Петрография презентация

ПЕТРОГРАФИЯ Пактовский Юрий Германович Ст. преподаватель кафедры минералогии и петрографии

Рекомендуемая литература по курсу «ПЕТРОГРАФИЯ» Основная: Ибламинов Р.Г., Молоштанова Н.Е., Шехирева А.М. Петрография (Магматические, метаморфические, метасоматические и импактные породы). Пермь, ПГНИУ, 2012. 240 с. Дополнительная: 1. Белоусова О.Н., Михина В.В. Общий курс петрографии. М.: Недра, 1972. 344 с. 2. Емельяненко П.Ф., Яковлева Е.Б. Петрография магматических и метаморфических пород. М. : Изд-во МГУ, 1985. 248 с. 3. Трусова И.Ф., Чернов В.И. Петрография магматических и метаморфических пород М., «Недра»1982, 272 с. 4. Маракушев А.А. Происхождение Земли и природа ее эндогенной активности. М.: Наука, 1999. 255 с. 5. Петрографический кодекс России. Магматические, метаморфические, импактные образования. 3-е изд. СПб: Изд-во ВСЕГЕИ, 2009. 200 с.

Введение Петрография – наука о горных породах, которые слагают земную кору. Задачи петрографии: Изучение вещественного состава твёрдой Земной коры. Разработка рациональных классификаций горных пород, основанных на их вещественном составе и геологических особенностях залегания. Изучение взаимосвязи между горными породами и полезными ископаемыми. Таким образом, петрографические исследования имеют как научное, так и большое практическое значение.

Предмет изучения петрографии – Предмет изучения петрографии – горные породы, слагающие земную кору и верхнюю мантию. Горная порода – это один минеральный агрегат или совокупность нескольких минеральных агрегатов. Минеральный агрегат – это совокупность минералов, сформировавшихся в близких геологических и физико-химических условиях земной коры. Среди горных пород различают три генетических типа: Магматические горные породы Метаморфические горные породы Осадочные горные породы

КРУГОВОРОТ ГОРНЫХ ПОРОД ЗЕМЛИ the rock cyclе

Методы изучения горных пород Горные породы изучаются, во-первых, как геологические тела на месте своего залегания (в полевых условиях) и, во-вторых, как минеральные агрегаты в лабораториях. Оба вида исследований необходимы. В полевых условиях определяют формы и условия залегания, устанавливают контакты с вмещающими породами, измеряют элементы залегания, характеризуют трещиноватость, отдельность и другие особенности горных пород, делают зарисовки и т.д. В лабораторных условиях проводят аналитические исследования. Для этого используют методы кристаллооптики, спектроскопии, рентгено-структурного, химического, термического, радиологического, электронно-микроскопического и других анализов.

Классификация горных пород в современной петрографии В соответствии с Петрографическим кодексом 2009 года, выделяют 6 номенклатурных единиц (таксонов): – 1. тип, – 2. класс, – 3. отряд, – 4. подотряд, – 5. семейство, – 6. вид. Типы горных пород выделяют по генетическому признаку: К типу магматических относятся горные породы, образовавшиеся в результате застывания и кристаллизации магматических расплавов.

По критерию фации глубинности становления магматические горные породы подразделены на три класса: По критерию фации глубинности становления магматические горные породы подразделены на три класса: 1. Плутонические породы формируются на глубинах более 5000 м при Т =750 – 1100о и характеризуются полнокристаллическими структурами. 2. Гипабиссальные, или жильные, аналоги плутонических пород формируются на глубинах 1500 – 5000 м и характеризуются афанитовыми или пор-фировидными полнокристаллическими структурами. 3. Вулканические породы (излившиеся аналоги плутонических пород) формируются на глубинах до 1500 м или изливаются на поверхность при Т = 800 – 1200о и характеризуются порфировыми или стекловатыми структурами.

Магматические породы каждого из трех классов подразделяются на шесть отрядов по содержанию кремнезёма (SiO2) в магматической породе: Магматические породы каждого из трех классов подразделяются на шесть отрядов по содержанию кремнезёма (SiO2) в магматической породе: менее 30% кремнезёма – некремнезёмистые и низкокремнезёмистые; 30-45% - ультраосновные; 45-52% - основные; 52-63% - средние; 63-78% - кислые; высококремнезёмистые (ультракислые) – более 78% кремнезема.

Отряды подразделяются по общей щелочности на подотряды: Отряды подразделяются по общей щелочности на подотряды: низкощелочные; нормальнощелочные ; умереннощелочные; щелочные. Критерием выделения является суммарное содержание Na2O+K2O, соотнесенное с содержанием SiO2.

Семейства – выделяют по содержанию главных породообразующих минералов: Семейства – выделяют по содержанию главных породообразующих минералов: например: породы семейства перидотитов – пикритов содержат Ol и Px; породы семейства габбро – базальтов сложены Px и Plосн.; породы семейства диоритов – андезитов состоят из Amf (Hb) и Plср. (и т.д.) Вид – представляет собой конкретную горную породу. Так, в семействе перидотитов выделяют оливиниты, где обязательным акцессорием должен быть магнетит; и дуниты – с хромшпинелидом (хромитом).

Строение внутренних геосфер Земли 1. Земная кора Литосфера В.II. Верхняя мантия 2. Астеносфера C.II. Слой Голицына (средняя мантия по К. Буллену) D΄.III. Нижняя мантия D˝.3.III. Переходный слой E.IV. Внешнее ядро F. Переходный слой G.V. Внутреннее ядро

ВНУТРЕННИЕ ГЕОСФЕРЫ ЗЕМЛИ

Земная кора: континетнальная, океаническая. Континентальная кора: Верхняя (метаморфические породы фаций зеленых сланцев и амфиболитовой, плюс плутонические ГП с преобладанием гранитов, поэтому она называется – гранит-метаморфическим слоем). Нижняя (метаморфические породы амфиболитовой и гранулитовой фаций, плюс плутонические ГП с преобладанием габбро, или базитов, отсюда ее название – гранулит-базитовый слой). Средняя мощность континентальной земной коры – около 35-40 км (максимальная – до 70-100 км – в орогенах). Граница между верхней и нижней корой – сейсмическая поверхность Конрада (граница Конрада фиксирует переход от гранитного слоя к базальтовому). Граница между земной корой и верхней мантией называется границей Мохоровичича (Мохо, или просто М).

Океаническая кора представлена только нижним слоем – базальтовым, в последовательности – сверху вниз (от базальтов к ультрамафитам): - подушечные лавы – pillow lavas (современные излияния базальтовой лавы); - габбро, метагаббро; - ультрамафиты (перидотиты, оливиновые породы). Средняя мощность океанической земной коры – около 7 км.

Морфология тел магматических пород

Вещественный состав магматических горных пород – определяется химизмом исходного магматического расплава. Основными компонентами магматических пород являются: Девять элементов: O; Si; Al; Fe; Mg; Ca; Na; K; H. ОСИАЛФЕМАГ КАНАК АШ Эти элементы названы Г. Вашингтоном (1924) петрогенными. Химический состав горных пород выражается в виде процентного содержания оксидов петрогенных элементов. Их так же – девять: Девять оксидов: SiO2, Al2O3, Fe2O3, FeO, MgO, CaO, Na2O, K2O, H2O. сумма главных оксидов составляет 98% (от общего объема состава ГП).

Малые химические элементы Малые элементы группы железа: V, Cr, Mn, Co и Ni – это элементы, которые накапливаются преимущественно в составе железо-магнезиальных минералов и, главным образом, в породах ультраосновного и основного состава. Элементы группы калия (крупные ионы): Rb, Cs, Sr, Ba, Th, U. Их повышенные содержания характерны для гранитоидов. Элементы, «сопровождающие» титан: Zr, Hf, Nb, Ta – это группа элементов, характеризующая повышенную щелочность магматического расплава, в котором, кроме того, отмечается высокое содержание СО2 . Группа редких земель и иттрия: La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tu, Yb, Lu и Y – это наиболее инертные элементы к изменениям состава расплава.

Минеральный состав магматических горных пород По генезису выделяют: минералы первичные – собственно магматические, сформировавшиеся из магматического расплава, вторичные, или постмагматические, возникшие под влиянием гидротермальных растворов или в экзогенных условиях. Первичные минералы по их количественной значимости в составе породы разделяются на: породообразующие – от 5 до 100%), второстепенные – менее 5% , акцессорные – менее 1%.

Главными минералами магматических горных пород являются силикаты и алюмосиликаты, минералы низших сингоний, начиная с ромбической. Главными минералами магматических горных пород являются силикаты и алюмосиликаты, минералы низших сингоний, начиная с ромбической. Среди них выделяют минералы: – фемические (железо-магнезиальные силикаты) и – салические (алюмосиликаты).

