Лекция 9. Вещественный (химический и минеральный) состав метаморфических

Лекция 9. Вещественный (химический и минеральный) состав метаморфических пород. Строение метаморфических горных пород. n Метаморфизм - образование устойчивых минеральных фаз, метаморфических структур и текстур. n Вещественный состав – химический и минералогический - зависят от состава исходных пород и от факторов метаморфизма.

Химический состав n Si. O 2, Al 2 O 3, Fe. O, Mn. O, Mg. O, Ca. O, Na 2 O, K 2 O, H 2 O, СО 2, P 2 O 5 n - глинистые и кварц-полевошпатовые (метапелиты) n - основные и средние магматические, туфогенные, граувакки, мергели (метабазиты) n - карбонатные породы, n - редкие – магнезиальные (ультраосновные), железистые, щелочные, марганцовистые.

Минеральный состав n Широко распространенные в магматических и метаморфических породах – ПШ, кварц, слюды, роговая обманка, оливин, большинство пироксенов; n Типичные для осадочных пород – кальцит, доломит; n Метаморфические, но могут быть вторичными в магматических - хлорит, серпентин, серицит; n Минералы высоких ступеней метаморфизма – дистен, ставролит, андалузит, силлиманит, некоторые гранаты.

Богатые алюминием (глинистые и кислые вулканиты) n Группа дистена: дистен (кианит) – силлиманит – андалузит Al. Al(Si. O 4)O. n Алунит (KAl 3(Si. O 4)2(OH)6), пирофиллит (Al 2(Si 4 O 10)(OH)2), корунд.

Богатые Al, Fe, Mg (глинистые породы). l Ставролит (Al 4 Fe(Si. O 4)2 O 2(OH)2), l хлоритоид (Fe, Mg, Mn)2 Al)O 2(OH)4 Al 3(Si. O 4)2 кордиерит (Mg. Fe)2 Al 3(Ai. Si 5 O 18)*n. H 2 O), гранаты-пиральспиты, хлориты.

Богатые кальцием (известняки и основные магматические породы). n Волластонит (Ca 3(Si 3 O 9), n везувиан (Ca 10 Al 4 Mg 2(Si. O 4)5(Si 2 O 7)2(OH)4, n скаполиты, гранаты-уграндиты, пренит, мелилит, эпидот Ca 2(Al, Fe)3 (OH)O (Si. O 4) (Si 2 O 7).

l Группа граната. Минералы с общей формулой R 3+2 R 2+3 (Si. O 4)3 ; где R+2 - Mg, Fe, Mn, Ca; а R+3 - Al, Fe, Cr, Mn. Кубические – I m 3 m. Z=8. l Группа алюминиевых гранатов (альмандин- Fe, пироп - Mg, спессартин - Mn) называется пиральспиты – красно-коричневые тона, l кальциевых (гроссуляр - Al, уваровит - Cr, андрадит - Fe) – уграндиты – желто-зеленые до бурых тона, между группами редко проявляется смесимость. l Гранаты образуют изоморфные ряды: пироп – альмандин, гроссуляр – андрадит.

Богатые магнием (доломиты и ультраосновные породы) n периклаз (Mg. O), брусит (Mg(OH)2), тальк, хондродит (Mg 5(Si. O 4)2 F 2. n 5. Акцессорные минералы – касситерит, топаз, графит, турмалин, шпинель.

n Форстерит (оливин) – серпентиниты. n Группа пироксенов: омфацит – эклогиты и дистеновые сланцы, жадеит – высокие давления n Группа амфиболов: тремолит глаукофан – высокие давления, хлоритоид.

Структуры метаморфических горных пород n Бластогенез. Бластовые структуры. n Бласты - минеральные зерна, образующиеся в процессе перекристаллизации или раскристаллизации минерального вещества в твердом состоянии при изменении физико-химических условий среды.

Кристаллобластический ряд по Ф. Д. Тернеру: l Рутил (Ti. O 2), сфен (титанит Ca. Ti(Si. O 4)O), магнетит l Турмалин, дистен, ставролит, гранат, андалузит l Эпидот, цоизит, форстерит l Пироксены, амфиболы, волластонит l Слюды, хлориты, тальк, стильпномелан l Доломит, кальцит l Скаполит, кордиерит, полевые шпаты l Кварц

n Очищение от примесей при бластогенезе. n Перекристаллизация с образованием равномерно- крупнозернистых структур. n Породы полнокристаллические, аморфное вещество (стекло) и пустоты не сохраняются. n Форма бластических зерен может быть идиоморфной, гипидиоморфной аллотриоморфной, скелетной; она в известной мере зависит от кристаллизационной способности минералов. n Равномернозернистые – гомеобластовые (гранобластовая, лепидобластовая, нематобластовая n Неравномернозернистые - гетеробластовые (порфиробластовая, пойкилобластовая, в т. ч. ситовидная) структуры. n Характерной особенностью внутреннего строения бластических зерен является их однородность. n Деформационные двойники

Порфиробласт граната в гнейсе

Пойкилобласт ставролита

l Катакластические структуры характеризуются кластическими зернами – обломками, которые образуются при дроблении и смятии минералов в результате динамометаморфизма. Дробление породы без перекристаллизации. Брекчиевидная, цементная, милонитовая. l Реликтовые структуры. Приставки «класто» или «бласто» + название структуры исходной породы (бластопсаммитовая. Бластогранитовая)

l Строение метасоматитов: Метазернистые структуры характерны для минеральных зерен, выросших в твердой среде в результате метасоматоза. Для метакристаллов и метазерен характерно ситообразное строение, некоторые метакристаллы имеют скелетную форму. Метакристаллы и метазерна могут иметь зональное, секториальное, двойниковое внутреннее строение. Если при полном или почти полном замещении сохраняется морфология замещаемого минерала - псевдоморфозы.

