Метаморфические горные породы

Тип:
Добавлен:

Реферат

Метаморфические горные породы

Содержание

1. Общие сведения о метаморфических горных породах

2. Основные типы метаморфических горных пород

2.1 Породы контактового метаморфизма

2.2 Породы динамометаморфизма

2.3 Породы регионального метаморфизма

Литература

1. Общие сведения о метаморфических горных породах

Метаморфические горные породы являются геологическим результатом процесса метаморфизма (греч. "метаморфозис" - превращение) - процесса преобразования магматических или осадочных горных пород под воздействием высоких температур, давлений и газово-водных флюидов. Метаморфические породы образуют третью генетическую группу горных пород и очень широко распространены в земной коре. Ими практически полностью сложены фундаменты древних платформ, обнажающиеся их части - щиты, а также ядра складчатых поясов. С этими породами связаны важные в практическом отношении месторождения, содержащие железные руды, графит, золото, уран, медь, кварциты, мрамор и др.

Метаморфические изменения горных пород начинаются при повышении температуры до +2000С и увеличении всестороннего, или литостатического давления. Помимо литостатического, важное значение имеет ориентированное, или стрессовое давление, связанное с тектоническими направленными движениями. Стрессовое давление вызывает механические деформации и дробление горных пород. В результате открываются пути для миграции глубинных мантийных флюидов, которые переносят тепло, активно участвуют в химических реакциях и играют роль катализаторов. Установлено, что без участия флюидов метаморфические изменения пород почти не происходят или крайне незначительны. Поэтому флюиды являются одним из основных факторов метаморфизма.

Под совокупным действием вышеназванных факторов метаморфизма - температуры, давления и флюидов происходит частичная или полная перекристаллизация минералов исходных горных пород. При этом важно отметить, что перекристаллизация пород происходит в твердом состоянии и сопровождается изменением их состава и строения (структуры и текстуры). Соответственно метаморфические породы обладают новыми структурными и текстурными признаками, а часто и минеральным составом, отличающимися от аналогичных характеристик первичных пород.

Минеральный состав. В составе метаморфических пород встречаются многие минералы магматических и осадочных пород. Отличие метаморфических пород заключается в том, что они состоят главным образом из минералов, устойчивых в условиях высоких температур и давлений. К ним относится большинство минералов магматических пород: кварц, полевые шпаты, слюды, пироксены, амфиболы и др., а также характерный минерал осадочных пород - кальцит. Наряду с ними присутствуют типично метаморфические минералы: тальк, хлориты, актинолит, эпидот, гранаты, графит, андалузит и др.

Структура. Для большинства метаморфических пород характерна полнокристаллическая структура, которая различается размерами и формой кристаллических зерен. Форма зерен разнообразная, но особенно распространены пластинчатые (листоватые, чешуйчатые) и удлиненные (игольчатые, волокнистые) минералы, что связано с приспособлением их к условиям кристаллизации при сильном ориентированном давлении. В общем случае размеры кристаллических зерен увеличиваются по мере роста температур метаморфизма; встречаются также обломочная или катакластическая структура (катакласты - обломки минеральных зерен или первичной породы), возникающая при тектоническом дроблении исходной породы, реликтовая или остаточная, отражающая черты структуры первичной породы, подвергшейся метаморфизму.

Текстура. Является важнейшим диагностическим признаком метаморфических пород. Наибольшим распространением пользуются сланцеватые и гнейсовые текстуры.

Сланцеватая текстура характеризуется наличием в породе множества параллельных плоскостей и выражается в способности породы раскалываться на тонкие пластинки или плитки. Она является следствием расположения листоватых и чешуйчатых минералов плоскими поверхностями параллельно друг другу.

Гнейсовая текстура характеризуется чередованием полосок различного минерального состава, поэтому гнейсовыми обычно называют полосчатые текстуры с разными типами полосчатости. Такие текстуры более "грубые" по сравнению со сланцеватыми.

Из других текстур метаморфических пород различают: массивную - при отсутствии ориентировки, слагающих породу минералов; полосчатую - проявляющуюся в чередовании различных по составу пород, образующихся при наследовании текстур осадочных пород и др; плойчатую - когда порода собрана в мелкие складки, гофрирована; очковую и пятнистую, представленных соответственно округлыми овоидами ("очками") и пятнами, выделяющимися на общем фоне породы и др.

