Реферат Фации регионального метаморфизма. Особенности пород зеленосланцевой, эпидот-амфиболитовой, амфиболитовой, гранулитовой ф. Реферат Фации регионального метаморфизма. Особенности пород зеле. Реферат на тему Фации регионального метаморфизма. Особенности пород зеленосланцевой, эпидотамфиболитовой, амфиболитовой, гранулитовой фаций. Типичные представители метапелитовых, метабазитовых, метакарбонатных пород в разных фациях.
 Скачать 0.69 Mb.
|
|
Министерство образования и науки Республики Казахстан ВКТУ им. Д. Серикбаева РЕФЕРАТ На тему: «Фации регионального метаморфизма. Особенности пород зеленосланцевой, эпидот-амфиболитовой, амфиболитовой, гранулитовой фаций. Типичные представители метапелитовых, метабазитовых, метакарбонатных пород в разных фациях.» Выполнил: Турмухамедова В.Н. Принял: Амренова А. Ж.  Айтбаева С. С. Усть-Каменогорск, 2022 СОДЕРЖАНИЕ
Общие представления о метаморфизме Метаморфизм — это процесс преобразования первично магматических или осадочных пород под воздействием температуры (Т), давления (Р) и флюидов (F), преимущественно водно-углекислых жидких или газожидких флюидов, содержащих ионы К, Na, Ca, F, B, S и др., часто существующих в надкритических растворах. Метаморфические изменения в горных породах начинаются при повышении температуры до +200 °С и увеличении всестороннего, т. е. литостатического, давления, возникающего под тяжестью вышележащих пород. Однако не только это давление играет важную роль. Не меньшее значение имеют стресс, боковое давление, обеспечивающее различное напряженное состояние горных пород, в результате которого открываются пути для миграции глубинных мантийных флюидов, являющихся главными переносчиками тепла, т. к. кондуктивный теплообмен в горных породах крайне незначителен. Без флюидного потока вероятность метаморфизма невелика, хотя необходимо принимать во внимание и геотермический градиент, который сильно изменяется в разных районах (от 5° до 180° и даже более на 1 км глубины). Перечисленные выше главные факторы метаморфизма — температура, флюиды, давление — оказывают влияние на любые горные породы, находящиеся на различной глубине, при этом время не особенно важно при метаморфизме. Например, лавы раннего протерозоя (2,2 млрд лет) в Прибайкалье почти не отличаются от голоценовых лав (6–4 тыс. лет) Эльбруса; глины кембрийского возраста (550 млн лет) под Санкт-Петербургом выглядят почти так же, как и современные глинистые отложения. Многочисленными нефтяными скважинами вскрыты неизмененные осадочные отложения на глубинах свыше 8 км. Известны случаи, например на о. Исландия, где начальные стадии метаморфизма установлены на глубине всего 0,5 км, по данным бурения. В то же время толщи пород на глубине 20 км, если судить по данным сейсмических исследований, совсем не испытали метаморфических изменений. Поэтому флюиды являются одним из важнейших факторов метаморфизма. Все метаморфические породы можно разделить на две группы, исходя из того, какие осадочные или магматические породы подвергаются метаморфизму. Первая группа — парапороды, они образовались из первично осадочных пород. Например, из карбонатных пород получаются мраморы, из песчаников — кварциты, из глин — филлиты и др. Вторая группа — ортопороды, они сформировались из первично магматических пород, например метабазиты — из базальтов. 2. Фации метаморфизма Метаморфические породы весьма разнообразны. Из одних и тех же исходных, первичных пород, в зависимости от действия факторов метаморфизма, могут образоваться различные метаморфические породы. Изменение температуры, давления, химического состава флюидов приводит к изменению минерального состава первичной породы, который стремится приспособиться к условиям. Этот комплекс новых минералов,или парагенезис (сонахождение),называется метаморфической фацией (рис. 16.1). Так как исходные породы, подвергающиеся метаморфическим изменениям, чрезвычайно разнообразны, то в пределах одной метаморфической фации могут существовать разные парагенезисы минералов, а одна исходная порода может давать разные метаморфические породы в различных фациях. Например, глина, метаморфизуясь, превращается в глинистые сланцы, а они в фации зеленых сланцев превращаются в филлиты; в амфиболитовой фации — в двуслюдяные сланцы; в гранулитовой фации — в биотит-гиперстен — кордиеритовые гнейсы.  