Метаморфические горные породы

Метаморфические горные породы образуются в результате минерального и структурно-текстурного преобразования ранее существовавших осадочных или магматических пород под воздействием внутриземного тепла и химически активных веществ. Основными факторами метаморфизма являются температура, давление и состав циркулирующих через породы растворов и газов. Степень изменения первичных пород зависит от интенсивности воздействия факторов метаморфизма, в связи с чем можно говорить о рядах метаморфических горных пород, начиная от исходных и заканчивая глубокометаморфизованными породами, например: аргиллит – глинистый сланец – филлит – слюдяной сланец – гнейс.

В метаморфизме как геологическом явлении различают собственно метаморфизм, протекающий без изменения химического состава, и метасоматоз, сопровождающийся изменением химического состава исходных пород. К собственно метаморфическим изменениям относятся перекристаллизация, сегрегация, метаморфическая дифференциация, ведущие к образованию новых минералов в результате перераспределения атомов (ионов) без существенного расплавления, т.е. в твердом состоянии. Однако на наиболее высокой ступени метаморфизма – ультраметаморфизме – может произойти частичное (анатексис) или полное (палингенез) переплавление исходных пород с образованием разнообразных мигматитов, анатектических и палингенных гранитоидов.

Основным условием метасоматоза является химическая неравновесность исходных пород и протекающих сквозь них растворов. Разновидностями метасоматоза являются: гранитизация, заключающаяся в привносе щелочей. В меньшей мере алюминия и кремния; базификация – привнос Fe, Mg, Ca; кислотное выщелачивание – вынос щелочных и щелочноземельных элементов. Кроме того, выделяют метасоматические процессы по минералам, приобретающим господствующее значение в породе; хлоритизация – замещение железисто-магнезиальных минералов хлоритом; серицитизация – замещение полевых шпатов серицитом; серпентинизация – замещение железисто-магнезиальных минералов серпентином и др. Особое место занимает рудный метасоматоз, приводящий к концентрации железа, меди, полиметаллов, редких элементов и др.

Минеральный состав метаморфических пород зависит от состава исходных пород и условий метаморфизма. Главными породообразующими минералами метаморфических пород являются: кварц, полевые шпаты, слюды, пироксены, роговая обманка, гранаты, тальк, хлориты, актинолит, эпидот, карбонаты.

Большинство метаморфических пород имеют полнокристаллическую (кристаллобластическую) структуру, образующуюся в результате их перекристаллизации (бластеза). Встречаются также реликтовые (остаточные) структуры с элементами структур исходных пород и катакластические структуры, возникающие при тектоническом дроблении.

Основными текстурами метаморфических пород являются: сланцеватая, когда совершенно однородная порода распадается на тонкие пластинки и плиты; полосчатая, проявляющаяся в чередовании различных по составу пород; пятнистая – наличие в породе участков – пятен, отличающихся составом и окраской; плойчатая – наличие в породе мелких складочек; массивная.

Таблица 2.11 Классификация метаморфических горных пород (по Н.А. Заварицкому)

Типы метаморфизма		Исходные горные породы
		Известняк	Мергель	Глинистый сланец	Песчаник	Гранит	Кислые вулканические	Основные и средние вулканические	Габбро-диориты	Ультраосновные породы
Локальный	Контактово-термальный	мрамор	пироксено-плагиоклазовый роговик	роговик	-	-	роговик	пироксено-плагиоклазовый роговик	-	-
	контактово-метасоматический	скарн		-	-	-	-	скарн	-	-
	автометаморфизм	-	-	-	-	грейзен	вторичный кварцит	пропилит	-	серпентинит
	околожильный	скарн		-	-	грейзен		-	-	тальковые породы, лиственит
Региональный	катакластический					катаклазит	порфиритоид	катаклазит, милонит	-	-
	низкотемпературной ступени	-	-	филлит, серицитовый сланец	-	филлонит	кварцево-серицитовый сланец	зеленокаменные породы	-	-
	среднетемпературной ступени	мрамор	зеленый сланец	слюдяной сланец	кварцит	слюдяной сланец, очковый гнейс	кварцево-слюдяной сланец	зеленый сланец альбито-эпидотовый амфиболит	-	-
	высокотемпературной ступени	мрамор	амфиболит	гнейс	кварцит	гнейс	гранулит	амфиболит, эклогит	-	-
	плутонический или инъекционный	-	-	мигматит	-	мигматит		-	-	-

Наиболее широкое распространение имеют горные породы – продукты регионального метаморфизма, проявляющегося на обширных площадях под воздействием регионального теплового потока и повышенного давления. К таким породам относятся филлиты, кристаллические сланцы, мраморы, кварциты, амфиболиты, гнейсы.