Ряды фемических и салических минералов Группы фемических минералов: оливина (форстерит-фаялит), пироксенов (энстатит-гиперстен; диопсид, авгит, эгирин), амфиболов (роговая обманка обыкновенная и базальтическая, арфведсонит, рибекит), слюд (биотит, флогопит, мусковит). Группы салических минералов: плагиоклазы (альбит-анортит), натри-калиевые полевые шпаты, или КПШ (санидин, ортоклаз, микроклин); кварц; фельдшпатиды (щелочные алюмосиликаты – например, нефелин – полностью замещающий кварц в щелочных породах).

Распространенность породообразующих минералов По химическому составу магматических горных пород, на основании многих тысяч анализов (Боуэн, Кларк, Заварицкий и многие др.), установлено, что самыми распространёнными минералами магматических пород являются: полевые шпаты – более 60% ; кварц – 12%; пироксены и амфиболы – 17,0%; слюды – 4,0%; нефелин и оливин в сумме около 6,0%; рудные компоненты – 1,0%.

Реакционные ряды минералов (реакционные ряды Боуэна) Первую физико-химическую модель кристаллизации базальтовой магмы на экспериментальной основе разработал американский ученый Норман Л. Боуэн (1887 – 1956)

РЕАКЦИОННЫЕ РЯДЫ БОУЭНА (схема)

РЕАКЦИОННЫЕ РЯДЫ БОУЭНА (схема)

Дифференциация и кристаллизация магм Дифференциация магмы – это процесс разделения исходной магмы на составляющие (компоненты). Два вида дифференциации магм: 1) докристаллизационная – в расплаве, в магме, до начала кристаллизации породообразующих минералов; 2) кристаллизационная – с последовательной кристаллизацией породообразующих минералов, согласно рядам Боуэна.

Докристаллизационная дифференциация магм Ликвация – процесс разделение магмы на два несмешивающихся расплава («как вода и масло»: рудная и силикатная части расплава). Ликвационно образуются магматические месторождения сульфидных медно-никелевых руд (Норильское медно-никелевое месторождение; массив Садбери в Канаде). Ликвационным процессом А.А. Маркушев объясняет образование месторождений хромовых руд (рудные нодули хромшпинелидов в дуните). Газовый перенос – при извержениях вулканов (пеплово-газово-флюидная смесь). При сильных извержениях покрывает собой всю поверхность Земли. Диффузия вещества в расплаве – наименее значимый процесс в докристаллизационной дифференциации магм. Она возможна вследствие миграции ионов в тех участках камеры, где возникает разница в концентрации компонентов, но эта вероятность мала. Ведущая роль в докристаллизационной дифференциации магм принадлежит процессу ликвации

Кристаллизационная дифференциация магм Кристаллизационная дифференциация обусловлена последовательной кристаллизацией породообразующих минералов в расплаве. По Н. Боуэну, породообразующие минералы должны быть близки по температуре кристаллизации для того, чтобы образовать горную породу. Пути кристаллизационной дифференциации : 1. – эвтектика; 2. – кристаллизация с образованием твердых растворов; 3. – инконгруэнтное плавление.

Кристаллизация с эвтектикой (система: Di – An) Эвтектика – одновременная кристаллизация исходных компонентов при понижении температуры исходной системы. Так, например, кристаллизуется габбро.

Кристаллизация с образованием твердых растворов (непрерывный изоморфный ряд плагиоклазов)

Кристаллизация с образованием соединений, плавящихся инконгруэнтно (система: форстерит – кремнезем)

Распространение магматических горных пород на Земле (континенты), исходя от общей площади, занимаемой ими (по С.П. Соловьеву, 1952)

Химический состав магмы Минерализаторы – это легколетучие вещества: H2O (парообразная), Cl, F, B, СО, СО2, Н, H2S и др., растворенные в магме и выделяющиеся при ее охлаждении и уменьшении давления (или декомпрессии). Кислые магмы богаты минерализаторами, основные магмы легко теряют летучие. Минерализаторы играют роль катализаторов при образовании и росте минералов – отсюда их название. Кислые магмы при прочих равных условиях являются более вязкими, чем основные: - снижают вязкость компоненты: FеО, МgO, СаО, МnО, Na2О, К2O; - повышают вязкость: Аl2О3, SiO2, Сr2О3,TiO2.

