Метаморфические горные породы. Как 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.

Общее определение и виды

Раньше понятие, которое мы употребляем сейчас, не существовало, пока минералог и геолог, Василий Михайлович Севергин не ввел словосочетание «горная порода» в 1798. Они представляют собой совокупность минералов, образованные внутри недр или на поверхности Земли. Их используют как базовый материал для строительства. С экономической стороны, они являются полезными ископаемыми.

Наука, которая изучает происхождение горных пород, их устройство, особенности, получила название петрография. В соответствии научным данным, горные породы делятся на:

1. осадочные: из компонентов воды и воздуха (10% объема);
2. магматические: из растопленной массы, то есть магмы;
3. метаморфические или вторичные.

Метаморфические и магматические образования занимают большую часть объема литосферы — 90%.

Теперь мы детально разберем третий тип, как он формируются, его структуру, виды, характерные признаки.

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.

Тест по теме

1. /5
   Вопрос 1 из 5

   В каком состоянии оказываются горные породы после метаморфизма?

   Начать тест

Доска почёта

Чтобы попасть сюда — пройдите тест.

• Жека Корташов

  5/5

• Маша Бережная

  5/5

• Андрей Канашев

  4/5

  Читайте также:  Обручальные кольца с дорожкой из бриллиантов: нюансы выбора

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.

Метаморфные породы и автометаморфизм

К метаморфическим относятся породы, образованные в слоях земной коры в процессе метаморфизма (название означает «превращение», это видоизменение магматических и осадочных пород под действием физико-химических явлений). Исходное состояние образует соответствующую форму залегания (магматические породы образуют интрузии, или ортогнейсы; осадочные — пластовые формы, или парагнейсы).

Автометаморфизм — это процесс перевоплощения благородных пород. Совершается под влиянием магматогенных условий. Основные воздействия: давление, температура, химические элементы. Образование минералов начинается при высокой температуре, в то же время ускоряются химические действия дегидратации и декарбонизации. В результате возникают пирогенные метаморфные благородные породы — минералы, лишенные жидкости.

Влияние магматогенных обстоятельств имеет многосторонний и ориентированный характер. Многосторонность возникает вследствие нагрузки более высоких толщ, побочное влияние оказывают расположенные рядом блоки и пласты Земли, залегающие ниже. Увеличение давления ведет к формированию благородных ископаемых метаморфного происхождения — минералы с концентрированной одинаковой текстурой и немаленькой температурой плавления.

В процессе метаморфизма, кроме того, принимают участие жидкость и углекислый газ — действующие элементы. Они присутствуют в порах почти всех минералов. Там же содержатся соляная и фторводородная кислота, топливо, азот.

Электрохимические действующие вещества, пребывая в водянистом или газовом виде, передвигаются из мест с повышенным давлением в места пониженного давления.

Основные типы и условия влияния

Для того чтобы разобраться, как возникают породы, необходимо провести анализ главных типов этого воздействия. Существует несколько типов метаморфических полезных ископаемых. Список разновидностей в зависимости от способа образования:

• Динамометаморфический (дислокационный, катакластический) — возникает в результате стресса (целенаправленного давления).
• Изохимический — при нем ископаемые никак не меняют свои признаки.
• Метасоматический (аллохимический) — меняется бутовый состав (некоторые элементы убираются, а некоторые прибавляются).
• Термальный (контактово-термальный) — возникает под воздействием жара магмы. В середине земной коры возникают минералы с повышенной температурой, а с отдалением от покрова — с пониженной.
• Областной — проходит в больших блоках земной коры под влиянием всех ключевых условий (функционирующих элементов, давления и температуры).

Спецификация метаморфизма может быть разделена по условиям влияния. Наиболее современным является разделение на:

• Автометаморфизм погружения — появляется в результате увеличения циркулирования водных элементов при воздействии давления.
• Гидратационный метаморфизм — связь жидкости с минералом.
• Результативный (импактный) автометаморфизм — сильные магматогенные взрывы либо снижение больших метеоритов.
• Дислокационный — различные деформации.
• Термальный — с изменением температуры.

Химическая структура этих пород достаточно многообразна и первоначально зависит от структуры начальных элементов. Безусловно, химический состав различается от начального, так как элементы подвергаются влиянию метасоматических действий. Метаморфическим породам присуща разнообразная минеральная структура. Минералы, образующие породы: кремний, сельные шпаты, амфиболы, слюды, пироксены.

