Главная
Новости
Строительство
Ремонт
Дизайн и интерьер




29.04.2019


25.04.2019


22.04.2019


11.02.2019


17.01.2019


29.12.2018


29.12.2018


04.12.2018


25.10.2018


26.09.2018





Яндекс.Метрика
         » » Процессы и типы метаморфизма

Процессы и типы метаморфизма

09.12.2017

Применение правила фаз к учению о метаморфизме. В условиях химического равновесия число возможных фаз Р, согласно правилу фаз Гиббса, определяется числом независимых компонентов К и числом свобод F при переменных давлении и температуре, что выражается уравнением:

P + F = К + 2,

Если число фаз P равно числу компонентов K, условия равновесия сохраняются неизменными в определенных интервалах температуры T и давления P без изменения числа и вида фаз. Это правило применяется и к процессам метаморфизма.

Минералы могут присутствовать в породах только при соблюдении этих условий. Правило фаз получает при этом следующую форму: P = К.

Это соответствует минералогическому правилу фаз, установленному Гольдшмидтом: число одновременно присутствующих минералов в горной породе не может превысить числа компонентов.

В метаморфических горных породах присутствуют следующие девять главных компонентов: SiO2, Al2O3, Fe2O3, FeO, MgO, СаО Na2O, K2O, Н2O. Если они присутствуют как самостоятельнные компоненты, число минералов, в состав которых они входят, не может быть больше девяти; все они находятся в равновесии друг с другом. Однако такого числа минералов не бывает почти никогда, так как некоторые обстоятельства уменьшают числи самостоятельных компонентов. Это, прежде всего, диадохизм или взаимная замена в изоморфных видах кристаллов определенных ионов, атомов пли окислов.

SiO2, Al2O3, Fe2O3 могут представлять каждая отдельную фазу. Однако Fe2O3 входит по большей части в состав амфиболов, пироксенов и биотитов как диадоховый заменитель Al2O3, FeO, будучи диадоховой с MgO, присутствует в силикатах только вместе с последней, в виде общей силикатной фазы. CaO, диадоховая в плагиоклазах с Na2O, заменяет ее и образует одну фазу только в том случае, когда находится в избытке по отношение к Al2O3 или (Mg, Fe)О. Na2O лишь крайне редко образует одна особую фазу, например в парагоните, глаукофане, жадеите K2O присутствует либо в ортоклазе, либо в биотите или мусковите. H2O образует часто с другими окислами гидратные минералы.

К этому присоединяется роль образования двойных солей. Эскола говорит, что применительно к образованию минералов некоторых метаморфических пород в правиле фаз большое значение приобретает принцип "бережливости". Так, например, такие метаморфические породы очень сложного состава, как амфиболит и слюдяной сланец, практически биминеральны. Ряд метаморфических пород состоит из трех и четырех минералов, пяти- и шестиминеральные породы редки.

В огромном большинстве минеральные парагенезы метаморфических пород подчиняются правилу фаз, хотя и нет оснований утверждать, что в них достигнуто фазовое равновесие. Примером, где равновесие не достигнуто, являются кордиерит-антофиллитовые породы. В Ориерви (Финляндия) находится в параллельном прорастании с антофиллитом, напоминающем двойниковое сложение, почти того же состава куммингтонит.

Горная порода, состоящая из тех или иных минералов, сохраняет первичный характер продолжительное время, пока условия ее существования близки к тем, при которых она образовалась. При новых физико-химических условиях, вызываемых геотектоническими процессами, минералы, входящие в состав ее, приходят в неустойчивое равновесие и приобретают новые формы, устойчивые при этих временных условиях. И в результате происходит постепенное перемещение составных частей породы, ее перекристаллизация; эта перекристаллизация обычно сопровождается образованием новых минералов, устойчивых при новых условиях; одновременно изменяется также и структура породы. Если притом в горную породу проникают газы, растворы, внедряются новые вещества в растворенном, расплавленном пли газообразном состоянии, порода может изменить и свой химический состав.

Породы, выведенные из первичных условий физико-химического равновесия (связанных с местом образования и залегания их) и в новых условиях вступившие в новое равновесие, называются породами метаморфическими.