Причины разнообразия магматических пород - тектонические обстановки образования магматических пород. - химический состав исходного магматического расплава. - родоначальные магмы. - ассимиляция и гибридизм.

Тектонические обстановки образования магматических пород В начале XX века А. Харкер отметил, что обычный порядок магматических процессов следующий: 1-ый этап – излияние лав, 2-ой этап – внедрение крупных интрузивных массивов, 3-ий этап – образование даек, лакколитов и других небольших интрузивных тел. Магматизм основных геотектонических элементов земной коры – геосинклиналей (подвижных зон) и платформ (устойчивых областей) имеет разный характер.

Исследования Дж. Уилсона (Wilson, 1966) и других ученых в 1960–1970 гг. положили начало неомобилизму. Исследования Дж. Уилсона (Wilson, 1966) и других ученых в 1960–1970 гг. положили начало неомобилизму. Циклы Уилсона, или Круговорот горных пород в геологической истории Земли

1. Первая стадия цикла Уилсона связана с раскрытием океана в результате спрединга.

Первая стадия цикла Уилсона соответствует первому этапу развития геосинклиналей. Раскрытие океанов обусловлено подъемом струй мантийного вещества под литосферной плитой. Базальтоиды рассматриваются как результат извержения из спрединговых хребтов продуктов деплетирования мантии, а ультраосновные и основные плутонические породы – как реликты океанической коры, а не как результат внедрения магмы по глубинным разломам в складчатую область. В конечном счете, на первой стадии цикла Уилсона образуются базальты и их дифференциаты, габброиды, перидотиты и дуниты.

2. Вторая стадия цикла Уилсона обусловлена началом закрытия океана и связана с субдукцией – явлением погружения и поддвига плотной океанической коры под континентальную. 2. Вторая стадия цикла Уилсона обусловлена началом закрытия океана и связана с субдукцией – явлением погружения и поддвига плотной океанической коры под континентальную.

Субдукция (схема)

Крутая субдукция приводит к образованию островодужных активных окраин, пологая – к образованию приконтинентальных окраин андского типа. Крутая субдукция приводит к образованию островодужных активных окраин, пологая – к образованию приконтинентальных окраин андского типа. В условиях субдукции в пределах активных окраин образуются плутонические породы гранодиоритового семейства, продукты дифференциации базальтовой магмы. Их называют I-гранитами (по Чаппелу и Уайту, 1974), или инъекционными (мантийными). Кроме того, образуются породы лейкогранитового семейства, которые относят к S-гранитам – породам коровым, т.е. продуктам преобразования и плавления осадочных пород. Вулканические дуги характеризуются активным андезит-дацитовым вулканизмом.

3. Третья стадия цикла Уилсона, коллизионная. При столкновении континентальных плит происходит общее воздымание территории, формируются горные системы (например, Гималаи). Образуются коллизионные граниты S-типа. Схема перехода субдукции в коллизию

Последовательный ряд циклов Уилсона в геологической истории Земли

КРУГОВОРОТ ГОРНЫХ ПОРОД ЗЕМЛИ the rock cyclе

Разнообразие магматических пород платформ Докембрийские формации пород фундамента: коматииты – породы из семейства пикритов (Mg до 30 вес.%), анортозиты – породы из семейства габброидов (анортит, битовнит). 2) Формации магматических пород зон тектоно-магматической активизации: - траппы, - кимберлиты, - щелочные и щелочно-ультраосновные интрузии центрального типа. Батолиты на платформах не образуются.

Родоначальные магмы Вопрос о родоначальных магмах остается дискуссионным. Три основных версии XX-го века 1) Одна родоначальная магма базальтового (основного) состава. Это – версия Н. Л. Боуэна. 2) Две первичные магмы: гранитная (кислая) и базальтовая (основная). Это – точка зрения Ф. Ю. Левинсона-Лессинга (в полемике с точкой зрения Н. Л. Боуэна). 3) Гипотеза о существовании трех родоначальных магм – базальтовой, гранитной и перидотитовой – выдвинута британским петрографом Артуром Холмсом.

