Вещества, концентрирующиеся в известняке при

Контактовом метаморфизме

(район Осло)

Не менее, если не более активно, чем в скарнах, геохимический аспект контактового метаморфизма выступает при процессах грейзенизации. В этом случае во вмещающих горных породах кислотного характера отмечаются следующие привнесённые в них элементы: Fе, Al, F, Cl, Be, Li, Sn, W, Mo, Bi, As, Сu. Они фиксируются в новообразо­ванных минералах — турмалине, флюрите, берилле, касситерите, вольфрамите, молибдените, в ряде рудных и других минералов.

Процессы контактового метаморфизма протекают тем интенсивнее, чем выше температура и чем большую роль играют летучие компо­ненты. Основные магматические породы в период своего становления имеют большую температуру, чем кислотные (граниты), но они не дают обширных контактовых зон, так как более бедны летучими ком­понентами. Основные интрузии приводят к образованию узких контактовых зон, в которых изменения зачастую сводятся лишь к обыч­ной закалке. Интенсивность контактового метаморфизма также зависит от состава горных пород, в которые внедряются интрузии.

Контактовые химические изменения охва­тывают не только вмещающие толщи, но и зоны внутри массивов изверженных пород. В результате главным образом ассимиляции вещест­ва из вмещающих горных пород химический состав внешних частей интрузивных массивов отличается от внутренних частей. Эти зоны называются эндоконтактами в отличие от экзоконтактов, располо­женных во вмещающих толщах.

2. Динамометаморфизм – метаморфизм, обусловленный давле­нием (главный фактор). В него входит пластический метаморфизм и метаморфизм нагрузки. Динамометаморфизм заключается в динами­ческих преобразованиях горных пород и минералов. Кластический метаморфизм приводит к разрывным деформациям пород с дроблением минеральных индивидов. Происходит образование катаклазитов и милонитов.

Несмотря на то что динамометаморфизм играет важную роль в пет­рологии и структурной геологии, в геохимическом аспекте роль его ничтожна. Динамические процессы метаморфизма не приводят к зна­чительным миграциям химических элементов. Они могут лишь замедлять или уско­рять реакции, имеющие место при контактовом или региональном метаморфизме. Так, например, одностороннее давление понижает тем­пературу химических реакций и обусловливает анизотропию среды, а это в свою очередь сказывается на процессах растворения и пере­кристаллизации.

В общем, оценивая динамометаморфизм с геохимической точки зрения, можно сказать, что он играет скорее вспомогательную роль, выступает как фактор общего метаморфизма, а не как самостоятель­ный вид.

3. Региональный метаморфизм – метаморфизм, обширно прояв­ляющийся в пространстве и происходящий на глубинах под воздей­ствием внутренней теплоты Земли. Он проявляется обычно на огромных площадях орогенных поясов, что даёт право называть его также орогенным метаморфизмом.

В результате горообразовательных процессов толщи горных пород первоначально попадают на значительные глубины в чуждую для них обстановку повышенных температур и давлений. Поскольку темпера­тура регионального метаморфизма обусловлена внутренней теплотой Земли, а давление нагрузкой вышележащих толщ, то естественно, что интенсивность метаморфизма зависит от глубины погружения. Как известно, геобарический градиент составляет в среднем 27 · 10⁶ Па/км, а геотермический колеблется от 10 до 100 град/км. В современных орогенных поясах геотермический градиент равен 35-50, на плат­формах – 15-35 и на щитах – 10-15 град/км и менее.

Таким образом, при региональном метаморфизме только погру­жение толщ горных пород на некоторую глубину, без влияния магма­тических масс, создаёт благоприятные условия для нарушения в поро­дах физико-химического равновесия и для их минерально-структурной перестройки. При значительных погружениях региональный метамор­физм переходит в ультраметаморфизм.

По данным экспериментов, температура наи­более легкоплавкой из силикатных природных систем – гранитной эвтектики – при давлениях 2-3 · 10⁸ Па лежит около 500 ⁰С. В земной коре эти термодинамические условия достижимы в орогенных зонах на глубинах около 10 км, под платформами – около 30 км, под щитами – на глубинах около 55 км.

Эти глубины соответствуют нижней границе нормальных метамор­фических процессов, протекающих без переплавления вещества. Глубже располагается зона ультраметаморфизма. Таким образом, очевидно, что региональный метаморфизм охватывает всю земную кору (или её континентальную часть) до глубин в среднем 25-30 км. Глубина проявления нижней границы нормального метаморфизма (метасферы) в общих чертах обратно про­порциональна мощности земной коры (рис. 13).

Рис. 13. Основные типы строения земной коры и схематическое положение верхней границы ультраметаморфизма

Интенсивность метаморфических процессов определяется не толь­ко температурой и давлением. Не меньшую роль играют и летучие компоненты, присутствующие в горных породах в виде поровых растворов, влияние которых на интенсивность метаморфизма сводит­ся к следующему.

- поровые растворы – растворители и переносчики веществ;

- поровые растворы – химически агрессивные вещества, которые принимают активное участие в различных химических реакциях (на­пример, приобразовани гидроксилсодержащих минералов);

- часто летучие вещества играют роль катализаторов при различ­ных процессах (химические реакции, кристаллизация) – такова, например, роль фтора при крис­таллизации амфиболов.

Присутствие летучих компонентов ус­коряет многие метаморфические процессы в миллионы раз, хотя их количество в горных породах редко превышает 2-3 % (по массе).