Общая-геохимия.-Иркутск-2019 (1) (856215), страница 38
Текст из файла (страница 38)
Иными словами, в протолите происходят изменения в сторону достижения равновесия вновых P-T условиях. Подобные трансформации называют метаморфическими реакциями. Различают четыре основных типа метаморфических реакций [Интерпретация геохимических данных,2001; Мехоношин, Колотилина, 2006]:1. Реакции дегазации, дегидратации и декарбонатизации.Данные реакции сопровождаются удалением гидроксильных групп,молекул воды и углекислого газа из кристаллической решётки водосодержащих и карбонатных минералов. В качетве примера можно привести образование более плотного граната за счёт дегидратации хлорита в условиях зелёносланцевой фации метаморфизма. Вусловиях гранулитовой фации метаморфизма минералы серии биотита в присутствии кварца распадаются на полевые шпаты, ромбические пироксены и воду:2K(Fe,Mg)3(AlSi3O10)(OH)2 + 6SiO2 → 2K(AlSi3O8) + 3(Fe,Mg)2(Si2O6) + 2H2O.полевойбиотит+ кварц →+гиперстен+ водашпатВ условиях амфиболитовой фации метаморфизма мусковитраспадается с образованием ортоклаза, силлиманита и воды:KAl2(AlSi3O10)(OH)2мусковит++SiO2кварц→→K(AlSi3O8)ортоклаз++Al(AlSiO5)силлиманит++H2O.водаИногда подобные реакции имеют противоположную направленность и сопровождаются гидратацией – вхождением воды в кристаллическую решётку новообразованных минералов.
При этомбезводные высокотемпературные минералы превращаются в низкотемпературные водосодержащие.2. Полиморфное превращение – реакция, при которой происходит перестройка кристаллической решётки минерала. При изменении температуры, давления или концентрации вещества исходнаяполиморфная модификация становится нестабильной и переходит вдругую, более стабильную.
В качестве примера можно привестиследущие полиморфные модификации: С – графит-алмаз, FeS2 –марказит-пирит, CaCO3 – арагонит-кальцит, Al2SiO5 – андалузиткианит-силлиманит, SiO2 – кварц-кристобалит-тридимит-коэситстишовит.2103. Реакция с кристаллизацией новых минеральных фаз. Приповышении давления после достижения определённых значенийальбит становится нестабильным, его кристаллическая решёткаразрушается, при этом образуется новый метаморфический парагенезис жадеита и кварца:NaAlSi3O8 = NaAlSi2O6 + SiO2.альбит=жадеит+кварц4.
Обменные реакции без кристаллизации новых минеральных фаз. Перераспределение химических элементов в этих реакциях происходит между уже существующими минералами. Например,парагенезис пироксена и граната устойчив в широком диапазонетемператур и давлений. Но при увеличении температуры сосуществующие гранат и пироксен с первичными составами становятсянеравновесными, в результате чего между минералами происходитперераспределение железа и магния.
В гранате растёт концентрациямагния (пиропового минала), а в пироксене увеличивается содержание железа (ферросилитового минала). Нередко подобные обменные реакции из-за низкой скорости диффузии компонентов вобменной реакции касаются лишь краевых частей соседствующихминералов, поэтому состав центральной части минерала отвечаетисходным Р-Т условиям его кристаллизации, в то время как составизменённой периферийной части отражает направленность изменения Р-Т условий метаморфизма. Соcтавы подобных зональных парминералов, частично изменённых в процессе метаморфизма, позволили разработать минеральные геотермометры и геобарометры, которые используют для определения абсолютных значений температур и давлений метаморфического процесса.При изучении метаморфических пород различают равновесные,реликтовые минералы и минералы позднего диафтореза.