4) А.А. Маракушев, по сути, вернулся к идее Н. Боуэна об одной родоначальной магме, но на новом этапе развития петрографии Главным поставщиком материала магмы, считает А.А. Маракушев, является астеносфера, сложенная гипотетическим веществом – «пиролитом» (термин Рингвуда, 1968). Пиролит состоит из базальтового и перидотитового вещества в соотношении 1:3. Минеральный состав пиролита: {SiO2 (стекло)+СPx+An} + 3{Ol+Px} = 3Ol+4Px+An+nSiO2 базальт перидотит пиролит Т.е., по существу, это – состав каменных метеоритов. ВЫВОД Дифференциация одной родоначальной магмы – пиролитового состава – приводит к образованию всех магматических горных пород на Земле.

Каменные метеориты (хондриты и ахондриты) Хондры – округлые выделения силикатного состава (стекло). Матрица – из Ol и Px.

По А.А. Маракушеву, зарождение магматизма Земли связано с восходящими флюидными углекисло-водно-водородными потоками, под воздействием которых вещество мантии и земной коры подвергается полному плавлению, и возникают очаги первичных магм. Магматический расплав в земную кору поступает по глубинным разломам с глубины около 400 км.

Ассимиляция и гибридизм Ассимиляция – процесс поглощения магмой вмещающих пород. В случае если магма и вмещающие породы химически неравновесны, т.е. отличаются по составу, и в магме имеется достаточный запас тепла, чтобы обеспечить протекание реакции взаимодействия её и вмещающих пород, состав исходной магмы изменяется. Гибридизм – процесс неполного растворения магмой вмещающих пород. В гибридных породах сохраняются ксенолиты – обломки нерастворенных вмещающих пород.

Метаморфические горные породы Термин «метаморфизм» введен в научную литературу в классическом труде Ч. Лайеля «Основы геологии» (Lyell, 1833). Термин происходит от греческого слова μεταμορφόω (метаморфоо) – превращаю. Метаморфизм – процесс преобразования в твёрдом состоянии без расплавления ранее существовавших осадочных, магматических и других горных пород под воздействием температуры, давления и глубинных флюидов, с сохранением в общих чертах их первичного химического состава.

По термодинамическим параметрам различают: По термодинамическим параметрам различают: - прогрессивный метаморфизм, который протекает в условиях увеличения температуры и давления, и характеризуется процессами дегидратации, декарбонатизации, восстановления и др. - регрессивный метаморфизм – протекающий в условиях уменьшения этих параметров и характеризующийся процессами гидратации, карбонатизации, окисления.

Важно подчеркнуть непременное участие в метаморфических преобразованиях флюидов (паров Н2О, СО2, Н2, СО, Н2S и др. или растворов сложного состава), без которых метаморфическая перекри-сталлизация горных пород обычно невозможна даже при значительном изменении температуры и давления. Важно подчеркнуть непременное участие в метаморфических преобразованиях флюидов (паров Н2О, СО2, Н2, СО, Н2S и др. или растворов сложного состава), без которых метаморфическая перекри-сталлизация горных пород обычно невозможна даже при значительном изменении температуры и давления. Перемещение флюидов относительно минеральных агрегатов называется инфильтрацией. Метаморфические флюиды обычно имеют глубинный (подкоровый) источник. Проницаемость горных пород для флюидов усиливается при одностороннем давлении, называе-мом стрессом, которое обусловливает развитие катаклаза, сдвиговых напряжений, пластического течения (складкообразования) и других деформаций, повышающих неоднородность толщ горных пород.

Области термодинамической устойчивости метаморфических минералов и их ассоциаций, выбранных в качестве критических, называются ступенями метаморфизма. Ступени метаморфизма объединяются в минеральные фации. Границы между ступенями метаморфизма и минеральными фациями, определяются термодинамическими условиями и набором минералов-индикаторов, устойчивых при данном режиме температуры и давления. Метаморфическое преобразование горных пород (в отличие от метасоматического) происходит с изменением их объема в непосредственной зависимости от литостатического давления, которое в свою очередь обусловлено глубинностью протекания процесса.

Степень химического преобразования пород повышается в ряду процессов: изохимический метаморфизм – аллохимический метаморфизм – метасоматоз. Изохимический и аллохимический метаморфизм ограничивается процессами, протекающими с изменением объема системы. Здесь равновесие минералов достигается в изобарических условиях. Изохимический метаморфизм происходит без заметного изменения состава пород, помимо летучих компонентов. Аллохимический метаморфизм происходит с неполным изменением объема, увеличением числа минералов и привносом – выносом компонентов (кроме Н2О и других летучих).