Основные причины метаморфизма могут быть заложены в самой породе (автометаморфизм). К автометаморфизму относятся те изменения, которые происходят во время остывания магматических пород под влиянием подвижных составных частей (минерализаторов), присутствующих в магме. Так, оливиновые породы могут постепенно переходить в серпентиниты. Аналогичные изменения происходят в зоне цементация или выветривания. Когда порода стареет, в ней появляются различные новые минералы (серицит, соссюрит, хлорит и др.). В этом случае граница между метаморфизмом и диагенезом постепенно исчезает.

По большей части, однако, метаморфизм обусловлен причинами, находящимися вне горной породы (аллометаморфизм).

Главными причинами, которые вызывают преобразование горных пород, являются; а) высокая температура, б) высокое давление п в) действие на породу воды или минерализаторов. В зависимости от того, какой из этих трех агентов играет преимущественную роль, выделяют различные виды метаморфизма.

В ряде случаев могут происходить более или менее глубокие изменения химического состава горных пород. В некоторых случаях породы, метаморфизованные при большом давлении л высокой температуре, попадают в условия низкой температуры и низкого давления и снова испытывают соответствующие преобразования, связанные с новыми физико-химическими условиями. Такого рода метаморфизм называется ретроградным метаморфизмом или диафторезом. Часто метаморфизм возникает в контакте с магматическими породами под влиянием высокой температуры магм и выделяющихся из них газообразных и жидких веществ (контактный метаморфизм). Иногда расплавленные жидкие массы проникают в метаморфизующиеся породы, еще более изменяя их состав привносом жидкого материала (инъекционный метаморфизм), в результате чего получаются смешанные породы (мигматиты).

Типы метаморфизма, которые имеют место в земной коре, могут быть представлены в следующей сводке:

I. Aвтометаморфизм

1. Автометаморфизм охлаждающихся магматических пород.

2. Диагенез стареющих осадочных пород.

3. Диагенез стареющих магматических пород.

II. Аллометаморфизм без привноса

1. Термометаморфизм — под влиянием высокой температуры.

2. Динамометаморфизм:

а) под влиянием всестороннего гидростатического давления статический;

б) под влиянием одностороннего давления — кинетическии, или собственно динамометаморфизм.

3. Ретроградный метаморфизм или диафторез, вызываемый понижением температуры или давления.

III. Аллометаморфизм с привносом

1. Гидротермальный и пневматолитический контактный метаморфизм.

2. Инъекционный метаморфизм.

3. Региональный метаморфизм, обусловленный совместным действием высокого давления и высокой температуры.

IV. Мигматизация

Огромное значение имеет в процессе метаморфизации горных пород также время. Сильное давление, проявляющееся в течение сравнительно короткого промежутка времени, вызывает дробление пород и образование милонитов; наоборот, длительное проявление его, хотя бы и с меньшей силой, вызывает перекристаллизацию горной породы.

Автометаморфизм проявляется весьма различно. Сюда относятся процессы получения параморфных разностей, например переход кубических кристаллов лейцита в ромбические при температуре 620°, превращение лейцита в глубинных породах в агрегат ортоклаза и нефелина по уравнению:
Как следствие замещения ортоклаза плагиоклазом, содержащим меньше SiO2, чем ортоклаз, получается избыток SiO2 в виде червевидных вростков кварца (мирмекит); очевидно, что чем более основным является плагиоклаз, тем больше получается свободной кремнекислоты.

Автометаморфизм ведет также к образованию келифитовых оболочек вокруг зерен оливина и плагиоклаза в габбровых породах. Эти оболочки состоят внутри из пироксена, снаружи на актинолита с гранатом и шпинелью; более богатый кремнекислотой плагиоклаз отдает часть SiO2 бедному ею ортосиликату, превращая ого в метасиликат; освобождающаяся Al2O3 дает начало минералам, содержащим Al. Автометаморфизмом может быть объяснена и серпентинизация оливина. Газы и нары, которые содержатся в остывающих породах и выделяются при их постепенном охлаждении, способствуют образованию цеолитов в миндалинах базальтов, различных лав, превращению нефелина и содалита в гидронефелин.

Tермометаморфизм проявляется различно на различных глубинах. Обусловлен он а) контактами с магматическими породами и б) опусканием горных пород на все большие глубины. Действие излившихся пород проявляется главным образом в удалении воды; основные результаты — переплавление горных пород, например песчаников в контакте с такими породами, как базальты. В контакте с глубинными породами изменения горных пород выражаются в перекристаллизации; а) без образования и б) с образованием новых фаз (минералов).

