Метаморфизм презентация

Метаморфизм

Метаморфизм – перекристаллизация горных пород в твердом состоянии или с весьма небольшим участием расплава. Метаморфизм – перекристаллизация горных пород в твердом состоянии или с весьма небольшим участием расплава.

Главными факторами (агентами) метаморфизма являются Главными факторами (агентами) метаморфизма являются эндогенное тепло, всестороннее (литостатическое) давление, химическое воздействие газов и флюидов. Процессы метаморфизма могут быть развиты на огромных площадях в десятки и даже сотни тысяч квадратных километров (региональный метаморфизм), но могут проявляться и на очень небольших площадях (локальный метаморфизм).

Все метаморфические процессы можно разделить на две группы. Все метаморфические процессы можно разделить на две группы. В одной из них химический состав первичных пород не изменяется, т.е. преобразование происходит изохимически. Во второй группе наблюдается изменение состава пород за счет привноса или выноса компонентов. Такой процесс называется аллохимическим. Аллохимический процесс, который протекает без изменения объема, называется метасоматозом.

Большинство минералов стабильны только в определенных диапазонах температуры и давления. Большинство минералов стабильны только в определенных диапазонах температуры и давления.

Линия на фазовой диаграмме разделяет поля устойчивости графита и алмаза. При давлении 1 атмосфера и температуре 700 градусов атомы углерода образуют структуру графита (красный кружок) Линия на фазовой диаграмме разделяет поля устойчивости графита и алмаза. При давлении 1 атмосфера и температуре 700 градусов атомы углерода образуют структуру графита (красный кружок)

Если кристалл графита погрузить на глубину 130 км, он будет испытывать давление в 40 килобар. При большем увеличении давления структура графита станет неустойчивой и атомы углерода образуют более плотную структуру, структуру алмаза. Если кристалл графита погрузить на глубину 130 км, он будет испытывать давление в 40 килобар. При большем увеличении давления структура графита станет неустойчивой и атомы углерода образуют более плотную структуру, структуру алмаза.

Температура в значительной мере определяется геотермическим градиентом, который зависит от теплового потока и теплопроводности пород. Он варьирует от 6 до 150o С на 1 км. Температура в значительной мере определяется геотермическим градиентом, который зависит от теплового потока и теплопроводности пород. Он варьирует от 6 до 150o С на 1 км. Тепловой поток складывается из: энергии гравитационного сжатия, тепла в результате распада радиоактивных элементов, тепла магматических очагов, тепла нагретых глубинных флюидов; тектонических процессов. В пределах устойчивых, жестких блоков земной коры, например на щитах древних платформ, геотермический градиент не превышает 6-10o С, в то время как в молодых растущих горных сооружениях может достигать 100o С и более.

Температура Температура резко ускоряет протекание химических реакций, способствует перекристаллизации вещества влияет на процессы минералообразования. Возрастание температуры приводит к обезвоживанию (дегидратации) минералов формированию более высокотемпературных минеральных ассоциаций, лишенных воды, декарбонатизации известняков и т. д. Обычно метаморфические преобразования начинаются при Т выше 300o С, а прекращаются, когда Т достигает точки плавления развитых в данном месте горных пород.

Давление может быть различным. Литостатическое давление одинаковое во всех направлениях Направленное (стрессовое) давление действует в определенном направлении и приводит к деформации горных пород

Литостатическое давление

Направленное давление

Одностороннее стрессовое давление лучше всего проявляется в верхней части земной коры складчатых зон, с глубиной ослабевает и на глубине свыше 10 км практически отсутствует. Одностороннее стрессовое давление лучше всего проявляется в верхней части земной коры складчатых зон, с глубиной ослабевает и на глубине свыше 10 км практически отсутствует.

Флюиды, к которым относятся H2O, CO2, CH4, H2, H2S, SO2 и другие, переносят тепло, растворяют минералы, переносят химические элементы, активно участвуют в химических реакциях и играют роль катализаторов. Флюиды, к которым относятся H2O, CO2, CH4, H2, H2S, SO2 и другие, переносят тепло, растворяют минералы, переносят химические элементы, активно участвуют в химических реакциях и играют роль катализаторов. В <сухих системах>, т. с. лишенных флюидов, даже при наличии высоких давлений и температур метаморфические изменения почти не происходят.

Типы метаморфизма

Региональный метаморфизм Региональный метаморфизм Верхняя часть океанической коры сложена базальтами, на которые залегают глубоководные осадки (глина)

На глубине 4-5 км глина превращается в аргиллит – стадия катагенеза На глубине 4-5 км глина превращается в аргиллит – стадия катагенеза

Метаморфизм низких ступеней Метаморфизм низких ступеней на глубине 5-10 км начинается перекристаллизация, аргиллит превращается в филлит, а базальт в зеленый сланец

На глубине 10-20 км На глубине 10-20 км

На глубине 20 км – гнейс, На глубине 20 км – гнейс, На глубине 40 км – глаукофановый сланец – в эклогит

Еще глубже начинается частичное плавление Еще глубже начинается частичное плавление

