16.2. Параметры и типы метаморфизма

При каких Р-Т (давление-температура) условиях происходил мета­морфизм тех или иных пород? Ответить на этот вопрос помогает иссле­дование двухфазных газово-жидких включений, находящихся в минера­лах и попавших туда в момент роста кристалла. Метод гомогенизации заключается в нагревании кристалла до тех пор, пока включение не го­могенизируется, т. е. не станет однородным. Температура, при которой происходит гомогенизация, и есть минеральное значение температуры образования минерала.

Чтобы установить давление, используют метод геологической тер- мобарометрии,позволяющий рассчитывать Р и Т по составам минера­лов, находящихся в метаморфической породе, что дает возможность судить о термодинамической обстановке в момент формирования мета­морфической породы.

Типы метаморфизма.Метаморфизм может проявиться на огром­ных площадях и поэтому называется региональным.В других случаях метаморфические изменения захватывают ограниченные участки, и тогда метаморфизм называется локальным.

Региональный метаморфизмявляется наиболее распространенным, проявляясь на площадях в сотни тысяч квадратных километров, что обусловлено погружением региона на глубины, достаточные для воз­действия на первичные толщи пород высоких температур, всесторон­него (литостатического) давления и флюидов. Такие метаморфические толщи развиты на древних щитах платформ, например на Балтийском и Украинском в пределах Восточно-Европейской платформы, на Ал­данском — Сибирской платформы и др. Архейские породы с возрастом свыше 2,5 млрд лет метаморфизованы во всех регионах Земли; проте­розойские, с возрастом 2,5-0,57 млрд лет, — избирательно, а фанеро- зойские, моложе 0,57 млрд лет, — только в складчатых областях и то местами, в тех структурах, которые подверглись наибольшему давле­нию и температурному воздействию. Поэтому в складчатых структурах можно наблюдать, как одновозрастные толщи аргиллитов переходят в глинистые сланцы, затем в филлиты, кристаллические сланцы и, нако­нец, в гнейсы.

Локальный метаморфизмпроявляется на ограниченных площадях и подразделяется на контактовыйи динамометаморфизм (дислокаци­онный).

Контактовый метаморфизмразвивается в интрузивных массивах, внедряющихся в любые толщи пород, воздействие на которые осуще­ствляется температурой и флюидным потоком (рис. 16.5). Ширина и площадь контактового (экзоконтактового) ореола зависят от типа, со­става интрузивного тела иего температуры. Интрузивы типа неболь­ших даек и силлов обладают экзоконтактами от нескольких сантимет­ров до нескольких метров, и ввиду низкой температуры наблюдается лишь узкая зона дегидратации пород. Крупные гранитные массивы хотя и обладают невысокой температурой, но благодаря энергичному флю­идному воздействию на вмещающие породы имеют обширные, до не­скольких километров, контактовые ареалы, в которых наблюдается за­кономерная смена парагенезов минералов от высокотемпературных вблизи интрузивного массива до низкотемпературных — вдали от него. Чем выше температура интрузивного массива, тем развиты в контакто­вых ореолах более высокотемпературные метаморфические породы.

Среди пород контактового метаморфизма наиболее распространены роговики,массивные темные породы, содержащие кордиерит, андалу­зит, хлорит и мусковит. Если воздействию гранитов подвергаются кар­бонатные породы, то возникают скарны, метаморфические породы, ко­торые образовались за счет метасоматоза(замещения) с привносомSi0₂, Al₂0₃, MgO, FeO и В₂0₃. Скарны могут возникнуть только под влиянием горячих щелочных флюидов, отделяющихся от остывающего гранитного расплава. Характерными для скарнов являются различные гранаты, турмалин и волластонит(CaSi0₃); типично образование же­лезных магнетитовых руд, а также сульфидов меди, свинца и цинка, формирующих большие промышленные месторождения. Гора Магнит­ная прославилась месторождением магнетитовых руд, и в 30-е гг. XX в. около нее возник г. Магнитогорск.

Динамометаморфизмсвязан с крупными разломами, в основном надвигами, покровами и сдвигами, при образовании которых всегда возникает стресс — напряжение сжатия, ориентированное в одном

Рис. 16.5.Контактовый (локальный) метаморфизм вмещающих пород гранитного интрузива. 1 — граниты, 2 — эндоконтакт. Вмещающие породы (рама): 3 — глины, 4 — известняки, 5 — песчаники, 6 — кислые лавы. Породы контактового метаморфиз­ма (чем ближе к интрузивному массиву, тем выше степень метаморфизма): 7 — дегидратированные породы, 8 — мраморы, 9 — глинистые сланцы, 10 — филли­ты, 11 — хлоритовые сланцы, 12 — силлиманитовые сланцы, 13— кварциты, 14 — вторичные кварциты

направлении. На глубинах, где литостатическое давление велико, под влиянием стресса породы приобретают пластическое течение, напо­минающее раздавливание пластилина в ладонях рук. При этом раз­давливаемый материал стремится выдавиться в сторону уменьшения градиента давления, а новообразованные минералы, такие как слюды, располагаются чешуйками параллельно поверхности смещения, созда­вая сланцеватость метаморфической породы. Конгломераты в таких зонах сплющиваются, длинные оси сжатых галек ориентированы по направлению перемещения, а уплощенные гальки — перпендикуляр­но сжатию. Поэтому следует различать сжатие,когда усилие направ­лено по нормали к объекту, и стресссо сдвигом, когда объект зажат между двумя пластинами, смещающимися в разных направлениях.

Динамометаморфизм проявляется в сравнительно узких зонах раз­рывных нарушений и сразу же исчезает за их пределами.

Метаморфические фации и тектоника литосферных плит.Актив­ная континентальная окраина, где океаническая литосфера погружает­ся под континентальную, представляет собой хороший пример для де­монстрации распределения метаморфических фаций и их связи с геодинамическими обстановками. Следует обратить внимание на поло­жение фации голубых сланцев, требующих для своего формирования высоких давлений и сравнительно низких температур. Они как раз и располагаются в основании аккреционного клина, где создается боль­шое давление. Амфиболитовая и гранулитовая фации находятся в нижней части континентальной коры и в самых верхах верхней ман­тии, ниже поверхности Мохо. Фации средних и низких ступеней мета­морфизма располагаются в верхней коре.