Как упоминалось выше, метаморфические породы образуются в процессе деградации магматических и осадочных пород. В результате слои породы, которые обычно образуются, совпадают со слоями материнской породы.
Метаморфические породы
Метаморфизм — это превращение одной горной породы в другую, которое происходит глубоко в недрах земли, преобразуя ее. Основными факторами превращения являются температура, давление и перенос материала из горячих растворов или газов.
Например, при преобразовании известняка образуется мрамор, песок и песчаник превращаются в алевролит, глина — в кристаллический сланец и гнейс. Глауконит — замещает магматический рог, пироксен и биотит глауконитом, мелкокристаллическим зеленым минералом. Первоначально темно-серая и черная порода приобретает зеленоватый оттенок.
Основными изменениями, происходящими при метаморфизме, являются перекристаллизация и образование новых минералов. В скрытых, мелкокристаллических породах кристаллы расширяются, естественная химически связанная вода исчезает, и пористость постепенно исчезает. Основным типом метаморфических пород являются так называемые периферийные метаморфические породы. Этот вид начинается на глубине нескольких сотен метров и растет почти везде на континенте. Различные типы метаморфизма происходят на границе между горячим магматическим телом и вмещающей породой. В ходе этого процесса возникает много интересных пород, в том числе минералоносных, но гораздо меньше, чем в окружающих метаморфических породах.
Все метаморфические породы представляют собой глубокие слои горных пород с кристаллическими структурами. В некоторых случаях кристаллы слишком малы, чтобы быть видимыми невооруженным глазом, в то время как в других случаях структура четко кристаллическая и кристаллы хорошо видны. В качестве альтернативы они могут быть скрытыми кристаллами, как в случае с глинистыми сланцами. В некоторых кристаллических породах (алевролит, тальк и глауконитовый сланец) кристаллы не имеют четких очертаний, что затрудняет их различение.
Основными текстурами являются массивные, гнейсовые и сланцевые (см. ниже).
Текстуры метаморфических пород
α, γνεύσιος-β и шифер.
Текстура огромна. Она хаотична и почти однообразна — в расположении частиц нет никакой регулярности — в основном она похожа на громоздкую текстуру магматических пород.
Текстура гнейсовых пород. Благодаря чередующемуся расположению кристаллов разного состава и цвета, порода имеет отчетливый полосчатый рисунок. Прочность породы почти изотропна, но производит изотропные обломки, которые разрушаются немного легче вдоль поверхности зоны, чем вдоль нее.
Текстура шифера. Порода дает решетчатые обломки и явно анизотропна по прочности. Кристаллы расположены параллельно. Пористых разновидностей мало — текстура сланца часто отшелушивается и разрушается. Мраморы могут быть губчатыми и карстовыми.
Минеральный состав.
Наиболее распространенными минералами являются кварц, морская звезда, слюда, кератолит, кальцит и доломит. Кроме них, есть минералы, характерные только для метаморфических пород, такие как тальк, хлорит, графит и гранат. Глинистые минералы сохраняются в глинистых сланцах, где метаморфический цикл только начался.
Метаморфические породы в основном состоят из силикатных минералов и кварца (оксида кремния). Углеродистые породы содержат мрамор, а также небольшое количество карбонатных сланцев.
Это породы, возникшие в результате динамопреобразований и структурных дефектов в зонах разломов. Сама порода, а также минералы дробятся и деформируются.
Содержание
Одна из последних классификаций Метаморфозы 1 приведена в таблице ниже.
| Тип метаморфизма | Факторы метаморфизма |
|---|---|
| Метаморфизм погружения | Увеличение давления, циркуляция водных растворов |
| Метаморфизм нагревания | Рост температуры |
| Метаморфизм гидратации | Взаимодействие горных пород с водными растворами |
| Дислокационный метаморфизм | Тектонические деформации |
| Импактный(ударный) метаморфизм | Падение крупных метеоритов, мощные эндогенные взрывы |
Состав, текстуры и структуры метаморфических горных пород
Формы залегания метаморфических пород
Поскольку родительским материалом метаморфических пород являются осадочные магматические породы, их внешний вид должен соответствовать внешнему виду этих пород. Поэтому осадочные породы сохраняются в виде слоев, а огненные породы — в виде пропластков или покровов. Это иногда используется для определения их происхождения. Например, если метаморфические породы происходят из осадочных пород, то они имеют префикс пара- (например, парагнейс), тогда как если они образовались под действием веса огненной породы, то префикс будет орто- (например, ортогнейс).
