Метаморфизм, его основные факторы

Само слово метаморфизм означает превращение, изменение. Таким образом, под метаморфизмом понимают совокупность эндогенных процессов, приводящих к преобразованию строения (текстур и структур), минерального, а иногда и химического состава горных пород в результате изменения физико-химических и термодинамических условий. Такое преобразовании протекает с сохранением твердого состояния системы. Метаморфизму могут подвергаться любые горные породы — осадочные, магматические

и ранее образовавшиеся метаморфические. Исходные породы называют протолитами. Метаморфические изменения приводят к полному или частичному преобразованию пород. Если при метаморфизме сохранились реликты исходных пород, по которым можно уверенно восстановить первичный состав и строение протолитов, то породы называются метаморфизованными, а глубоко преобразованные породы, первоначальная природа которых полностью утрачена, — метаморфическими.

Под факторами метаморфизма понимают причины, приводящие к изменению исходных пород. Главными из них являются: температура, давление и химически активные соединения (растворы, флюиды1),

взаимодействующие с породами.

Температура — важнейший фактор метаморфизма, влияющий на процессы мииералообразования и определяющий состав возникающих минеральных ассоциаций. Метаморфические преобразования горных

пород происходят в температурном интервале 250-1100 °С. Началом метаморфического процесса считается изменение пород при температуре выше 250 °С. Именно на этом рубеже, в связи с резким возрастанием

скоростей химических реакций, проводится граница между диагенезом и метаморфизмом.

Верхний предел метаморфизма определяется температурой начала плавления пород. С повышением температуры возрастает интенсивность перекристаллизации пород. Повышение температуры может быть

связано с рядом геологических процессов:

• погружением горных пород на глубину;

• температурным воздействием остывающей магмы; теплопотоками из глубины Земли;

• теплогенерацией, связанной с силами трения при тектонических движениях.

Тот факт, что отдельные участки поверхности Земли периодически испытывают опускание или вздымание, признается всеми геологами. Интенсивный прогрев вмещающих пород может быть обусловлен и крупными столбообразными потоками горячего мантийного вещества — плитами, поднимающимися из глубин мантии к поверхности Земли. Теплогенерацией сопровождаются и тектонические движения. При перемещении огромных по размеру и массе блоков возникают силы трения, преодоление которых ведет к выделению тепловой энергии. Выделившееся тепло оказывает воздействие на горные породы, примыкающие к зоне тектонического шва. Принято выделять давление литостатическое (всестороннее) и стрессовое (одностороннее).

Литостатическое давление связано с погружением пород. Порода, оказавшаяся на глубине, испытывает давление со всех сторон, в том числе и вышележащей толщи. В общем случае литостатическое давление возрастает с глубиной. Давление стрессовое имеет четко выраженный вектор направленности, одна из его составляющих по величине превосходит значения по другим направлениям. Стрессовое давление является причиной тектонических движений, при которых перемещаются крупные блоки земной коры.

Химически активными веществами, воздействующими на горные породы при метаморфизме, являются в первую очередь вода и углекислота, которые содержатся в том или ином количестве почти во всех

породах. Кроме того, большое значение имеют такие компоненты, как К2 0, Na20, 02, Cl, F и некоторые другие. Их источником могут служить магматические растворы, отделяющиеся при остывании магмы,

глубинные флюиды, нагретые подземные воды с растворенными химическими соединениями, извлеченными из окружающих пород. Источником химических соединений могут быть и погребенные воды бывших озер и морей.

Экзогенные процессы и энергия их обуславливающая

Экзогенные геологические процессы, в отличие от эндогенных протекают в самых верхних слоях земной коры на ее границе с внешними геосферами Земли. Их энергетической основой является энергия солнца и сил гравитации. Они протекают при нормальных значениях температуры и давления по эндотермической схеме с поглощением тепла и направлены на дифференциацию вещества земной коры. Выделяют четыре группы (стадии) экзогенных геологических процессов: выветривание, денудацию, аккумуляцию, диагенез.

ВЫВЕТРИВАНИЕ (нем. «ветер» - погода) - это процесс глубокого изменения магматических, метаморфических и осадочных горных пород и минералов, оказавшихся неустойчивыми в условиях земной поверхности. Изменение физического и химического состояния первичных минералов, и пород происходит на месте их залегания в результате физического, химического и биологического воздействия воды, кислорода, углекислого газа различных минеральных и органических кислот, организмов, солнечной радиации.

ДЕНУДАЦИЯ (лат." денудацио" -обнажение) - это совокупность процессов удаления (сноса и переноса) продуктов выветривания с места их образования и непосредственного разрушения пород агентами денудации (силы гравитации, воды континентов, морей, океанов, ветер, ледники).Перемещая материал с возвышенностей в пониженные участки рельефа, денудационные агенты приводят к разрушению земной поверхности и образованию выровненных форм рельефа.

АККУМУЛЯЦИЯ (осадконакопление) - геологические процессы, в результате которых рыхлые продукты разрушения первичных пород накапливаются в понижениях рельефа - в речных долинах, озерах, болотах, морях.

ДИАГЕНЕЗ - сложный процесс преобразования осадков в осадочные породы.

