Шпаргалка по "Геологии"

Метаморфизму  подвергаются горные породы осадочного, магматического и метаморфического происхождения. Провести четкую термическую  границу между метагенезом и  метаморфизмом достаточно сложно: она  пролегает в пределах температур от 150° до 350° С (по разным авторам  и для разных минеральных ассоциаций). То же самое относится и к глубинам, на которых начинает проявляться метаморфизм: в срединно-океанических хребтах метаморфизация начинается с глубины 0,5 км, а в пределах осадочного чехла плитных участков древних платформ метаморфизма может не быть даже на глубине 20 км. Явным признаком метаморфизма служит образование некоторых типичных минералов: графита, возникающего из антрацита, диккита – Al4 (OH)8 (Si4 O10) из каолинита и др. По мере роста температуры метаморфизм сопровождается плавлением горных пород: частичное плавление называют палингенезисом, а полное – анатексисом. Существует мнение, что благодаря именно анатексису возникли граниты. Анатексис, соответствующий высшей фазе метаморфизма, в легкоплавких кислых породах начинается при температуре 700° С, а в более тугоплавких основных породах при 1 000° С. Давление, обуславливающее метаморфизм, составляет от 2 до 30 кбар, а при ударном метаморфизме и гораздо больше. В результате метаморфизма изменяются минеральный состав, структуры и текстуры горных пород.

Изменение минерального состава ведет к исчезновению неустойчивых минералов и образованию  устойчивых, соответствующих создавшимся  термодинамическим условиям. Если смена  минералов идет при неизменном химическом составе, то метаморфизм называют изохимическим. Если же имеет место привнос одних химических элементов и удаление других, то говорят об аллохимическом метаморфизме. Разновидностью последнего является метасоматоз – аллохимический метаморфизм, при котором объем пород не изменяется. Учитывая непостоянство минерального состава метаморфических пород, необходимо признать, что их названия являются, по сути, комплексными – они отражают скорее условия метаморфизма, чем минеральный состав пород.

Структурные изменения, прежде всего, заключаются в перекристаллизации пород, когда мелкозернистая порода превращается в крупнозернистую. Однако, благодаря анатексису возможен и  обратный переход, часто проявляющийся  при формировании кварцитов. В метаморфических  породах нередко возникают крупные (в диаметре до 3 см и более) кристаллы  с ярко выраженными гранями, ребрами  и вершинами. В этом случае говорят  опорфиробластовой структуре. Если минеральные зерна имеют изометричную форму, то структуру называютгранобластовой.

Изменения текстуры проявляются двояко. Во-первых, одновременно с перекристаллизацией породы в  ней исчезают поры, каверны, и возникает массивная (плотная) текстура. Во-вторых, под действием направленного давления, именуемого стрессом, формируются разного рода полосчатые текстуры (сланцеватая и линейная). Сланцеватаятекстура, характерная сланцам, проявляется в образовании параллельно-пластинчатых пород. Причинами сланцеватости могут быть:

– свойство пластинчатых минералов (слюд, хлорита и др.) расти  в плоскости, перпендикулярной направленному  давлению (стрессу); 
– первичная слоистость осадочных пород, претерпевшая переуплотнение во время метаморфизма и, благодаря этому, ставшая еще более яркой.

Линейная текстура, свойственная гнейсам, образуется игольчатыми или призматическими кристаллами, вытянутыми параллельно плоскости сланцеватости.

Всю совокупность процессов метаморфизма, в зависимости  от площади их проявления, можно  разделить на два типа: локальный  и региональный. Каждый из типов  включает несколько разновидностей.

Локальный метаморфизм, изменение горных пород под воздействием внедрившихся в них интрузивных магматических тел. Наиболее интенсивное изменение наблюдается вблизи интрузивного тела, при удалении от него степень изменения уменьшается. К. м. могут подвергаться как осадочные, так и магматические породы, при этом меняются их первоначальный минералогический состав и структура. В результате К. м. образуются различные контактные роговики и др. породы роговиковой фации.