Состав метаморфических пород
Химический состав преобразованных пород различен и зависит в основном от состава материнской породы. Однако состав может отличаться от состава материнской породы, поскольку в процессе преобразования происходят изменения под воздействием водных растворов и веществ, полученных в результате метасомальных процессов.
Минеральный состав метаморфических пород также различен. Они могут состоять из одного минерала, такого как кварц (кварцит) или кальцит (мрамор), или из множества сложных силикатов. Основными минералами, образующими породы, являются кварц, морская звезда, слюда, пироксен и суспензия. Кроме них, встречаются типичные метаморфические минералы, такие как гранат, андалузит, диценит, силлиманит, кордиерит и скаполит. Тальк, хлорит, актинолит, осадочные породы, цоизит и карбонаты особенно характерны для слабо метаморфизованных пород.
Физические и химические условия для образования метаморфических пород, определенные с помощью геобаротермометрии, очень высоки. Они варьируются от 100-300°C до 1000-1500°C и от первых нескольких десятков бар до 20-30 бар.
Текстуры метаморфических пород
Текстура горных пород как пространственная характеристика свойств горных пород отражает способ заполнения пространства.
- Сланцевая : большое распространение в метаморфических породах получили листоватые, чешуйчатые и пластинчатые минералы, что связано с их приспособлением к кристаллизации в условиях высоких давлений. Это выражается в сланцеватости горных пород, которая характеризуется тем, что породы распадаются на тонкие плитки и пластинки.
- Полосчатая — чередование различных по минеральному составу полос (например, у циполина), образующихся при наследовании текстур осадочных пород.
- Пятнистая — наличие в породе пятен, отличающихся по цвету, составу, устойчивости к выветриванию.
- Массивная — отсутствие ориентировки породообразующих минералов.
- Плойчатая — когда под влиянием давления порода собрана в мелкие складки.
- Миндалекаменная — представленная более или менее округлыми или овальными агрегатами среди сланцеватой массы породы.
- Катакластическая — отличающаяся раздроблением и деформацией минералов.
‘Текстура миндального камня’ не является характеристикой способа заполнения пространства и поэтому не может относиться к фактической текстуре. Он в большей степени характеризует структурные особенности породы. Насыщенная текстура» не является функцией текстуры по той же причине. Термин «катаклизмический» отражает лишь механизм образования гранул, дополняющих породу.
Структуры метаморфических пород
Понятие «структура» не имеет строгого определения и является интуитивным. Согласно практике геологических исследований, «структура» описывает более размерные параметры составляющих ее частиц (крупно-, средне- или мелкозернистая).
Во время трансформации происходят различные химические реакции. Считается, что они возникают в твердом состоянии. В ходе этих реакций образуются новые минералы или перекристаллизуются старые, так что набор минералов остается относительно постоянным для данного диапазона температур и давлений. Определенный набор минералов называется «плоскостью преобразования». Разделение метаморфических пород на фазы началось еще в 19 веке и связано с работами таких исследователей, как H. Barrow (1893), A. A. Иностранцев (1877), G. F. Becker (1893), но не было признано до начала 20 века (Van Heise, 1904, W. M. Goldschmidt, 1911, P. Escola, 1920, C. E. Tilly, 1925 и т.д.). Д.С. Коржинский (1899-1985) сыграл важную роль в разработке физико-химических свойств минеральных граней. 2
Современное понимание основных минеральных аспектов метаморфоза представлено в таблице ниже. 1
| Тип метаморфизма | Фации метаморфизма | Давление (МПа) | Температурный интервал (°C) | Примеры пород |
| Метаморфизм погружения | Цеолитовая | < (200—500) | < (200—300) | Метаграувакки, метавулканиты |
| Пренит-пумпелиитовая | 200—500 | 200—300 | ||
| Лавсонит-глауковановая (голубых сланцев) | 400—800 | 300—400 | Глаукофановые сланцы | |
| Эклогитовая | >800 | > (400—700) | Эклогиты | |
| Контактовый метаморфизм | Альбит-эпидотовых роговиков | — | 250—500 | Роговики контактовые, скарны |
| Амфиболовых роговиков | 450—670 | |||
| Пироксеновых роговиков | 630—800 | |||
| Санидиновая | > (720—800) | |||
| Региональный метаморфизм | Зелёных сланцев | 200—900 | 300—600 | Зелёные сланцы, хлорит-серицитовые сланцы |
| Эпидот-амфиболитовая | 500—650 | Амфиболиты, слюдяные сланцы | ||
| Амфиболитовая | 550—800 | Амфиболиты, биотитовые парагнейсы | ||
| Гранулитовая | > (700—800) | Гранулиты, гиперстеновые парагнейсы | ||
| Кианитовые сланцы | > 900 | 500—700 | Кианитовые сланцы | |
| Эклогитовая | Эклогиты |
Текстура огромна. Она хаотична и почти однообразна — в расположении частиц нет никакой регулярности — в основном она похожа на громоздкую текстуру магматических пород.
