]> Раздел 4. Метаморфические породы
Общая петрография
 
Оглавление Лекции Список использованной литературы Список рекомендуемой литературы Разработчики


Раздел 4. Метаморфические породы

Предыдущий раздел Разделы Следующий раздел

Содержание:

Физико-химические основы метаморфизма

Продукты регионального метаморфизма

Продукты контактового метаморфизма

Продукты катакластического метаморфизма

Продукты ударного метаморфизма (импактиты)



Метаморфические горные породы (метаморфиты) возникают в процессе твердофазного преобразования исходных пород различного генетического типа при высоких температурах и давлениях. Это преобразование происходит в основном при участии флюидов, а на финальных стадиях сопряжено с реологическими и магматическими процессами. Условия классических видов метаморфизма, протекающих в недрах Земли, определены следующими границами   по температуре — от 300—350 до 1100—1200 С, по давлению — от 2—3 до 15—18 кбар (в некоторых случаях — до 40—50 кбар). Эти данные получены при тщательном и всестороннем изучении горных пород — единственном природном источнике информации о тех метаморфических процессах, которые протекали миллионы и миллиарды лет назад. Устанавливаемые в составе метаморфитов реликты исходных пород принято называть протолитом.

Историческая справка.  Истоки учения  о метаморфизме восходят к М. В. Ломоносову, описавшему в трактате "О слоях земных" (1763 г.) превращение глины в "твёрдый дикий камень" в результате слеживания и "подземного огненного действия" с "последующим проникновением вод минеральных". Термин "метаморфизм" (греч. "метаморфоз" — превращаю) введен англичанином Чарльзом Лайелем в 1883 г. для процессов преобразования осадков в кристаллические сланцы под воздействием глубинного тепла.

Большой вклад в теорию метаморфизма внесли Ф. Бекке, Г. Барроу, В. Гольдшмидт, А. Харкер и другие петрографы. Ф. Бекке впервые ввел понятия диафтореза, кристаллобластеза и силы кристаллизации. Он показал, что метаморфические породы стремятся к состоянию химического равновесия, а также изложил общие принципы изменения минералогического состава метаморфических пород под влиянием высоких давлений и температур, подробно охарактеризовав минеральные ассоциации двух зон метаморфизма. Г. Барроу является автором концепции зонального картирования метаморфических толщ по "индекс-минералам". Он построил первую карту изоград (линий равных пелеотемператур), выделив хлоритовую, биотитовую, гранатовую, кианитовую и другие зоны. Наиболее эффектно этот подход был реализован В. Гольдшмидтом при изучении контактово-матаморфических пород Каледонского хребта в Норвегии. Гольдшмидт, применив правило фаз Гиббса для природных условий, впервые показал возможность анализа метаморфических парагенезисов с физико-химических позиций и предложил оригинальную классификацию контактовых роговиков. Заслуга крупнейшего британского петрографа Альфреда Харкера состояла в рассмотрении метаморфизма как динамической системы взаимосвязанных процессов направленного преобразования пород. Он утверждал, что исходные горные породы являются вполне самодостаточными, т.е. содержат все компоненты для протекания метаморфизма. Это означало, что в классическом (изохимическом) метаморфизме приоритеты отданы процессам перераспределения компонентов внутри системы, а не механизмам их привноса и выноса.

В становлении науки о метаморфизме известную роль сыграли фундаментальные работы американского геолога С. Р. Ван-Хайза, немецкого петрографа У. Грубенманна и российского петролога И. Д. Лукашевича (начало XX века). С. Р. Ван-Хайз обозначил в пределах континентальной коры зоны катаморфизма и анаморфизма, в первой из которых происходит гидратация минералов (например, ангидрит превращается в гипс, гётит - в гидрогётит), а во второй протекают реакции с выделением воды и углекислоты. У. Грубенманн выделил эпизону, мезозону и катазону. И. Д. Лукашевич развил стройное учение о геозонах, акцентировав внимание на тесной связи метаморфизма и магматизма.

В конечном счете фундаментальные исследования по метаморфизму стали развиваться по двум крупным направлениям — физико-химическому и деформационному. У истоков первого направления стояли В. М. Гольдшмидт и П. Эскола, разработавшие диаграммы "состав - парагенезис". Основоположником второго направления считается Г. Ф. Беккер. Главная идея исследований по первому направлению заключалась в признании зависимости устойчивых ассоциаций метаморфических минералов от факторов физико-химического равновесия. Особенно перспективным оказался метод минеральных фаций, предложенный П. Эскола. На основе фациального анализа он разработал систематику метаморфических пород, выделив пять фаций, названия которых сохранились до наших дней., а также предложил отнести воду к избыточным компонентам и не учитывать ее при построении треугольников состава (подобно кремнезему в кварцсодержащих породах или кальциту — в известняках). В последующие годы в разработку этого направления фундаментальный вклад внесли О. Ф. Таттл, Н. Боуэн, Ф. Дж. Тернер, Дж. Ферхуген, Н. А. Елисеев, В. С. Соболев и его ученики, Д. С. Коржинский, В. А. Жариков, Л. Л. Перчук и др. [22, 2324, 25, 32,  50, 68]. Второе направление развивалось параллельно: на базе теории, выдвинутой Г. Ф. Беккером, Б. Зандер и В. Шмидт разработали метод микроструктурного анализа, нашедший широкое применение в области кинематики горнопородных блоков.

Предыдущий раздел Разделы Следующий раздел