По особенностям пространственного размещения и масштабу процессов различают региональный и локальный метаморфизм. Региональный метаморфизм не обнаруживает четкой связи с местными структурами, он охватывает огромные объемы горных пород, в пределах которых отсутствуют переходы к неметаморфизованным отложениям. Региональный метаморфизм протекает на значительных глубинах и связан с общим развитием структуры земной коры и горообразованием. Локальный метаморфизм контролируется конкретными структурными элементами: разломами, контактами с интрузивными породами, пликативными структурами и. т.д. Образующиеся в результате локальнометаморфизованные породы связаны постепенными переходами с неметаморфизованными.

Классификация метаморфических пород Тип метаморфических горных пород в зависимости от геологической обстановки и причин метаморфизма подразделяется на три класса: 1) динамо-термально-, или регионально-метаморфический; 2) термально-, или контактово-метаморфический; 3) динамо-, или дислокационно-метаморфический. По содержанию кремнезема классы подразделяются на шесть надотрядов (название и содержание кремнезема как у магматических отрядов).

Надотряды предлагается разделять на отряды по главному компоненту или глиноземистости. Например, известковистых, магнезиальных и железистых пород, пересыщенных, насыщенных и недосыщенных глиноземом. В пределах отрядов выделяют следующие петрохимические подотряды горных пород: - низкощелочные, - нормальнощелочные, - умереннощелочные, - щелочные. Критерием для выделения подотрядов служит суммарное содержание в горных породах оксидов натрия и калия (Na2O + K2O).

Петрохимические подотряды (а если таковые не выделяются, то отряды и надотряды метаморфических пород) по устойчивому минеральному парагенезису горной породы разделяются на петроминеральные семейства. Для выделения петроминеральных семейств Петрографический кодекс рекомендует руководствоваться общепринятыми правилами выделения фаций метаморфизма. И в чем тогда соль рекомендуемой систематики?

Фации метаморфизма Фация метаморфизма – комплекс метаморфических пород, сложенных минеральными ассоциациями равновесными для определённых условий метаморфизма. Например, для класса регионального метаморфизма рекомендуется использовать схему фаций П. Эскола, согласно которой выделяют четыре фации: зелёносланцевая, эпидот-амфиболитовая, амфиболитовая., гранулитовая.

Петроминеральные семейства метаморфических пород по особенностям их строения разделяются на текстурно-структурные роды, например, сланцы, гнейсы и т.д. Текстурно-структурные роды включают определенные виды пород. Вид метаморфической горной породы так же, как и вид магматической породы, является элементарным таксоном в систематике. Он выделяется по модальному минеральному составу. Например, хлоритовый сланец, гранат-роговообманковый амфиболит.

МЕТАСОМАТИЧЕСКИЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ Горные породы, образовавшиеся в результате инфильтрационного и сопутствующего ему диффузионного метасоматоза, выделяют в самостоятельный тип метасоматических пород. Метасоматоз – это процесс реакционного приспособления химического состава горной породы к изменению физико-химических условий её существования.

Метасоматоз обусловлен привносом флюидами в реакционную среду одних химических компонентов и выносом других, которые приводят к изменению химического и минерального состава, а также текстурно-структурных особенностей преобразуемой исходной породы (протолита). Процесс протекает без существенного изменения объёма породы при условии сохранения её в твёрдом состоянии. Главным агентом метасоматоза является термальный флюид, содержащий хлориды щелочных металлов, серу, фтор, бор и другие компоненты.

Основные факторы метасоматоза – температура и градиент её изменения; – давление флюида, которое в свою очередь зависит от температуры; – градиент химических потенциалов компонентов в системе порода – флюид; – эволюция окислительно-восстановительного (Eh) и щелочно-кислотного (pH) потенциалов среды в колонне фильтрующегося флюида.

Инфильтрационный метасоматоз осуществляется под давлением флюида в зонах повышенной проницаемости, которыми могут быть участки трещиноватых и сланцеватых пород. При этом каждое зерно породообразующих минералов находится в контакте с агрессивными растворами и попадает под их воздействие. Диффузионный метасоматоз часто протекает в застойных зонах земной коры. При этом просачивание растворов идёт по межпоровому пространству от породы с высокой концентрацией какого-либо химического элемента к породам с его меньшей концентрацией. Как и метаморфизм, метасоматоз может быть прогрессивным и регрессивным.