Метаморфические горные породы
В результате смещения литосферных плит, критически высоких температур, экстремального давления и различных химических воздействий минерал постепенно изменяется. Таким образом, в результате внешних воздействий со временем формируются метаморфические породы.
Как образуются метаморфические горные породы
Трансформация — это сложный физико-химический процесс, в результате которого минералы преобразуются и сохраняют свою твердость.
Это явление было бы немыслимо без следующих факторов
Однако главную роль в преобразовании играют структурные колебания, которые перемещают породу.
Рисунок 1.Рок.
Трансформация означает «преобразование». И это очень точно отражает природу процесса, в результате которого минералогический состав и структура породы полностью преобразуются. На выходе получается фактически новая скала — преображенная.
Процесс преобразования горных пород начинается глубоко в недрах на глубине около 1 км. В результате преобразования образуется большое количество самых разных пород. Это разнообразие зависит от двух факторов: от
Читайте дальше.
- что оказало наибольшее влияние на превращение – температура, давление или химические вещества;
- какая порода подверглась метаморфизму.
Примерами метаморфических пород являются кварц, образовавшийся из песка, мрамор, образовавшийся из известняка, и сланец, образовавшийся из глины.
Рисунок 2.Мрамор.
Степень трансформации варьируется от небольших преобразований до резких изменений внешнего вида и состава породы. Это означает, что минералы могут быть слегка сжаты или полностью перекристаллизованы.
Классификация метаморфитов
Модифицированные минералы можно классифицировать в зависимости от их минерального состава, типа преобразования, типа вмещающей породы и условий, в которых они образовались. Однако наиболее популярной и простой для понимания является классификация измененных пород по типу текстуры.
- Сланцевая – одна из самых распространенных текстур в метаморфических породах. Она характерна для чешуйчатых, листоватых и пластинчатых минералов.
Ученые считают, что в основе формирования сланцевой текстуры лежит так называемая «адаптация» минерала к кристаллизации под воздействием высокого давления. В результате он распадается на тонкие пластины или плиты.
- Полосчатая – для минерала характерно чередование полос, различных по своему составу.
- Пятнистая – в породе имеются различные по цвету и составу пятна.
- Плойчатая – под воздействием очень высокого давления происходит сбор сжимание породы в мелкие сладки.
- Катакластическая – для минералов с такой текстурой характерны сильные деформации, раздробленность, зернистость.
В зависимости от степени затвердевания существует три категории огненного камня. Они бывают вулканическими, плутоническими и поддающимися воздействию. Эти породы также подразделяются на подклассы, подкатегории, виды, семейства и разновидности. Кроме того, для этих сортов не существует точных правил, и ученые выделяют их только при необходимости.
Виды метаморфизма
Климатические и геологические условия и другие природные особенности требуют двух типов метаморфоза: локального и регионального.
Региональный
Процесс образования происходит на значительной глубине или в зонах с высокой температурой, создавая массивные монолиты.