Рис. 1. Основные фации метаморфизма Указанные выше фации — зеленосланцевая, амфиболитовая и гранулитовая — отвечают ступеням метаморфизма: низкой, средней и высокой, отвечающим степени усиления метаморфических преобразований первичной породы (рис. 2). Гранулитовая фация и соответствующий ей парагенезис минералов свидетельствуют о температуре +700–1000 °С, давлении от 2 до 12 Кбар и глубине 10– 40 км. При меньших температурах и давлениях другие минеральные парагенезисы будут характеризовать другие метаморфические фации — амфиболитовую, эпидот-амфиболитовую, зеленосланцевую, цеолитовую. Переход от пород низших ступеней метаморфизма к высшим называется прогрессивным метаморфизмом. Если уже метаморфизованная порода подвергается воздействию более низких температур и давлений, то говорят о регрессивном (ретроградном) метаморфизме, или диафторезе.  Рис. 2. Метаморфические фации горных пород (по Л. Л. Перчуку и В. И. Фельдману). Фации регионального метаморфизма: 1 — цеолитовая; 2 — пренит-пумпелиитовая; 3 — зеленых сланцев; 4 — эпидот-амфиболитовая; 5 — амфиболитовая; 6 — гранулитовая; 7 — голубых сланцев; 8 — эклогитовая. Фации контактового метаморфизма: а — эпидот-альбитовых роговиков; б — роговообманковых роговиков; в — пироксеновых роговиков; г — санидинитовая Существуют породы, наиболее характерные для разных ступеней метаморфизма. Так, для низшей ступени типичны зеленые сланцы, образовавшиеся за счет базальтовых туфов и лав. Их зеленоватая окраска обусловлена развитием хлорита и эпидота. Для фации зеленых сланцев также типичны филлиты, сложенные очень мелкими, меньше 1 мм, зернами кварца и чешуйками серицита и хлорита. Два последних минерала придают филлитам шелковистый блеск на плоскостях сланцеватости. Хлорит-серицитовые сланцыобразуются при метаморфизме глинистых пород, и для них типичны хлорит и слюда — серицит (мелкие чешуйки мусковита), а также кварц.  Рис. 16.3. Степени метаморфизма. Черная жирная линия — рост температуры с увеличением глубины К низким ступеням метаморфизма относятся весьма необычные породы — глаукофановые, или голубые, сланцы с голубой роговой обманкой, типичные для них минералы. Особенностью формирования этих пород является обстановка низких температур: +200...+400 °С и очень высоких давлений — до 12 кбар, а это отвечает глубине 40 км, если брать литостатическое давление. Но на такой глубине должна быть высокая температура. Однако в сильно метаморфизованных древних докембрийских породах голубые сланцы отсутствуют, хотя, судя по огромному давлению, они должны были бы там быть. Эти голубые сланцы являются результатом очень сильного стресса, т. е. одностороннего, а не литостатического давления, возникшего в условиях формирования крупных надвигов и покровов. Поэтому голубые сланцы образуют вытянутые полосы, которые простираются в соответствии с крупными разломами и характерны для зон субдукции. К средним ступеням метаморфизма относятся разнообразные кристаллические сланцы и амфиболиты. Кристаллические сланцы — полосчатые породы, состоящие из кварца, полевых шпатов и слюд, образующихся как по осадочным породам — песчаникам и глинам (парагнейсы), так и по магматическим — лавам, гранитам и др. (ортогнейсы). Амфиболиты состоят из роговой обманки и плагиоклазов, иногда с биотитом и эпидотом, и формируются за счет метаморфизма базальтов и габбро — основных изверженных пород (ортоамфиболиты) и карбонатно-глинистых пород (параамфиболиты). Кристаллические сланцы — результат преобразования в основном глинистых пород, состоят из слюд, хлорита и амфибола, образующих характерную сланцеватость. Амфиболитовая фация метаморфических пород образуется при температуре +500–700 °С и давлении 2–8 кбар. При таких высоких температурах породы начинают испытывать частичное плавление в отдельных тонких слоях с образованием мигмы, а вся порода превращается в мигматит — полосчатые метаморфиты, в которых чередуются полоски гранитного состава (мигма) с полосками темноцветных минералов, еще не вовлеченных в плавление. К высшей ступени метаморфизма относится гранулитовая фация (температура +700–1000 °С, давление 4–12 кбар, глубины 10–40 км). Характерными породами этой фации являются гнейсы, двупироксеновые и кристаллические сланцы и эклогиты. Гнейсы состоят из кварца, ортоклаза, плагиоклаза, граната, кордиерита, пироксена, замещающего