Общим результатом экзогенных процессов является постепенное выравнивание поверхности, а, следовательно, и постепенное угасание самих экзогенных процессов. Выравнивание поверхности земной коры и угасание экзогенных процессов было бы уже полным за прошедшие геологические эпохи, еслибы им не противостояли эндогенные геологические процесс, направленные в противоположную сторону. Отсюда следует, что экзогенные процессы были бы невозможными без эндогенных, постоянно возобновляющих основное условие их существования - различия в высотном положении отдельных частей поверхности земной коры.

Все экзогенные процессы тесно связаны. Их характер и интенсивность зависят от многих геологических, физико-географических и других факторов. Важнейшими из них являются: тектонические движения земной коры, строение рельефа, климат и время.

Благодаря экзогенным процессам формируются почвы и полезные ископаемые. Около 60 % мировой добычи полезных ископаемых связано с продуктами экзогенной деятельности.

Вместе с тем, разрушение берегов рек, озер, морей, обвалы и оползни, лавины, рост оврагов и заболачивание территорий - это также результаты деятельности этих процессов, приносящих ущерб человеческому обществу.

Формирование эрозионно-аккумулятивного рельефа в процессе деятельности поверхностных (временных) текучих вод.

Магматические ГП

Магматические горные породы образуются в результате затвердевания магмы па глубине или па земной поверхности при вулканических извержениях. Магматические породы также называют изверженными.

Магма (от греч. «густая мазь») — огненно жидкий, главным образом силикатный расплав, возникающий в верхней мантии или в земной коре. Магма содержит большое количество растворенных газов и паров воды (F, CI, СО.,, Н., 0 и др.). На большой глубине магма находится под очень большим всесторонним давлением и обладает высокой температурой. Поднимаясь вверх, магма внедряется в твердые и относительно холодные породы, которым она отдает свое тепло, начинает охлаждаться и кристаллизоваться. Большую роль в процессе кристаллизации играют летучие компоненты: пары воды и газа, способствующие и часто определяющие скорость кристаллизации минералов. Поднимаясь вверх, магма оказывается в различных термодинамических условиях. На значительных глубинах при медленном остывании магмы и сохраняющемся большом давлении происходит постепенная, последовательная и полная кристаллизация расплава. Последовательность в кристаллизации магмы связана с существованием минералов с разной температурой плавления. Тугоплавкие минералы кристаллизуются при более высоких температурах, когда другие еще находятся в расплаве. К тугоплавким относятся минералы, содержащие Fe и M g (железисто-магнезиальные силикаты: оливин, авгит, роговая обманка, биотит и др.). При понижении температуры последовательно кристаллизуются и другие минералы.

На средних и небольших глубинах условия кристаллизации магмы менее стабильны и более разнообразны.

Если масса и температура расплава, внедрившегося на средних глубинах, достаточно велики для прогрева вмещающих пород и давление является достаточным для удержания в расплаве летучих компонентов,

происходит также полная раскристаллизация расплава и образуется полпокристаллическая порода. При этом центральные части получают равнокристаллическое, а краевые — неравнокристаллическое строение в связи с относительно быстрым охлаждением на контакте с вмещающими породами и частичной потерей летучих компонентов. Летучие компоненты для некоторых минералов являются катализаторами и заметно

повышают скорость их роста, тогда при полнокристаллическом строении возникает большая разница в размерах зерен разных минералов, могут возникать порфировидные структуры. На небольших глубинах температура и давление магмы могут быть недостаточными для ее полной кристаллизации. В таких условиях часть магмы успевает раскристаллизоваться и превратиться в минеральные зерна — вкрапленники, а другая часть затвердевает в виде вулканического стекла — аморфной массы, в которой могут быть зародыши кристаллов — микролиты, хорошо различимые только под микроскопом. В этих условиях образуются неполнокристаллические породы. При вулканических извержениях магма либо изливается на земную

поверхность (или на дно водного бассейна) в виде лавы, либо при взрывах выбрасывается в воздух на разную высоту, застывает и падает на поверхность в виде твердых частиц и обломков разного размера, давая начало нирокластическим горным породам обломочного строения.

По условиям образования магматические горные породы подразделяются на следующие виды.

1. Интрузивные (внедрившиеся):

• глубинные (абиссальные),

• полуглубинные (гипабиссальные).

2. Вулканические:

• эффузивные (излившиеся),

• пирокластические.

Интрузивные, или внедрившиеся, горные породы образуются при застывании магмы под земной поверхностью и по глубине застывания делятся на глубинные и полуглубппные.

Глубинные, или абиссальные, или плутонические, породы формируются на больших глубинах, в условияхт длительно сохраняющихся высоких температур и давлений и характеризуются полной раскристаллизацией магматического расплава.

Полуыубипные горные породы, затвердевшие на

средних и небольших глубинах, по условиям образования являются промежуточными между глубинными интрузивными и эффузивными. Температура и давление магмы па разных глубинах меняются по-разному, и могут возникать как полно-, так и пеполнекристаллические породы. Излившиеся, или эффузивные, породы (от лат. «эффузио» — излияние) образуются при излиянии лавы на дневную поверхность, где резко понижаются температура и давление. Эффузивные породы характеризуются неполной кристаллизацией или быстрым затвердеванием расплава в виде вулканического стекла. Различия в условиях образования магматических пород четко отражаются на их внешнем облике и легко распознаются макроскопически по характеру структуры и текстуры.

⇐ Предыдущая567891011121314Следующая ⇒

Поделиться: