Формы залегания метаморфических горных пород

Метаморфизм – это преобразование осадочных и магматических пород под воздействием давления, температуры и флюидов. В зависимости от величины давления выделяют метаморфизм низких, средних и высоких давлений. В зависимости от температуры - низко, средне и высокотемпературный метаморфизм. При разнообразных сочетаниях этих факторов метаморфизм делится на контактовый, региональный и динамометаморфизм.

Контактовый метаморфизм возникает на контактах интрузий и вмещающих пород. Главными факторами при этом являются высокая температура и гидротермальные растворы. Основными разновидностями метаморфических пород являются: скарны (по известнякам), роговики (по глинистым породам), кварциты (по песчаникам).

Региональный метаморфизм распространен на больших площадях. В нем выделяют фации: зеленосланцевую (низкотемпературную); амфиболитовую (среднетемпературную), гранулитовую (высокотемпературную).

Динамометаморфизм протекает в условиях высоких давлений и делится на высокотемпературный и низкотемпературный.

Низкотемпературный метаморфизм распространен в зонах субдукции и в надвиговых структурах. Он выражен образованием высокобарических пород – глаукофановых и голубых сланцев, состоящих из глаукофана, жадеита, лавсонита, щелочного амфибола, кварца и др. минералов.

Высокотемпературный метаморфизм протекает в зонах субдукции на больших глубинах и выражен эклогитами – породами, состоящими из граната и железистого пироксена – омфацита.

Среди метаморфогенных пород выделяют породы метаморфизованные, в которых сохраняются элементы первичной породы (протолита) и метаморфические, без признаков протолита.

При изучении метаморфических пород трудно установить, какая исходная порода подвергалась метаморфизму, как она залегала до метаморфизма. Метаморфические породы имеют большую мощность, измеряемую сотнями и тысячами метров. Трудно определить истинное значение мощности пород, подвергшихся метаморфизму, поскольку ее увеличение в процессе метаморфизма могло происходить за счет удвоения и доже утроения разреза в процессе складчатых и надвиговых деформаций, нагнетания вещества в условиях высоких температур и давлений. Кроме того, метаморфизм в значительной степени стирает первичные признаки стратифицированных комплексов пород. В процессе метаморфизма породы приобретают особые элементы строения, такие как: полосчатость, сланцеватость и др.

Полосчатость (гнейсовидность) выражена чередованием полос с различным минеральным составом. Полосчатость может наследовать слоистость исходных пород (протолита) или уничтожать эту слоистость и иметь другую ориентировку. Она может быть прямолинейной, волнистой, линзовидной. По происхождению полосчатость делят на собственно метаморфическую, мигматитовую и милонитовую.

Собственнометаморфическая полосчатость связана с перераспределением вещества и минералов в ходе метаморфизма. Образуются полосы меланократовые (темной окраски) и лейкократовые (светлой окраски) примерно одинаковой толщины (первые миллиметры), которые не пересекают друг друга. Полосы средней контрастности (нет четкой границы между ними).

Мигматитовая полосчатость связана с образованием мигматитов, формирующихся за счет послойного внедрения расплава кислого состава. Для такой полосчатости характерны контрастные границы. Полосы часто выклиниваются, образуют линзы. Лейкократовые полосы могут пересекать меланократовые. Их толщина колеблется от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров.

Милонитовая полосчатость обусловлена движениями по крупным зонам разломов. В этом случае протолит приобретает полосчатость, и порода становится похожей на гнейс. Полосчатость развита только в зоне разлома и постепенно исчезает по мере удаления от нее.

Сланцеватость выражена ориентированным в одной плоскости расположением таблитчатых (чешуйчатых) минералов.

Будинаж – разлинзование прочных слоев пород, разрушение их на изолированные блоки – будины, находящиеся в пластичном матриксе. Он возникает в условиях продольного к слою растяжения.

Муллион-структуры внешне сходны с будинажем, но образуются они в условиях продольного к слою сжатия.

Для метаморфических пород, особенно на высоких ступенях метаморфизма (амфиболитовая, гранулитовая фации), характерны сложные складчатые деформации. При этом характерны мелкие складки с амплитудами в десятки сантиметров, реже – десятки метров. Крупные складки имеют обычно купольную форму. Широко распространены подобные складки с увеличенной мощностью в замках, а также дисгармоничные, разнообразные по морфологии складки. Метаморфические породы испытывают складчатость неоднократно. При ее образовании существенное значение имеют процессы течения вещества, его нагнетания из областей с большим давлением к областям с меньшим давлением. При этом теряется понятия о синклинальных складках, в ядрах которых расположены более молодые породы, складках антиклинальных с более древними породами в ядрах. Вводится понятие о синформных и антиформных складках. Синформные складки обращены выпуклостью вниз, а антиформные – вверх.

Разрывные нарушения в метаморфических породах по времени образования делятся на дометаморфические, синметаморфические и постметаморфические.

Дометаморфические разрывы представлены зонами бластомилонитов, которые возникли в процессе перекристаллизации пород в бывших зонах дробления. Для них характерны порфиробласты – отдельные крупные кристаллы. В теле бластомилонита иногда отмечаются крупные нераздробленные обломки пород.

Синметаморфические нарушения образуются в процессе метаморфизма. Они представлены сериями мелких зон пластического течения, по которым отдельные пласты смещены друг относительно друга.

Постметаморфические нарушения образуются после метаморфизма. Они не отмечены процессами метаморфизма.

Мигматизация метаморфических пород возникает в условиях высоких температур, когда возникают условия формирования расплавов гранитоидного состава. Мигматиты (от слова «мигма» - смесь) представляют смесь исходной метаморфической породы и раскристаллизованного расплава. Исходный материал принято называть палеосомой, а вновь образованный – неосомой.

Среди мигматитов по морфологическим признакам выделяются послойные мигматиты – строматиты. В них чередуются полосы палеосомы и неосомы. При этом они субпараллельны. Ветвистые мигматиты – дистониты характеризуются ветвлением неосомы. Агматиты – глыбовые мигматиты представлены глыбами метаморфических пород, которые пропитаны неосомой. Очковые мигматиты – октамиты, в которых неосома имеет форму секущих линз. Птигматиты – жильные изогнутые мигматиты. Плойчатые мигматиты представлены послойными мигматитами, смятыми в мелкие складки (плойки). Теневые мигматиты – скиалиты – это сильно мигматизированные породы, в которых сохранились лишь небольшие фрагменты исходных пород.

Гранитогнейсовые купола и гнейсовые овалы широко распространены в метаморфических толщах.

Гнейсовые овалы проявлены в раннедокембрийских (преимущественно архейских) породах. Это овальные или кольцевые структуры поперечником от 80 до 800 км. В строении гнейсовых куполов принимают участие гнейсы, гранито-гнейсы, кварциты, мигматиты, мраморы и др. породы. В их центральной части выходят породы более высоких ступеней метаморфизма, чем на периферии. Образование овалов обусловлено подъемом мантийных плюмов.

Гранитогнейсовые купола отличаются от гнейсовых овалов меньшими размерами и наличием в центре гранитного ядра. Их размеры в поперечнике изменяются от сотен метров до нескольких десятков километров. Их образование связывают с подъемом вещества из нижнекорового слоя в виде диапиров вследствие инверсии плотностей, возникающей в процессе регионального метаморфизма. Купола могут выстраиваться в цепочки – гранитогнейсовые валы, или могут иметь площадное развитие – «стада куполов».