Хлорит стабилен только в условиях низких ступеней, мусковит – низких и средних, биотит – средних, гранат – средних и высоких, ставролит – средних и высоких, силлиманит – средних и высоких Хлорит стабилен только в условиях низких ступеней, мусковит – низких и средних, биотит – средних, гранат – средних и высоких, ставролит – средних и высоких, силлиманит – средних и высоких

Если порода содержит кварц, полевой шпат, хлорит, мусковит, биотит, гранат – она испытала метаморфизм средних ступеней. Если порода содержит кварц, полевой шпат, хлорит, мусковит, биотит, гранат – она испытала метаморфизм средних ступеней. А если кварц, полевой шпат, биотит, гранат, ставролит, силлиманит – средних-высоких

Контактовый метаморфизм Контактовый метаморфизм Допустим, температура осадочных пород 150 градусов. В них внедряется магма с температурой 800. Осадочные породы нагреваются и подвергаются метаморфизму (в пределах контактового ореола ). Увеличивается температура, а давление не меняется

Взаимодействие магмы с глинистыми и песчаными породами: контактово-термальный метаморфизм происходит главным образом под влиянием прогрева пород рамы и не сопровождается существенным изменением их химического состава. Осуществляется одновременно с внедрением магматических масс. Взаимодействие магмы с глинистыми и песчаными породами: контактово-термальный метаморфизм происходит главным образом под влиянием прогрева пород рамы и не сопровождается существенным изменением их химического состава. Осуществляется одновременно с внедрением магматических масс.

Главная порода контактовые роговики. Главная порода контактовые роговики.

Степень термального метаморфизма определяется глубиной формирования магматических тел. Степень термального метаморфизма определяется глубиной формирования магматических тел. Субвулканические образования обладают высокой температурой, но оказывают кратковременное воздействие на окружающие породы, вызывают спекание, обжиг, но мощность ореола незначительна. Относительно глубинные (гипабиссальные) интрузии большего объема оказывают длительное температурное воздействие. Контактовые роговики имеют большую мощность. В абиссальных условиях термальное воздействие опять меньше из-за небольшой разности температур и вмещающих пород. Теплопроводность вмещающих пород зависит от состава и структуры. Крупнозернистые и мономинеральные породы (например, песчаники и карбонатные породы) имеют большую теплопроводность, они прогреваются сильнее по сравнению с пелитовыми и полиминеральными.

Контактово-метасоматические изменения связаны не только с повышением температуры, но и с интенсивным воздействием постмагматических растворов и эманаций, в результате в существенной степени меняется химический состав пород, как рамы, так и внешней части магматической массы. Происходит уже в постмагматический период, после консолидации интрузивного тела.. Контактово-метасоматические изменения связаны не только с повышением температуры, но и с интенсивным воздействием постмагматических растворов и эманаций, в результате в существенной степени меняется химический состав пород, как рамы, так и внешней части магматической массы. Происходит уже в постмагматический период, после консолидации интрузивного тела..

Метасоматоз развивается по трещинам и тектоническим и ослабленным зонам, наиболее благоприятным для циркуляции растворов и газов. Скарны и грейзены не образуют сплошного контактового ореола вокруг интрузии, как роговики. Метасоматоз развивается по трещинам и тектоническим и ослабленным зонам, наиболее благоприятным для циркуляции растворов и газов. Скарны и грейзены не образуют сплошного контактового ореола вокруг интрузии, как роговики. Метасоматоз такого рода происходит в условиях низких температур и давлений, постмагматические растворы воздействуют не только на вмещающие, но и на породы самого интрузивного тела.

В узких зонах разломов возникает резкое увеличение давления, происходит катаклаз (дробление) пород, не сопровождающийся, как правило, повышением температуры, а если последняя увеличивается, то могут возникнуть новые низкотемпературные минералы - хлорит, серицит, тальк и др. Подобный метаморфизм называется динамометаморфизмом, стрессовым или дислокационным метаморфизмом. В узких зонах разломов возникает резкое увеличение давления, происходит катаклаз (дробление) пород, не сопровождающийся, как правило, повышением температуры, а если последняя увеличивается, то могут возникнуть новые низкотемпературные минералы - хлорит, серицит, тальк и др. Подобный метаморфизм называется динамометаморфизмом, стрессовым или дислокационным метаморфизмом.

Тектоническая брекчия и катаклазит Тектоническая брекчия и катаклазит

Следует отметить еще один тип метаморфизма - ударный, возникающий при воздействии на горные породы мощной ударной волны, вызванной падением на землю крупных метеоритов, при котором мгновенно выделяется огромная энергия. Следует отметить еще один тип метаморфизма - ударный, возникающий при воздействии на горные породы мощной ударной волны, вызванной падением на землю крупных метеоритов, при котором мгновенно выделяется огромная энергия. При образовании метеоритного кратера (астроблемы) породы разрушаются, дробятся, перемещаются, плавятся и испаряются. Кратковременно создаются очень высокие температуры (10 000 oС) и давления (до 1000-10 000 кбар). Характерными новообразованиями ударного метаморфизма высокобарические и высокотемпературные модификации кварца (коэсит и стишовит), а также алмаз.