Экстремальные интенсивности преобразования в более глубоких слоях приводят к появлению расплавленного материала.
Когда порода плавится, этот процесс характеризуется как супертрансформация.
Локальный
Он охватывает небольшую площадь или образование происходит на небольшой глубине. На отложения влияют тепловые и флюидные или структурные сдвиги магматического процесса.
Метаморфические породы моложе своих материнских пород. Однако их история не так уж и запутана.
Классификация метаморфизма приведена в таблице 1.
| Тип метаморфизма | Факторы метаморфизма |
|---|---|
| Метаморфизм погружения | Увеличение давления, циркуляция водных растворов |
| Метаморфизм нагревания | Рост температуры |
| Метаморфизм гидратации | Взаимодействие горных пород с водными растворами |
| Дислокационный метаморфизм | Тектонические деформации |
| Импактный (ударный) метаморфизм | Падение крупных метеоритов, мощные эндогенные взрывы |
Состав
Сколько и чего присутствует в породе метаморфического происхождения, зависит от списка химических компонентов материнского материала. Иногда изменения бывают радикальными.
По минералогическому составу различают следующие типы.
-
Мономинеральные. Включают один компонент: кварцит (из кварца), мрамор (метаморфоза кальцита).
Основными минералами, образующими породы, являются кварц, пироксен, слюда, суспензия и смола. Их дополняют метаморфические компоненты (красный колумнарит, дицениум, кордиерит, колумнарит и т.д.). При слабом метаморфизме встречаются актинолиты, карбонаты, тальк, хлорит и вспомогательные вещества.
Кварц.
Для начала метаморфического процесса требуется температура 150-1500°C.
Структура
Различные условия, в которых деформируется материнская порода, привели к возникновению многих типов метаморфических структур.
Они делятся на четыре группы.
-
Катакластические. Характерны для залежей, деформированных механическим воздействием. Их можно отличить по наличию раздробленных частиц-зерен, растяжению, микросдвигам. Это кварцы, тальк, хлорит, другие.
Структуры метаморфических пород, возникающие в результате перекристаллизации в твердом агрегатном состоянии (кристаллические почки), называются структурами кристаллических почек.
Их классификация основана на описании размера частиц.
Примеры метаморфических пород
Метаморфические структуры различают по форме частиц.
- Гранобластовая. Результат перекристаллизации с зернами разной формы, но одинаковых габаритов. Делает породы прочными. Ею наделены гнейсы, амфиболиты, кварциты.
- Лепидобластовая. Доминирующие минералы представляют собой упорядоченные чешуйчатые либо пластинчатые фрагменты. Не особо прочны, уязвимы перед выветриванием. Характерно для сланцев.
- Нематобластовая. Кристаллы выглядят как иголки или вытянутые призмы.
- Фибробластовая или волокнистая. Минералы из тонких, вытянутых в одном направлении «волокон». У них малая прочность, подверженность выветриванию. Представители: серпентиниты, кровельные сланцы.
На основе относительного размера частиц:.
- Гомеобластовая. Зерна одинаковых габаритов.
- Гетеробластовая. Зерна разных габаритов.
- Порфиробластовая. Мелкозернистая основа с крупными кристаллами (порфиробластами).
- Пойкилобластовая. Основа с мелкими вкраплениями минералов.
Последнюю разновидность также называют ситом.
Вышеперечисленные типы метаморфизма приводят к образованию пород с различными свойствами. Эти свойства определяют основную породу, в которой произошло преобразование. В этом случае наиболее важным является тип и глубина поражения.
Метаморфические породы и их текстуры
Существует семь типов текстур.
- катакластическая;
- плойчатая;
- миндалекаменная;
- полосчатая;
- массивная;
- сланцевая;
- пятнистая.
Фрагментация и деформация являются характеристиками текстур больших движений. Текстура шифера характеризуется большим преобладанием решетчатого льда, чешуек и листовых минералов. Слоистые текстуры характеризуются наличием мелких складок, которые появляются под давлением.
Если породы чередуются по минералогическому составу, то текстура называется зональной. Объемные текстуры характеризуются отсутствием ориентации минералов, из которых образована порода. Текстура миндальной породы характеризуется овальными или округлыми агломератами.