В контакте с глубинными породами известняки, не содержащие примесей, обычно перекристаллизовываются, а следы первичного образования исчезают; получается более или менее крупнозернистый кристаллический известняк (мрамор).

В других случаях под влиянием высокой температуры может происходить процесс обменного разложения с образованием новых фаз. Характерным примером является взаимодействие кальцита и кварца с образованием волластонита и углекислоты в богатом кремнеземом известняке:

CaCO3 + SiO2 <—> CaSiO3 + CO2.

При постоянном давлении образуются соединения, поглощающие тепло.

При повышении давления образуются соединения, обладающие меньшим объемом (большим удельным весом).

Минералообразование во время термометаморфизма всецело зависит от химического состава исходного материала.

Гольдшмидт установил следующую последовательность появления различных контактных пород в окрестностях Осло по мере увеличения CaO в исходном материале:

1. Андалузит — кордиерит — альбитовый роговик.

2. Плагиоклаз — андалузит — кордиеритовый роговик.

3. Плагиоклаз — кордиеритовый роговик.

4. Плагиоклаз — гиперстен — кордиеритовый роговик.

5. Плагиоклаз — гиперстеновый роговик.

6. Плагиоклаз — диопсид — гпперстеновый роговик.

7. Плагиоклаз — диопсидовый роговик.

8. Гроссуляр — плагиоклаз — диопсидовый роговик.

9. Гроссуляр — диопсидовый роговик.

10. Гроссуляр (везувиан) — волластонит — диопсидовый риговик.

В группах 1—6 почти всегда присутствует биотит, в 1-й — немного полевого шпата, P дает апатит; TiO2 — в l-й группе рутил, в других — титанит.

Глинистые породы переходят в уплотненные глинистые сланцы и филлиты, иногда в сланцеватые роговики. Главные составные части их — кварц, биотит. Иногда появляются порфиробласты — как бы порфировидно выделенные скелетные кристаллы андалузита или кордиерита в особенно богатых Al2О породах (андалузитовые пли кордиеритовые роговики). В более глубоких горизонтах образуются иголочки силлиманита, окислов железа исходной породы дают мелкие кристаллики магнетит органическое вещество — скопления тонких чешуек графита. Появление в глинистых породах новых минералов в том или ином парагенезе (в одних случаях андалузита, в других — мусковита или биотита, и полевых шпатов) зависит также от того, какой состав имели те глины, которые подверглась преобразованию — каолинитовые, почти лишенные щелочей, монотермитовые, содержащие щелочи, или монтмориллонитовые и другие, обогащенные частично MgO и CaO.

Если исходная порода была близка к бокситам или к латритам, может появиться корунд; присутствие небольшой примеси щелочей вызывает образование полевых шпатов.

Метаморфизм, характерный для контактов глинистых пород с гранитами в верхних частях земной коры, впервые описан Розенбушем, который установил следующую последовательность преобразования глинистых пород по мере приближения к гранитному массиву: глинистые сланцы — пятнистые сланцы — угловатые сланцы — андалузитовые сланцы.

Мергелистые породы (при метаморфизме) часто дают начало эпидоту, ближе к контакту — волластониту и, наконец, гроссуляру; кремнекислота дает иногда кристаллики кварца.

Чистые известняки не дают новообразований. Наблюдаются только изменения их структуры: плотный известняк мелкозернистый известняк — мрамор — крупнозернистый мрамор. Примеси органического вещества дают графит, окислов железа-гематит (гпдрогематит); сера, содержащаяся в органических веществах, дает пирит.

Большинство известняков содержит более или менее значительное количество примесей (MgO, FeO, SiO2, Al2O3 и др.). Поэтому в них образуется ряд контактных минералов: гранат, тремолит, актинолит, роговая обманка, диопсид, волластонит, везувиан, цоизит, энидот; они часто обусловливают слоистость мраморов. Эти новообразования без привноси происходят редко и связаны обычно с удалением CO2, значительно уменьшающим общий объем породы.