роговые обманки и слюды. Гранулиты образуются за счет как первично магматических, так и осадочных пород. Эклогиты сложены пироксеном — омфицитом и пироповым гранатом и представлены плотными тяжелыми породами, типичными для глубоких частей земной коры. Таким образом, повышение температуры, давления и привнос флюидов приводят к изменению первично осадочных и магматических пород и превращению их в метаморфические, различных фаций и ступеней. Усиление действия этих факторов в конце концов приводит к избирательному плавлению наиболее легкоплавких компонентов породы, а потом и к полному плавлению. Этот процесс ультраметаморфизма, в результате которого путем различных пород могут образоваться граниты, называется анатексисом. Изменения в первичных породах при метаморфизме. Процессы и факторы метаморфизма приводят к изменению минерального состава материнской породы. Например, при реакциях дегидратации происходят следующие превращения минералов: • мусковит + кварц → силлиманит + калиевый полевой шпат + вода; • коалинит → андалузит + кварц + вода. Новые минералы возникают в результате химических реакций, а также перекристаллизации минералов первичной породы, которые приобретают новую форму и размеры (рис. 4). В связи с увеличением температуры начинается миграция, диффузия ионов сначала вдоль границ зерен минералов, а затем и внутри них, где небольшие ионы прокладывают себе путь между более крупными. И происходит этот процесс в твердом состоянии. В породах средней и высокой степеней метаморфизма можно встретить крупные, кристаллографически хорошо выраженные новые минералы, не типичные для первичной породы. Такие минералы или их скопления размером до нескольких сантиметров в диаметре называются порфиробластами. Они бывают особенно хорошо выражены в кристаллических сланцах.  Рис. 4. Новообразование минералов при прогрессивном метаморфизме Если при метаморфизме химический состав породы не меняется, то говорят об изохимическом метаморфизме, а если изменяется, то об аллохимическом. Но изменения происходят не только с минералами. Происходит изменение структуры, текстуры, и наступает полная перекристаллизация первичной породы. Чешуйки слюды — биотита, мусковита, серицита — приобретают ориентировку в пределах плоскостей, а если минералы, например амфиболы, имеют игольчатую форму, то длинной осью они ориентируются в одном направлении, образуя линейную текстуру. В результате метаморфическая порода приобретает сланцеватую текстуру — тонкие пластинки, на которые порода разбивается при ударе молотком. Пластинки слюды в филлитах обеспечивают шелковистый характер породы. На образование сланцеватой текстуры особенное влияние оказывает стресс — одностороннее, а не литостатическое давление. Фации регионального метаморфизма Региональный метаморфизм. Движения в земной коре, захватывающие большие пространства, как это происходит при горообразовательных процессах, совместно с давлением вышележащих толщ пород и возрастающей с увеличением глубины погружения температурой обуславливают регионально-метаморфические преобразования пород. В зависимости от давления и температуры наблюдаются изменения более слабой или более сильной степени, которые отличаются характерными минеральными новообразованиями и называются метаморфическими фациями. Название фации определяется по общим условиям образования, по общим внешним признакам и по типичным для нее минералам. По мере возрастания Р–Т условий регионального метаморфизма выделяют: – зеленосланцевую фацию; – эпидот-амфиболитовую фацию; – амфиболитовую фацию; – гранулитовую фацию (рис.5).  Рис. 5 Типы метаморфизма. Фации регионального метаморфизма На первой стадии, осадки, богатые водой подвергаются прогрессирующему обезвоживанию. Под влиянием направленного давления образуются листоватые минералы группы слюд, талька, хлоритов, расположенные параллельно. Так возникают филлиты, тальковые и хлоритовые сланцы, отличающиеся тонкоплитчатой отдельностью. С повышением давления различные химические элементы реагируют между собой и образуют новые минералы, занимающие меньший объем, чем исходные виды (гранат, дистен). Такие новообразования характерны для более высокой степени метаморфизма – эпидот-амфиболитовой фации. При последующем повышении давления и температуры условия образования приближаются к условиям образования магматических пород. В результате этого минеральный состав и структура метаморфических пород все более сближаются с составом и структурой магматических пород. Из первоначального глинистого сланца при интенсивном метаморфизме появляется гранитоподобный гнейс. В области термодинамических условий гранулитовой (иногда амфиболитовой) фации в породе может отмечаться частичное плавление, такое преобразование называют ультраметаморфизмом. Это переходная зона от метаморфизма к магматизму. Ультраметаморфизмвыделяют как самостоятельный вид регионального метаморфизма. 3.Особенности пород зеленосланцевой, эпидот-амфиболитовой, амфиболитовой, гранулитовой фаций Породы эпидот-амфиболитовой фации возникают при более высоких температурах (250 – 400 С) и давлении. Характерными породами здесь являются кристаллические сланцы, мраморы, кварциты, амфиболиты. Кристаллические (слюдяные) сланцы – продукты дальнейшего метаморфизма филлитов, глинистых сланцев. Цвет их самый разнообразный; структура средне- и крупнокристаллическая, текстура сланцеватая или плойчатая; блеск яркий шелковистый. Кристаллические сланцы состоят из слюд, хлорита, амфиболов; их минеральный состав зависит от температуры метаморфизма и состава исходных пород. Как правило, в кристаллических сланцах присутствуют также кварц, полевые шпаты (плагиоклазы), характерны гранаты и графит. Мраморы – плотные породы, состоящие из кристаллов кальцита. Структура мраморов варьирует от мелко- до крупнокристаллической. Текстура различная: массивная, полосчатая, пятнистая, иногда сланцеватая. Минералогически чистый мрамор имеет белый цвет, примеси обуславливают любую другую окраску. Мрамор бурно вскипает в соляной кислоте. Если мрамор подвергся доломитизации, то реагировать с HCl он будет в порошке. Мраморы возникают при метаморфизме известняков, в том числе и доломитизированных. Кварциты – плотные и очень твердые породы, состоящие из кварца. Окраска кварцитов зависит от примесей и бывает любой. Структура мелкокристаллическая; текстура массивная, хотя нередки пятнистые, полосчатые и даже сланцеватые разновидности. Кварциты возникают при глубоком метаморфизме кварцевых песков и песчаников. Кварциты отличаются чрезвычайной долговечностью – обладают высочайшей механической прочностью и химической устойчивостью. Кварциты, обогащенные гематитом или магнетитом, называются джеспилитами (железистыми кварцитами). Джеспилитам характерны вишневый или черный цвет и сланцеватая или полосчатая текстура. Амфиболиты – плотные породы от серо-зеленого до черно-зеленого цвета. Структура амфиболитов данной фации среднекристаллическая, текстура массивная или сланцеватая. Состоят из амфиболов и плагиоклазов, обычно с примесью гранатов. Подразделяются на ортоамфиболиты (возникают из магматических пород основного и ультраосновного, реже среднего состава) и параамфиболиты (возникают из осадочных карбонатно-глинистых пород). Породы амфиболитовой фации представлены гнейсами и амфиболитами. Они возникают при еще более высоких температурах (от 400 до 700 С) и давлении (до 3106 Па). Рост температуры ведет к снижению в их составе доли гидратированных минералов. Гнейсы – плотные породы крупно- и гигантокристаллической структуры и полосчатой или очковой текстуры. В зависимости от состава исходных пород, гнейсы делятся на две группы: парагнейсы (возникают из пород осадочных: глин, песчаников) и ортогнейсы (из пород магматических, обычно кислого состава). Гнейсы состоят из кварца, полевых шпатов и слюд с примесью темных минералов. Содержание слюд в гнейсах меньшее, чем в кристаллических сланцах. От похожих магматических пород (гранитов, сиенитов, диоритов) гнейсы отличаются полосчатой текстурой. Амфиболиты характеризуемой фации подобны вышеописанным. Отличаются только структурой – она становится крупнокристаллической. Породы гранулитовой фации представлены гранулитами и мигматитами. Они возникают при самых высоких температурах (от 700 до 1500 С) и давлении (примерно 5106 Па). Высокие температуры этой стадии метаморфизма обуславливают частичное переплавление – анатексис исходных пород. В минеральном составе пород гидратированные минералы отсутствуют – их место занимают пироксены, гранаты, полевые шпаты, кварц. Гранулиты – породы, внешне похожие на гнейсы. Отличаются от гнейсов минеральным составом: гранулиты сложены полевыми шпатами, пироксенами и гранатами. Нередко в них присутствует кварц. Слюд и других гидратированных минералов не бывает никогда. 