Метаморфические горные породы. Задача работы

Задача работы. Ознакомление студентов с основами классификации и наиболее распространенными типами метаморфических горных пород, выработка навыков их описания и практического определения.

Учебный материал. Учебная коллекция метаморфических горных пород. Шкала Мооса, 10% соляная кислота в капельницах. Наглядные пособия: Классификация магматических горных пород, схема описания магматических горных пород

Методические указания. Метаморфизм (от греческого «метаморфозос» - «преобразование, изменение») - процесс изменения минерального состава, структуры, текстуры исходных пород (осадочных, магматических) под воздействием, давления (Р), температуры (Т) и химически активных веществ. Химический состав метаморфических пород разнообразен и в большинстве случаев зависит от состава исходных пород. Метаморфизм горной породы без существенного изменения ее состава называется изохимическим. Однако, в процессе метаморфизма химический состав исходной породы может и существенно изменяться. Такое изменение химического состава породы в результате привноса или выноса каких-либо компонентов (аллохимический метаморфизм), при котором происходит и изменение объема породы, получило название метасоматоза. Минеральный состав метаморфических пород также разнообразен. Как осадочные и магматические породы они могут быть мономинеральными, т. е. состоять из одного минерала, например, кальцита (мрамор) или кварца (кварцит) или полиминеральными. В последнем случае породообразующие минералы могут быть представлены кварцем, полевыми шпатами, пироксенами, амфиболами, тальком, хлоритом, эпидотом, гранатами, кальцитом и некоторыми другими, менее распространенными, но характерными для метаморфических пород минералами - ставролитом, кианитом, андалузитом, кордиеритом и т.д.

Структуры и текстуры метаморфических пород имеют как черты явного сходства со структурами и текстурами осадочных и магматических пород, так и существенные отличия от них. Так как главными факторами метаморфизма являются температура и давление, для метаморфических пород характерны зернистые или бластические структуры, возникшие в результате перекристаллизации в твердом состоянии. «Бласт»- новообразованный минерал, поэтому процесс перекристаллизации минералов при метаморфизме называется бластезом. Среди кристаллобластических (кристаллобластовых) структур по размеру зерен выделяются крупно-, средне-, мелко- и тонкозернистые, а по форме выделений минералов – зернистые или гранобластовые(характерны изометричные формы слагающих породу минералов, например, кальцита в мраморе или кварца в кварците), призматически-зернистые или нематобластовые (минералы, слагающие породу, имеют удлиненно-призматический облик, например амфиболы в амфиболите), листоватые, чешуйчатые или лепидобластовые (порода сложена минералами листоватого или чешуйчатого облика, например, биотитом, хлоритом или мусковитом в сланцах)) и т.д. структуры, что связано с приспособлением минералов к условиям кристаллизации при сильном давлении. Не следует путать подобные структуры с похожими структурами интрузивных магматических пород, возникшими в результате кристаллизации минералов из расплава.

По соотношению относительных размеров зерен выделяются равномернозернистые и неравномернозернистые структуры. Неравномернозернистая или порфиробластовая (аналог порфировидной у магматических пород) структура весьма характерна для метаморфических пород. Типичные минералы порфиробластов - гранаты, ставролит, кианит, андалузит, биотит.

Для динамометаморфических пород характерны катакластичекая и милонитовая структуры. Катакластическая структура отличается раздроблением горных пород и минералов, а также деформацией некоторых зерен минералов. Не следует путать ее со структурами осадочных терригенных (обломочных) пород. В осадочных породах, в отличие от метаморфических, обломки минералов не деформированы и часто в той или иной степени окатаны. Милонитовая структура – крайне тонкозернистая, отдельные обломки минералов не различимы невооруженным глазом, так как они перетерты в тонкий порошок (каменную муку) и перекристаллизованы (полностью или частично).

В метаморфических породах иногда сохраняются реликтовые структуры - структуры, в которых отчетливо виден структурный узор исходных пород. В этом случае к названию исходной структуры присоединяется приставка «бласто» (бластопсаммитовая и т.п.).

