Метаморфические горные породы. Как образуются метаморфические горные породы

Благодаря движению литосферных плит, магматические и осадочные горные породы могут подвергаться воздействию чрезвычайно высоких температур, различных водных и газовых растворов, сильному давлению, из-за чего они начинают видоизменяться. Так образуются метаморфические горные породы.

Что это такое

Метаморфические горные породы – это породы, образованные в пластах земной коры вследствие процесса метаморфизма (то есть преобразования магматических и осадочных горных пород под воздействием физико-химических условий). На основе первого типа пород образуется форма интрузий (покров). В этом случае к названию породы добавляют приставку орто- , например, ортогнейсы. Осадочные породы дают пластовую форму залегания, при этом к названию пород добавляют приставку пара-, например, парагнейсы.

Что такое метаморфизм

Метаморфизм – это процесс превращения горных пород с сохранением твердого состояния. Он происходит под действием эндогенных факторов. Как образуются метаморфические горные породы и что влияет на этот процесс? Главные факторы этого явления: давление, температура, химически активные вещества.

Как влияет температура на горные породы метаморфического происхождения? Она запускает процессы минералообразования и ускоряет протекание химических реакций: дегидратации и декарбонизации. В итоге образовываются более высокотемпературные метаморфические горные породы – минералы, не содержащие воду.

Давление в эндогенных условиях носит всесторонний и направленный характер. Всесторонность достигается благодаря тому, что происходит нагрузка вышележащих толщ, боковое давление соседних блоков и слоев Земли, которые залегают ниже. Повышение давления приводит к тому, что образовываются горные породы метаморфического происхождения – минералы с очень плотной однородной структурой и более высокой температурой плавления.

В процессе метаморфизма также участвуют вода и углекислый газ – химически активные вещества. Они содержатся в порах практически всех горных пород. Также присутствуют соляная и фтороводородная кислота, сероводород, азот. Химически активные вещества, находясь в жидком или газовом состоянии, перемещаются из зон с высокими давлением и температурами в зоны низкого давления.

Типы метаморфизма

Чтобы лучше понять, как образуются метаморфические горные породы, следует рассмотреть основные типы этого явления. По проявлению каких-либо факторов выделяют:

1. Динамометаморфизм (дислокационный, катакластический) – происходит в условиях стресса (направленного давления).
2. Изохимический – метаморфические горные породы не изменяются по химическому и валовому составу.
3. Метасоматический (аллохимический) – изменяется валовый состав породы (одни вещества выносятся, а другие, наоборот, добавляются).
4. Термальный (контактово-термальный) – осуществляется под действием тепла остывающей магмы. В глубине земной коры образуются высокотемпературные минералы, а с удалением от магматического слоя – низкотемпературные.
5. Региональный – осуществляется в крупных блоках земной коры под воздействием всех основных факторов (химически активных веществ, давления и температуры).

Классификация метаморфизма по факторам воздействия

Наиболее современная классификация метаморфизма выглядит следующим образом:

1. Метаморфизм погружения – возникает при повышении циркуляции водных растворов под действием давления.
2. Гидратационный – взаимодействие водных растворов с горными породами.
3. Ударный (импактный) метаморфизм – мощные эндогенные взрывы или падение крупных метеоритов.
4. Дислокационный – разнообразные тектонические деформации.
5. Термальный – с повышением температуры.

Метаморфические горные породы: примеры состава

Химический состав этих пород довольно разнообразен и зависит прежде всего от состава исходных компонентов. Конечно, химсостав может отличаться от первоначального, поскольку вещества подвергаются воздействию метасоматических процессов.

Разнообразный минеральный состав имеют метаморфические горные породы. Список породообразующих минералов может быть довольно длинным: кварц, полевые шпаты, амфиболы, слюды, пироксены. Также присутствуют типичные метаморфические минералы, такие как дистен, силлиманит, андалузит, гранат, скаполит, кордиерит. Вещество, из которого могут полностью состоять метаморфические горные породы, – мрамор (кальцит). Для слабометаморфизованных пород характерно наличие хлоритов, талька, цоизита, эпидота, актинолита, карбонатов.

