Метаморфические горные породы вместе с магматическими составляют 90% объёма литосферы Земли. Это вторичные образования, сформировавшиеся под влиянием факторов, изменяющих первоначальный состав. В результате появляются совершенно отличные от первоначальных, метаморфические горные породы, примеры которых — кварциты (образованы из кварцевого песка), гнейсы, в состав входят полевые шпаты, слюда и пироксенит.
Разновидности метаморфизма
Степень изменения первичных образований может различаться. Изменения начинаются при погружении исходных пород уже на глубину 1 км. Возникают образования большей или меньшей степени метаморфизма. На породы в процессе метаморфизации влияют:
- высокие температуры;
- давление;
- движение пластов;
- химические взаимодействия минеральных веществ в растворе или расплаве.
В зависимости от того, какие процессы и насколько влияют на пласт, происходит перекристаллизация или незначительное уплотнение. Полагают, что все трансформации происходят без смены агрегатного состояния, в твёрдом веществе. Разновидность (тип) метаморфизма определяют по этим событиям:
| Тип метаморфизма | Изменяющие процессы |
| погружения | давление, минерально-водные растворы (их перемещение в породной толще) |
| нагревания | температурные колебания (повышение) |
| гидратации | химические реакции твёрдых минералов пород с растворами |
| дислокационный | подвижки, смещения пластов, тектоническая деятельность |
| ударный | самый редкий, результат взрывов, падений метеоритов |
Наибольшее воздействие оказывают тектонические процессы, подвижки, смещения. Ещё влияние оказывают природные условия и территориальное размещение. Поэтому выделяют:
- Метаморфизм региональный, для которого характерны большая глубина, где проходят процессы изменения, высокие давление и температура. На огромных площадях все факторы, вплоть до химических воздействий, идут примерно в одном режиме, образовывая огромные толщи и блоки метаморфитов, одинакового простирания, на больших территориях. Низкотемпературными такие породы бывают при температурах воздействия от 300 до 500 0С, к среднетемпературным относят образованные при 500−600 0С, а более «горячие», от 650 0С, формирования считают высокотемпературными.
- Ультраметаморфизм предполагает погружение на чрезвычайно большую глубину и воздействие температур, при которых породы и минералы частично либо полностью переходят в расплав и подвергаются полной перекристаллизации.
- Локальный метаморфизм, который охватывает породы на малых участках и может быть следствием внедрения (интрузии) магматического тела, нагрева и химических флюидов от него — так образуются роговики. Эта форма локального метаморфизма называется контактовой. К локальным формам относят и динамометаморфизм (катакластический), результат давления породного блока в процессе тектонического смещения или падения небесных тел, взрывов.
Перечисленные типы метаморфизма приводят к образованию разных по характеристикам пород. Их свойства определяют породы-основания, из которых были получены метаморфы. При этом тип и глубина изменения имеют основное значение.
Фации метаморфизма
Для каждой разновидности и комплекса факторов изменения (давление, температура), имеется примерно один и тот же набор минералов, получаемых в итоге. Такая группа минералов называется фацией метаморфизма.
Кратко, фации с перечислением характе́рных, наиболее распространённых формирований, таблица.
| Метаморфизм (вид) | Фации | Давление, (Мпа) | Термический диапазон, (0С) | Примеры метаморфических горных пород |
| Погружения | цеолитовая | менее 500, или менее 200 Мпа | ниже 200 | цеолит, адуляр, альбит, сла́бо метаморфизованные габбро, андезит, глинистые, тальк — хлоритовые сланцы |
| филлитовой стадии | от 200 до 500 | от 200 до 300 | ||
| фация эклогитов | больше 800 | больше 400 или 700 | эклогит (пироксен + гранат) | |
| Контактный | альбит-эпидот-роговиковая | от 250 до 500 | скарны и роговики | |
| роговиково-роговиковообманковая, амфиболовых роговиков | от 450 до 670 | |||
| пироксено-роговиковая | 630−800 | |||
| санидиновая | более 800 | |||
| Региональный | зелёных сланцев | от 200 до 900 МПа | от 300 до 600 | сланцы зелёные, филлитовые или хлорит-серицитовые, серпентинит, альбит, тремолит |
| эпидот-амфиболитовая | 500−650 | слюдяные гнейсы, сланцы, амфиболиты | ||
| амфиболитовая | 550−800 | амфиболовые гнейсы, мигматиты, гнейсы слюдяные, роговообманковые амфиболиты | ||
| гранулитовая | более 800 | гранулиты и пироксеновые гнейсы | ||
| кианитовых сланцев | более 900 МПа | 500−700 | кианитовые сланцы | |
| эклогитовая | эклогиты |
Для определения важны не только температурный режим и давление. Но эти факторы приводят к изменению состава, появляются более тугоплавкие, обезвоженные минералы. Такой процесс называют прогрессивным метаморфизмом.Регрессивный (появление минералов с бо́льшим содержанием воды и/или низкой температурой плавления) более редок, но встречается.
