Лекция 11. Физико-химические основы метаморфизма Классификация Физикохимические особенности метаморфизма метаморфитов Минералы, структуры и текстуры метаморфитов
11 -2 Общие сведения Метаморфические породы образуются в твердом состоянии за счет горных пород любого происхождения под действием давления и температуры при участии флюидов Процессы изохимические Верхняя граница (гипсометрическая) регионального метаморфизма – появление хлорита, эпидота и альбита в полимиктовых песчаниках и средне-основных эффузивах, мусковита – в глинистых сланцах Нижняя граница (гипсометрическая) для основных и у/основных пород – образование эклогитов и гранулитов для кислых пород – повление расплава (ультраметаморфизм, анатексис) Процессы гетерохимические Метасоматический (F, Т, PG) Другие процессы Гидротермальный (FGt, Т, PG) Пневматолитовый (FGt, Т, PG)
11 -3 Историческая справка М. В. Ломоносов, 1763 г. трактате"О слоях земных" Термин "метаморфизм" (греч. метаморфоз – превращаю) был введен английским геологом Чарльзом Лайелем в 1833 г. Американский геолог С. Р. Ван-Хайз: "Трактат о метаморфизме", 1904 (выделил зоны катаморфизма и анаморфизма) Немецкий петрограф У. Грубенманн: "Кристаллические сланцы", 1904 (выделил эпи-, мезо- и катазону) Российский петролог И. Д. Лукашевич: "Неорганическая жизнь Земли", 1908 (стройное учение о геозонах )
11 -4 Главные направления в теории метаморфизма Физико-химическое – изучение зависимости устойчивых ассоциаций метаморфических минералов от факторов физико-химического равновесия Ф. Бекке, Г. Барроу, У. Грубенманн, В. Гольдшмидт, П. Эскола, О. Таттл, А. Харкер, Ф. Тернер, В. С. Соболев, Н. А. Елисеев, В. А. Жариков, Л. Л. Перчук и др. Деформационное – метод микроструктурного анализа Г. Беккер, Б. Зандер, В. Шмидт В. Золотухин, А. Родыгин Метаморфические зоны по У. Грубенманну Эпизона – низкотемпературные водные силикаты, зеленокаменные превращения основных и средних изверженных пород Мезозона – переходные типы минеральных ассоциаций Катазона – устойчивые ассоциации высокотемпературных . метаморфических минералов
11 -5 Кристаллобластический ряд для алюмосиликатных мергелистых пород (по Х. Вильямсу, Ф. Дж. Тернеру, Ч. М. Гилберту, 1985) Рутил, титанит, магнетит Турмалин, кианит, андалузит, ставролит, гранат Эпидот, цоизит, форстерит Пироксены, амфиболы, волластонит Слюды, хлориты, тальк Доломит, кальцит Скаполит, кордиерит, полевые шпаты Кварц Параметры степеней идиоморфизма кристаллических зерен Параметр Энергия формы (сила кристаллизации) Степени идиоморфизма Низкая Средняя Высокая Ксенобласты Частично идиоморфные Идиобласты Вид кристаллов Название
11 -6 Факторы метаморфических преобразований 1. Температура T 2. Литостатическое давление PL 3. Стрессовое давление PS 4. Флюиды: а) Пневматолитовые (газовые) FPt б) Гидротермальные (жидкие) FGt : Источники флюидов: а) разложение гидроксил- и водосодержащих минералов KA 2[(Al. Si 3)O 10](OH)2 + Si. O 2 K[Al. Si 3 O 8] + Al 2 Si. O 5 + H 2 O Мусковит Кварц Ортоклаз Силлиманит Вода б) поступление из мантийных источников
11 -7 Параметры геологических процессов минералообразования (по Н. Л. Добрецову, с упрощением) Процессы Среда Температура, °С Поверхностные воды 0 ± 45 Гидротермальнопневматолитовые Гидротермы 0 - 400 Возгоны, эманации 400 - 500 Контактово-метаморфические и метасоматические Фильтрационные растворы 500 -700 Поровые флюиды Давление(кб) 650 -900 Экзогенные 0 - 0, 1 0 - 1, 0 0, 5 – 3, 0 Концентрация компонентов Кинетические особенности Низкая Высокая (рассолы) Низкая скорость реакции, неравновесность Высокая; особая роль серы и рудных компонентов Локальные равновесия Высокая Локальные равновесия Низкая 3, 0 – 20, 0 Низкая Медленные превращения, близкие к равновесным 0 – 10. 0 Высокая Особая роль щелочей и воды Зависимость скорости кристаллизации от Р и Т 300 - 650 Региональнометамофические Поровые флюиды Магматические Силикатные расплавы 650 - 1000 700 - 1200