В богатых доломитом известняках образуется ряд контактных магнезиальных минералов: форстерит, монтичеллит, антофиллит, флогонит, нередко гумит и хондродит. Обычно наблюдается интенсивная дедоломитизация, связанная с тем, что, в то время как CaCO3 является сравнительно устойчивым с единением, MgCO3 легко дает новые соединения с другими окислами с одновременным выделением CO2. Так, в присутствии Al2O3 образуется шпинель — MgO*Al2O3, без AlO3 образуется брусит — Mg(OH)2 или периклаз — MgO. В конечном итоге доломит или доломитизированный известняк превращается в агрегат чистого кальцита и ряда магнезиальных минералов (дедоломитизация). При понижении температуры ряд магнезиальных силикатов, в первую очередь форстерит, превращается в серпентин (офикальцит).

Песчаники изменяются слабо, преобразуясь в плотные кварциты. В присутствии примесей, в зависимости от их характера, образуются минералы, появляющиеся также в глинистых и карбонатных породах. Так, например, образуются кварциты силли-манит-биотитовые, графитовые, из мергелистых песчаников — кварциты с волластонитом и гранатом.

Древние магматические породы в общем изменяются мало. Обычно пироксены превращаются в амфиболы, за исключением геденбергитовых авгитов, богатых окислами железа, которые почти совершенно не изменяются и в некоторых случаях сами являются контактными минералами. Характерно также значительное развитие биотита. Из основных пород нередко образуются диабазовые роговики, представляющие собой спутанно-волокнистый агрегат роговой обманки и биотита с примесью зерен полевого шпата, иногда также с кристаллами уралита. Выделяющийся при соссюритизации плагиоклазов альбит либо образует самостоятельные зерна, либо дает начало натровым амфиболам. В гнейсах иногда вместо биотита и граната образуется смесь шпинели и гиперстена.

В процессах метаморфизма играют роль два закона:

1. Закон температур. Повышение температуры вызывает образование тех минеральных ассоциаций, которые поглощают тепло (отрицательная тепловая реакция). Понижение температуры вызывает образование минеральных ассоциаций, выделяющих те шло (положительная тепловая реакция). Этот закон в особенности приложим к термометаморфизму.

2. Закон объемов. Повышение давленая вызывает реакции. связанные с уменьшением объема. Этот закон в особенности приложим к динамометаморфизму.

Оба закона применимы во всех остальных видах метаморфизма.
Тот же закон объемов приложим к горним породам, который при высоком давлении преобразуются в агрегаты минералов с наименьшим молекулярным объемом, и, следовательно, стремятся занять возможно меньшее пространство. Примеры даны Бекке:
Динамометаморфизм (или дислокационный метаморфизм) связан, с одной стороны, с увеличением давления по мере погружения горных пород на все большую глубину, с другой стороны, с тектоническими процессами. Нa больших глубинах действие давления и действие температуры могут уравновесится.

Действие давления: а) вызывает раздробление породы и, следовательно, облегчает преобразование породы; б) обусловливает образование минералов с наибольшим удельным весом; в) обусловливает образование сланцеватой структуры (направление роста кристаллов, их форму и т. д.).

В земной коре давление может быть двоякого рода: а) гидростатическоо (простое давление), обусловленное тяжестью вышележащих слоев, и б) одностороннее давление (стресс, сдавливание), вызываемое горообразовательными процессами.

Если принять удельный вес горных пород равным 2,6—2,8, то гидростатическое давление на 1 см2 возрастает с глубиной в следующей последовательности:
Под влиянием гидростатического давления, действующего по всем направлениям в общем с одинаковой силой, из плотных или мелкозернистых пород могут получиться массивные породы, иногда крупнозернистые. Во всяком случае действие этого давления само по себе не особенно велико.

Сдавливание, с одной стороны, вызывает различного рода нарушения напластования в земной коре (дислокации), в процессе которых образуются складки, происходят сбросы и т. д. С другой стороны, оно может вести к образованию трещин внутри горных пород и к раздроблению этих последних; при высокой температуре и в присутствии воды оно вызывает также и перекристаллизацию горных пород; сдавливание может также повышать температуру внутри горных пород.

