Презентация по дисциплине "Геология" - "Метаморфические горные породы"

МЕТАМОРФИЧЕСКИЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ

Метаморфические горные породы возникают в результате преобразования ранее существующих осадочных и магматических пород, происходящего в земной коре под воздействием эндогенных процессов.

Эти преобразования протекают в твердом состоянии и выражаются в изменении минерального, и химического составов, структуры и текстуры пород.
Реже минеральный состав сохраняется.

Метаморфизм происходит под воздействием высокой температуры и давления, а также вследствие привноса и выноса вещества высокотемпературными растворами и газами, при этом большую роль играет также состав исходных пород.

Минералы метаморфических пород

1-графит (C )
2-Андалузит (Al2O [SiO4]
3 – дистен (Al2O [SiO4]
4- ставролит Fe(OH)2 * 2Al2SiO5
5- кордиерит Mg2Al3 [AlSi5O18]
6- гранат (сложный силикат)

Минералы метаморфических пород

1- везувиан сложный силикат кальция, магния и железа)
2- диопсид CaMg[Si2O6]
3- пренитCa2Al(OH)2 [AlSi3O10]
4- цоизит Ca2Al3 [SiO4][Si2O7]O (OH)
5- эпидот (сложный силикат кальция, алюминия и железа)

По преобладанию тех или иных факторов в ходе преобразования выделяется несколько различных типов метаморфизма:

При очень интенсивном привносе новых веществ и развитии замещения возникает особый вид метаморфизма – метасоматоз.
Поскольку метаморфизм происходит под воздействием фильтрующихся флюидов, химический состав пород в ходе метаморфизма изменяется в отношении всех компонентов.
По нарастающей степени этого изменения состава пород различают изохимический и аллохимический типы метаморфизма и метасоматоз.
Изохимическим условно называется метаморфизм, при котором существенно изменяются в породах содержание летучих компонентов (Н2О, СО2 и др.) и степень окисления железа, тогда как изменением содержания других компонентов можно пренебречь.
Аллохимический метаморфизм характеризуется изменением содержания помимо летучих компонентов и ряда других химических элементов, набор которых определяется спецификой метаморфизма (чаще всего щелочных металлов и кальция).

Главнейшее отличие метаморфических пород от магматических и осадочных заключается в их минеральном составе, а также в их структурных и текстурных признаках.
Метаморфические породы состоят лишь из минералов, устойчивых в условиях высоких температур и давлений. К ним относится большинство минералов магматических пород: кварц, альбит, и другие плагиоклазы, калиевый полевой шпат (микроклин), мусковит, биолит, роговая обманка, пироксен (авгит), магнетит, гематит, а также один из минералов осадочных пород – кальцит.
В метаморфических породах распространены минералы, характерные только для них, - серицит, тальк, серпентин, гранат, графит, и др.

Метаморфические породы обладают кристаллической структурой, причем особенно характерны листовая, чешуйчатая, игольчатая и таблитчатая формы зерен, реже они зернисто – кристаллические. Имеются также слабо метаморфизованные скрытокристаллические породы и переходные разности, содержащие участки первичных пород некристаллического строения.
Остаточные структуры первичных пород называются реликтовыми.
По величине зерен различают крупнокристаллическую структуру (диаметр частиц более 1 мм), среднекристаллическую (1,25 – 1 мм) и мелкокристаллическую (менее 0,25 мм).

Текстурные особенности относятся к важнейшим признакам метаморфических пород.
По взаимному расположению и типам зерен выделяются следующие текстуры:
сланцеватая – с параллельным расположением чешуйчатых и табличных минералов;
гнейсовая – с параллельным расположением табличных минералов, при малом содержании чешуйчатых частиц;
полосчатая – с чередованием полос разной толщины различного минерального состава;
волокнистая – в породах, сложенных волокнистыми и игольчатыми минералами, вытянутыми примерно в одном направлении;
очковая – с рассеянными в породе более крупными овальными зернами или агрегатами, обычно выделяющимися по цвету;
плойчатая – в случае присутствия в породе очень мелких складок;
беспорядочная – с неориентированным расположением зерен, обычно округло – неправильной формы;
массивная – с прочным сложением породы, при плотном, связном соединении минеральных зерен, текстура породы может быть при этом также полосчатая, беспорядочная и гнейсовая.

В зависимости от состава и структуры исходных пород при региональном метаморфизме возникают определенные виды метаморфических пород
При этом образуются характерные ряды пород, представляющих собой последовательные этапы преобразования исходной породы.
Особенно значительные изменения испытывают глинистые породы. Еще в процессе диагенеза глины уплотняются, обезвоживаются и превращаются в аргиллиты, отличающиеся от глин полной неразмокаемостью.
В начальной стадии метаморфизма в условиях низких температур под воздействием тектонического давления аргиллиты претерпевают рассланцевание (динамометаморфизм) и превращаются в аргиллитовые сланцы.
Сланцы обычно сохраняют окраску исходных глин. Они легко раскалываются по сланцеватости на ровные плитки с матовой поверхностью. При возрастании количества кристаллических частиц порода твердеет, превращаясь в кровельные, или аспидные сланцы.