Кроме того, могут содержаться характерные метаморфные минералы, в том числе дистен, силлиманит, андалузит, гранат, скаполит, дихроит. Элемент, из которого полностью состоят метаморфные ископаемые, — гранит (исландский шпат).

Для слабометаморфизованных свойственно присутствие хлоритов, моток, цоизита, эпидота, актинолита, карбонатов.

Структура и основной состав

Метаморфные ископаемые можно распределить в зависимости от вариантов структуры. Вот несколько способов наполнения текстурного места:

• Сланцевая — особенно часто встречается в метаморфных породах. Адаптируется к кристаллизации при повышенном давлении — расщепляется на маленькие пластиночки или плиточки.
• Пятнистая — минерал обладает пятнами, различающимися по составу, раскраске и стойкости к выветриванию.
• Полосчатая — чередование в минерале разнообразных полос, многообразных по составу, образующие текстуры. Такой структурой располагают породы магмовые, осадочные, метаморфные.
• Плойчатая — под воздействием высочайшего давления образуются небольшие складочки.
• Массивная — породообразующих минералов не имеется.
• Катакластическая — минералы распознаются по изменению и разделению, при этом завязываются зерна.
• Миндалекаменная, теннантит, — представлен сравнительно овальными или округленными аппаратами между сланцеватой массы породы.

Состав определяет размерные характеристики зерен, формирующих породу. Текстуры появляются при кристаллизации в жестком виде.

Собственной неповторимой структурой, какая несвойственна другим типам минералов, характеризуются абсолютно все метаморфические горные породы. Перечень классифицируется в зависимости от объема и формы зерен минералов.

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.

Система классификации

Выделяют огромное число видов пород, подразделяемых на группы. Генетически различают:

• осадочные;
• метаморфические;
• магматические.

Последние делят еще на три класса:

• плутонические;
• гипабиссальные;
• вулканические.

Подгруппы можно разделить на:

• кислые;
• средние;
• основные;
• ультраосновные.

Практически нереально составить полный список горных пород, учитывая все существующие на Земле виды, так их много. В рамках этой статьи мы предпримем попытку структурировать информацию о наиболее интересных и часто встречающихся типах.

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.

Категории

Трансформация агрегатов проявляется по-разному, это обуславливается природой и территорией. Ученые отмечают локальный и региональный метаморфизмы.

Первый вид проявляется на большой глубине, где высокие температурные условия, силовая интенсивность и химические соединения работают в одном режиме. Итогом такого труда становиться необъятные блоки сложенных метаморфических пород. Породы, подвергшиеся региональному метаморфизму, подразделяются:

• низкотемпературные, температура которых составляет 300-500 градусов;
• среднетемпературные (500-600 градусов);
• высокотемпературные (выше 650 градусов).

Метаморфизм становиться прогрессивным, если приводит к созданию минеральных агрегатов с более высокой температурой, и регрессивным, если ведет к снижению градусов.

Часто породы испытывают на себе ультраметаморфизм, когда интенсивность преобразования в глубинных слоях достигает предела, в силу вступают расплавы. Как результат, породы плавятся полностью или частично.

Теперь перейдем ко второму виду. Локальный метаморфизм проходит на маленьких участках, и подразделяется на:

• контактовый (в горных минералах происходят изменения за счет тепла магматического тела (интрузива) и флюидов). В результате такого процесса возникают такие породы, как например, роговики. Если состав вещества претерпел значительные трансформации, то породы прошли контактово-метасоматическое изменение.
• катакластический или динамометаморфизм возникает из-за целенаправленного давления, которое вызывает катаклаз породы. Данная трансформация охватывает места с тектоническим движением.

Основные метаморфические породы

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.

Происхождение монолитов и катаклизитов

Динамометаморфизмы происходят вследствие воздействия тектонических ошибок в области разделения и изменения минералов. Существуют две его разновидности:

• Монолиты — перетертая порода с отчетливо проявленной сланцевой текстурой. Подобные минералы появляются в местах разделения. Единичные блоки горных пород передвигаются и ведут к разделению, перетиранию и синхронному сдавливанию, в итоге становится гомогенной и малогабаритной. Отличительная особенность монолитов — полосы, флюидальность и разделение.
• Катаклазиты появляются вследствие дислокационного метаморфизма, не сопровождаемого действиями минералообразования и перекристаллизации. Внутри можно обнаружить очень измененные, изогнутые и разделенные семена минералов.

Метаморфические ископаемые по всему миру используются благодаря своей декоративной, поделочной и строительной функции, применяются в качестве промышленного сырья. В природе чаще всего обнаруживаются возле месторождений поделочных и драгоценных камней.