Филлит образуется при региональном низкотемпературном метаморфизме глинистых сланцев и аргиллитов и в отличие от них не содержит глинистых минералов. Это полнокристаллическая тонкосланцевая порода, состоящая из кварца, серицита, альбита, хлорита, биотита, кальцита, доломита и др. Преобладают кварц и серицит. Цвет зеленовато-серый, черный, блеск по плоскостям сланцеватости шелковистый.

Кристаллические сланцы – полнокристаллические, отчетливо сланцевые, нередко плойчатые породы. Наиболее распространены среди кристаллических сланцев слюдяные сланцы, состоящие из слюды и кварца. Кроме слюд, в кристаллических сланцах могут присутствовать гранат, дистен, амфбол, ставролит, силлиманит и другие минералы. Соответственно различают дистеновые, ставролитовые, силлиманитовые и другие кристаллические сланцы.

Мрамор – зернистая метаморфическая порода, состоящая из кальцита. Образуется при перекристаллизации известняков, доломитов. Чистые разновидности мрамора белые. Примеси (графит, тальк, слюда, амфиболы и др.) придают ему серый, голубой, розоватый оттенки.

Кварцит – плотная, мелкозернистая, реже сланцеватая порода белой, серой, буровато-красной и темно-серой окраски. Образуется при метаморфизме кварцевых песков и песчаников. Кварциты, обогащенные гематитом и магнетитом, называются железистыми кварцитами. Тонкополосчатые яшмовидные разности железистых кварцитов называются джеспилитами.

Амфиболит – метаморфическая порода, состоящая в основном из роговой обманки и плагиоклаза. По происхождению амфиболиты делятся на ортоамфиболиты, возникшие за счет средних и основных магматических пород, и параамфиболиты, образующиеся в результате метаморфизма осадочных пород (например, мергелей)

Гнейс – глубоко метаморфизованная порода, сложенная в основном кварцем, полевыми шпатами, биотитом, роговой обманкой и авгитом. Наиболее распространены биотитовые и роговообманковые гнейсы. По составу гнейсы близки к гранитам, но образуются в результате метаморфизма магматических (ортогнейсы) и осадочных (парагнейсы) пород. Между гнейсами т гранитами существуют взаимные переходы. Разгнейсованные граниты называются гнейсогранитами, а гранитизированные гнейсы – гранитогнейсами.

К этой группе примыкают мигматиты – смешанного типа породы, образующиеся при проникновении, пронизывании гранитной магмой метаморфических горных пород или за счет частичного их расплавления (ультраметаморфизм). В зависимости от формы гранитоидных образований выделяются морфологические разновидности мигматитов – полосчатые, линзовидные, «очковые» ветвистые и др.

Филлиты, кристаллические сланцы, мраморы, гнейсы и амфиболиты представляют продукты регионального метаморфизма, проявляющегося на больших площадях.

При контактовом метаморфизме, проявляющемся в узких зонах под воздействием горячего, насыщенного летучими компонентами магматического расплава на вмещающие породы, образуются роговики, скарны и грейзены.

Роговик – плотная полнокристаллическая порода с раковистым изломом. В состав роговика входят кварц, слюды, полевые шпаты, гранат, андалузит, силлиманит, кордиерит, реже роговая обманка, пироксен и др.

Скарнами называются контактово-метаморфические породы, состоящие их граната (гроссуляр-андрадит), пироксенов и некоторых других известково-железистых силикатов, возникшие за счет преобразования карбонатных и реже силикатных пород. Со скарнами часто ассоциируют месторождения железа, меди, свинца и цинка, олова, вольфрама и др.

Грейзены – метасоматические породы, состоящие из мусковита, кварца, турмалина, флюорита и других минералов, связанных с поздними стадиями формирования гранитных интрузий. Часто содержат берилл, молибден, вольфрамит и другие рудные минералы.

При динамическом (катакластическом) метаморфизме, обусловленном механическим разрушением горных пород в зонах смятия и разломов, возникают брекчии, катаклазиты и милониты.

Брекчия представляет собой агрегат относительно крупных обломков, сцементированных мелкозернистой массой. Обычно обладает массивной текстурой.

Катаклазит характеризуется неполным разрушением материала, в нем можно видеть реликты исходных пород, в той или иной степени деформированных.

Милонит представляет собой тонко измельченную массу, образующую породу, часто обладающую сланцеватой или линзовидно-полосчатой текстурой.

Породы претерпевшие после дробления или одновременно с ним перекристаллизацию, называются бластомилонитами.