Лекция 8. Метаморфизм. Факторы метаморфизма. Типы метаморфизма. Метасоматическое

Лекция 8. Метаморфизм. Факторы метаморфизма. Типы метаморфизма. Метасоматическое породообразование. Метаморфизм - процесс преобразования горных пород под воздействием эндогенных факторов с формированием у них новых свойств (минеральный состав, текстуры, структуры) + преобразования под воздействием космических причин.

Факторы метаморфизма p Давление – от 2 -3 до 10 -15 кбар (1 бар = 1 атм 105 Па), может достигать 35 кб p Температура – от 150 -200 С до 300 -350 С p В глубинах от 0, 5 до 15 -20 км начало метаморфизма. p Предел метаморфизма – низы континентальной коры. p Химически-активные вещества - вода и углекислота, а также соединения H, F, Cl, N, S, B, P, K, Na и др. Поровые или «межзерновые» метаморфогенные растворы. Источники воды разнообразные – дегазация мантии, магматогенная, дегидратации + седиментогенная. Углекислота – продукт декарбонатизации (Ca. CO 3 + Si. O 2 = Ca. Si. O 3 – волластонит + CO 2) + магматогенное происхождение. p Конвергентность продуктов метаморфизма.

Основные типы метаморфизма l . Региональный метаморфизм l Необходимое условие для метаморфических процессов - существование интенсивного восходящего теплового потока, для которого нужна определенная тектоническая обстановка l Статическая модель метаморфизма Динамическая модель метаморфизма

n Прогрессивный метаморфизм - преобразование пород в условиях увеличивающейся температуры и давления. Последовательно образуются ассоциации минералов, поглощающих тепло (эндотермический эффект закона температур) и имеющих обычно большую плотность кристаллической решетки по сравнению с исходными (закон давления – принцип Ле-Шателье). n Регрессивный метаморфизм - процесс преобразования метаморфических горных пород в условиях понижающихся температур и давления. Диафторез. Условия - расширение и сопутствующая трещиноватость, флюиды с H 2 O CO 2.

n Полиметаморфизм – многократные метаморфические преобразования. n Ультраметаморфизм - особый ряд явлений на границе магматизма и метаморфизма n Анатексис - частичное плавление низкотемпературного расплава in situ – инъекционные гнейсы. n Палингенез - плавление с перемещением, внедрением и образование палингенной гранитной магмы. Гранитизация и ее роль в формировании кислых интрузивов. n Мигматиты – метасоматические породы, состоящие из слоев гнейсов или кристаллических сланцев, чередующихся со слоями гранитоидного кварц-полевошпатового материала.

Мигматит

Локальный метаморфизм. n По преобладанию какого-либо фактора. n Контактовый метаморфизм (контактово-термальный) – процесс преобразования горных пород при внедрении и становлении магматических тел. n Динамический метаморфизм (дислокационный, катакластический) - интенсивные деформации пород при тектонических перестройках. Пластические и хрупкие деформации. Катаклаз и милонитизация. Минимум минералообразования. n Ударный, импактный метаморфизм n Выделяемые иногда типы метаморфизма: фрикционный, латентный, пирометаморфизм. n Некоторые авторы выделяют автометаморфизм - процесс изменения магматических пород, происходящий под воздействием газовых эманаций и воды, выделяющихся из то же магмы (серпентинизация) - автометасоматоз.

Метасоматоз (метасоматический метаморфизм) ¢ Процесс, идущий с участием термальных растворов и с интенсивным замещением одних минералов другими, с коренным изменением химического состава . Некоторыми авторами рассматривается как разновидность контактового метаморфизма. Метасоматоз возможен без связи с метаморфическими процессами. ¢ Типы метасоматоза: щелочной, кальциевый, железо- магниевый. ¢ Роль метасоматоза в образовании рудных месторождений. ¢ Продукты: метасоматиты – амфиболиты, альбититы, серпентиниты, пропилиты, хлорит-серицитовая порода.

Гидротермальные изменения пород l Окварцевание l Серицитизация — кислые и средние породы l Беризитизация - серицит+пирит; l Хлоритизация l Пропилитизация средние и основные породы: альбит, хлорит, эпидот, серицит и карбонаты — кальцит, анкерит; l Лиственизация — среди змеевиков, основных и ультраосновных пород: Mg-Fe карбонаты, тальк, хлорит, фуксит, серицит, пирит; l Аргиллизация или каолинитизация; l Доломитизация; l Прочие изменения - серпентинизация, оталькование, турмалинизация, биотитизация, адуляризация, эпидотизация…

Положение зон измененных пород контролируется теми же структурами, которые определяют пути циркуляции рудоносных растворов и размещение рудных тел.