Региональный метаморфизм, совокупность изменений горных пород под воздействием глубинных трансмагматических растворов (флюидов), ориентированного (одностороннего) и гидростатического (всестороннего) давления и температуры. Р. м. выражается в глубоких преобразованиях структуры и минерального состава горных пород в пределах обширных регионов в связи с развитием складчатости горных пород и орогенезом. Односторонним давлением обусловливаются сланцевые и гнейсовые текстуры горных пород. Гидростатическое давление определяется глубиной; возрастание его вызывает метаморфические реакции между минералами, ведущие к уменьшению объёма горных пород. По отношению к гидростатическому давлению выделяются фации глубинности метаморфических пород. По ним можно судить о глубине эрозии региональнометаморфизованных структур (складчатых поясов, массивов, щитов). По температуре различаются высокая, средняя и низкая степени Р. м. Продукты Р. м. (амфиболиты, филлиты, гнейсы, мигматиты) выходят на поверхность земли в пределах древних щитов и кристаллических массивов. На больших глубинах Р. м. обычно однороден (степень метаморфизма выдерживается на значительных пространствах). На меньших глубинах наблюдаются различные степени метаморфизма, выделяется неоднородный Р. м.

№26

Характер метаморфических  преобразований. Метаморфические преобразования горных пород выражены, прежде всего, в перекристаллизации: мелкозернистые породы приобретают крупнозернистые структуры, пористость в них исчезает, и они становятся плотными. Так, например, кварцевые песчаники переходят в кварциты. При дальнейшем процессе метаморфизации (в первую очередь, под действием давления) они теряют кристаллическую воду и еще более уплотняются. Известняки переходят в мраморы, глины — в сланцы. Возникают крупнозернистые структуры со сланцеватым строением — кристаллические сланцы

Различают следующие типы метаморфизма: контактовый и динамо-метаморфизм.

Контактовый метаморфизм – это процесс изменения горных пород под воздействием внедрившийся в них магмы. Он проявляется в пределах ореолов химического и термального воздействия интрузий на вмещающие породы. Основными факторами этого метаморфизма являются температура и химически активные вещества. Температурный интервал, в котором происходит типичный контактовый метаморфизм, заключается в пределах 550—900 °С. Процесс идет при относительно низких давлениях и широком развитии метасоматоза. Летучие компоненты магмы, проникая в виде растворов и газов в окружающие породы, вступают с ними в реакцию и приводят к резкому изменению их химического состава. Особенно значительны воздействие химических агентов и проявление метасоматоза на контакте вмещающих пород с интрузиями кислого состава; интрузии основных и ультраосновных магм оказывают в основном термальное воздействие на окружающие отложения. В целом величина контактового ореола, степень метаморфизма вмещающих пород в ореоле и характер преобразований зависят от температуры, объема и состава внедрившегося расплава. Магма, реагируя с вмещающими породами, изменяется и сама. При этом изменения состава интрузивной породы называют эндоконтактовыми, а вмещающих пород – экзоконтактовыми. 
Контактовые изменения проявляются сильнее у богатых летучими компонентами кислых интрузий, чем у основных. Вмещающие породы в порядке уменьшения степени контактовых изменений располагаются в следующей последовательности: глины, глинистые сланцы; карбонатные породы (известняки, доломиты); основные изверженные породы; вулканические туфы и туфогенные породы; песчаники, песчанистые породы, кремнистые породы. Контактовые изменения возрастают с увеличением трещиноватости и пористости пород, способствующих циркуляции паров и газов. Контактовые изменения более интенсивны у секущих, чем у согласных контактов. 
Ширина контактовых ореолов обычно не превышает нескольких сотен метров и в редких случаях увеличивается до 2-5км и более. При этом мощность экзоконтактовой зоны значительно превосходит мощность зоны эндоконтактовой и процессы метаморфического минералообразования в первой более разнообразны.

