Понятие о процессах метосоматоза и метаморфизма.

Если какой-либо раствор, пропитывающий данную породу, взаимодействует с ней по реакции обменного разложения, то при этом, как правило, возникают новообразования за счет всей породы или некоторых составляющих ее минералов. Такой процесс носит название процесса замещения, или метасоматоза. Примерами могут служить замещение кальцита гипсом при реакции с водой, содержащей серную кислоту: CaCO3 + H2O + H2SO4 = CaSO4. 2H2O +CO2, кальцит гипс или замещение сфалерита ковеллином при реакции с раствором сульфата меди: ZnS + CuSO4 = CuS + ZnSO4. сфалерит раствор ковеллин раствор В случае избирательного метасоматоза (т. е. при замещении каких-либо определенных минералов породы) вновь образованный минерал, воспринявший внешнюю форму, а иногда и особенности внутреннего строения старого минерала, носит название метасомы. В частном случае, когда замещению подвергается какой_либо кристалл, мы будем иметь дело с псевдоморфозой, т. е. с чуждой для данного минерала кристаллической формой. При коллоидальном замещении опалом или сульфидами железа органических остатков, например, древесины, нередко сохраняются все особенности их строения. Наряду с этим в природе распространены случаи возникновения хорошо образованных кристаллов, развившихся путем метасоматоза в твердых средах (породах). Такие образования называются метакристаллами и известны лишь для некоторых минералов. Примером являются прекрасно образованные кубические кристаллы пирита в сланцах, мраморах и других породах. Метакристаллы часто содержат внутри остатки незамещенных минералов вмещающей породы. Они нередко возникают вдоль направлений тончайших, почти незаметных трещин в породах, что говорит о несомненно более позднем их образовании по сравнению с породой. Процессы перекристаллизации и преобразования минералов, совершающиеся в твердых средах, происходят под влиянием существенного изменения физико-химических факторов равновесия систем, в частности, в условиях так называемого регионального метаморфизма. Рассмотрев собственно магматический и пегматитовый процессы минералообразования, по нашему мнению, целесообразно рассмотреть здесь же контактово-метасоматические образования, возникающие на контакте интрузии. Процессы метасоматоза широко распространены при формировании пегматитов и гидротермальных рудных жил. Мы рассмотрим два наиболее практически важных контактово-метасоматических процесса - это скарновый процесс и возникновение грейзенов. Наиболее сильно явления контактового метаморфизма проявляются при внедрении гранитной интрузии в толщу карбонатных пород. Они реагируют между собой, в результате чего образуется комплекс новых минералов, характерных исключительно для зоны контакта этих пород. Здесь обязательно принимают участие жидкие или газообразные растворы, которые привносят одни и уносят другие компоненты, т.е. вызывают метасоматическое замещение. Источником этих растворов является остывающий магматический очаг, от которого в зависимости от условий могут отделяться газовая или жидкая фаза.

Контактово-метасоматические процессы неразрывно связаны с магматическими и метаморфическими процессами минералообразования и с формированием месторождений полезных ископаемых.

Скарны - это метасоматические породы, сложенные известково-железистыми и магнезиальными силикатами, образовавшиеся в результате реакционного взаимодействия карбонатных и алюмосиликатных пород при участии постмагматических растворов. Различают магнезиальные скарны, развитые по доломиту, и известковые - по известнякам. Минеральные ассоциации их различны. Скарны - очень важный генетический тип месторождений металлических полезных ископаемых и слюды - флогопита. Оруденение, как правило, бывает наложенным по отношению к минералам скарнов. Из них идет добыча слюды - флогопита, около 50% вольфрама, около 30% свинца и цинка, значительное количество Mо, Fе, Сu, и других маталлов.

Грейзены - матасоматичаская порода, образовавшаяся в разультате переработки постмагматическими газовыми и водными растворами, главным образом гранитов, а также эффузивных и некоторых осадочно- матаморфических пород, богатых кремнеземом и глиноземом. Они возникают в куполовидных выступах гранитных интрузий, вдоль рудных тел. По минеральному составу грейзен - существенно кварц-мусковитовая порода. Газовые и водные растворы, вызывающие грейзенизацию, содержат большое количество летучих компонентов F-, Cl-, OH-, в соединении с которыми происходит транспортировка редких металлов. Минералы, возникаюцие в результате экзогенных и эндогенных процессов минералообразования, могут подвергаться существенным изменениям, если они попадают в область высоких температур и давлений, например, при прогибании земной коры. Совокупность процессов, приводящих к изменению горных пород, называется метаморфизмом. Главными факторами метаморфизма являются температура и давление. Метаморфические процессы выражаются, в основном, в обезвоживании и перекристаллизации пород. Выделяются различные виды метаморфизма, из которых в настоящей работе мы рассмотрим два: контактовый и региональный. Контактово-метасоматические процессы уже были рассмотрены в разделе "эндогенные процессы минералообразования". Региональный метаморфизм происходит на больших глубинах и захватывает огромные площади. Верхним пределом метаморфизма является температура, при которой еще не происходит плавление, т.е. 800 - 850оС на значительных глубинах и 1000-1100оС ближе к поверхности. Давление может быть очень высоким и достигать нескольких десятков тысяч атмосфер. Особо велика роль одностороннего бокового давления - стресса. Его величина сегодня не может быть точно определена, но несомненно она значительно выше величины литостатического давления нагрузки вышележащих пород. Именно стресс вызывает появление характерной сланцеватости (полосчатости) многих метаморфических образований. Процесс регионального метаморфизма можно разделить на ступени, отвечающие определенным парагенетическим ассоциациям минералов, устойчивым в известных пределах температур и давлений. Такие ступени носят название фаций регионального метаморфизма. Таблица 11. Парагенетические ассоциации минералов различных фаций регионально- метаморфизованных пород.

Фация Хлорит, кальцит, кварц, альбит, мусковит, серицит, актинолит,тремолит, тальк, серпентин, магнетит, гематит

зеленых сланцев

Эпидот- амфиболитовая

Роговая обманка, эпидот, биотит, мусковит, кварц, кислыеплагиоклазы, гранат, магнетит

Амфиболитовая

Роговая обманка, средние плагиоклазы, биотит, кварц, кианит, магнетит

Гранулитовая

Ромбические и моноклинные пироксены (диопсид, гиперстен), гранат (альмандин), основные плагиоклазы, ортоклаз, кварц, форстерит

Метаморфическая фация - группа пород, минеральные парагенезисы которых отображают сходные Р - Т условия метаморфизма. Выделяют следующие главнейшие метаморфические фации: зеленых сланцев; эпидот-амфиболитовая; амфиболитовая; гранулитовая.