Типы метаморфизма. Первичные породы, подвергающиеся метаморфизму. Связь типов метаморфизма с тектоническими процессами

ТИПЫ МЕТАМОРФИЗМА

В изучении метаморфизма выделяются два основных направления: геологическое и физико-химическое.

Классификация метаморфических горных пород базируется на типах метаморфизма. Каждый тип метаморфизма проявляется в земной коре  в виде определенных геологических форм и характеризуется рядом факторов метаморфизма.

Прежде чем приступить к классификации типов метаморфизма, следует пояснить некоторые термины:

Метаморфизм:

- Изохимический – процесс перекристаллизации горной породы происходит без изменений ее химического состава

- Метасоматический (аллохимичский) – химический состав первичных горных пород меняется и при том достаточно радикально.

Типы метаморфизма (делятся по масштабу) проявляется на:

- Локальные – охватывает относительно небольшие зоны метаморфизма

- Региональные – метаморфизм развит на огромных территориях и в большом объеме.

С точки зрения нарастания термодинамических параметров различают:

- Прогрессивные – значения факторов (р, t,…) нарастают увеличиваются.

- Регрессия (ретроградный, диафторез) значения факторов уменьшаются.

Полиметаморфизм – предполагает, что одна и та же горная порода подверглась нескольким процессам метаморфизма.

Классификация типов метаморфизм

Примичание: Величины m1,m2,… mn – химические патенциалы компонентов во флюидной фазе

Первичные породы, подвергающиеся метаморфизму

По составу исходные горные породы делятся на пять групп:

1. Породы богатые Al, Si, Na, K

               Глинистые породы, кислые интрузивные и эффузивные породы, их пирокластика (туфы и вулканические брекчии), а так же аркозовые песчаники.

2. Породы багатые Ca и Mg

               Известняки и доломиты

3. Породы богатые Si

               Кварцевые песчаники, обломочные породы, хемогенные осадки.

4. Породы богатые Mg, Si, Fe

               Основные и средние интрузивные эффузивные породы, их пирокластика. Базальты, андезиты, мергели

5. Породы богатые Mg, Si, Fe

               Ультраосновные породы: гарцбургиты, дуниты

Связь типов метаморфизма с тектоническими процессами

Рассмотрим эту связь в рамках трех гипотез:

- Классической геосинклинальной гипотезы;

- Плейтектонической гипотезы (тектоника плит)

- Плюм-тектоника

Классическая геосинклинальная гипотеза основана на вертикальных перемещениях земной коры (Г. Штиле)

1 стадия – погружение геосинклиналей на разные глубины ~25-30км (максимум до 60-70 км).

Прцесс погружения сопровождается накоплением осадков, излияниями базальтов и андезитов. Чем глубже погружается геосинклинальная область, тем больше породы подвергаются влиянию повышенных температур, давлений.

Работает динамический (локальный и региональный), контактовый метаморфизм нагрузки (погружения); в синеклизах происходят те же процессы, но с менее высоким Р иТ. Эти метаморфические процессы важны для образования месторождений нефти и газа и угля.

2 стадия – инверсионная, характеризуется наиболее сильным тепловым потоком.

Процесс опускания геосинклиналей сменяется процессом поднятия. Начинает действовать мощный фактор стресса или ориентированного давления (сланцеватость – первый признак Ро). Происходит процесс складчатости. В это же время внедряются гранитные батолиты, которые приносят тепло. Региональный метаморфизм проявляется наиболее сильно, контактовый метаморфизм вокруг гранитный батолитов.

3 стадия – позднегеосинклинальная.

Заключается в перемещении отдельных блоков земной коры относительно друг друга и развитии стрессовых процессов. Внедряются магматические тела, которые являются источником тепла и причиной контактового метаморфизма.

Проявляются все типы метаморфизма, но слабее чем на предыдущих стадиях.

Плейтектоническая  гипотеза анализирует горизонтальные движения плит. Хрупкая литосфера разбита на крупные плиты, которые перемещаются по пластической литосфере. Три типа взаимодействия плит: дивергентные (расхождения), конвергентные (схождения) трансформные (скольжение)

1 стадия – стадия дивергенции  или горизонтального растежения Земной коры (спрединга)

Примечание:  КК - континентальная кора;

                                               ЛК – Литосферная кора;

                                               ОК – океан;

                                               СОХ – срединно-океанический хребты;

2 стадия – стадия конвергенции или схождения континентов, их поддвигание друг под друга (субдукция), надвигание (обдукции) или столкновения (коллизии)

                        Примечание:  КК-континентальная кора;

                                               ЛК – Литосферная кора;

                                      ОК – океан;

Плюм-тектоника

Зона «плюма» - зона интенсивного теплового потока в виде “Hot spots”- «горячего пятна». Примеры: Исландия, Гаваий и др. На поверхности Земли это выражается в виде форм купольной тектоники характерных для горных пород докембрия.

Примером «плюма» на поверхности Юпитера является Большое Красное пятно, наблюдавшееся астрономами с давних пор. По современным спутниковым данным это овальная область 13 000x40 000 км, в которой вещество пятна – гидрид фосфора или фосфин PH₃ –движется против часовой стрелки со скоростью 6 суток за полный оборот. Вещество поступает из недр Юпитера и разлагается на поверхности.

Специфичность тектонических форм архея в сравнении с фанерозоем признается подавляющим большинством геологов. Предполагается, что в архее земная кора была горячей, отчасти расплавленной и текучей, тогда как в протерозое она стала холоднее и тоще, но всё ещё оставалась вязкой. Когда подобная протерозойская кора располагалась над зоной восходящего теплового потока (плюма), она растягивалась под действием вертикального вязкого течения, что приводило к формированию магматогенно-метаморфогенных чашеобразными гранитогнейсовых куполов, чередующихся с отрицательными формами рельефа (брахисинклиналями).