Минеральный состав
Материнскими для метаморфитов являются магматические и осадочные формирования. Поэтому и виды залегания у них такие же, как у пород-основ. Образованные из магматических залегают в виде интрузий, покровов, а осадочного происхождения — пластами, линзами, слоями.
Для классификации по характеру образования используется и этот признак. Приставка «орто-» обозначает породы, имеющие магматическую основу, а «пара-» прибавляют к названиям формирований из осадочных пластов. Так что парагнейсы образованы из осадочных полевошпатовых, кварцевых и пироксеновых слоёв, а ортогнейсам образуются магматической интрузией тех же минералов.
Состав изменённых пород отличен от осадочных или магматических. Слагающие минералы, список:
- Минералы, выдерживающие без изменений влияние метаморфизующих факторов. Это амфиболы, кварц, пироксены, полевые шпаты, биотит и мусковит.
- Характе́рные только для изменённых формирований. К ним относятся тальк, серпентин, силлиманит, гранаты, андалузит, актинолит, дистен.
- Образования, претерпевшие невысокую степень метаморфизма, могут иметь в составе ещё цоизит, различные соли (карбонаты или хлориты).
Метаморфиты могут состоять только из одного минерала, как кварциты (кварц) и мрамор (кальцит), или нескольких. Из каждой магматической или осадочной горной породы образуется минимум одна метаморфическая. Обычно таких формирований с изменённой структурой имеется несколько. Кроме этого, изменение разных исходных пород может дать и одинаковый результат.
Для классификации по признакам используют текстуру и структуру, а также тип метаморфизма, минеральный состав, происхождение материнских пород, процессы формирования собственно метаморфитов (фации метаморфизма).
Структура и текстура
У таких пород кристаллическое строение, отличающееся от материнского, ведь здесь происходит перекристаллизация твёрдого вещества, а не охлаждение и отвердевание расплава. Для них характерны:
- структуры кристаллобластические, все кристаллы появились и росли одновременно с перекристаллизацией, в зависимости от размеров зёрен крупно-, средне- и мелкозернистые;
- реликтовые, в этом случае имеются не только молодые кристаллы, появившиеся в результате изменения, но и сохранившиеся остатки первичных минералов;
- волокнистые — все сложенные серпентинитами породы;
- катакластические, если в процессе изменения первоначальные и новообразовавшиеся минералы подверглись разрушению и деформации.
Горные породы, которые относятся к метаморфическим, обладают также уникальной текстурой. Она указывает на их происхождение, характер процессов изменения и первичных образований. Это один из признаков, указывающих на образования претерпевшие изменения. Текстуры у них бывают 7 видов:
- Сланцеватые или сланцевые, характе́рные для образовавшихся в условиях высокого давления формирований.
- Массивная текстура бывает полностью однородной, как у мраморов или роговиков, но могут быть формы плойчатая, полосчатая, пятнистая, очковая, узловатая.
- Плойчатой называют текстуру образования, в котором под высоким давлением слагающие минералы оказались собраны в складки.
- Полосчатая, с чередованием разноцветных полос минералов, входящих в состав, явно указывает на осадочное происхождение первичного материала.
- Вкрапления других пород, обычно более прочных и стойких к процессам эрозии, дают пятнистую текстуру.
- Очковая имеет чуть больший размер включений неоднородностей.
- Узловатая возникает при неравномерном распределении новообразованных минералов на фоне основной, более тонкодисперсной массы.
Можно выделить текстуру брекчиевую, которая характерна для пород регионального метаморфизма. Она характеризуется наличием крупных обломков первичных минералов среди более тонкой кристаллической массы.
Многие из этих геологических образований являются необходимым сырьём для народного хозяйства, как любые полезные ископаемые. Таковы метаморфические породы, примеры которых мрамор, диабаз, кимберлитовые тектиты, граниты, гнейсы, змеевики. Перечисление неполное, но в рамках одного реферата нет возможности перечислить все, подчас метафорические, наименования.
Разработку этих материалов редко удаётся вести открытым методом, массивные, интересные в промышленном отношении выходы их на поверхность встречают нечасто. При этом они незаменимы в строительстве, декорировании улиц и площадей, создании как украшений (змеевики), так и скульптурных композиций. Кроме этого, тальк, асбест, прочие ценные промышленные материалы добывают из метаморфитов. К их же залеганиям примыкают месторождения драгоценных — рубины, поделочных — гранат, змеевик, камней. Эта разновидность горных пород представляет равный интерес для учёных и промышленников.
