В зависимости от РТ-условий наложившегося метаморфизма можно выделять прогрессивный и регрессивный полиметаморфизм. Прогрессивный полиметаморфизм характеризуется наложением высокотемпературных метаморфических процессов на породы, возникшие при менее высоких температурах. Регрессивный полиметаморфизм (диафторез) отличается наложением относительно низкотемпературных метаморфических процессов на породы, образовавшиеся при более высоких температурах.

Наиболее распространенным случаем прогрессивного полиметаморфизма является контактовый метаморфизм хлоритовых сланцев (фация зеленых сланцев) в контактовом ореоле гранитоидного или габброидного плутона. В результате теплового воздействия магмы хлоритовые сланцы во внутренних частях ореола испытывают перекристаллизацию и превращаются в более высокотемпературные роговики амфибол-роговиковой или пироксен-роговиковой фаций.

Регрессивный (ретроградный) метаморфизм (диафторез) представляет собой процесс минералогического, а иногда и структурно-текстурного приспособления высокотемпературных метаморфических пород к температурам, более низким, чем температуры их первого метаморфизма. Породы регрессивного метаморфизма называются диафторитами. Главным минералогическим признаком диафтореза является преобразование высокотемпературных минеральных парагенезисов в низкотемпературные. Чаще всего наблюдается замещение ассоциации роговая обманка+средний плагиоклаз типичным для амфиболитовой фации парагенезисом альбит + эпидот + хлорит, характерным для фации зеленых сланцев.

При регрессивном метаморфизме породы обычно подвергаются преобразованию в условиях низкотемпературной зеленосланцевой фации, однако известны случаи диафтореза в условиях эпидот-амфиболитовой и амфиболитовой фаций. В этих случаях говорят о глубинном диафторезе. Примером последнего является преобразование силлиманит-кордиеритовых гнейсов в биотит-мусковитовые сланцы, амфиболизация пироксена в эклогитах и т.д.

Для проявления регрессивного метаморфизма необходимо участие так называемых каталитических факторов, к которым обычно относят «сквозные» тектонические движения, создающие условия для циркуляции химически активных растворов. Таким образом, проявления регрессивного метаморфизма возможны при сочетании благоприятных условий: подъема температуры выше порога метаморфизма, наличия «сквозных» тектонических движений (трещиноватости) и присутствия достаточных количеств химически активных растворов.

3.6 Метасоматоз

Метасоматоз (метасоматизм) часто рассматривается как метаморфический процесс преобразования горных пород, происходящий путем замещения одних минералов другими и сопровождающийся изменением валового химического состава с сохранением твердого состояния породы в целом.

3.6.1 Главные особенности метасоматитов

Метасоматоз протекает под воздействием химически активных растворов, интенсивно насыщенных летучими компонентами, которые способствуют активному выносу одних и привноcу других. При этом метасоматоз сопровождается реакциями между минеральными компонентами породы и химически активными растворами, которые выступают здесь не только как среда и катализатор химических реакций, но и как активный реагент. В общем случае процесс метасоматоза происходит путем растворения замещаемого минерала и немедленной кристаллизации на его месте нового. Метаcоматические растворы обычно имеют генетическую связь с магматической либо с постмагматической деятельностью.

Метасоматоз обычно развивается локально в различной геологической обстановке при небольших давлениях на малых и, реже, средних глубинах. Мощность метасоматических пород составляет от нескольких сантиметров до первых десятков метров. Более значительная мощность - до сотен метров и до первых километров метасоматических пород - наблюдается в районах развития мигматит-плутонов, впереди фронта гранитизации (магматического замещения), а также в областях активного вулканизма с образованием вторичных кварцитов и пропилитов.

Д.С. Коржинский предлагает различать два типа метасоматических процессов: инфильтрационный и диффузионный. Инфильтрационный тип метасоматоза протекает в результате проникновения в изменяемую породу химически активных растворов по тектонически ослабленным участкам, насыщенным трещинами и по межзерновому пространству. При этом происходит обычно односторонний перенос компонентов растворами. При диффузионном метасоматозе привнос и вынос вещества осуществляются диффузионным путем, при этом перемещение компонентов происходит благодаря различию их концентраций в породных растворах. В природе наиболее широко представлен инфильтрационный метасоматоз. Большое значение для проявления метасоматических процессов имеют контакты различных по химическому составу и механическим свойствам пород. Например, кислотные растворы, идущие по трещинам на контакте алюмосиликатных и карбонатных пород, дают маломощные изменения в алюмосиликатных породах и очень интенсивное преобразование карбонатных пород (скарнирование).

Метасоматические образования, как правило, имеют зональное строение. По мере возрастания интенсивности метасоматических процессов число минералов в каждой последующей зоне, в направлении оси колонки, уменьшается вплоть до образования мономинеральных пород в осевой зоне. С метасоматическими процессами тесно связано оруденение. Рудные тела по времени образования могут быть синхронными, либо непосредственно следуют за метасоматическими образованиями, либо накладываются на них.

Породы, возникающие при метасоматозе, имеют очень разнообразный состав и называются метасоматитами. Все метасоматиты, несмотря на большие различия в составе, характеризуются некоторыми общими особенностями:

1. Размещение метасоматитов, как правило, контролируется зонами повышенной проницаемости (контакты разнородных пород, дизъюнктивные нарушения, зоны трещиноватости и рассланцовки).

2. В метасоматитах наблюдаются явления замещения одних минералов другими, что приводит к возникновению различных метасоматических, часто коррозионных структур.

3. В строении метасоматитов часто наблюдается метасоматическая зональность, которая выражается в уменьшении числа минералов по мере нарастания интенсивности метасоматического процесса. В целом, при метасоматозе обнаруживается стремление к возникновению анхимономинеральных пород.

4. В метасоматитах часто сохраняются структурнотекстурные особенности исходных пород, при этом процесс идет без изменения объема (при постоянном объеме). Это явление получило название закона постоянства объемов при метасоматозе (закон Линдгрена).

5. Со многими метасоматитами тесно связаны как рудные, так и нерудные полезные ископаемые. Поэтому наличие метасоматитов является критерием для поисков месторождений полезных ископаемых.

Структурно-текстурные особенности метасоматических пород отличаются большим разнообразием и изменчивостью. В метасоматитах встречаются многие структуры, свойственные породам изохимического метаморфизма.

По абсолютным размерам составных частей здесь встречаются практически все разновидности структур - от грубо- до тонкозернистых. Очень широким распространением пользуются гетеробластовые структуры, в том числе и порфиробластовые.

Часто наблюдаются гранобластовые, лепидобластовые, нематобластовые и промежуточные между ними типы структур. Одновременно с такими структурами во многих метасоматитах встречаются разнообразные структуры прорастания (пойкилобластовые и диабластовые).

Вместе с тем в метасоматических породах нередко обнаруживаются и своеобразные структуры, получившие название структур замещения. Среди этих структур наиболее распространенными являются следующие: замещение жилками, образование псевдоморфоз и замещение агрегатами.

Текстуры метасоматитов, также как и их структуры, характеризуются большим разнообразием. Во многих случаях в метасоматических породах сохраняются реликтовые текстуры исходных пород, претерпевших метасоматическое преобразование. Часто в метасоматитах встречаются полосчатые текстуры, отражающие слоистое строение исходных пород. Широким распространением пользуются пятнистые текстуры, проявляющиеся в наличии скоплений отдельных минералов или в различной крупности зерен в соседних участках. В целом можно говорить, что для метасоматитов типичны различные неоднородные текстуры, однако, наряду с ними, встречаются и однородные текстуры.

3.6.2 Классификация метасоматитов

Существует большое число классификаций метасоматических процессов и метасоматитов. Так, например, выделяется ряд типов метасоматических процессов:

1. Щелочной метасоматоз (привнос калия и натрия).

2. Кальциевый метасоматоз (привнос кальция).

3. Железо-магнезиальный метасоматоз.

4. Метасоматоз, связанный с привносом кремнезема, фтора, хлора, бора и др.

5. Метасоматоз с привносом бора и др.

До настоящего времени широко используется подразделение метасоматических процессов по минералогическим признакам: окварцевание, серицитизация, хлоритизация, карбонатизация, каолинизация и др.

В настоящее время, широким признанием пользуется генетическая классификация процессов и продуктов метасоматоза, отражающая теоретические представления Д.С. Коржинского. В основе теории метасоматических процессов, разработанной Д.С. Коржинским и его учениками, лежит принцип дифференциальной подвижности компонентов, который заключается в том, что в любом метасоматическом процессе участвуют две группы компонентов: инертные и подвижные. Инертные компоненты, переходя из одного минерала в другой, целиком остаются в породе, и их содержание остается постоянным. Другие, подвижные компоненты, легко переносятся растворами.

Из принципа дифференциальной подвижности компонентов при метасоматозе вытекают два важнейших следствия:

· Число и содержание минералов в метасоматите определяется числом и содержанием в нем инертных компонентов.

· Минеральный вид и парагенезис минералов обусловлены концентрацией в растворах подвижных компонентов, а также РТ условиями процесса.

Таким образом, число минералов в метасоматите определяется числом инертных компонентов. Однако в связи с тем, что метасоматические процессы происходят при постоянном объеме, к ним присоединяется еще один минерал, заполняющий освободившийся объем и сложенный вполне подвижным компонентом. Таким минералом чаще всего является кварц или реже карбонат.