Равновесными минералами в метаморфической породе называют новообразованные минералы, кристаллизующиеся в результате достижения равновесия в новых P-T условиях метаморфизма, при которых образовалась данная порода. Набор равновесных минеральных фаз, слагающих метаморфическую породу, называется парагенезисом.Реликтовыми называют минералы исходных пород, оказавшиеся устойчивыми при определённых P-T условиях метаморфизма. К реликтовым минералам часто относятся акцессорные минералы (апатит, циркон, рутил, титанит, турмалин), минералы магматических пород (пироксен, основной плагиоклаз), рудные минералы.211Если в породе сосуществуют минералы раннего и более позднегопарагенезисов, это означает, что реакция между ними прошла неполностью. В этом случае говорят о минеральной ассоциации.Минералы позднего диафтореза заменяют равновесные минералы, но образуются после метаморфического процесса в результате регрессивного метаморфизма (например, серицит, образующийся по плагиоклазу).8.2.3. Фации метаморфических породМетаморфическая фация – термин, введённый Эсколой[Eskola, 1920] для обозначения совокупности парагенезисов метаморфических минералов, образующихся и остающихся стабильными при определённых термодинамических условиях.
Существуетнесколько петрогенетических схем фаций, одна из которых приведена с изменениями на рис. 83 и в табл. 14 [Eskola, 1920]. Каждойобласти на диаграмме соответстуют определённые температура идавление, при которых формируются одинаковые парагенезисы метаморфических минералов в породе при P-T условиях, и которыесоответствуют определённой тектонической обстановке и характеризуют время и место в геологической истории района. На диаграмме границы между фациями широкие, поскольку являются довольно условными и приблизительными.Рис. 83.
Диаграмма метаморфических фаций в отношениитемпературы и давления (по [Eskola, 1920])212Таблица 14Метаморфические фации в зависимости от температуры и давления(по: [Eskola, 1920])ФацияТемператураДавлениеНизкаяНизкоеНизкая и средняяНизкое и среднееОт среднейдо максимальнойНизкоеГолубых сланцевОт низкой до среднейОт среднегодо максимальногоЗеленосланцевая →Амфиболитовая → ГранулитоваяСредняя → ВысокаяУмеренноеОт среднейдо максимальнойВысокоеЦеолитоваяПренитпумпеллиитоваяРоговиковаяЭклогитоваяН. Л. Добрецовым, В.
В. Ревердатто, В. С. Соболевым и другими учёными предложена несколько иная, но более подробнаясхема метаморфичесих фаций, которая приведена с изменениями нарис. 84 в табл. 15 [Фации метаморфизма, 1970].Рис. 84. Петрогенетическая схема фаций метаморфизма(по: [Фации метаморфизма, 1970] с упрощениями)213Таблица 15Характеристика фаций метаморфизма (по: [Фации метаморфизма, 1970])ФацияTPХарактеристикаГруппа А – фации контактового метаморфизмаФации низкого давления, соответствующие в основном контактовому метаморфизму.По минеральным ассоциациям давление оценивается от 1 бар до 3–4 кбар, что соответствует глубинам 10–12 км. Температурный интервал контактового метаморфизма от550 до 1200 ºС.
Сильные колебания давления РН2О и РСО2Характерна для ксенолитов в вулканических породах или в непосредственномконтакте с интрузиями габброидов.А0 –900–Имеет крайне ограниченное распроспуррит200–300 бар странение. Фация для класса карбонат1200 ºСмервенитоваяных составов подразделяется на двесубфации: мервинит-кальцитовую имонтичеллит-спуррит-тиллитовуюХарактерна для внутренних частейореолов, генетически связанных с инА1 –700–От 10 бар трузиями различных габброидов. Фацияпироксен900 ºС до 3–4 кбар подразделяется на две субфации: воллароговиковаястонит-геленит-анортитовую и гроссуляровуюПодразделяется на две субфации:А2 –550–От 10 бар силлиманитовую субфацию амфиболоамфибол800 ºС до 3–4 кбар вых роговиков и андалузитовую субфароговиковаяцию амфиболовых роговиковА3 –550–Локализована во внешних частяхмусковит3–4 кбарконтактовых ореолов600 ºСроговиковаяГруппа В – фации регионального метаморфизма умеренных давленийВ1 –от 4–5 кбаргранулитовая750–до 12–13(двупироксено- 1000 ºСкбарвых гнейсов)В2 –Температура колеблется от 300–400 ºСамфиболитоваядо 900–1000 ºС, давление – от 3–4 кбар650–4–8 кбар(силлиманитдо 10–15 кбар.