Текстура метаморфических пород нередко сланцеватая (типична для регионального и дислокационного метаморфизма), которая отличается тем, что при легком ударе порода легко распадается на отдельные плитки или пластинки, что является следствием параллельной ориентировки пластинчатых минералов (биотит, мусковит, серицит, хлорит). Эта текстура чем-то напоминает весьма совершенную спайность в минералах или плитчатую отдельность в осадочных породах (моделью может служить стопка бумаги) (рис. 40а).

Рисунок 40. Текстуры метаморфических горных пород: а - сланцеватая; б – гнейсовидная (гнейсовая); в – плойчатая

В случае, если текстура плотная, она может быть как однородной массивной (минеральный состав и структура во всех участках породы примерно одинаковы (например, мрамор, кварцит, роговик), так и неоднородной(так как перекристаллизация пород в подавляющем большинстве случаев происходит в твердом состоянии, без образования расплава и вновь возникающие минералы распределяются в породе неравномерно): гнейсовидной (рис. 40б), плойчатой (рис. 40в), пятнистой, узловатойи очковой.

Гнейсовидная(гнейсовая) текстура обусловлена неравномерным распределением в породе и определенной ориентировкой (в виде «слоев») светлоокрашенных и темноцветных минералов. Моделью такой текстуры может служить многослойный бутерброд. Пятнистая текстура характеризуется наличием в породе участков (пятен), отличающихся по составу, цвету, устойчивости к выветриванию; линейная (полосчатая) текстурапроявляется в чередовании различных по составу полос (моделью может являться связка хвороста); узловатая обусловленная неравномерным распределением достаточно крупных выделений новообразованных минералов (или их скоплений) среди более мелкозернистой основной массы в виде своеобразных «узелков»; плойчатая– когда под влиянием направленного давления (стресса) порода смята в мелкие складки. Очковая текстура определяется наличием округлых или овальных зерен или агрегатов зерен минералов среди более мелкозернистой, часто сланцеватой основной массы породы. Брекчиевая текстура (похожа на соответствующую текстуру осадочных горных пород) характеризуется присутствием достаточно крупных угловатых обломков среди более мелкораздробленной (иногда перекристаллизованной) основной массы.

Регионально-метаморфизованные горные породы (продукты регионального (динамо-термального) метаморфизма, главными факторами которого являются температура и давление).Наиболее распространенными среди них являются филлиты, зеленые и кристаллические сланцы, гнейсы, мраморы, кварциты.

Филлиты - Это тонкосланцеватые, микрозернистые породы разнообразной окраски (зеленоватой, серой, черной и т.д.), способные расщепляться при ударе на тончайшие пластинки. На плоскостях сланцеватости они имеют шелковистый блеск (обусловлен присутствием мелких чешуек слюд и слюдоподобных минералов). Состав - серицит, хлорит, биотит, кварц, альбит, причем наибольшее распространение имеют серицит и кварц. Количество чешуйчатых минералов в породе - более 50%. Разновидности филлитов (и глинистых сланцев), хорошо раскалывающиеся на тонкие ровные плитки, называются кровельными сланцами. Они плотные, вязкие и водонепроницаемые, поэтому служат хорошим материалом для покрытия крыш.

Зеленые сланцы - сланцеватые породы, преимущественно различных оттенков зеленого цвета, которые своей окраской обязаны присутствию значительного количества зеленых минералов (хлорит, актинолит, эпидот и др.). Состав - хлорит, актинолит, эпидот, тальк, кварц, альбит, кальцит. Для них нередко характерно чередование слоев разного минерального состава. В зависимости от преобладания тех или иных минералов выделяют хлоритовые, хлорит-актинолитовые, тальк-хлоритовые, кварц-альбит-мусковит-хлоритовые и т.д. сланцы (преобладающий минерал в названии указывается последним). Как и филлиты, образуются в условиях зеленосланцевой фации метаморфизма, но при более высоких температуре и давлении.

Кристаллические сланцы - сланцеватые породы, метаморфизованные сильнее, чем зеленые сланцы. В отличие от филлитов и зеленых сланцев не содержат глинистых минералов, хлорита и серицита (в условиях высоких давлений и температур эти минералы неустойчивы). Породообразующими минералами в них являются слюды (биотит и мусковит), кварц, гранат (альмандин), графит и др. Наиболее распространены слюдяные кристаллические сланцы, состоящие из слюды и кварца. Образуются кристаллические сланцы в условиях эпидот-амфиболитовой и амфиболитовой фаций регионального метаморфизма.