Текстуры пород

Классифицируем метаморфические горные породы. Примеры текстур дадут представление о пространственной характеристике свойств той или иной породы. Выделяют следующие способы заполнения текстурного пространства:

1. Сланцевая – наиболее часто распространена в метаморфических породах. Такую текстуру имеют пластинчатые, листоватые и чешуйчатые минералы. Считается, что это своего рода приспособление к кристаллизации при высоком давлении – породы распадаются на тонкие пластинки или плитки.
2. Пятнистая – порода имеет пятна, которые отличаются по составу, цвету и устойчивости к выветриванию.
3. Полосчатая – в минерале чередуются полосы, различные по составу. Такую текстуру имеют горные породы магматические, осадочные, метаморфические.
4. Плойчатая – под влиянием высокого давления порода собирается в мелкие складочки.
5. Массивная – ориентировка породообразующих минералов отсутствует.
6. Катакластическая – минералы отличаются деформацией и раздроблением, образуются зерна.
7. Миндалекаменная – минерал представлен сравнительно овальными или округлыми агрегатами среди сланцеватой породы.

Структура метаморфических пород

Это понятие характеризует размерные параметры зерен, образующих породу. Структуры возникают при кристаллизации в твердом состоянии. Свою уникальную структуру имеют все метаморфические горные породы. Список можно классифицировать в зависимости от размеров и формы зерен минералов. По форме зерен выделяют следующие структуры:

• фибробластовая (волокнистые кристаллы);
• нематобластовая (игольчатые и длиннопризматические кристаллы);
• лепидобластовая (чешуйчатые или листоватые кристаллы);
• гранобластовая (изометрические зерна).

По относительным размерам можно выделить:

• гетеробластовая (все зерна разного размера);
• гомеобластовая (зерна одинакового размера);
• порфиробластовая (неравномерно-зернистая);
• ситовидная (в крупных кристаллах минерала наблюдаются мелкие вростки другого минерала);
• пойкилобластовая (мелкие вростки разных минералов в основе породы).

Породы регионального метаморфизма

В результате регионального метаморфизма образовались следующие породы:

1. Филлиты – темная плотная сланцеватая порода со своеобразным шелковистым блеском. Состоит из серицита и кварца, возможны примеси биотита, хлорита и альбита.
2. Глинистые сланцы – породы, представляющие начальную стадию метаморфизма пород глинистых. Состоят из хлорита, гидрослюд, реже – каолинита, смешаннослойных минералов и монтмориллонита. Также в состав входит кварц, полевые шпаты и различные неглинистые минералы. Свое название эти породы получили благодаря своему сланцеватому строению. Их довольно легко расколоть на плитки. Цвет имеют бурый, серый, зеленый. Могут содержать углистое вещество, сульфиды железа и карбонатные новообразования.
3. Сланцы тальковые – состоят из чешуек или листочков талька сланцевого строения. Минерал мягкий, имеет жирный блеск, цвет белый или зеленоватый. В составе в качестве примесей может присутствовать хромит, магнезит, апатит, актинолит, турмалин, глинкит. Довольно часто к тальку примешивается хлорит, что обуславливает переход в сланец тальково-хлористовый.
4. Сланцы кристаллические – обширная группа метаморфических пород, которые отличаются высокой степенью метаморфизма. Состоят из кварца, полевых шпатов, темноцветных минералов, количественные взаимоотношения между которыми могут быть различны.
5. Кварциты – породы, состоящие из зерен кварца. Образуются при метаморфизме порфитов и мелких песчаников. Являются своеобразным «поисковым маячком» для нахождения залежей медноколчеданных руд.
6. Сланцы хлоритовые – чешуйчатые или сланцевые породы, которые состоят преимущественно из хлорита с примесью слюды, талька, актинолита, кварца, эпитода. На ощупь жирные, имеют небольшую твердость и зеленый окрас.

Это далеко не полная классификация метаморфических горных пород регионального метаморфизма. Выделяют также амфиболиты и гнейсы.

Породы, образовавшиеся при динамометаморфизме

Они возникли под действием тектонических нарушений в зоне раздробления и деформации, которым подвергается не только сама порода, но и минералы. Выделяют следующие виды:

1. Монолиты – горная порода тонкоперетертая, с четко выраженной сланцевой структурой. Такие минералы образуются в зонах дробления, по плоскостям сбросов и надвигов. Отдельные блоки горных пород перемещаются, что приводит к дроблению, перетиранию и одновременному сдавливанию породы, благодаря чему она становится однородной и компактной. Характерной чертой монолитов является полосчатая структура, флюидальность и расслоение.
2. Катаклазиты – образовываются в результате дислокационного метаморфизма, который не сопровождается явлениями минералообразования и перекристаллизации. Во внутреннем строении можно наблюдать сильно деформированные, изогнутые и раздробленные зерна минералов и связующий цемент.