Раздробление горных пород (катаклазирование) достигает иногда значительной степени. В горных породах, содержащих кварц, зерна этого минерала вследствие сдавливания сперва приобретают более или менее резко выраженное волнистое угасание, затем превращаются в агрегат неодинаково ориентированных более мелких зерен. То же происходит и с пироксенами. амфиболами, полевыми пшатами и другими минералами, хотя раздробление этих минералов обыкновенно слабее, чем кварца. Листочки слюды при этом изгибаются и расщепляются по спайности, двойниковые полоски кальцита также могут очень сильно изгибаться. Одновременно в массивных породах часто появляется сланцеватое сложение, перпендикулярное к направлению сдавливания. При более сильном сдавливании горная порода, первоначально более или менее крупнозернистая, превращается иногда в плотный агрегат, в котором отдельные зерна обладают ничтожными размерами (милонитовая структура). В такой плотной основной массе, то массивной, то чаще сланцеватой, присутствуют отдельные уцелевшие зерна тех или иных мин» радов, чаще всего полевого шпата, в виде как бы вкрапленников, так называемые порфиробласты. Получаются породы, часто напоминающие порфировые и носящие название порфироидов, если они явились как результат преобразования иных пород, например гранитов и др. При дальнейшем сдавливании могут произойти некоторые изменения в минералогическом составе: образуются листочки серицита, хлорита, зерна и волоконца роговой обманки и т. д. При ясно выраженной сланцеватой структуре получаются псевдофельзитовые сланцы отчасти сюда лее относятся так называемые зеленые сланцы.

В других случаях, именно при содействии растворителей, в горных породах, подвергающихся действию сдавливания, происходят химические и минералогические преобразования, не сопровождаемые раздроблением. Для объяснения такого рода преобразований можно применить принцип Рике, согласно которому температура плавления вещества понижается, а растворимость, его, если растворитель присутствует, увеличивается в направлении давления. Поэтому в направлении сдавливания вещество минералов может растворяться, в направлении перпендикулярном — снова отлагаться; благодаря таким ничтожным перемещениям вещества горная порода с течением времени медленно деформируется, как если бы она была пластична. Так происходят преобразования горной породы без излома. Под действием сдавливания отдельные минералы постепенно приобретают столбчатую или пластинчатую форму и располагаются своей длиной или поверхностью пластинки перпендикуляра к направлению сдавливания; получается кристаллизационная сланцеватость породы. Во время этих перемещений вещества минералы могут изменять свой состав и переходять в совершенно новые. Так, авгит преобразуется в роговую обманку часто уралитовую, ортоклаз превращается в мусковит и кварц Происходит обмен вещества между группами минералов: агрегата плагиоклаза и авгита получаются альбит, эпидот, кварц и т. д.

Эта перекристаллизация происходит особенно энергично в том случае, если в то же время и температура горных пород особенно высока (высокая температура повышает пластичность их), с другой стороны, если присутствуют в большем или меньшем количестве вода или минерализаторы, также под влиянием близко расположенных магм. Наиболее легко поддается расположению перпендикулярно к направлению давления и перекристаллизации ряд таких менералов, кристаллы которых обладают весьма совершенной спайностью и пластинчатым характером слюды (биотит, мусковит, серицит), хлориты, в некоторых случаях хрупкие слюды или волокнистые и столбчатые минералы, например амфиболы, силлиманит (волокнистая разность его фибролит).

С другой стороны, перекристаллизация ведет в образованию новых минералов. Серицит укрупняется и переходит к мусковит, андалузит в присутствии небольшого количества щелочей также преобразуется в агрегат мусковита. Авгиты часто превращается в биотит (при всестороннем давлении, наоборот, биотит преобразуется в пироксен). Минералом, типичным для динамометаморфизма, является тальк.

Обычно он образуется под действием горообразующих сил и иных причин на магнезиальные силикаты — оливин, серпентин,) иногда также пироксены и амфиболы; в некоторых случаях он получается при образовании доломита и магнезита, когда к ним имеет доступ кремнекислота.

К столбчато-волокнистым: минералам, образующимся при динамометаморфизме, относятся: тремолит, получающийся из диопсида; актинолит — из салита; зеленая роговая обманка — из авгита; антофиллит — из смеси оливина и плагиоклаза; нефрит — из серпентина.

Пьезокристаллизация. Вейншенк выдвинул положение, что в том случае, когда магма кристаллизуется во время горообразования, одностороннее давление может вызывать расположение выделяющихся таблитчатых, пластинчатых, удлиненных кристаллов минералов (биотита, мусковита, полевых шпатов, амфиболов и др.) по преимуществу перпендикулярно к направлению давления. Это происходит не в жидкой магме, в которой действует только гидростатическое давление, но в магме, уже частично кристаллизованной.