Импактный метаморфизм

n Импактиты принадлежат к особому классу горных пород, которые по вещественному составу и структуре отличаются от других пород. Они возникают в процессе ударно- взрывного породообразования, при этом давления и температуры достигают десятков гигапаскалей и 2000 -3000 С, а скорости изменения этих параметров превышают скорости их эволюции в других типах породообразующих процессов на несколько порядков. n Объёмы испарённого, расплавленного и дроблёного веществ соотносятся примерно, как 1 : 100.

Классификация импактитов • По международной классификации (1994 г. ), импактиты делятся на три группы • импактированные породы – горные породы мишени, слабо преобразованные ударной волной и сохранившие благодаря этому свои характерные признаки; • расплавные породы – продукты застывания импактного расплава; • импактные брекчии – обломочные породы, сформированные без участия импактного расплава или с небольшим его количеством.

Расплавные породы l При застывании импактного расплава могут образовываться: l массивные породы, полностью сложенные стеклом, – импактные расплавные стёкла. l импактные пемзы и шлаки l неполнокристаллические расплавные импактиты, содержащие кроме стекла также выросшие из расплава кристаллы – тагамиты, обычно содержат большую или меньшую примесь обломков импактированных пород мишени.

Импактные брекчии n Главная же масса дроблёных пород, в разной степени преобразованных ударной волной, слагает импактные брекчии, которые очень разнообразны по размерам обломков – от тысячных долей миллиметра до сотен метров. n Часть брекчий содержит импактное стекло такие брекчии называются зювитами и напоминают вулканические туфы

Расплавный импактит с многочисленными обломками пород мишени. Видна ориентировка обломков вытянутой формы. Астроблема Янисъярви, Карелия.

Лешательерит – плавленое кварцевое стекло. Астроблема Жаманшин, Казахстан.

Скелетная форма плагиоклаза (верхние фотографии) и ортопироксена (нижняя фотография) расплавных импактитов Болтышской астроблемы, Украина

ВЫСОКОПЛОТНЫЕ ФАЗЫ Высокоплотные фазы считаются одним из характерных признаков импактных структур. . Коэсит (гнезда и прожилки) в кварцевом стекле. Астроблема Попигай, Россия.

Специфические образования, связанные с импактными событиями n Тектиты – мелкие (размерами от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров) стёкла, застывшие из брызг импактного расплава, выброшенных в атмосферу на начальной стадии формирования астроблемы (в первые микросекунды) со скоростью несколько километров в секунду и улетевшие от материнского кратера иногда на сотни или даже тысячи километров. Поверхность этих застекловавшихся капель имеет характерный аэродинамический узор, свидетельствующий о движении с очень высокой скоростью в горячепластичном состоянии через газовую среду.

Катастрофные слои o Горизонты осадочных пород, как правило, глин, с примесью продуктов ударного метаморфизма o Для этих слоёв характерны повышенные (иногда на порядок и больше) содержания Ir, Ni, Co, Os, изотопные аномалии He, Os, S, C, что указывает на примесь рассеянного метеоритного вещества. o Мощность таких слоев невелика (редко больше 1 – 2 см) и соответствует расчётному количеству сверхтонких (пылевых) выбросов для кратера диаметром более 100– 150 км при условии, что этот материал более или менее равномерно распределился по поверхности Земли.

Структурно-литологические комплексы астроблем

• 1. Цокольный комплекс – это породы мишени (осадочные, изверженные, метаморфические) Степень дробления и деформаций пород убывает по мере удаления от истинного дна импактной структуры. 2. Коптогенный комплекс объединяет породы, заполняющие после взрыва впадину кратера и образующие насыпной вал и покровы закратерных выбросов (к ним относятся расплавные импактиты, импактные брекчии). 3. Заполняющий комплекс – осадочные породы, отложившиеся поверх пород коптогенного комплекса в первичном кратере и нивелирующие его. 4. Перекрывающий комплекс – осадочные породы, захороняющие астроблему. Перекрывающий комплекс в геологическом отношении может быть тесно связан с заполняющим.

Распределение астроблем

• . Аризонский метеоритный кратер, США. Поперечник кратера примерно 1220 м, глубина почти 180 м. Аэрофотоснимок (Кинг, 1979)

Кольцо Вредефорт образовано куполом гранитов диаметром около 40 км

Месторождения технических (импактных) алмазов разведаны в Хатангском районе (Попигайская астроблема), выявлены два месторождения коренных технических алмазов (Ударное и Скальное)

Метеоритный кратер Вулф-Крик, Западная Австралия. Фотография с низколетящего самолета. Отложения покровов выбросов расположены явно ассиметрично. Поперечник от 945 м до 838 м.

Метеоритный кратер Шунак, Казахстан. Поперечник 2, 5 км.