Сланцы- это бедные полевым шпатом метаморфиты с отчетливой параллельной текстурой

1- тальковый сланец
2- глинистый сланец
3- филлит
4- слюдяной сланец

Дальнейшее усиление метаморфизма, связанное с повышением температуры, приводит к полной перекристаллизации глинистого вещества с образованием филлитов. Это микрозернистые полнокристаллические породы с тонкосланцеватой, иногда плойчатой текстурой. Филлиты состоят из тонкочешуйчатой массы серицита, хлорита и кварца. Окраска их связана обычно с цветом господствующего минерала, однако нередко бывает унаследованной (черные филлиты с углистым материалом). Иногда она обусловлена примесями (красноватые и фиолетовые филлиты с тонкораспыленным гематитом).
При повышении температуры и дальнейшем изменении давления филлиты переходят в кристаллические сланцы. В зависимости от состава исходных глин и температурного режима это могут быть слюдяные, хлоритовые или хлорито-слюдяные сланцы. Они отличаются сильным шелковистым блеском и более крупной величенной чешуек. Структура чаще среднекристаллическая до крупной. Обладают хорошо развитой сланцевой или плойчатой текстурой. Сланцы состоят из кварца и слюды (мусковита или биотита) или хлорита.
Кристаллические сланцы часто содержат также гранат, графит, образующийся из углистого вещества, и другие минералы. Цвет этих пород обусловлен окраской господствующих минералов, реже связан с минеральными примесями (гематит, графит).

На высшей стадии метаморфизма глинистых пород они преобразуются в гнейсы. Эти образования обладают массивной гнейсовой (полосчатой), реже сланцевой или очковой текстурой. Структура их зернисто – кристаллическая, средне – или крупнозернистая. Вместо хлорита и слюды, которая сохраняется в небольшом количестве, в гнейсах преобладают полевые шпаты – микроклин и плагиоклаз, имеется много кварца. Присутствуют биотит и мусковит, иногда амфиболы, пироксены, гранаты. Состав гнейсов близок к минеральному составу гранитов, от которых гнейсы отличаются ориентированной гнейсовой текстурой.
Кварцевые песчаники с кремнистым цементом при метаморфизме превращаются в кварциты. Они состоят целиком из кварца, образующего неправильные зерна, которые иногда почти неразличимы (сливные кварциты). Это крепкие, массивные породы, нередко с раковистым блестящим изломом; иногда в них наблюдается сланцевая текстура.
Кварцевые песчаники с глинистым цементом преобразуются в слюдяно-кварцитовые сланцы с тонкими прослойками слюды по сланцеватости.
Аркозовые песчаники, богатые зернами полевого шпата, переходят сначала в кварцитовидные песчаники, а при высокой степени метаморфизма – в гнейсы, отличающиеся более равномерной зернистостью и повышенным содержанием кварца. Гнейсы и сланцы, образующиеся при метаморфизме осадочных пород (глин и песчаников), называются парагнейсами и парасланцами.

Гнейсы

1- Серицитовый гнейс (можно назвать филлит)
2- Мусковитовый гнейс
3- Гранитогнейс- мигматит – ортогнейс, образованный из гранита в катазоне.

Кремнистые породы – опоки, яшмы – преобразуются в мелкозернистые кварциты, отличающиеся весьма равномерной слабо различимой зернистостью.
В результате метаморфизма кислых и средних магматических пород (гранитов, диоритов и др.) образуются гнейсы и слюдяные сланцы. В отличие от аналогичных пород, образующихся при метаморфизме осадочных образований, они носят название ортогнейсов (или ортосланцев).
Габбро и базальты преобразуются на низшей стадии метаморфизма в зеленые сланцы, состоящие из хлорита, эпидота, актинолита и альбита. Далее они переходят в амфиболиты – массивные крепкие породы сланцевой и волокнистой текстуры, темно – серого до черного цвета; они состоят из роговой обманки и плагиоклаза. На высшей ступени метаморфизма амфиболиты переходят в гранатовые амфиболиты и эклогиты, состоящие из граната и пироксена. Образование эклогитов происходит при очень высоких давлениях, поэтому они характерны для глубоких зон метаморфизма.
Ультраосновные породы (дуниты, перидотиты) преобразуются в змеевики (серпентиниты) и тальковые сланцы; змеевики состоят из серпентина с примесью магнетита и хлорита, образующих микрочешуйчатую темно – зеленую массу с пестрыми пятнами.

