде метаморфизма происходят деформации, как сопровождаемые механическим дроблением зерен минералов, так и без него. Образуются минералы, обладающие листоватыми, столбчатыми и игольчатыми формами, ориентирующиеся перпендикулярно направлению давления; возникает сланцеватость горных пород. Характерные минералы зоны динамометаморфизма – эпидот, альбит, слюды, хлорит, гранаты, тальк, кварц и другие.
Для всех процессов минералообразования (магматического, пегматитового, пневматолито-гидротермального, метаморфизма) характерно явление парагенезиса – природной ассоциации или совместного нахождения минералов в природе, обусловленное общностью процессов их образования при сходных геологических и физико-химических условиях. Явление парагенезиса отражает последовательность выделения кристаллических фаз сначала из магматического расплава, затем из пегматитового остатка и пневмалито-гидротермальных эманаций, а также при осаждения минералов из водных растворов.
Вам может быть интересно:
- Процессы минералообразования
- Состав и строение осадочных пород
- Карбонатные породы
- Физические свойства минералов
- Выветривание
- Основные области и обстановки осадконакопления
Источник: www.geolib.net