Форма залегания. Форма геологических тел метаморфическх пород определяется в значительной степени залеганием исходных осадочных или магматических горных пород. Так, от осадочных пород наследуется пластовая форма залегания, от магматических - форма интрузий или покровов. Однако процесс метаморфизма исходных горных пород сопровождается деформацией их залегания, поэтому формы нахождения метаморфических пород могут быть самыми разнообразными.

Региональный метаморфизм охватывает огромные площади (нередко в десятки и сотни тысяч км2) и поэтому является наиболее распространенным. Региональный метаморфизм происходит на больших глубинах, где обеспечивается воздействие на исходные горные породы высоких температуры и давления, а также глубинных флюидов. В результате образуется широкий спектр метаморфических пород, испытавших, как правило, глубокие изменения как в строении, так и в составе.

метаморфическая горная порода метаморфизм

Локальный метаморфизм, в отличие от регионального проявляется на ограниченных площадях и подразделяется на контактовый и динамометаморфизм.

Контактовый метаморфизм связан с внедрением магматических расплавов в земную кору, застывающих в виде интрузивных массивов. Вокруг таких массивов под тепловым воздействием магматических расплавов, а также горячих газово-водных флюидов на относительно холодные вмещающие породы и образуются ореолы контактово-метаморфизованных пород.

Динамометаморфизм связан с зонами крупных тектонических разломов, в основном, с надвигами, покровами и сдвигами, где главную роль в изменении пород играет сильное ориентированное давление - стресс. В связи с этим подобный метаморфизм называют стрессовым или дислокационным.

Следует отметить еще один относительно редкий тип локального метаморфизма - ударный метаморфизм, возникающий при воздействии на горные породы мощной ударной волны, вызванной падением на землю крупных метеоритов, при котором мгновенно выделяется огромная энергия. При образовании метеоритного кратера или астроблемы (греч. "астра" - звезда, "блема" - рана) породы разрушаются, дробятся, плавятся и испаряются. Горные породы, образующиеся при таком мгновенном ударном событии, называются импактитами (англ. "импэкт" - удар). Ударный метаморфизм проявляется в образовании различных пород и новых минералов, а также в изменении структуры минералов.

В настоящее время на поверхности Земли установлено около 200 астроблем, наиболее крупной из которых является Попигайская на севере Сибири, достигающая 100 км в диаметре. В целом, ударный метаморфизм имеет локальное распространение и не выходит за пределы метеоритного кратера.

2. Основные типы метаморфических горных пород

2.1 Породы контактового метаморфизма

Роговики - наиболее распространенные породы контактового метаморфизма, представляющие собой измененные в контакте с магматическим расплавом осадочные песчано-глинистые породы. Это плотные мелкозернистые породы серого, темно-серого или почти черного цвета с зеленоватым оттенком. Нередко обладают пятнистостью. Имеют отчетливо выраженный раковистый излом. Минеральный состав разнообразен и зависит от состава исходных пород. Наиболее характерны кварц и слюда, часто присутствуют полевые шпаты, гранаты, кордиерит, хлорит и другие минералы. Для контактовых роговиков типична микрокристаллическая структура и массивная текстура.

Скарны - плотные кристаллические породы массивной текстуры. Образуются при внедрении гранитного расплава в осадочные карбонатные породы (известняки, доломиты) под действием постмагматических растворов (горячих газово-водных флюидов), отделяющихся от остывающего гранитного расплава. Главные породообразующие минералы скарнов - пироксены, амфиболы и гранаты, присутствуют также эпидот, актинолит, карбонаты и рудные минералы.

2.2 Породы динамометаморфизма

Эти породы образуются, как отмечалось, в зонах разрывных тектонических нарушений и в зонах дробления и перетирания. При этом деформации подвергаются не только сами породы, но и минералы.

Тектонические брекчии - наиболее распространенные породы динамометаморфизма. Состоят из остроугольных обломков раздробленных первичных пород самой различной величины, сцементированных мелкораздробленными, перетертыми обломками тех же пород (горной мукой). Структура обломочная (катакластическая), текстура массивная.

Дальнейшие динамометаморфические изменения горных пород вызывают появление катаклазитов, а при полном перетирании пород - милонитов.

Катаклазиты - представляют собой раздробленные не только породы, но и слагающие их минералы. Внутреннее строение характеризуется присутствием сильно деформированных, изогнутых, раздробленных зерен минералов и часто наличием мелкогранулированной полиминеральной связующей массы (цемента). Структура обломочная (катакластическая), текстура массивная, иногда очковая.

Милониты (греч." милос " - мука, мельница) - тонкоперетертые плотные породы. Милониты от катаклазитов отличаются большей степенью дробления материала первичных пород и развитием параллельной текстуры. В результате интенсивного перетирания минеральных зерен породы образуется тончайшая пыль. Эта пыль имеет тонкую полосчатость, на фоне которой могут возникать и расти новые минералы в виде характерных овоидов, или " очков". Структура обломочная (катакластическая). Текстура тонкополосчатая, нередко линзовидно-полосчатая (очковая).

2.3 Породы регионального метаморфизма

Породы регионального метаморфизма представляют самую распространенную группу метаморфических пород. В зависимости от особенностей исходных осадочных или магматических пород при региональном метаморфизме возникают определенные виды метаморфических пород, которые по мере нарастания интенсивности метаморфизма претерпевают закономерные изменения состава и строения. При этом формируются характерные ряды пород, представляющие собой последовательные этапы преобразования исходной породы.

Ниже приводится описание наиболее распространенных пород регионального метаморфизма от менее метаморфизованных к более метаморфизованным. Особенно отчетливо метаморфические изменения по мере нарастания интенсивности метаморфизма выражены при преобразовании глинистых пород.

Филлиты (греч." филлитес " - листоватый) - образуются при дальнейшем метаморфизме глинистых сланцев. В отличие от последних филлиты более плотные, мелкозернистые породы, не содержат глинистых минералов и обладают хорошо выраженной сланцеватостью (листоватостью), что и определяет их название. Характерным признаком является шелковистый блеск на плоскостях сланцеватости, что связано с наличием макроскопически различимых листочков слюд. Главными минералами, слагающими филлиты, являются серицит, хлорит и кварц. Их окраска очень разнообразна и связана обычно с цветом господствующего минерала (белая, серая, зеленоватая и др.), однако нередко бывает унаследованной (черные филлиты с углистым веществом) или обусловленной примесями. Структура микрокристаллическая, текстура тонкосланцеватая Разновидности филлитов и глинистых сланцев, хорошо раскалывающиеся на тонкие и ровные плитки, называются кровельными сланцами. Они плотны, вязки и водонепроницаемы.

Кристаллические сланцы - образуются при дальнейшем метаморфизме филлитов и отличаются от последних лучшей степенью раскристаллизации. Это отчетливо зернистые, сланцеватые породы, с сильным шелковистым блеском и наличием хорошо различимых чешуек минералов. Некоторые минералы в них линейно ориентированы. Кристаллические сланцы состоят в основном из зерен кварца и слюд (биотита и мусковита); иногда присутствуют также гранаты и графит, образующийся из углистого вещества и другие минералы. Цвет пород различный и обусловлен окраской основных и сопутствующих минералов. Наиболее распространенными представителями кристаллических сланцев являются слюдяные сланцы, состоящие почти целиком из слюды и кварца. По преобладающей слюде различают мусковитовые, биотитовые и двуслюдяные сланцы - при одновременном присутствии биотита и мусковита. Структура полнокристаллическая, текстура сланцеватая, нередко плойчатая.

Гнейсы - наиболее глубоко метаморфизованные глинистые породы. Они отличаются большей крупнозернистостью, меньшим содержанием слюд и состоят в основном из кварца и полевых шпатов с участием темноцветных минералов (амфиболов и пироксенов). Из-за меньшего содержания пластинчатых минералов гнейсы обладают более грубой сланцеватостью и труднее раскалываются на пластинки. Для гнейсов типична гнейсовая - полосчатая текстура, обусловленная чередованием полос светлых и темноцветных минералов. В этом их главное отличие от гранитов, к которым они близки по минеральному составу. Между гнейсами и гранитами существуют взаимные переходы. Промежуточные породы, в которых в той или иной степени выражена полосчатая текстура, называются гранито - гнейсами.

Существенно иные изменения происходят при метаморфизме песчаников и известняков. Метаморфизм этих пород - относительно простых по минеральному и химическому составу заключается в изменении их строения, а минеральный состав сохраняется почти без изменений.

Кварциты - образуются при метаморфизме кварцевых песков и песчаников, а также кремнистых (трепелы, опоки) и других богатых кремнеземом пород. Кварциты представляют собой зернистые породы, состоящие почти полностью из зерен кварца. Это очень крепкие породы с раковистым изломом, отдельные зерна в которых часто неразличимы. Цвет различный, но преимущественно серый. Структура полнокристаллическая, обычно мелкозернистая. Текстура массивная, иногда слабо выраженная сланцеватая.

Мраморы - зернистые метаморфические породы, образующиеся при перекристаллизации известняков. Практически целиком состоят из кальцита, обладают полнокристаллической структурой с различными размерами зерен и обычно массивной текстурой. Чистые разности мраморов отличаются белым цветом. Примеси вызывают различную окраску - серую, голубую, розовую и др. Мраморы, содержащие небольшое количество цветных минералов (гранаты, пироксены и др.) называются кальцифиром. Мраморы и кальцифир бурно реагируют с соляной кислотой.

Последовательные преобразования по мере нарастания интенсивности метаморфизма прослеживаются и по изменению магматических пород. В результате метаморфизма кислых интрузивных и эффузивных пород образуются слюдяные сланцы, которые затем переходят в гнейсы. Для средних и основных пород этот ряд представлен хлоритовыми сланцами, которые при дальнейшем метаморфизме переходят в амфиболиты. Ультраосновные породы преобразуются в тальковые сланцы, а затем в серпентиниты (змеевики). Метаморфические изменения ультраосновных пород отчетливо выражены и при постепенном снижении интенсивности метаморфизма. Такой метаморфизм в отличие от рассмотренного выше прогрессивного называется регрессивным метаморфизмом. При регрессивном метаморфизме ультраосновных пород они последовательно преобразуются в амфиболиты, тальковые сланцы и, наконец, в серпентиниты.

Хлоритовые сланцы - представляют собой сланцеватые или чешуйчатые породы, состоящие в основном из хлорита. В небольшом количестве в них присутствуют кварц, актинолит, тальк, эпидот, слюды и другие минералы. Цвет их зеленый - от светло-зеленого до темно-зеленого. Обладают незначительной твердостью, жирные на ощупь. Структура полнокристаллическая, текстура сланцеватая, чешуйчато-сланцеватая.

Амфиболиты - плотные породы, состоящие в основном из роговой обманки и полевого шпата (плагиоклаза). В них также могут присутствовать кварц, эпидот, гранаты, хлорит и другие минералы. Цвет амфиболитов от серого до черного, но всегда с зеленоватым оттенком. Структура полнокристаллическая, а текстура разнообразная и определяется соотношением слагающих породу минералов: массивная, сланцеватая, гнейсовая (полосчатая), пятнистая и др.

Тальковые сланцы - тонкосланцеватые или чешуйчатые породы, состоящие в основном из мелких гибких листочков талька. Цвет их белый, серый, зеленоватый. Блеск шелковистый или перламутровый на плоскостях сланцеватости. Тальковые сланцы мягкие, жирные на ощупь. Почти чистые тальковые сланцы называются тальковым камнем. Структура полнокристаллическая, текстура сланцеватая, чешуйчатая.

Серпентиниты (змеевики) - плотные оливково-зеленые, темно-зеленые до черного цвета породы, часто неравномерно окрашенные (пятнистые), с малой твердостью и блестящими поверхностями скола. Состоят из серпентина (змеевика), часто присутствуют хлорит, тальк и асбест. Структура скрытокристаллическая, текстура массивная, иногда пятнистая.

При максимальном проявлении метаморфизма многие из перечисленных выше и другие первично-осадочные и магматические породы переходят в гранулиты и эклогиты - породы высшей степени метаморфизма.

Литература

1.Короновский, Н.В. Общая геология: учебник. - М.: КДУ, 2006, С. 418-430.

2.Практическое руководство по общей геологии: Учебное пособие для студентов вузов / А.И. Гущин, М.А. Романовская, А.Н. Стафеев, В.Г. Талицкий; Под ред. Н.В. Короновского. - М.: Издательский центр "Академия", 2004. - 160 с.

.Короновский Н.В. Геология: Учебник для экол. специальностей вузов / Н.В. Короновский, Н.А. Ясаманов. - М.: Издательский центр "Академия", 2003, С.398 - 405.

.Основы геологии: Учебник для географических специальностей вузов/ Н.В. Короновский, А.Ф. Якушева. - М.: Высшая школа, 1991, С.236-240.

.Пособие к лабораторным занятиям по общей геологии: Учеб. пособие для вузов / В.Н. Павлинов, А.Е. Михайлов, Д.С. Кизевальтер и др. - М.: Недра, 1988. - 149 с.

.Лебедева, Н.Б. Пособие к практическим занятиям по общей геологии. - М.: Изд-во МГУ, 1986. - 102 с.

.Миловский, А.В. Минералогия и петрография. - М.: Недра, 1985, С.351-378.

Copyright © 2018 WorldReferat.ru All rights reserved.