Текстуры метаморфических горных пород l Неориентированные. l Массивная, пятнистая. l Линейно-ориентированные. l Полосчатая, сланцеватая (параллельно, волнисто), плойчатая, гнейсовая (очковая, линзовидная). l Какатакластические и милонитовые текстуры

Текстуры динамометаморфизма

Лекции 10 -11. Фации регионального метаморфизма и локального метаморфизма. n Метаморфическая фация - совокупность метаморфических пород, достигших химического равновесия при существовавших температурах и давлении. n Минеральный состав породы – функция физико- химических условий + химический состав. Конвергентность метаморфических горных пород. n Фации включают минералы, устойчивые в широких пределах температур и давлений и критические минералы (минералы-индексы). n Уровень достигнутого породой метаморфизма называется степенью или ступенью метаморфизма.

Правило фаз Гольшмидта для метаморфических пород P+F=C+2 n P – число фаз n F – число степеней свободы системы n C - число химических компонентов n Большинство метаморфических пород многокомпоненты. Число степеней свободы два и более (давление, температура), отсюда P C.

Фации средних давлений – региональный метаморфизм n Фация зеленых сланцев. Слабоизмененные осадочные породы (серицитовые и хлоритовые сланцы), зеленокаменная формация древних магматических комплексов. Характерные минералы: низкотемпературные и гидроксилсодержащие - хлорит, мусковит, тальк, серпентин. Температура – 300 -500 С. Нижняя граница отсутствие каолинита, верхняя – исчезновение роговой обманки, альмандина. n Фация эпидотовых амфиболитов. Эпидотовые сланцы, мраморы, гнейсы, некоторые гранито-гнейсы. Минералы-индикаторы - эпидот, кианит, олигоклаз, ставролит, гранат (альмандин). Температура 500 -650. Нижняя граница – эпидот, верхняя – замена кварца и мусковита на силлиманит. n Амфиболитовая фация. Гнейсы, дистен-гранат-слюдяные сланцы, амфиболиты, кварциты. Характерные минералы: средний плагиоклаз, гранат (альмандин, в известковых породах - гроссуляр), ставролит. Соответствуют средней и высокой ступеням метаморфизма. Температура до 800. Верхний предел – равновесие кварц- ортопироксен, исчезновение ромбических амфиболов. Возможно анатектическое плавление гранитного расплава. n Гранулитовая фация. Крупнокристаллические разновидности гнейсов, амфибролитов, мраморов. Минералы-индикаторы: гиперстен, диопсид, магнетит, рутил, кордиерит, шпинель. Слоевые силикаты разлагаются. Верхнее поле – линия плавления базальта, температура до 900 -1000. n Эклогитовая фация. Эклогит = пироксен + гранат. Породы основного и ультраосновного состава. Характерные минералы: омфацит, гранат с высоким содержанием гроссуляровой и пироповой составляющей. Второстепенные - кианит, рутил.

Фации высоких давлений – региональный метаморфизм – зоны высоких давлений n (Фации голубых сланцев). Жадеит-лавсонит- глаукофановая фация – давление выше 8 -10 кбар, глаукофан-альмандиновая (дистен-мусковитовых сланцев) до 15 кбар, дистеновых гнейсов и амфиболитов – температура 650 -850 и давление 10 -17 бкар, эклогитовая – нижний предел – наличие граната с не менее 50% пироповой составляющей, верхний предел – линия базальтового расплава. Отграничены от фаций средних давлений линией устойчивости дистена. Низкая температура, высокое давление.

Фации контактового метаморфизма n Мусковит-роговиковая, температура 550 -600, n Амфибол-роговиковая – 600 -800, n Пироксен-роговиковая – 700 -800 до 900, n Санидинитовая (спуррит-мервинитовая). n Запрещенные минералы – дистен, ставролит, жадеит, глаукофан и гранаты с более 20% пиропа. n Номенклатура – термины «роговик, гнейс, сланец, гранулит» – исторически сложились, идут с прилагательными минерального состава + по возможности генетическая приставка «пара-» или «орто-» .

Породы катакластического метаморфизма n Тектонические брекчии n Катаклазиты n Милониты n В названии деформированной породы должна быть по возможности отражена исходная порода – «гранитный катаклазит» .

Пространственные взаимоотношения метаморфических пород n Контактовый метаморфизм – контактовые ореолы. Зональность контактовых ореолов. n Метасоматоз – зональность метасоматитов. n Динамометаморфизм – приуроченность к крупным тектоническим разломам. n Ударный – импактный метаморфизм –зональность n Региональный метаморфизм – характерны линейно- ориентированные текстуры. Региональный метаморфизм – орогенез складчатость и разрывные нарушения, образовавшиеся в разное время по отношению к самому метаморфизму. Контакт по зонам разлома пород разных степеней метаморфизма.

l Корреляция магматизма и метаморфизма. Снижается роль гранулитового метаморфизма. В континентально-океаническую стадию появляется глаукофановый метаморфизм. l Полезные ископаемые, связанные с метаморфическими породами l Каждый метаморфический комплекс имеет металлогеническую специализацию. В метаморфических породах докембрия сосредоточено 68% запасов железных руд, 94 - хромитов, 60% меди, 93% - кобальта, 66% - урана, все запасы слюд. l Большая группа месторождений, связанных с метасоматическими процессами.