Региональный  метаморфизм. Региональным, назван метаморфизм, распространяющийся на мощные толщи главным образом древнейших горных пород на огромных пространствах. В пределах этих площадей отсутствуют переходы к неметаморфизованным отложениям. Факторами регионального метаморфизма являются температура, давление и химически активные вещества, действующие совместно. При региональном метаморфизме осуществляются и изохимические и метасоматические процессы. Формирующиеся при этом породы отличаются большим разнообразием — сланцы, гнейсы, кварциты, мраморы, амфиболиты, гранулиты, эклогиты. 
Региональный метаморфизм обычно связан с активными геосинклинальными областями, однако в отношении условий его проявления существуют две принципиально различные точки зрения. В соответствии с первой точкой зрения причиной его является длительное, устойчивое прогибание участков земной коры, при котором осадочные и вулканогенные толщи, погружаясь, попадают в условия все более высоких температур и давлений. Однако исследования последних лет показали, что прогибание коры само по себе не является причиной метаморфизма. В прогибах, где нет складкообразовательных движений и других деформаций, обычно отсутствуют и проявления регионального метаморфизма.

Динамометаморфизм заключается в преобразовании пород в результате процессов горообразования. В районах проявления тектонических движений огромные объемы горных пород перемещаются (сверху вниз и снизу вверх и по горизонтали), попадают в глубокие зоны Земли с высокими температурами, давлениями и активной циркуляцией глубинных растворов. Динамометаморфизм зачастую называют региональным метаморфизмом, так как он затрагивает территории большой ширины и протяженности.

В приразломной зоне скапливаются тектоническая брекчия и милониты (порода похожая на муку). Подобный метаморфизм называется дислокационным, стрессовым или динамометаморфизмом. Динамометаморфизм полно и частично проявляется в верхних частях земной коры.

Выделяют еще один вид  динамометаморфизма — ударный, возникающий при падении метеоритов на Землю. При ударе метеорита о Землю выделяется огромная динамическая энергия. В месте удара метеорита о поверхность Земли проявляется значительное давление и температура, образуется метеоритный кратер (астроблемы). Породы в кратере дробятся, плавятся и выбрасываются на поверхность. Метеориты падали на Землю всегда, следы падения их известны на континентах и в океане (на дне океанов), подсчитано более 200 кратеров на континентах.

етаморфическая фация по П. Эскола – совокупность пород того или иного состава, достигших химического равновесия при данных температурах и давлении. Породы каждой фации характеризуются свойственным им минеральным составом, включающим наряду с минералами, устойчивыми в широких пределах изменения температур и давлений и встречающимися во многих фациях (кварц, плагиоклаз, КПШ), критические минералы (индекс минералы), свойственные только данной фации (устойчивые в узких пределах давлений и температур). По ассоциациям индекс минералов фации и распознаются. 
Уровень достигнутого породой метаморфизма называется степенью или ступенью метаморфизма. Более высоким степеням соответствуют и более высокие значения температур и давлений.  
Выделяются следующие фации метаморфизма. 
Фация зеленых сланцев. Сюда относятся в основном слабо измененные осадочные породы (серицитовые и хлоритовые сланцы, филлиты, перекристаллизованные песчаники, тальково-карбонатные породы и др.), а также зеленокаменная формация некоторых магматических пород (спилиты, диабазы и др.). Характерными минералами фации являются низкотемпературные и гидроксилсодержащие: хлорит, мусковит, тальк, серпентин. 
Фация эпидотовых амфиболитов. Породы данной фации – ставролитовые, эпидотовые, альбит-олигоклазовые сланцы, мраморы, гнейсы, некоторые гнейсо-граниты – также весьма широко распространены. Характерно появление эпидота, кианита, олигоклаза (за счет альбита зеленосланцевой фации), граната, (альмандина), ставролита, биотита, роговой обманки. 
Амфиболитовая фация. (Часто в неё включают и фацию эпидотовых амфиболитов). Самыми распространёнными минералами фации являются обыкновенная роговая обманка, средний плагиоклаз, кианит, гранат (альмандин, а в известковистых разностях – гроссуляр), ставролит. На верхнюю границу фации указывает появление силлиманита. Породы амфиболитовой фации (гнейсы, дистен-гранат-слюдяные сланцы, амфиболиты, кварциты, всевозможные породы, состоящие из кварца, ПШ, граната, кианита, роговой обманки и др.) образуются в широкой области температур и давлений, соответствующих средней и высокой ступеням метаморфизма.