Амфиболиты - плотные, с массивной или линейной текстурой, реже сланцеватые, пятнистые породы, темно-зеленого, черного, серо-зеленого цветов. В минеральном составе резко преобладают амфиболы (роговая обманка, актинолит) и плагиоклаз; могут присутствовать эпидот, кварц, гранат, биотит. По составу похожи на габбро, отличаются по текстуре. Образуются в условиях эпидот-амфиболитовой и амфиболитовой фаций за счет основных магматических пород и мергелей.

Гнейсы – очень похожи на граниты по химическому и минеральному составу, но отличаются от них текстурой – гнейсовидной (гнейсовой) или полосчатой, обусловленной чередованием слоев или полос светлых (кварц, полевые шпаты) и темных (биотит, роговая обманка и др.) минералов, по которой легко определяются. В некоторых гнейсах присутствуют крупные кристаллы полевого шпата среди более мелкозернистой основной массы (очковая текстура). Кроме кварца, плагиоклаза и темноцветных минералов в гнейсах часто присутствует гранат (иногда как породообразующий минерал). Наиболее распространены биотитовые и роговообманковые гнейсы. Образуются в условиях эпидот-амфиболитовой и амфиболитовой фации за счет магматических пород кислого состава (ортогнейсы) и осадочных пород (парагнейсы).

Гранулиты – глубоко метаморфизованные, обычно светлоокрашенные породы кварц-полевошпатового состава, часто с гранатом. Нередко содержат графит. Текстура массивная или гнейсовая, структура - мелко-, реже среднезернистая.Образуются в условиях гранулитовой фации, преимущественно, за счет мелкообломочных терригенных пород.

Эклогиты - продукты высокотемпературной фации высоких давлений (эклогитовой). Это зернистые породы зеленого, темно-зеленого цветов, массивные или пятнистые. Состоят из зеленого пироксена (омфацита) и граната, могут присутствовать кварц, дистен и др. Образуются в условиях эклогитовой фации (при очень высоких давлениях). Встречаются редко.

Кроме того, продуктами регионального метаморфизма, очень широко распространенными в земной коре, являются мраморы, кварциты и яшмы.

Мрамор представляет собой отчетливо зернистую метаморфическую породу, состоящую только из одного минерала – кальцита или, значительно реже, - доломита (иногда в качестве второстепенных минералов в них присутствуют графит, серпентин и др. минералы). По структуре выделяют мелко-, средне- и крупнозернистые мраморы. Цвет разнообразный: белый, голубой, серый, розовый, черный и т.д. Нередко встречаются полосчатые, пятнистые и др. окраски. Отличаются невысокой твердостью (не оставляют царапины на стекле, т.к. твердость кальцита = 3) и бурно реагируют с разбавленной HCl. Образуются при метаморфизме известняков и доломитов.

Кварцит – массивная плотная зернистая порода (часто внешне очень похожа на мрамор), состоящая главным образом из кварца. Цвет обычно светлый – белый, серый, желтоватый, буроватый, розовый. От мрамора отличается высокой твердостью (кварц легко царапает стекло) и отсутствием реакции с соляной кислотой. Кварциты образуются при метаморфизме кварцевых песчаников и кремнистых пород.

Контактово-метаморфические породы -метаморфические горные породы, возникшие в результате термального контактового метаморфизма(на границе с магматическим телами, ведущий фактор – температура).

Роговики – породы, представляющие собой измененные в контакте с интрузией тонкообломочные терригенные осадочные породы (аргиллиты, алевролиты), преобразованные под влиянием высокой температуры (но не переплавленные) в очень плотные, прочные породы. Это тонко-, мелкозернистые породы, лишенные сланцеватости, но раскалывающиеся при ударе на остроугольные обломки с характерным раковистым изломом. Цвет - серый, темно-серый, темно-зеленый и черный за счет образования тонкорассеянного магнетита, биотита и т.д. Текстуры - массивные, пятнистые, узловатые, реже полосчатые.

