Типы метаморфизма

Условия метаморфизма

Контактовый метаморфизм
Контактовый метаморфизм вызывается воздействием высокой температуры, возникающей на контакте внедренной магмы с окружающими породами. Температура повышается очень быстро до 1000 градусов и более.
Внезапное повышение температуры приводит к возникновению множества зародышей кристаллов различных минералов. Однако эти кристаллы не увеличиваются в объеме вследствие недостатка места. Поэтому образуется тонкозернистая структура породы.
Тем не менее эта порода очень плотная, так как все ее поры заняты мельчайшими зернами новообразованных минералов. Чаще всего проявляется однородная массивная текстура, встречается пятнистая. Сланцеватость в породах контактового метаморфизма отсутствует.

Тальковый камень
Породы контактового метаморфизма

Роговик
Характерной породой является роговик, образующийся за счет глинистых осадочных пород или песчано-глинистой толщи.
В последнем случае в роговике проявляется реликтовая полосчатая текстура. Роговик обычно имеет темно-серую, черную или зеленоватую окраску или состоит из прослоев того же цвета.
Излом роговика угловатый раковистый вследствие тонкозернистой структуры. Минеральный состав роговика неразличим.
Под микроскопом обнаруживаются специфические твердые метаморфические минералы и кварц. Минеральный состав роговиков может быть различен в зависимости от температуры их образования.

Кварциты и мраморы
При метаморфизме песчаников образуются кварциты и яшмы, в которых часто встречаются прерывистые следы слоистости.
Яшма обладает высокой твердостью 7, раковистым изломом, состоит из минерала халцедона, имеющего зеленую, вишневую, коричневую и желтоватую окраску вследствие различных примесей (гематита) и тонкозернистую структуру.
При метаморфизме известняков образуются мраморы, которые в отличие от исходных пород обладают зернистой структурой и твердостью 3.
По составу выделяют кальцитовые, доломитовые и магнезитовые мраморы. Иногда образуются силикатные мраморы.

Зеленокаменные породы
Из основных магматических пород образуются разнообразные зеленокаменные породы - эпидотовые, эпидот-хлорит-тальковые, актинолит-хлоритовые, тальковый камень, серпентинит, асбесто-серпентиновая порода .
Из ультраосновных
магматических пород образуется серпентинит – порода, состоящая из серпентина и асбеста.
Асбест – волокнистый мягкий минерал с шелковистым блеском является полиморфной модификацией серпентина.

Эпидотовая порода
Тонкозернистая структура и плотная однородная текстура, состоит из минерала эпидота – 95%, есть кварц и полевой шпат, иногда кальцит – 5%
Эпидот - минерал салатно-зеленого или болотно-зеленого цвета, образующий слабо анизометричные или короткостолбчатые зерна с твердостью 6-7, стеклянным блеском и несовершенной спайностью.
Если примесь кальцита значительная – 30-50%, то образуется эпидотовый мрамор.

Зеленокаменные породы
Хлорит-актинолит-тальковые породы
Хлорит-актинолит-эпидотовая порода
Авгит-актинолит-эпидотовая порода
Эпидот-актинолитовая порода
Серпентин-эпидотовая порода
Актинолит-серпентиновая порода

Структуры: а – зубчатая, б - мозаичная

Динамический метаморфизм
Динамический метаморфизм возникает под действием стрессового (ориентированного) давления в местах интенсивного складкообразования или зонах разломов при сильном сжатии горных пород.
Если стрессу подвергаются пластичные минералы, такие как глина, происходит уплощение глинистых минералов и вытягивание их перпендикулярно направлению давления. В результате формируется тонкосланцеватая текстура и образуются сланцы, содержащие чешуйчатые минералы – серицит, тальк, хлорит, флогопит.
Могут образоваться тальковые и хлоритовые сланцы, филлиты. Голубые глаукофановые сланцы образуются в зонах высокого стрессового давления и низких температур. Свой голубовато-серый, синевато-серый цвет сланцы приобретают за сет образования минерала глаукофана