11 -8 Механизмы метаморфизма и локальность равновесий 1. Химические реакции: Ca. CO 3 + Si. O 2 Ca. Si. O 3 + CO 2 2. Полиморфные превращения 3. Локальная перекристаллизация 4. Вязко-пластические деформации и реологическая дифференциация 5. Механическое перемещение горных масс
11 -9 Полосчатая текстура в мигматите (форм. Попл Хилл, горы Адирондак, штат Нью-Йорк, США) Фото: Steven Schimmrich http: //hudsonvalleygeologist. blogspot. com/2010/10/migmatite_19. html
11 -10 Птигматитовая (плойчатая) текстура в мигматите http: //www. earth. ox. ac. uk/ ~oesis/field/medium/ hornblende 1. jpg Фото: D. J. and F. G. Waters
2](https://present5.com/presentation/-29992824_131963950/image-11.jpg "11 -11 Минералы метаморфических пород В сланцах: Тальк Mg 3 [Si 4 O 10](OH)2")
11 -11 Минералы метаморфических пород В сланцах: Тальк Mg 3 [Si 4 O 10](OH)2 В кристаллических сланцах и гнейсах : Андалузит (6)Al(5)Al[Si. O 4]O Силлиманит (6)Al[Al. Si. O 5] Кианит (дистен) (6)Al 2[Si. O 4]O Ставролит Fe. Al 4[Si. O 4]2 O 2 (OH)2 Кордиерит Mg 2 Al 3 [Al. Si 5 O 18] В амфиболитах: Альмандин Fe 3 Al 2[Si. O 4]3 Пироп Mg 3 Al 2[Si. O 4]3 В скарнах: Гроссуляр Ca 3 Al 2[Si. O 4]3 Андрадит Ca 3 Fe 2[Si. O 4]3
11 -12 Андалузит (хиастолит ) (Кейвы, Кольский п-ов) 1 см Фото: А. А. Евсеев http: //geo. web. ru/druza/m-novmirk_20. htm
11 -13 Кианит (Кейвы, Кольский полуостров) 1 см Фото: Л. Иоффе http: //geo. web. ru/druza/33_3. htm
11 -14 Хиастолит, замещенный кианитом (пров. Шэньси, Китай) 1 см http: //geo. web. ru/druza/m-novmir. K_42. htm Фото: R. Weller http: //geo. web. ru/druza/m-andal_3_0942. JPG
11 -15 Силлиманит в призматических кристаллах Катугин, СВ Забайкалье, Россия. Минералогический музей РГГРУ 1 см Фото: А. А. Евсеев http: //geo. web. ru/druza/m-sillim_13_3386. jpg
11 -16 Ставролит (Семиостровье, Кольский п-ов, Россия) Фото: А. Евсеев http: //geo. web. ru/druza/33_3. htm Кейвы, Кольский полуостров. Фото: Л. Иоффе http: //www. catalogmineralov. ru/sample/2468. html 1 см Коллекция Школьного Факультета http: //www. catalogmineralov. ru/sample/594. html
11 -17 Кордиерит (Кандалакши, Кольский п-ов, Россия) 1 см Фото: А. А. Евсеев http: //geo. web. ru/druza/33_3. htm
11 -18 Альмандин (р. Стикин, ЮВ Аляска, США) Провес кровли массива кварцевых диоритов Хлорит, биотит, мусковит, силлиманит, ставролит, плагиоклаз, графит и ильменит 1 см http: //www 1. newark. ohio-state. edu/Professional/OSU/Faculty/jstjohn/Wrangell%20 Garnet%20 Schist/Wrangell%20 garnet%20 schist. htm
11 -19 Метастабильные и реликтовые минералы Реликтовые минералы Устойчивые: Кварц Полевые шпаты Неустойчивые: Оливины Пироксены Амфиболы
11 -20 Тренды метаморфизма Гипотетические тренды: 1 – PT-тренд, 2 – PTt-тренд; Метаморфизм: прогрессивный (восходящие участки трендов) регрессивный (нисходящие участки трендов) PTt-тренд для серии Такануки метаморфического террейна Абукума (по Yiroi et al. , 1998; заимствовано у Склярова и др. , 2001)
11 -21 Петрогенетическая схема фаций метаморфизма (по Н. Л. Добрецову, В. В. Ревердатто, В. С. Соболеву, Н. В. Соболеву, В. В. Хлестову, 1970) 1 -2 – линии минеральных равновесий: 1 - достоверные, 2 – проблематичные; 3 – поле эклогитизации базальтоидов; 4 – границы фаций и субфаций; 5 – вероятные границы поля метамофизма. А - фации низких давлений (контактовый метаморфизм), В и С – фации умеренных и высоких давлений (региональный метаморфизм).