Для РН2О закономерно800 ºСбиотитовыхубывает от низкотемпературных фацийВ4 и В5 к высокотемпературным фацигнейсов)ям В1 и В2, где оно опускается доВ3 – эпидот0,2–0,3 Робщ. Напротив РСО2 возрастаетамфиболитоваяв соответствующих пределах500–6507,5–10 кбар(андалузитºСмусковитовыесланцев)В4 – зеленых350–7–10 кбарсланцев550 ºС214Окончание табл. 15ФацияTPХарактеристикаГруппа С – фации метаморфизма высоких давленийОтносится к «локальному метаморфизму». Температура варьирует в пределах300–1000 ºС. При низких температурах характерно давление 8 кбар, при высоких –свыше 15 кбар. Обычно локализуются в узких тектонических зонахСодержит омфацит, пиропгроссуляровый гранат, коэсит (полиС1 –850–морфную модификацию SiO2, образу>14 кбарэклогитовая1000 ºСющуюся при высоких давлениях), рутил, амфибол и иногда алмазС2 –дистеновыхгнейсов и амфиболитовС3 – дистенмусковитовыхсланцев(глаукофанальмандиновая)С4 – жадеитлавсонитглаукофановая (голубыхсланцев)650–850 ºС500–650 ºС300–550 ºС10–17 кбарСоответствует силлиманит-биотитовойфации группы В, но в поле устойчивости кианитаНижняя граница фации определяетсяустойчивостью дистена и альмандина вобласти давлений до 15 кбар и линией11–>15 кбар лавсонита при Р > 15 кбар.
Фацияобщразделена на две субфации С3а и С3bлинией устойчивости жадеита8–10 кбарГраницы определяются устойчивостьюлавсонита, глаукофана, эпидота и жадеитаВ предлагаемой схеме (см. рис. 84) выделены серии фаций,различающиеся по давлению. В отличие от схемы Эсколы здесьграницами фаций служат линии минеральных равновесий, ограничивающие термодинамические поля устойчивости важнейших минеральных парагенезисов. При выделении фаций метаморфизма учитываются критические и запрещенные минеральные ассоциации.8.2.4.
Формы миграции элементов при метаморфизмеПроцессы метаморфизма сопровождаются перемещением вещества (миграцией элементов) двумя способами: диффузионным иинфильтрационным. Первый может осуществляться как междутвёрдыми фазами при наличии разницы химического потенциалаэлементов, так и в неподвижном растворе при наличии разницыконцентрации, когда элементы диффундируют в сторону их мень215шей концентрации.
Второй механизм реализуется при наличиидвижущихся растворов, перемещение которых связано с разницейдавления. В природных условиях крайне редко проявляется толькоинфильтрационный или только диффузионный механизм миграцииэлементов, обычно имеется преобладание того или другого способапереноса вещества.В зависимости от поведения элементов во время метаморфических процессов, они подразделяются на инертные и подвижные.Для расшифровки характера метаморфических процессов используют подвижные элементы, а инертные – для реконструкции протолита метаморфических пород. Менее подвижными в процессахнизкотемпературного метаморфизма и гидротермальных процессахна океаническом дне являются Ti, высокозарядные элементы(HFSE: Nb, Ta, Zr, Hf, Y), редкоземельные элементы (REE, за исключением Eu и Ce) и Th [Ludden, Gelinas, 1982; Humphris, 1984].Легкие лантаноиды (LREE) более подвижны при высоком отношении флюид/порода, в отличие от тяжёлых РЗЭ (HREE).8.2.5.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