Контактовые мраморы образуются за счет карбонатных пород. Цвет их - белый, серый, розовый, это кристаллические породы с массивной, пятнистой или полосчатой текстурой. Обычно на 90% или более они сложены кальцитом. Мраморы образуются из карбонатных осадочных пород также в процессе регионального метаморфизма. Визуально мраморы различного происхождения практически неразличимы.

Кварциты – возникают в результате перекристаллизации кремнистых пород и кварцевых песчаников. Тоже визуально не отличимы от продуктов регионального метаморфизма.

Динамометаморфические породы.В зонах разрывных тектонических нарушений в результате дробления и истирания исходных пород образуются тектонические брекчии, катаклазиты и милониты. Главный фактор – направленное (стрессовое) давление.

Тектоническая брекчия состоит из различных по размеру обломков и цементирующей массы из более тонкораздробленного материала.

Катаклазиты представляют собой более интенсивно раздробленные породы. Дроблению, а часто и деформации подвержены не только участки породы, но и слагающие ее минералы. По обломкам чаще всего можно узнать состав и установить название исходной породы (например, катаклазит по граниту, катаклазит по песчанику и т.д.).

Милониты отличаются от катаклазитов еще большей степенью дробления и истирания материала, т.к. обломки дополнительно перетираются (как зерно между жерновами) при перемещении отдельных блоков вдоль разрывных нарушений и образуются тонкоперетертые плотные (иногда даже стеклоподобные) породы. Для них характерен микроскопический размер обломков (ведь получается «каменная мука»), часто отчетливо сланцеватая текстура, иногда сохраняются реликты уцелевших от истирания зерен - порфирокласты.

Метасоматические породы весьма разнообразны. Образуются либо на контакте с интрузиями, либо вблизи зон повышенной проницаемости для гидротермальных растворов (разломов).

Скарны - породы, образовавшиеся по карбонатным породам на контакте с гранитными интрузиями. Это зернистые породы массивной, полосчатой, пятнистой текстуры. Цвет их определяется минеральным составом - зеленый, темно-зеленый, серый. Выделяют известковые скарны (образовавшиеся по известнякам или мраморам) и магнезиальные скарны (по доломитам, магнезитам). Для известковых скарнов характерны гранат (гроссуляр-андрадитового ряда), пироксены. Для магнезиальных - клинопироксены, форстерит, шпинель, магнетит, кальцит, периклаз, плагиоклаз, гранат. Со скарнами связаны месторождения многих металлов - свинца, цинка, золота, железа и др.

Грейзены - образуются вокруг интрузий гранитов (иногда в кровле самих интрузий), расплав которых был богат кремнеземом и летучими компонентами (фтором, водой и др.). Минеральный состав грейзенов: - кварц, мусковит, лепидолит, флюорит, турмалин, часто присутствуют - берилл, касситерит и т.д.

Существуют также автометасоматические породы (на заключительных стадиях формирования магматических горных пород, отделившийся от расплава флюид метаморфизует ранее образованные породы). К таким породам кроме грейзенов нередко относятся альбититы, кварц-полевошпатовые метасоматиты, а также серпентиниты, образующиеся за счет ультраосновных пород (хотя серпентинизация происходит также и в результате процессов регионального метаморфизма и динамометаморфизма).

Ультраметаморфизм происходит на очень больших глубинах, характеризуется высокотемпературным режимом, высоким давлением и высокой активностью флюидов. Этот тип процессов - промежуточный между собственно метаморфизмом и магматизмом, так как здесь происходит частичное плавление горных пород. Продукты ультраметаморфизма - мигматиты и некоторые другие породы, образующиеся за счет частичного плавления исходных пород при высоких температурах и давлениях в условиях высоких ступеней эпидот-амфиболитовой и амфиболитовой фаций. Мигматиты часто наблюдаются среди гнейсов и амфиболитов.

Следует учитывать, что в природе часто встречаются полиметаморфические породы (то есть породы неоднократно испытавшие метаморфизм одного и того же (но различной интенсивности) или разных типов).

Поиск по сайту: