Основные типы метаморфизма

По масштабам пространственного размещения, особенностям проявления и по преобладаниям тех или иных факторов метаморфизм в общем виде подразделяется на два типа: региональный и локальный.

Региональный метаморфизм — процесс, охватывающий большие территории, огромные объемы горных пород, например в горноскладчатых областях, и протекающий на больших глубинах при высоких температурах и давлениях, с участием флюидов.

По мере повышения температуры и давления с погружением на все увеличивающиеся глубины происходит смена минеральных ассоциаций (парагенезов). В связи с этим финский геолог П. Эскола ввел понятие «метаморфическая фация».

Метаморфическая фация — это парагенез минералов, образованный в условиях определенных температур и давления. Фации метаморфизма обычно называются по наиболее типичному для нее и широко распространенному типу пород или минералов, например цеолитовая, амфиболитовая, зеленых сланцев и др. Каждая фация состоит из нескольких типов пород, минеральный состав которых определяется не только давлением и температурой, но и составом метаморфизующейся породы. При региональном метаморфизме выделяются фации: низкотемпературная — цеолитовая (t° < 250 °С) и давление не более 3—5 кбар; пренит — пумпеллиитовая (t° = 250—350 °С), давление около 6 кбар; зеленых сланцев (t° до 550 °С) и давление 7—10 кбар; амфиболитовая (t° = 600—800°С) и давление от 4 до 8 кбар; гранулитовая (t° от 750—800 до 900—1000°С) и давление от 5 до 12—13 кбар (рис. 12.1).

При региональном метаморфизме чаше выделяют три наиболее важные фации. Зеленосланцевая фация относится к низкой ступени метаморфизма и названа по характерным для нее зеленым сланцам, которые развиваются по базальтам и их туфам и содержат хлорит, зеленую роговую обманку и эпидот. Присутствие глаукофана — голубой роговой обманки — отмечает зоны аномально высоких давлений до 12 кбар и низких температур 300—400 °С, что связано с действием односторонне направленного давления в зонах разломов (см. рис. 12.1). Амфиболитовая фация характеризует среднюю ступень метаморфизма, а ее характерными минералами являются амфиболы, слюды (биотит, мусковит), реже фанаты. Гранулитовая фация — высшая ступень регионального метаморфизма, называется по типичной породе — фанулиту, состоящей из кварца, полевых шпатов, фанатов и пироксенов. На этой ступени уже не могут существовать минералы, содержащие воду. Характерной породой этой фации является эклогит, сложенный гранатами и пи-роксенами.

Метаморфизм с возрастанием температуры и давления, которые приводят к появлению все более высокотемпературных ассоциаций, называется прогрессивным, а с понижением — регрессивным или диафторезом. Метаморфизм, приводящий к плавлению пород, называется ультраметаморфизмом.

Локальный метаморфизм охватывает значительно меньшие площади и контролируется определенными структурно-тектоническими элементами — разломами, контактами с интрузивными породами, складчатыми дислокациями. К локальным проявлениям относятся ниже описанные типы метаморфизма.

Контактовый метаморфизм проявляется на контакте интрузий и вмещающих пород, основными факторами его является температура и химически активные вещества. По данным B.C. Соболева, для контактового метаморфизма характерны температуры от 550 до 900 °С. С остывающими и медленно кристаллизирующимися интрузивами связано развитие метасоматоза. Химически активные флюиды проникают в окружающие породы и, вступая с ними в обменные реакции, приводят к резкому изменению химического состава как вмещающих пород, так и самого интрузивного тела, образуя метасоматиты. Степень, характер и площадь изменения вмещающих пород зависят от температуры, объема и состава внедрившейся интрузии. Типичными породами контактового метаморфизма — метасоматитами — являются скарны, грейзены, листвениты, роговики и др.

Динамометаморфизм (катакластический метаморфизм) происходит в узких зонах разломов, развивающихся в условиях сжатия под действием однонаправленного давления — стресса, заключается в механическом разрушении (дроблении и перетирании) пород — катаклазе. Как правило, этот метаморфизм проходит без участия температуры, но поскольку область его максимального проявления приурочена к зонам разломов, служащими путями проникновения тепловых потоков и растворов, он может сопровождаться повышением температуры и образованием новых низкотемпературных минералов — талька, хлорита, серицита и др. В зависимости от степени дробления пород выделяются тектонические брекчии, катаклазиты, милониты.

Ударный (импактный) метаморфизм возникает при падении метеоритов на поверхности Земли и характеризуется очень высокими кратковременными давлениями и температурами. Кратеры, образующиеся при ударе метеоритов, называются астроблемами. В центре астроблемы давление может достигать 10в3—10в4 кбар, а температура — 10в4 °С. Породы, образующиеся при ударном метаморфизме, называются импактитами.

Характерными новообразованиями ударного метаморфизма являются высокобарические (P = 30 кбар) и высокотемпературные (t° = 1000 °C) минералы кварца: коэсит (моноклинальный кварц с более плотной кристаллической упаковкой) и стишовит (P = 100 кбар, t° = 1000 °С), а также алмаз. Этот тип метаморфизма стал выделяться сравнительно недавно в связи с повышением интереса к астроблемам и введен в литературу В.Е. Хаиным в 1988 г.