Динамотермальный метаморфизм
Динамотермальный метаморфизм вызывается одновременным воздействием высокого стресса и температуры. Этот вид метаморфизма характерен для тех районов, где одностороннее давление проявляется с наибольшей силой на больших пространствах.
Текстуры сланцеватые, линейные, стебельчатые, карандашные, очковые (гнейсовые)
Породы: актинолитовые мраморы, актинолитовые кварциты, силлиманитовые сланцы, роговообманковые сланцы, гематитовые мраморы
Устойчивы зеленые силикаты, кварц, кальцит

Катакластический метаморфизм
Если высокому стрессу подвергаются хрупкие породы, то происходит деформация, скалывание, дробление, а также скольжение минералов, в результате происходит катакластический метаморфизм, и образуется порода катаклазит
Катаклазит состоит из остроугольных обломков какой-либо первичной породы, сцементированных белым гидротермальным кварцем или кальцитом.
При наиболее интенсивном давлении дробление исходной породы идет дальше, образуется порода милонит, которая отличается тонкосланцеватой текстурой и состоит из мелких перетертых обломков исходной породы, вытянутых по направлению сланцеватости. Милонит слагается мелкозернистым агрегатом кварца, полевых шпатов или темноцветных минералов.

Ударный метаморфизм
Ударный, или импактный метаморфизм происходит за счет ударной волны, возникающей при падении метеорита. Этот тип метаморфизма стал выделяться из динамического типа после обнаружения большого количества кольцевых структур – астроблем (около 200).
Ударно-метаморфизованные породы образуют на поверхности кольцевой вал по краям метеоритного кратера. При ударном метаморфизме выделяется большое количество кинетической энергии, которая превращается в механическую энергию сжатия, дробления и выброса.
Происходит распыление пород, затем плавление и испарение. Процессы идут зонально.

Ударный метаморфизм
Обнаружено около 200 астроблем в древних породах щитов (23 –в Европе, 14 – Азия). Крупные в Канаде 140 км в диаметре и Попигайская в Сибири 100 км. Возраст 2,5 млрд лет. Космогенная пророда определена по сочетанию отрицательных гравитационных и магнитных аномалий в астроблеме.
Сила удара промежуточная между ядерным и химическим взрывом. При скорости метеорита более 2,5 км/ сек выделяется кинетическая энергия за 0,1 сек
Часть энергии превращается в механическую, затем тепловую энергию, за счет которой идет плавление и испарение пород и вещества метеорита, а также образуется излучение и появляется энергия упругих волн. Объем расплавленных пород достигает 1000 куб км., а масса – сотен млрд. т.

Стадии процесса
1 – ударная волна сжимает породы;
2 – образуется метеоритный кратер и выброс пород;
3а – в ударно-сжатой породе идут полиморфные переходы в структуре минералов с образованием устойчивых к давлению фаз и частичное плавление;
3б – раздробленная порода с полиморфными минералами и обломками застывшего расплава сползает и заполняет кратер.

Стадии процесса
4а – При крупном метеорите расширяется зона полиморфных переходов и плавления, и возникают упругие силы Земли, противодействующие удару;
4б – Упругие силы приводят к поднятию дна кратера и образованию центральной горки, состоящей из смеси раздробленных пород, стекла – продукта расплава и новых минералов, устойчивых к сверхвысокому давлению: коэсит, стишовит (кремнезем), алмаз и лонсдейлит (углерод).

Зоны кольцевых структур
От периферии к центру удара наблюдается смена следующих зон:.
Первая -- зона полиморфных переходов минералов с образованием ударно-устойчивых атомных структур с весьма плотным расположением атомов.
Третья - зона плавления минералов.
Четвертая - зона испарения.
Метаморфические породы, которые образуются в трех последних зонах, называются импактитами. В них образуются минералы : коэсит и стишовит – разновидности кремнезема с очень плотной атомной структурой, а также алмаз в виде мелких кристаллов.
Импактиты обязательно содержат угловатые обломки стекла и шарики - продукты плавления пород.

Ультраметаморфизм
Под ультраметаморфизмом подразумевают процессы, отвечающие высокой степени регионального метаморфизма, сопровождающиеся частичным переплавлением пород. Это сложный процесс суммарного действия метаморфизма, метасоматоза и магматизма.
Ультраметаморфизм возникает в глубоких зонах земной коры и литосферы, где начинается капельное образование магмы (расплава).
Процесс приводит к образованию породы мигматит, содержащей метаморфический и магматический материал.