Метаморфічні гірські породи та методи їх визначення

Мета роботи: вивчення процесів утворення метаморфічних гірських порід, закономірностей їх розповсюдження та мінерального складу і закріплення знань з методів вивчення і визначення основних типів метаморфізму.

Основні теоретичні положення

Метаморфічні гірські породи утворилися у результаті значного перероблення магматичних і осадових гірських порід у глибинних зонах земної кори, куди вони попадають внаслідок дії тектонічних процесів. Перш за все необхідно засвоїти, що процеси утворення метаморфічних порід відбуваються під впливом так званих факторів метаморфізму, до яких відносять температуру, тиск, склад циркулюючих водних розчинів і газів. Ці перетворення супроводжуються більш або менш інтенсивною перекристалізацією порід у твердому стані без суттєвого розплаву. При цьому необхідно відзначити, що в процесі метаморфізму велику роль відіграє мінеральний склад вихідних порід.

Локальний метаморфізм.

До локального типу метаморфізму належать: контактовий (контактово-термальний) метаморфізм пов’язаний з тепловим впливом магматичних мас на метаморфізуючі породи; динамометаморфізм (катакластичний), який механічно впливає на метаморфізуючу породу, що призводить до подрібнення самої породи, тобто її катакластації; автометаморфізм пов’язаний з впливом на самі магматичні породи виділених із магми при її кристалізації води та летких компонентів; метасоматоз пов’язаний зі зміною породотворних мінералів під впливом метасоматичних розчинів з мінералами, які входять до складу метаморфізуючих порід.

Контактово-термальний метаморфізм проявляється на контакті магматичних мас з вміщуючими їх породами. При цьому метаморфізація вміщуючих порід відбувається переважно під дією «магматичного» тепла на бокові породи, без привнесення і винесення хімічних речовин, тобто носить ізохімічний характер. Цей тип метаморфізму особливо чітко проявляється на контактах магми основного і ультраосновного складу, які недостатньо насичені леткими компонентами. Серед продуктів контактово-термального метаморфізму найбільш поширеними є роговики, кристалічні вапняки, сланці.

Динамометаморфізм виникає у звужених зонах тектонічних розривних порушень у результаті короткочасного струсу. Якщо цей метаморфізм відбувається без підвищення температури, то практично нові мінерали не утворюються, а відбувається лише механічне подрібнення гірських порід і їх складових частин. При підвищеній температурі можуть розвиватися серицит за рахунок плагіоклазів, хлорит за рахунок магнезіально-залізистих силікатів та ін.

Автометаморфізм характеризується тим, що процеси метаморфічних змін відбуваються лише в бокових і прикупольних зонах ендоконтактів самих інтрузивних масивів. Цей метаморфізм відбувається в заключній стадії становлення магматичних тіл, коли у зонах їх ендоконтактів нагромаджується значна частина рідинних і летких компонентів, при взаємодії яких з мінералами, що раніше виділилися, відбувається їх перетворення в інші мінерали. При цьому такі мінерали, як польові шпати, переходять у кварц і мусковіт та ін.

Метасоматоз. Це процес зміни бокових гірських порід у результаті привносу і виносу різноманітних компонентів. У процесі метасоматозу розчинення і заміщення мінералів відбувається практично одночасно. Основними агентами при метасоматозі є термальні розчини, які поступають з магматичних джерел. Вони містять хлориди лужних металів, галоїди, фтор, сірку та інші компоненти. За допомогою цих розчинів відбувається міграція речовини шляхом інфільтрації по зонах підвищеної тріщинуватості, по площинах сланцюватості і шляхом дифузії компонентів через нерухомі міжпорові розчини. Інтенсивність і характер метасоматозу залежать від складу поступаючих розчинів, їх концентрації, температури, тиску, а також від складу і структури порід, які метаморфізуються.

Регіональний метаморфізм.

Цей тип метаморфізму проявляється на великих площах у межах рухомих зон земної кори без зв’язку з магматичними масами. Залежно від напрямку процесу регіональний метаморфізм поділяється на прогресивний, регресивний і ультраметаморфізм.

Прогресивний метаморфізм. Основними факторами є направлений стресовий тиск і метаморфізуючі розчини. При цьому підвищення тиску і температури пов’язується з геотермічним градієнтом, тобто глибиною занурення гірських порід, а поступлення метаморфізуючих розчинів – з їх виділенням при зневодненні водовміщуючих мінералів (гіпс, цеоліти, лімоніт та ін.), а також з поступленням метаморфізуючих розчинів з надмантійного простору. Температура при прогресивному метаморфізмі коливається у межах 350-1100 °С. При цьому типі метаморфізму формуються сланці, кварцити, мармури, амфіболіти, гнейси та ін.

Регресивний метаморфізм, на відміну від прогресивного, характеризується заміщенням високотемпературних мінеральних асоціацій більш низькотемпературними. Цей тип метаморфізму пов’язаний зі зниженням тиску і температури в результаті різноманітних рухів в окремих регіонах і відповідно формуванням більш низькотемпературних мінералів. Так, більш високотемпературні гранати переходять в біотит, хлорит і серицит, піроксени - в рогову обманку, актиноліт - в хлорит та ін.

Ультраметаморфізм – це специфічний метаморфізм, проявленням якого можуть бути мігматизація, гранітизація та інші процеси. Ці породи можуть формуватися як завдяки проникненню якоїсь частини магми в товщі метаморфічних порід за площинами сланцюватості і гнейсуватості, так і завдяки частковому або повному виплавленню низькотемпературного кварц-польовошпатного розплаву. Ультраметаморфізм відбувається на значних глибинах, де температура досягає понад 1000 °С, що призводить до часткового розплавлення гірських порід. Не виключено, що важливішим фактором ультраметаморфізму є безпосередній вплив на метаморфізуючі породи магматичних джерел. З ультраметаморфізмом пов’язане формування різноманітних мігматитів (Український кристалічний щит), ін’єкційних гнейсів тощо.