1. Факторы и типы метаморфизма

Рис. 1.5. Ореол контактового метаморфизма, наложенный на глинистые оса­дочные породы и на древние глубоко метаморфизованные породы (схема­тический разрез)

/ — ореол контактового метаморфизма, 2 — интрузивное тело, вызывающее мета­морфизм, 3— глинистые осадки, 4—древние метаморфические породы, 5— надвиг. Контактовый метаморфизм, будучи прогрессивным по отношению к осадочным вмещающим породам, в то же время может быть регрессивным по отношению к ми­неральному парагенезису метаморфической породы

ших при кристаллизации «сухого» или маловодного расплава, мо­жет рассматриваться как ретроградное по отношению к первич­ным высокотемпературным минералам. Если, например, габбро, со­стоящее из основного плагиоклаза и клинопироксена, затвердело при температуре 1200-1000 °С, то любой последующий метамор­физм этой породы будет носить ретроградный характер по сравне­нию с температурой солидуса основной магмы.

Рассмотренные соотношения показывают условность понятия «регрессивный метаморфизм». Прогрессивный метаморфизм нагре­вания обычно сменяется во времени не регрессивным метамор­физмом охлаждения, который в силу кинетических причин не по­лучает развития, а именно метаморфизмом гидратации, связанным с воздействием на твердые породы водных растворов.

В отличие от метаморфизма погружения, который предшеству­ет метаморфизму нагревания и развивается преимущественно в про­гибах, поздний метаморфизм гидратации захватывает поднятые

565

Часть ГУ. Петрография и петрология метаморфических горных пород

блоки земной коры, где он обычно проявлен вдоль локальных зон повышенной проницаемости. Градиенты dT/dP при метаморфиз­ме гидратации ниже, чем при прогрессивном нагревании пород, но, как правило, превышают градиенты, свойственные метаморфиз-му'погружения. Нижний температурный предел минеральных па-рагенезисов составляет не менее 300-400 °С. Следовательно, тем­пература водного флюида была достаточно высокой. Состав этого флюида также отличается от тех растворов, которые принимают участие в метаморфизме погружения. В частности, можно предпо­лагать более высокое K⁺/Na⁺ отношение, приводящее к появлению серицита, мусковита, биотита. По физическим условиям процесса и его результатам поздний метаморфизм гидратации сходен с ран­ней, относительно низкотемпературной стадией прогрессивного метаморфизма нагревания, для которой также характерно активное участие водного флюида.

Как и метаморфизм погружения, метаморфизм гидратации со­пряжен с метасоматизмом. Особенно ярко это проявлено в зонах контактового метаморфизма вокруг гранитоидных интрузивов, где на высокотемпературные метаморфические породы накладывают­ся продукты гидротермальной деятельности, связанной с циркуля­цией более «холодных» водных растворов магматического и немаг­матического происхождения.

Итак, главным фактором метаморфизма гидратации является воздействие водного флюида на породы, сложенные безводными или маловодными минералами. По отношению к ранее образован­ным высокотемпературным магматическим и метаморфическим породам эти парагенезисы являются ретроградными, а по отноше­нию к осадочным породам могут носить прогрессивный характер.

1.2.4. Дислокационный метаморфизм

Интенсивные хрупкие и пластические деформации вблизи раз­рывных нарушений, особенно около надвигов, в зонах скалыва­ния и смятия приводят к дроблению и перекристаллизации пород, т.е. к дислокационному метаморфизму.

В результате дробления возникают тектонические брекчии, со­стоящие из обломков различной величины, сцементированных тонкообломочным материалом. Если величина обломков доста­точно мала, дробленную породу называют катаклазитом (греч. са-taclas — дробление). Иногда вдоль поверхностей сместителей поро-

566

/. Факторы и типы метаморфизма

ды оказываются растертыми в тонкий материал, представляющий собой глинку трения.

При повышенных температурах и давлениях деформации, про­исходящие с малой скоростью (< 10^-14с-¹), носят пластический ха­рактер и не сопровождаются разрывами сплошности пород. В этих условиях дислокационный метаморфизм сводится главным образом к перекристаллизации. При этом границы минеральных зерен пе­ремещаются таким образом, что градиенты давления уменьшают­ся, и поле напряжений становится более однородным. В направле­нии максимального сжатия размеры зерен сокращаются, а в перпендикулярном направлении увеличиваются. В результате возникают ориентированные сланцеватые и полосчатые текстуры.

Перекристаллизация в условиях неравномерного давления, вы­зывающего деформации скалывания, часто приводит к уменьшению размеров зерен и формированию мелко- и тонкозернистых мине­ральных агрегатов. Если такие агрегаты возникают по краям круп­ных кристаллов, образуется порфирокластическая структура. В зонах интенсивного скалывания количество неперекристаллизованных реликтовых зерен может уменьшиться до нуля. В результате появ­ляются очень тонкозернистые афанитовые породы — милониты (греч. mylon — мельница). Ранее полагали, что милониты представ­ляют собой тонко раздробленный (растертый) материал; однако, как выяснилось, главным механизмом формирования этих пород явля­ется перекристаллизация в ходе пластической деформации. Раз­личают протомилониты, содержащие до 50% относительно крупных реликтовых зерен, собственно милониты с 50-10% реликтовых зе­рен и ультрамилониты, в которых доля реликтовых зерен не превы­шает 10%. Милониты обычно имеют темную окраску и макроско­пически напоминают стекловатые вулканические породы.

Зоны скалывания могут испытывать нагрев за счет выделения теплоты трения. Повышение температуры способствует перекрис­таллизации и в ряде случаев приводит к локальному плавлению по­род. Расплав быстро затвердевает и превращается в стекловатые псевдотахилиты, слагающие небольшие линзы среди милонитов, а также тонкие (< 1 см) прожилки, которые проникают в окружаю­щие породы.

Зоны дислокационного метаморфизма, состоящие из брекчий, катаклазитов, милонитов и псевдотахилитов, вытянуты вдоль тек­тонических нарушений и имеют ограниченную мощность в попе­речном направлении (сантиметры, метры, десятки метров, редко

567

Часть ГУ. Петрография и петрология метаморфических горных пород

первые сотни метров). Главным фактором метаморфизма служат де­формации пород; метаморфизму способствует локальное повыше­ние температуры.