Прогрессивный и регрессивный метаморфизм. Любой из рассмотренных  типов и разновидностей метаморфизма в зависимости от физических условий  может быть представлен различными метаморфическими породами. При прогрессивном метаморфизме породы преобразуются в условиях последовательно увеличивающихся температур и давлений и интенсивность их метаморфизма возрастает. Обратный процесс Ф. Бекке назвал регрессивным метаморфизмом, или диафторезом. При диафторезе высокотемпературные минеральные ассоциации замещаются более низкотемпературными. Диафторез, как правило, связан с явлениями динамо-метаморфизма и гидратации. Горные породы, претерпевшие регрессивный метаморфизм, называются диафторитами.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ МЕТАМОРФИЧЕСКИХ  ОБРАЗОВАНИЙ  
С областями развития метаморфических пород — щитами древних платформ и ядрами складчатых систем — связано распространение многих полезных ископаемых. Но значительная их: часть образовалась не в процессе метаморфизма, а до его проявления, в процессе осадконакопления или магматической деятельности Но некоторые полезные ископаемые встречаются исключительно в метаморфических образованиях. Таковы железистые кварциты, служащие важнейшим источником железа; многие руды черных, цветных и редких металлов встречаются в. контактово-метасоматических ореолах гранитных или сиенитовых интрузий; это руды вольфрама и олова (в грейзенах), меди (во> вторичных кварцитах), железа (в скарнах) и др. С процессами! метаморфизма связано образование некоторых поделочных и ювелирных камней (лазурит, чароит, нефрит и др.). Многие разновидности метаморфических пород служат облицовочными и строительными материалами: кварциты, мраморы, гнейсы и др. 

№27

Тектонические движения – это любые механические перемещения внутри земной коры, которые приводят к изменению ее строения. 
 
Еще в 1758 году М.В. Ломоносов в своем труде «О слоях Земли» (1763) впервые дал определение и выделил два типа тектонических движений: …»Существуют нечувствительные долговременные земной поверхности повышения и понижения и резкие быстрые трясения Земли». Примеров этому достаточно много: Скандинавское побережье поднимается, а Голландия и Германия опускаются; долина реки Рейн на 500 км прослеживается в Северном море, а полуостров Канин Нос (Белое море) во времена Ивана Грозного был островом. Таким образом, земная кора постоянно находится в движении, причем в современной геологии выделяют два основных типа тектонических движений: эпейрогенические (или колебательные) иорогенические (складчатые). 
 
Эпейрогенические движения – медленные вековые поднятия и опускания земной коры, не вызывающие изменения первичного залегания пластов. Эти вертикальные движения имеют колебательный характер и обратимы, т.е. поднятие может сменится опусканием. Среди этих движений различают: 
- Современные, которые зафиксированы в памяти человека и их можно измерить инструментально путем проведения повторного нивелирования. Скорость современных колебательных движений в среднем не превышает 1-2 см/год, а в горных районах она может достигать и 20 см/год. 
- Неотектонические движения – это движения за неоген-четвертичное время (25 млн. лет). Принципиально они ничем не отличаются от современных движений. Неотектонические движения зафиксированы в современном рельефе и главный метод их изучения – геоморфологический. Скорость их движения на порядок меньше, в горных районах – 1 см/год; на равнинах – 1 мм/год. 
- Древние медленные вертикальные движения зафиксированы в разрезах осадочных пород. Причем мощность накопившихся осадков рассматривается как мера тектонического опускания за время накопления осадка, а сама слоистость и их ритмичность – показатели колебательных движений. Скорость древних колебательных движений по оценке ученых меньше 0.001 мм/год.  
Орогенические движения происходят в двух направлениях – горизонтальном и вертикальном. Первое приводит к смятию пород и образованию складок и надвигов, т.е. к сокращению земной поверхности. Вертикальные движения приводят к поднятию области проявления складкобразования и, нередко, возникновению горных сооружений. Орогенические движения протекают значительно быстрее, чем колебательные. Они сопровождаются активным эффузивным и интрузивным магматизмом, а также метаморфизмом. В последние десятилетия эти движения объясняют столкновением крупных литосферных плит, которые перемещаются в горизонтальном направлении по астеносферному слою верхней мантии.