4. Типичные представители метапелитовых, метабазитовых, метакарбонатных пород в разных фациях Метапелиты- метаморфические породы, образующиеся на месте глинистых отложении (пелитов), суглинков, кварцевых песчаников с примесью глинистого материала. Метапелиты это глины (каолинит, ММ), гидрослюды, обломочный материал всевозможный, сод. кремнезема 55-65 проц, глинозема до 18 проц, K20 до 7 проц, натрия до 2,5, кальций меньше 2, воды до 15 процентов Стадии преобразования: Зеленосланцевая фация 1)глинистые сланцы темп до 300 град, давление 100-200 Мпа, на глубине порядка 1-5 км. Происходит дегидратация, перестают размокать, слоистая текстура (сохранение текстуры осадочных пород) 2) филлиты (греч. лист) первая метаморфическая порода. Границы между фациями определяются устойчивостью тех или иных минералов – каолинит превращается в пирофиллит Al4Si4O10(OH)8 – Al2Si4O10 (OH)2 +H2O. (дегидратация) 330-380 град, давление 100-400 МПа. ММ замещается хлоритом. Структуры и текстуры сохраняются (бластопилитовая и бластоалевролитовая) 3) серицит – хлоритовые и хлорит – серицитовые сланцы, пирофиллит – андалузит. 450 град 300 МПа, устойчивость 300-600 град. Минеральный состав: серицит, хлорит, кварц. (каолинит – в серицит, ММ – в хлорит) Порфиробластовую структуру образует гранат, андалузит, хлоритоид. Сланцеватая и плойчатая текстура. Эпидот-амфиболитовая фация: (500- 650 град) Слюдяные сланцы – хлорит – в альмандин. Мин. состав: мусковит, биотит, кварц. (ММ в биотит, каолинит в мусковит) Порфиробластовые – крупные кристаллы – ставролит, гранат альмандин, дистен (ну он уже переходный к след. фации). Гранолипидобластовая структура. или порфиробластовая, часто полосчатая текстура Амфиболитовая фация: (550 – 800 град) биотитовые парагнейсы: мусковит – в кпш (550 – 640 град) мин.состав: микроклин, биотит, кварц, появл. кислый плагиоклаз, типоморфный: гранат пироп-альмандиновый, кордиерит, циркон. Липидогранобластовая структура Гранулитовая фация Превращение биотита в гиперстен – кордиеритовые гиперстеновые парагнейсы (нижняя граница - превращение биотита в гиперстен) 710 – 740 градусов при 200-600 МПа, мин. состав: гиперстен (плеохроирует от красного до синевато-зеленого, т.к. много глинозема), биотит, гранат (пироп), кордиерит, силлиманит (дистен – высокие давления, силлиманит – высокие температуры), гранобластовая структура. плагиоклаз (его основноссть зависит от сод. кальция), ортоклаз, кварц, рутил, циркон, магнетит). Кислые породы примерно также метаморфизуются – но образуются ортогнейсы. Гнейсы от гранитов отл. структурой – гранобластовая в мет. породах. Метабазиты Базиты- магм. породы основного состава (базальты, габбро-нориты) Зеленосланцевая фация Метабазальт - сохраняются текстуры, афировые, порфировые, но мин. состав другой: хлорит, актинолит, эпидот, кальцит, авгит, лейкоксен, амфибол вместо пироксена, псевдоморфозы с сохранением формы. Зеленый сланец 300-600 град: мин. состав. (альбит, хлорит, эпидот, актинолит) Эпидот-амфиболитовая фация 500-650 град. Эпидот-амфиболиты (актинолит заменяется зеленой р.о., альбит заменяется олигоклазом, эпидот, гранат альмандин) Амфиболитовая 550-800 Амфиболиты – плагиоклаз и роговая обманка, иногда гранат альмандин-пироп, появление моноклинного пироксена (постепенный переход от роговой обманки), может быть биотит и кварц. Эти породы наиболее распространены. текстура полосчатая Гранулитовая 700-800 Пироксен-плагиоклазовые гранулиты – порода начинает уже плавиться, появление ромбического пироксена состав: плагиоклаз (андезин-лабрадор), моноклинный пироксен (похоже на габбро-норит по составу) +гранат – пироп, иногда биотит. Образуют гранобластовые структуры, все минералы имеют изометричные очертания. ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА Горшков Г.П., Якушова А.Ф. Общая геология: учеб. Для вузов. -3-е изд. – М.: Изд-во МГУ, 1973. – 592с. Короновский Н.В. Геология: Учебник. – М: Изд-во МГУ, 2005. – 448с. Короновский Н.В. Общая геология: учебник для вузов – М.: Изд-во МГУ, 2006. – 342с. Короновский Н.В. Общая геология: учебник – М. Изд-во МГУ, 2002 – 448с. Чарыгин М.М. Общая геология: учеб. Для вузов. – 3-е изд., перераб. И доп. – М.: Гостоптехиздат, 1965. – 377с |