В связи с процессами динамометаморфизма, происходящими одновременно с остыванием магмы, Бекке и другими был введен термин протоклаз: под сильным давлением минералы дробятся уже в периоде их кристаллизации или остывания; магматическая порода часто приобретает полосчатую структуру. Кристаллобластез наблюдается при дроблении пород тотчас после их кристаллизации. Оба термина охватывают по существу одно ж то же понятие.

Ретроградный метаморфизм или диафторез. Когда породы в геосинклиналях опускаются постепенно на все большую глубину, происходит ряд преобразований этих пород, как указано было ранее, например в таком направлении: глина — сланцеватая глина — глинистый сланец — филлит — серицитовый сланец — слюдяной сланец — слюдяной гнейс. При обратном продвижении тех же пород вверх, вызванном процессами горообразования и денудации, горные породы, образовавшиеся на глубине, преобразуются в новые — так называемые диафториты, а самый процесс называется диафторезоы. В Альпах нередко находят филлиты, филлитовне гнейсы, серицито-хлоритовые сланцы и другие породы, которые образовались из метаморфических пород глубоких зон (гнейсов).

Гидротермальный и пневматолитический метаморфизм. К гидротермальному метаморфизму относится преобразование ряда горных пород различного происхождения, которое сопровождается образованием новых минералов, часто с гидроксилами или водой, и в ряде случаев интенсивным рудообразованием.

Так как передвижение горячих вод идет но преимуществу по трещинам, то наиболее интенсивно изменения такого рода происходят в боковых породах, соприкасающихся с минеральными или рудными образованиями. Сюда относятся пропилитизация, алунитизация, серицитизация, окварцевание и другие изменения боковых пород.

Пропилитизация происходит в юных излившихся породах (липариты, трахиты, дациты, андезиты) и сопровождается образованием рудных месторождений серебра и золота — в Венгрии, Америке, Японии и в других местах. Наряду с водой видную роль как минерализатор играет также ионизированный H2S(Н2S <—> H + HS), вызывающий интенсивное образование сульфидов и гидросульфидов. Первичная порода обесцвечивается, делается мягкой, переходит в агрегат пирита с хлоритом, эпидотом, кварцем, адуляром, алунитом, кальцитом, баритом и получает название пропилита.

Алунитизация очень близко стоит к пропилитизацпи. Обусловлена она Йодами, содержащими ионы SO4, однако не щелочными, как в первом случае, но кислыми, содержащими серную кислоту. Процесс сопровождает юные вулканические излияния, часто независимо от их рудоносности. Выщелачиваются в большей пли меньшей степени Mg, Ca, Na; порода обогащается плотным алунитом — K2O*3Al2O2*4SО3*6H2O. Более всего при этом преобразуются полевые шпаты; появляются опал и кварц, иногда также каолинит, диаспоры, серицит.

Железисто-магнезиальные силикаты сперва переходят в хлорит, затем замещаются агрегатом кварца и серицита. В том случае, когда серицитизация происходит вдоль рудных жил, в серицитизированных породах могут проявляться в зависимости от состава рудного тела, пирит, медный колчедан, мышьяковый колчедан и др. Серицитизация происходит часто и независимо от процессов гидротермального метамомфизма.

Реже наблюдается биотитизация, происходящая при более высокой температуре, чем серицитизация, часто одновременно с образованием турмалина. Видную роль играет здесь CO2. В случае привноса калия часто образуется ортоклаз, в случае привноса натрия — альбит.

Доломитизация нередко связана с жильными и метасоматическими рудными месторождениями среди известняков, например, цинка, свинца и др„ в некоторых случаях сопровождается образованием магнезитов (Восточные Альпы).

Огромную роль играет также окварцевание, связанное выносом щелочей и других сравнительно легко растворили соединений и замещением их кремнекислотой, с преобразовнием магматических пород, например кварцевых порфиров, во вторичные кварциты. Одновременно в ряде случаев идет интенсивный процесс рудообразования. Образуются вкрапленные руды, например в ряде районов Закавказья, Прибалхашья. Таковы Коунрад и другие крупнейшие месторождения меди, аналогичные вкрапленным вторичным кварцитам США Часто происходят также каолинизация, гидратизация, связанные с выщелачиванием всех компонентов, кроме SiO2 и Al2O3, и присоединением воды.