Известняки при перекристаллизации переходят в мраморы, состоящие из кальцита, имеют зернисто – кристаллическую структуру и обычно массивную, нередко расплывчатую текстуру. Реже наблюдается сланцевасть. Характерна белая или светло – серая окраска.

1- красный норманнский (Сицилия)
2- Каррарский мрамор ( Италия)
3- Розе-фозе (Французкие Приморские Альпы)
4- Серый Эдельфельз (Эдельфельз – город на реке Лан, ФРГ)

Массивные метаморфические породы отличаются низким содержанием кварца и полевого шпата и отсутствием слоистости

1- Эклогит – самая тяжелая силикатная порода, возникает в катазоне как продукт преобразования габбро или мергелей
2- Серпентинит или змеевик образуется при метаморфизме магматических пород группы перидотита и пикрита, иногда доломитов и доломитовых известняков
3- Амфиболит образуется в мезо- и катазоне из базальтов, габбро, перидотитов или мергелистых глин.

Под действием тектонического давления возникают тектонические брекчии и милониты.
Тектонические брекчии состоят из угловатых или линзовидных обломков раздробленных первичных пород самой разнообразной величины, сцементированных мелкораздробленным материалом тех же пород. Характерно отсутствие слоистости и однообразие состава обломков.
Милониты представляют собой породы, состоящие из мелкоперетертого материала первичных пород. Текстура их сланцеватая, тонкополосчатая, нередко очковая.

Контактный метаморфизм выражается преимущественно в интенсивной перекристаллизации пород, протекающей под действием высокой температуры, без заметного участия давления.
На контакте возникают горные породы - роговики, с характерным отсутствием сланцеватых и вообще ориентированных структур. Роговики – очень крепкие мелкозернистые породы массивной структуры.
Песчано-глинистые породы переходят в биотитовые роговики, состоящие из кварца и биотита, а также полевого шпата, магнетита, граната и других минералов.
Основные и средние породы на контакте с гранитными интрузиями преобразуются в амфиболовые роговики, состоящие из амфибола и плагиоклаза.
Карбонатные породы превращаются в известково – силикатные роговики.
Карбонатные породы могут переходить и в мрамор, если метаморфизм протекает без привноса вещества. Цвет роговиков определяется окраской господствующих минералов. Обычно они серого, черного или темно – зеленого цвета.

При этом типе метаморфизма образуются скарны и грейзены.
Скарны возникают на контакте карбонатных и интрузивных пород, в результате контактово – метасоматических процессов, протекающих при воздействии послемагматических растворов. Скарны имеют важное практическое значение, так как к ним приурочены многие полезные ископаемые (медь, железо, полиметаллы, молибден, вольфрам, олово). Главные породообразующие минералы скарнов — пироксены, плагиоклазы и гранаты, а при более низких температурах — эпидот, актинолит, карбонаты и рудные минералы.
Грейзены возникают за счет гранитов или песчано-глинистых пород. Они состоят из кварца и светлой слюды и имеют крупно – кристаллическую структуру.

Определение метаморфических пород нужно начинать с установления их минерального состава. Вторым важным признаком является текстура. Имеет значение также структура и цвет.
При исследовании метаморфических пород необходимо стремиться установить:
1) что представляла собой порода до метаморфизма
2) какие явления обусловили метаморфизм (тип метаморфизма). Нужно отметить, что для полного и уверенного решения этих вопросов необходимо выяснение условий залегания пород и их взаимоотношений с окружающими породами, т. е. изучить породы в естественной обстановке, а также детально исследовать их под микроскопом. Но и предварительное макроскопическое определение очень полезно. Описание метаморфических пород проводится по тому же плану, что и магматических:
1) название;
2) цвет, структура и текстура породы;
3) минеральный состав;
4) жилы и прожилки минералов, встречающихся в породе;
5) построение включения и вкрапления.
В конце дополнительно указывается: тип метаморфизма и название исходной породы (или ряда пород).

Важное значение в геологических исследованиях имеет выявление природы первичных пород, подвергшихся метаморфизму, и соответственно систематика метаморфических образований по исходным породам. Но при этом не следует ожидать полного соответствия исходных и метаморфических пород, так как метаморфизм имеет большей частью аллохимический характер. При метаморфизме всегда в той или иной мере изменяется первичных химический состав пород в соотношении не только летучих (Н2О, СО2, О2 и др.), но и многих других компонентов (Cl, F, Na2O, K2O, CaO и др.). Однако большей частью эти изменения не настолько значительны, чтобы нельзя было установить природу первичных пород, подвергшихся метаморфизму.
Различают продукты метаморфизма глинистых отложений, основных эффузивов и их туфов, мергелей, граувакков, кислых эффузивов, песчаников, карбонатных пород, гипербазитов, железистых и марганцовистых кремнистых отложений и бокситов.