Общая-геохимия.-Иркутск-2019 (1) (856215), страница 39
Текст из файла (страница 39)
Классы метаморфических породи типы метаморфизмаМетаморфические горные породы подразделяются на трикласса, в зависимости от P-T условий метаморфизма и геологической обстановки, в которой они образовались:Регионально-метаморфические(динамо-термальнометаморфические) породы формируются при одновременном воздействии направленного (литостатического) и гидростатическогодавления и повышенной температуры, вызванной региональнымкондуктивным тепловым потоком.
Региональный метаморфизмраспространён на значительных площадях и затрагивает большиеобъемы земной коры на глубине. К регионально-метаморфическимпородам относятся сланцы, гнейсы, гранофельзы или кристаллосланцы, мраморы.Контактово-метаморфические (термально-метаморфические)породы образуются в результате воздействия тепла остывающихинтрузивных магматических масс на вмещающие породы (рис. 85).Подобный тип метаморфизма называется контактовым. Интенсивность этого вида метаморфизма зависит от множества факторов:состава вмещающих пород, характера контактов, глубины залега216ния интрузивного тела, его формы и размера, температуры и состава магмы, в том числе и содержание летучих компонентов. К контактово-метаморфическим породам относятся полосчатые роговики, массивные роговики с мозаичной или роговиковой структурой иконтактовые мраморы. Очень часто этот тип метаморфизма сопровождается контактово-метасоматическими изменениями, главнымобразом пневматолитовыми и гидротермальными, с привносом вещества из интрузии.
Метасоматические изменения накладываютсяна уже сформированные контактовые роговики.Рис. 85. Контактовый метаморфизм вмещающей толщипри внедрении гранитной интрузии (по: [Winter, 2010])Дислокационно-метаморфические (динамометаморфические) породы образуются под действием сильного давления на протолит при сравнительно невысоких температурах и низком гидростатическом давлении.
Процессы динамометаморфизма сопровождаются возникновением тектонических нарушений, деформацией пород их дроблением и разрушением, иногда полной или частичной перекристаллизацией. К дислокационно-метаморфическимпородам относятся брекчии и катаклазиты; милониты или филлониты.Импактиты – породы, возникшие под воздействием удара оЗемлю или взрыва метеоритов.
Подобный метаморфизм называютимпактным (ударным). Он характеризуется высокими давлениями(от 10–100 кбар и выше) и температурой (более 1500 °С). В зависимости от степени и характера воздействия на породы мишени различают дроблёные, плавленые и конденсационные импактиты, отстепени перемещения – аутигенные и аллогенные импактиты.2178.2.6.
Поведение элементов при метаморфизмеГеохимия метаморфизма изучает поведение и закономерностиперераспределения химических элементов между равновеснымиминералами, которые образовались в результате изменения термодинамических условий геологической среды.Прогрессивный региональный метаморфизмДля того чтобы доказать, что твёрдофазовые изменения в породе произошли в результате именно метаморфических процессов,необходимо подтвердить субизохимичность этих процессов, а этовозможно лишь в том случае, если определён состав протолита.Обычно в метаморфических комплексах метаморфическая фациальная зональность параллельна напластованию пород, вследствиечего невозможно установить состав протолита в разных зонах метаморфизма. Однако иногда встречаются участки метаморфическихтолщ, где метаморфическая фациальная зональность располагаетсявкрест простирания первичной слоистости метаосадочных пород.Это позволяет проследить изменение содержания элементов отпротолита к породам, с постепенным нарастанием степени метаморфизма.
Подобные зоны исследовались Б. В. Петровым,В. А. Макрыгиной в хамардабанском и патомском метаморфических комплексах, благодаря чему удалось установить некоторые закономерности поведения элементов в процессе прогрессивного регионального метаморфизма [Петров, Макрыгина, 1975; Макрыгина1981]. Установлено, что кремний, алюминий, титан, хром, торий иРЗЭ в метаморфическом процессе ведут себя инертно. С ростомстепени метаморфизма в железистых пелитах отмечается увеличение содержаний марганца, железа и элементов группы железа, приэтом количество магния почти не меняется.
Элементы группы железа (кобальт, никель, ванадий и хром) ведут себя так же, как железо, а литий – как магний. С увеличением Р-Т условий метаморфизма возникает декарбонатизация анкерита с перераспределениемкальция в плагиоклаз и гранат, при этом общий уровень кальция вразличных породах остаётся потоянным. Содержащийся в карбонатных и основных породах стронций изоморфный с кальцием приметаморфизме также ведёт себя инертно.