Пневматодитический метаморфизм также сопровождается часто очень крупным привносом. Метаморфизм этой типа, тесно связанный с термометаморфизмом, представляет глубокий интерес с точки зрения рудообразования. В ряде случаи наблюдается приток металлов и их соединений к областям контактного метаморфизма, дающий начало часто крупным рудным месторождениям.

Глубинный (региональный) метаморфизм.
На глубине, в зависимости от присутствия не вполне остывших магматических массивов, повышаются как давление, так обычно и температура. Наличие ряда минералов, которые при нагревании способны выделять воду (например, глинистые), и особенно высокие температуры, частью связанные с приближением к магматическим бассейнам, вызывают все виды метаморфизма — динамометаморфизм, термометаморфизм контактный и иные. Совокупность различных видов метаморфизма объединяется под названном регионального метаморфизма, так как он пользуется широким распространением в земной коре, или глубинного, так как он усиливается с глубиной.

Впервые выдвинул мысль о различных глубинных зонах метаморфизма Седергольм в 1891 г. (Хельсинки). Почти одновременно с ним Бекке в Вене, Грубенман в Цюрихе пришли к выводу, что в земной коре можно выделить в конечном итоге четыре основные глубинные зоны, с различными условиями температуры T и давления P и в то же время с различным минералогическим составом и различным характером изменений химического состава в связи с при вносом новых веществ.

Первые три зоны получили названия; верхняя — эпизона, средняя — мезозона, более глубокая — катазона. Во всех трех зонах процессы метаморфизма происходят в условиях твердой фазы.

Четвертая, наиболее глубокая зона, выделенная. Седергольмом, носит название зоны палингенеза или магматизаци и, где процессы метаморфизма происходят в условиях особенно высоких температур и появления жидкой фазы (плавления).

Эпизона находится на сравнительно незначительной глубине и соответственно в условиях небольших давлений и температур. Для этой зоны характерными (типоморфными) являются минералы, большей частью содержащие гидроксил (ОН): по Грубенману — хлоритоиды, хлорит, эпидот, цоизит, серицит, биотит, антигорит, роговая обманка, глаукофан; кроме того, по Грубенману и Hиггли (1924 г.), — актинолит, тальк, парагонит и др.; одновременно сохраняются такие особенно устойчивые минералы, как альбит, гранат. Частично происходит дробление минералов (катаклазирование). В этой зоне развивается действие одностороннего давления (стресса) с образованием часто сланцеватой структуры.

Мезозона отличается средними давлением и температурой. В этой зоне, наряду с минералами, содержащими ОН, как антофиллит, грюнерит, актинолит, роговая обманка, эпидот, цоизит, мусковит, биотит, щелочные роговые обманки, флогопит, развиваются и лишенные ОН — дистен, ставролит, альмандин, пироп, богатый альбитом плагиоклаз и др. Развивается также сланцеватая структура, но более слабо выраженная, чем в эпизоне.

В катазоне процессы метаморфизма происходят при высоком гидростатическом давлении и ослабленном стрессе, и при высоких температурах, приближающихся к температурам плавления породообразующих минералов. Сланцеватость пород ослабляется, а сами породы приобретают пластичность. Типоморфные минералы — силлиманит, альмандин, ортопироксен, оливин, клинопироксены, пироп, кордиерит, шпинель, анортит, альбит, жадеит, калиевый полевой шпат, биотит, эгирин, андалузит, хондродит, роговые обманки, волластонит, флогопит, андрадит, везувиан, скаполит и др.

Кроме того, имеются минералы, устойчивые при различных условиях температуры и давления. К их числу относятся главным образом кварц, рутил, титанит, магнетит, кальцит, альбит. Эти минералы можно назвать минералами космополитами или эвризональными. Все они лишены ОН.

Зона палингенеза (магматизации) характеризуется особенно высокой температурой, при которой породы разной рода могут переходить в расплавленное состояние и приобретать текучесть, иногда значительную легкоподвйжность.

Получается тот тип метаморфизма, который может наблюдаться также в контактах магматических пород с другими породами. Как в области магматизации, так и в области глубинны контактов происходят процессы мигматитизации, т. е. смешении расплавленных и нерасплавленных осадочных и новомагматических или магматических пород. Зона эта получила название зоны мигматитизации.