11 -22 Совмещение схем метаморфических фаций По Н. Л. Добрецову и др. , 1970: А 0 -А 4 - фации низких давлений (контактовый метаморфизм), В 1 -В 5 – фации умеренных давлений (региональный метаморфизм), С 1 -С 4 - фации высоких давлений (региональный метаморфизм). Фации по И. Д. Ярдлею (1991): 1 - цеолитовая, 2 - пренит-пумпеллиитовая, 3 - альбит-эпидотовая, 4 - роговообманковая, 5 - пироксен-роговиковая, 6 - санидинитовая, 7 - зеленых сланцев, 8 - амфиболитовая, 9 - гранулитовая, 10 - голубых сланцев, 11 - эклогитовая; 12 - переходные ассоциации.
11 -23 Структуры и текстуры Диабластическая Катакластические структуры Гомеокластические Гранокластическая Лепидокластическая Гетерокластические Кластопсефитовая Кластогранитовая Кластоофитовая Кластопорфировая Реликтовые структуры бластогранитовая, бластоофитовая, бластопорфировая, бластопсефитовая
11 -24 Систематика метаморфических пород (по П. Ниггли и У. Грубенманну) Магматические породы 1) Кислые 2) Средние 3) Основные 4) Ультраосновные 5) Щелочные 6) Рибекитовые Осадочные породы 7) Глинистые 8) Песчаники 9) Полукарбонатные 10) Карбонатные 11) Железистые 12) Бокситы Условия преобразования: эпизона, мезозона и катазона Учтено: разнообразие составов магматических (1‑ 6) и осадочных пород (7‑ 12) Использовано: три основания классификации: химическое (1‑ 5, 11) минералогическое (6) горно-породное (7‑ 10, 12)
11 -25 Классы исходных пород при образовании метаморфитов Метаморфизм Региональный Контактовый Катакластический Степень мет-ма Низ. Ср. Выс. Компоненты Исходные пород ы Ассоциации минералов Классы Метапелит ы Метааркозы Метакарбонатолиты Метабазиты Метаультрабазиты Глинистые сланцы Алевролит ы Аргиллиты Аркозы Риолиты Дациты Кислые туфы Гранитоиды Известняки, Глинистые известняки Доломитовы е известняки Базальты Андезибазальт ы Граувакки Долериты Габброиды Серпентинит ы Дуниты Магнезиты Доломиты Бониниты Мусковит Андалузит Кордиерит Кианит Силлимани т Альмандин Кварц Ортоклаз Альбит Олигоклаз Мусковит Биотит Кальцит Гроссуляр Андрадит Волластонит Спуррит Мервенит Битовнит Лабрадор Андезин Пироксены Амфиболы Хлорит Оливин Периклаз Шпинель Доломит Серпентин Тальк
11 -26 Главные метаморфические породы Виды метаморфиз ма Динамически й (катакласти -ческий) Ступени Пелитовый мета мор- Глины, физ аргиллиты, -ма глинист. сланцы Слюдисто. Низ. глинистые сланцы Глинисто. Сре слюдис-тые д сланцы Выс. Низ. Термальный (контактовый ) Сре д Выс. Низ. Динамо- Сре термальный д региональны ( ) й Выс. Пятнистые сланцы Узловатые сланцы Силлиманитовы е сланцы, роговики Аспидные сланцы, филлиты Слюдистые сланцы - Кварцполевошпатовы й Аркозы, гранитоиды, риолитоиды Какириты, брекчии, катаклазиты Милониты, ультрамилонит ы Филлониты, псевдотахилит ы (+мусковит) в цементе (+кордиерит) в цементе Q-пшп роговики, бухиты Кварцальбитов. сланцы Кристаллически е сланцы Гнейсы, гранулит, мигматиты Классы Карбонатны й Основной Известняки, доломиты Граувакки, базиты, андезиты Магнезиальны й Серпентиниты, дуниты, перидотиты Известковые сланцы - - - - - Известковые роговики - Пир. -плаг. роговики Известковые Зеленые сланцы Мраморы Мраморизованные известняки Амфиболиты Мраморы Эклогиты Антофиллитовые сланцы Бруситовые сланцы Оливинпирокс. роговики Магнезиальны е сланцы Пироксеноливиновые гранулиты Эклогиты
Скачать презентацию Лекция 11 Физико-химические основы метаморфизма Классификация Физикохимические особенности
Лкц11 - Контактиты (26 сл).ppt