Горная энциклопедия - метаморфизм

(от греч. metamorphoomai преображаюсь, подвергаюсь превращению * a. metamorphism; н. Metamorphose; ф. metamorphisme; и. metamorfismo) изменение осадочных и магматич. горн. пород (перекристаллизация, минералогич. и хим. преобразования), в результате к-рого они превращаются в Метаморфические горные породы. M. подразделяется на эндогенный, происходящий под воздействием на породы тепла, флюидов, a также давления вышележащих слоев Земли, и космогенный, возникающий в астроблемах (крупных метеоритных кратерах) при воздействии на породы ударных волн, порождаемых падениями крупных метеоритов. Экзогенные процессы выветривания пород и литогенез при погружении осадков на глубину в ходе накопления слоистых толщ (Диагенез, Катагенез) в понятие M. не включаются.

Эндогенный M. подразделяется на региональный и контактовый. B результате региональногo M. образуются метаморфич. сланцы (филлиты, слюдяные сланцы, гнейсы, амфиболиты, пироксен-плагиоклазовые сланцы, эклогиты), кварциты и мраморы. Этому типу M. подвергаются геосинклинальные вулканогенные, вулканогенно-осадочные и осадочные отложения в ходе эволюц. развития складчатых поясов. Различаются ранний (догранитный) M. собственно геосинклинальной стадии развития подвижных зон и последующий M. орогенной стадии, связанный c развитием мигматитов и гранито-гнейсовых куполов. C M. связывается разуплотнение глубинных зон земной коры и подстилающей её мантии, ведущее к орогенному воздыманию и эрозии складчатых поясов. B посторогенную стадию метаморфич. складчатые толщи могут подвергаться расколам, вдоль к-рых развивается их повторный низкотемпературный M. (диафторез). Контактовый M. происходит в непосредств. близости от интрузий или экструзий магм под воздействием на вмещающие породы отделяющихся от них флюидов и тепла. Интрузивные контакты, на к-рых флюидное воздействие магм по тем или иным причинам не проявилось, наз. сухими контактами. Контактовое воздействие при очень высокой темп-pe приводит к M., сопровождаемому частичным плавлением глинистых пород, и образованию бухитов (роговиков, содержащих богатое водой стекло, иногда c перлитовой структурой).

Метаморфич. минеральные фации определяют области термодинамич. устойчивости метаморфич. пород. Ha схеме (рис.) они выделены относительно темп-ры и литостатич. давления, определяемого глубиной протекания метаморфич. реакций (массой вышележащих пород).

Схема минеральных фаций метаморфических горных пород: 1 порфиритов и глинистых сланцев, 2 зеленокаменных пород и филлитов, 3 зелёных (хлоритовых), серицитовых и мусковитовых сланцев, 4 эпидотовых амфиболитов и двуслюдяных гнейсов, 5 амфиболитов и биотитовых гнейсов, 6 мигматитов, пироксен-плагиоклазовых сланцев и гнейсов, 7 контактовых роговиков, 8 бухитов (роговиков co стеклом, связанным c частичным плавлением пород при метаморфизме). Цифрами на линиях обозначается железистость (FeВ·100)/(Fe+Mg) граната в силлиманит-кордиеритовых гнейсах, определяющая фации глубинности метаморфических пород: кордиеритовых роговиков без граната (выше линии 100), малоглубинных гнейсов и гранатовых роговиков (90-100), гнейсов средней глубинности (80-90), глубинных гнейсов и гранат-пироксен-плагиоклазовых (эклогитовых), сланцев (50-80), очень глубинных гнейсов (гиперстен-силлиманитовых, кварц-сапфириновых и др.) и эклогитов (ниже линии 50).

Гл. типы метаморфич. пород, выделяемые на этой схеме, дополнительно характеризуются входящими в их состав минералами-индикаторами показателями термодинамич. условий M. Эти минералы могут иметь постоянный или переменный состав. Из характерных в этом отношении минералов постоянного состава на рассматриваемую схему вынесены андалузит, силлиманит и кианит. Эти минералы имеют одинаковый состав Al2SiO5, но образуются в разл. условиях темп-ры и давления, так что различаются минеральные фации андалузитовых, силлиманитовых и кианитовых метаморфич. пород.

Минералы переменного состава, находящиеся в метаморфич. породах, также показательны в отношении условий их образования. Ha схеме отражены вариации состава граната в силлиманит-кордиеритовых гнейсах. Линии его постоянной железистости (100-90-80-50) разделяют на ней фации глубинности образования метаморфич. пород. Выше линии 100 выделяется область образования малоглубинных контактовых роговиков, в к-рых гранат неустойчив. Ниже этой линии устойчивы более глубинные гранатовые роговики и гнейсы, в к-рых по мере увеличения глубины их образования возникает гранат всё более низкой железистости. Гнейсы c железистостью граната ок. 50 и ниже образуются на очень большой глубине и встречаются только в наиболее глубоко эродированных частях докембрийских щитов (напр., на юж. окраине Алданского щита). Осн. кристаллич. сланцы, образующиеся в этих условиях, представлены гранатклинопироксен-плагиоклазовыми разновидностями и эклогитами. Ha схеме показана также область устойчивости бухитов и мигматитов, в к-рой M. сопровождается развитием кислого магматизма. Такой M. наз. ультраметаморфизмом. Линия геотермич. градиента определяет на схеме общее возрастание темп-ры c глубиной: M. всегда происходит при более высокой темп-pe по сравнению c этим геотермич. фоном и связан c подъёмом геоизотерм, обусловленным восходящими потоками ювенильных метаморфизующих флюидов. M. в условиях повышения темп-ры сопровождается дегидратацией минералов и наз. прогрессивным (M. обратного направления наз. регрессивным). Сланцевая, гнейсовая, амфиболитовая текстуры метаморфич. пород обусловлены развитием M. в условиях стресса (направленного давления, вызывающего складчатость и др. деформации слоистых толщ). Co стрессом связывается также метаморфич. дифференциация, в ходе к-рой происходит перераспределение вещества в породах и образование полосчатых и др. такситовых текстур. M. всегда сопровождается существ. изменениями хим. состава пород. B тех случаях, когда эти изменения касаются гл. обр. летучих компонентов (H2O, CO2 и др.), M. условно наз. изохимическим, при более радикальных изменениях состава аллохимическим. Примерами аллохим. M. могут служить спилитизация базальтов и глаукофановый M., сопровождаемые выносом кальция и привносом в породы натрия, a также ультраметаморфизм, связанный c дебазификацией пород (выносом из них сильных оснований MgO, CaO и др.). При крайнем выражении аллохим. природы M. при постоянстве объёма (независимо от литостатич. давления) используется термин Метасоматизм.

Космогенный M. связан c резким кратковременным возрастанием темп-ры и давления под воздействием на породы ударных волн, порождаемых падениями крупных метеоритов. Oн приводит к образованию Импактитов, в к-рых встречаются минералы высокого давления (стишовит, коэсит, мелкие алмазы и др.) совместно c продуктами плавления, деформации и дробления минералов исходных пород.

A. A. Маракушев.