Инъекции и ассимиляция.
В процессе контактного метаморфизма, главным образом в контакте с гранитными и близким к ним магмами, наряду с привносом летучих веществ, нередко происходит также внедрение легкоподвижных жидких чаек магмы, изменяющих в большей или меньшей степени состав те пород, которые подвергаются глубокому преобразованию. Такого рода процесс носит название инъекции. Глубокое преобразование, связанное с инъекцией, называется инъекционным метаморфизмом. Обычно этот метаморфизм сопровождает другие виды метаморфизма, входя в состав регионального метаморфизма.

Внедрение жидкого тела в окружающие сланцеватые или слоистые породы может происходить по сланцеватости ила слоистости. Это так называемая послойная инъекция, благодаря которой образуются полосчатые и очковые гнейсы, носящие общее название микстогнейсов (если твердая породи была первично осадочной), полосчатые амфиболиты и другие породы.

Однако не всегда очковые и полосчатые породы образуются путем внедрения посторонних материалов; в некоторых случаях этот процесс происходит в самой породе. Поэтому различают вениты, когда полосчатая или очковая структура обусловлен процессом перекристаллизации твердой породы при высокой температуре, вызванной горообразующим давлением, и артериты, обусловленные внедрением посторонних жидких тел (из магмы).

В ряде случаев инъекция происходит по неправильным трещинам, с внедрением в инъицируемые породы жил, раздвиганием и разъеданием обломков. В конце концов получаются остроугольные обломки, рассеянные в большем или меньшем количестве в жидкой массе (эрунтивные брекчии).

Одновременно происходит более или менее значительное растворение обломков, попавших в магму (ксенолитов), их перекристаллизация и ассимиляция, в результате чего они постепенно округляются, расплываются после охлаждения в темные расплывчатые пятна на более светлом фоне инъицированной породы. Такого рода образования называются небулитами.

В обоих случаях (и при послойной инъекции и при образования небулитов) получаются новые породы — мигматиты, представляющие собой смесь инъицируемой породы п магмы. Мигматиты играют особенно крупную роль в докембрийском комплексе пород.

При дальнейшем пере плавлении и ассимиляции происходит настолько полное слияние обеих масс, что в случае внедрения, например, гранитной магмы после затвердевания получается гранитовидная масса. Сюда относится м агматизация разного рода, гранитизация и т. д.

Одновременно с инъекцией силикатных масс нередко происходит того же типа инъекция рудных тел — магнетитовых, титано - магнетитовых, серноколчеданных, медноколчеданных, цирротиновых и др., с образованием иногда крупных месторождении, имеющих огромное практическое значение.

Волластонит никогда в этих условиях не образуется. Следовательно, температура недостаточно высока для того, чтобы могло происходить соединенно CaO и SiO2 (т. е. реакция между кварцем и кальцитом).

Плагиоклаз входит во взаимодействие с кальцитом и дает начало цоизиту или скаполиту; всегда образуется основной скаполит, а не кислый, в этих условиях н< устойчивый.

Везувиан встречается очень редко, обычно он замещен гранатом и эпидотом.

Эти данные говорят, по мнению некоторых петрографов, в пользу того, что максимальная температура такого рода метаморфизма вряд ли выше 000°.

Ультраметаморфизм, ведущий к расплавлению пород и при охлаждении к полной перекристаллизации их, получил название также анатексиса (повторного построения).

Анатексис обычно связан с гранитными батолитами, притом такими, в которых скоплялись значительные количества газов и паров под значительным давлением. В результате и самые граниты приобретали характер гельсинкитов, т. е. гранитов с первичным парагенезисом альбит + эпидот, в некоторых случаях микроклин + эпидот (К-гелъсинкит).

Насколько легко поддаются пластичному изменению структуры и текстуры пород на достаточных глубинах, показывает так называемый птигматит — инънцированый аилитом гнейс, смятый в чрезвычайно сложные складки.

Следует отметить, что Седергольм и Ниггли уже в 1942 г. относились к термину "глубинная зона" формально, утверждая, что существуют аномальные условия, при которых в земной коре естественная смена зон может быть полностью нарушена. В то время как эпизона сохраняется без изменения, минералгический состав мезозоны носит часто переходный характер благодаря одновременному присутствию в ней типморфных минералов как эпизоны, так и катазоны. Катазона в основной характеризуется высокой температурой метаморфизма, а давление может быть как низким, так и высоким. К катапородам могут поэтому относиться также и продукты нормального контактного метаморфизма внутренней зоны перимагматического контактного метасоматоза.