В условиях низко- и среднетемпературного метаморфизма в породах отмечается инертноеповедение калия и натрия, а также изоморфных с ними рубидия ибария, поскольку вдоль метаморфической зональности не происхо218дит обмена щелочными элементами между соседними пластами. Сростом Р-Т условий метаморфизма до амфиболитовой фации вначале мигматизации углистых метапелитов отмечаются существенные изменения по содрежанию калия, и еще более значительные – рубидия.С ростом Р-Т условий метаморфизма количество воды, углекислоты, углерода и бора в кристаллических фазах снижается. Содержание воды в высокоглиноземистых сланцах в пределах однойметаморфической фациальной зоны остаётся постоянным, но с переходом в метаморфическую фациальную зону с более высокими PT условиями в них отмечается снижение концентрации воды.
Этообъясняется перекристаллизацией пирофиллита с образованием кианита, кварца и свободной воды:Al2(Si4O10)(OH)2пирофиллит→→Al2SiO4Окианит++3SiO2кварц+ H2O.+водаВ карбонатных и известково-силикатных породах в условияхзеленосланцевой фации в результате реакции декарбонатизациикарбонатных минералов происходит высвобождение углекислоты.Углекислота возникает также в результате окисления углеродистого вещества, которое происходит за счёт восстановления трёхвалентного железа. Когда всё железо восстановлено, то неокисленноеуглеродистое вещество перекристаллизовывается в графит, устойчивый до больших глубин и высоких температур (до P-T условийперехода его в алмаз). В некоторых случаях, при высоком содержании углеродистого вещества в породе, для полного его окисленияресурсов кислорода может не хватать.
Тогда при повышении температуры сначала идёт разрушение сложных углеродистых соединений с выделением лёгких фракций углеводородов, большей частью газообразных, которые могут запечатываться в виде газовожидких включений и в дефектах кристаллических решёток новообразованных минералов [Антипин, Макрыгина, 2008].Установлено, что на концентрацию урана и тория в метаморфических породах влияют два основных фактора: исходное содержание элементов в протолите и P-T условия фации метаморфизма [Титаева, 2000].
Содержание урана и тория зависит от формационной принадлежности протолита. Например, повышеннаяконцентрация рассеянного урана характерна для углеродистых, углисто-глинистых сланцев и других пород, обогащенных органическим веществом и фосфором, в то время как кварциты и известняки219практически не содержат данных элементов. Процессы прогрессивного метаморфизма горных пород вызывают направленную миграцию урана и тория из зон с высокими температурами и давлениямив области с низкими P-T условиями [Ермолаев, 1983] (табл. 16). ВP-T условиях низкой и средней ступеней регионального метаморфизма по сравнению с протолитом средние содержания урана снижаются.
В отличие от фаций с высокими P-T условиями метаморфизма, заметной дисперсии тория в этом случае не отмечено.Таблица 16Уран в сланцах и парагнейсах Украинского щита, 10–4 %(по: [Белевцев, Комаров, 1975])ОсадкиХемогенныеТерригенныеФация метаморфизмазеленосланцевая амфиболитовая гранулитовая0,82,40,61,70,40,7Очищение породы от радиоактивных примесей может происходить по двум механизмам: при поверхностной десорбции (отгонке) примесей в водно-углекислую фазу, которая образуется при метаморфизме, и при перекристаллизации минерала-носителя. Реакции перекристаллизации и замещения протекают на границе двухфаз: породообразующий минерал – окружающий пленочный флюидный раствор (по: [Ермолаев, 1983]).
По мере повышения температуры и давления из пород уран выносится сильнее, чем торий,поскольку уран, окисляясь до 6+, образует подвижные крупноразмерные уранил-карбонатные комплексы, неспособные к изоморфизму, а торий не образует подобные окисленные формы. Какследствие разности поведения урана и тория отмечается закономерный рост торий-уранового отношения с увеличением степениметаморфизма от фации к фации. На высоких ступенях метаморфизма торий, подобно урану, отгоняется по механизму перекристаллизации [Титаева, 2000].Таким образом, на прогрессивном этапе регионального метаморфизма в широком интервале температур протолит испытываетперегруппировку некоторых породообразующих элементов, приэтом химический состав метаморфизующейся породы практическиостаётся прежним.
По сути, данный процесс является изохимическим в отношении элементов, определяющих состав породы. Поведение большинства редких и рассеянных элементов также инертно.220Даже при тонком переслаивании осадочного протолита отмечаетсясохранность всех особенностей его состава, что позволяет реконструировать условия седиментации, палеогеодинамические обстановки и состав источников сноса терригенного материала [Антипин, Макргина, 2008]. Подвижными при прогрессивном этапе регионального метаморфизма являются такие летучие компоненты, каквода и углекислота, высвобождающиеся при нарастании P-T параметров. Они обеспечивают транспортировку таких подвижных элементов, как бор, сера и уран.Завершающим этапом прогрессивной стадии метаморфизмаявляется метаморфическая мигматизация или эктексис – процесс преобразования протолита в результате дифференциации вещества с образованием мигматита.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