При изучении метасоматитов всегда встает вопрос о причинах смены минеральных парагенезисов во времени и пространстве. По представлениям Д.С. Коржинского, главным фактором, определяющим смену минеральных парагенезисов, является режим кислотности-щелочности растворов, которые претерпевают закономерную эволюцию от слабощелочных к кислым, а затем снова к щелочным.

Растворы, выделяющиеся из магмы, находясь в надкритическом состоянии, имеют, по-видимому, слабощелочной характер. По мере понижения температуры они уплотняются (конденсируются) и становятся кислыми в связи с повышением активности кислотных компонентов в жидкой фазе. В дальнейшем главная роль в эволюции растворов принадлежит кислотноосновному фильтрационному эффекту. Сущность последнего заключается в том, что при просачивании восходящего потока растворов через толщу пород кислотные компоненты (анионы) перемещаются быстрее катионов и растворителя. Благодаря этому в потоке растворов возникает опережающая волна кислотных компонентов (волна повышенной кислотности). В каждом данном сечении потока растворов кислотность вначале быстро возрастает, а затем понижается в связи с поступлением волны катионов.

На основе этих теоретических представлений предложена генетическая классификация метасоматических процессов и продуктов, общая схема которой приводится ниже:

А. Процессы и продукты магматической стадии.

Б. Процессы и продукты постмагматических стадий

1. Процессы и продукты ранней щелочной стадии.

2. Процессы и продукты кислотной и последующей щелочной стадии:

а) продукты приконтактового выщелачивания;

б) продукты регионального послемагматического метасоматоза;

в) продукты низкотемпературного околотрещинного метасоматоза.

Таким образом, в позднемагматическом и послемагматическом процессах гидротермальные преобразования испытывают закономерную эволюцию. Так, к магматической стадии относятся следующие процессы метасоматоза: метасоматическая гранитизация, фенитизация, полевошпатовый метасоматоз.

В раннюю щелочную постмагматическую стадию происходит образование магнезиальных и известковых скарнов.

Последующая кислотная стадия характеризуется общим выщелачиванием, выносом всех оснований и компенсируется осаждением кварца. При этом на раннем этапе этой стадии происходит высокотемпературное приконтактовое выщелачивание с образованием грейзенов, вторичных кварцитов и карбонатитов. Второй этап отличается среднетемпературным региональным метасоматозом и способствует зеленокаменному изменению эффузивных пород и их пропилитизации. На заключительном этапе протекает околотрещинный низкотемпературный метасоматоз с образованием березитов, лиственитов, эпидозитов и многих других жильных метасоматических образований.

Кроме того, среди процессов метасоматоза выделяют стадию осаждения, в которую происходит формирование месторождений полезных ископаемых. В эту стадию в различных типах метасоматитов может происходить отложение рудных минералов с образованием жильных гидротермальных месторождений.

4. Роль метаморфизма в образовании месторождений полезных ископаемых

При процессах метаморфизма происходит не только преобразование горных пород, они существенно влияют также на условия залегания и морфологию тел полезных ископаемых, их вещественный состав и структурно-текстурные особенности.

В первую очередь при метаморфизме изменяется минеральный и химический состав полезных ископаемых и их физические свойства.

Как правило, при метаморфизме образуются минералы с меньшим удельным объемом, но с повышенной плотностью.

Наряду с изменением состава происходит, изменение первичных структур и текстур руд. Структуры становятся кристаллическими, среди текстур преобладают сланцеватые, полосчатые, плойчатые, брекчиевые.

С процессами метаморфизма связано огромное количество важнейших полезных ископаемых. Крупнейшие месторождения железа (Кривой Рог, Курская магнитная аномалия и др.) связаны с регионально метаморфизованными породами. Многочисленны месторождения руд железа (магнетит и гематит), полиметаллов (меди, свинца и цинка), редких металлов (шеелита, молибденита, оловянного камня). Особенно многочисленны месторождения полиметаллов, золота и т.д. Многие метаморфические породы сами по себе являются полезными ископаемыми и используются как строительный и декоративный камень.

Заключение

Опубликованная литература

Короновский Н.В. Общая геология: учебник. М.: КДУ, 2006. - 528 с.

Короновский Н.В., Ясаманов Н.А. Геология, 5-е изд. М.: Академия, 2008. - 445 с.

Кортусов М.П. Метаморфические горные породы. Томск: ТГУ, 1984. 120 с.

Юричев А.Н. Метаморфизм: учебное пособие. - Томск: ТГУ, 2014. - 170 с.

Размещено на allbest.ru