Тип метасоматических пород по условиям метасоматоза подразделяется на три генетических класса: 1. Контактово-метасоматический класс включает породы, образовавшиеся в зоне контактового воздействия флюидов и теплового потока остывающего магматического тела как на вмещающие его породы, так и на затвердевшие части интрузива. Важно отметить, что к этому классу отнесены породы – продукты автометасоматоза, которые образуются под влиянием собственных флюидов интрузива на его же застывшие и успевшие закристаллизоваться краевые части.

Зональность в процессе метасоматоза. Образование скарнов

2. Регионально-метасоматический класс объединяет породы, образование которых связано с широким региональным эндогенным тепломассопереносом, захватывающим громадные участки земной коры. К процессам регионального метасоматоза можно отнести серпентинизацию океанических ультрабазитов, происходящую в зонах срединных океанических хребтов при конвективной циркуляции морской воды. Вопрос о региональном метасоматозе до конца не разработан.

3. В петрографическом кодексе /2009/ выделен гипергенно-метасоматический класс – породы, образовавшиеся в зоне гипергенеза в коре выветривания под действием фильтрующихся сквозь неё сверху вниз метеорных водных растворов. Породы этого класса изучаются в курсе литологии.

Метасоматические породы каждого класса подразделены на петрохимические отряды. Отряд щелочных метасоматитов объединяет породы с преимущественным накоплением в них в процессе метасоматоза щелочных металлов и выносом щелочноземельных элементов и отчасти трех- и четырёхвалентных амфотерных элементов под действием щелочных флюидов. Отряд кислотных метасоматитов включает породы, метасоматоз которых привел к накоплению в них трех- и четырёхвалентных металлов и выносу щелочных и щелочноземельных металлов под действием кислотных флюидов. Отряд основных метасоматитов или базификатов объединяет породы, в которых при метасоматозе накапливаются щелочноземельные элементы при одновременном выносе щелочных и в меньшей мере трех- и четырёхвалентных металлов нейтральными по pH растворами.

В пределах отрядов выделяют подотряды пород по преобладающему накоплению какого-либо катиона. Отряд щелочных пород подразделяется на два подотряда: калиевых и натриевых метасоматитов. Отряд кислотных пород – на подотряды глинозёмистых и кремнезёмистых метасоматитов. Отряд основных пород – на три подотряда: кальциевых, магнезиальных и железистых метасоматитов.

Подотряды метасоматических пород делятся на температурные семейства. Семейство высокотемпературных метасоматитов характеризуется отсутствием гидроксилсодержащих минералов. Оно соответствует парагенезу гранулитовой фации метаморфизма. Семейство среднетемпературных метасоматитов отличается широким распространением гидроксилсодержащих минералов. Оно соответствует минеральной ассоциации метаморфических пород амфиболитовой и эпидот-амфиболитовой фации. Семейство низкотемпературных метасоматитов выделяется по наличию минералов, содержащих кристаллизационную воду, и соответствует минеральным ассоциациям зеленосланцевой и более низкотемпературных фаций.

Контактово-метасоматические породы образуются под действием флюидов на контакте магматических и вмещающих пород. Формирование контактовых метасоматитов может происходить в двух различных условиях миграции флюидов. При разнонаправленной миграции флюидов одни флюиды, двигающиеся от остывающего интрузивного тела сталкиваются с другими флюидами, перемещающимися со стороны вмещающих пород. Такое явление имеет место при существенном различии состава интрузива и вмещающих пород, например, на контакте гранитоидов с карбонатными породами.

Другой способ формирования контактовых метасоматитов бывает связан с преобладанием однонаправленной миграции флюидов от остывающего магматического очага в направлении понижения температуры и давления. Образуется метасоматическая колонна фильтрующихся флюидов, направленная к поверхности земли. В своей нижней части она находится в пределах остывающих закристаллизовавшихся магматических пород. Здесь происходит замещение флюидами, порожденными самим интрузивом, своих магматических пород. Этот процесс называется автометасоматозом.

МИГМАТИТЫ Термин «мигматит» был предложен финским геологом Я.И. Седерхольмом в 1907 г. для обозначения пород, состоящих из гнейсового субстрата и тонко пронизывающего его жильного инъекционного материала, преимущественно гранитного состава. Мигматит – это полигенная горная порода, в которой макроскопически устанавливаются две разнородные части: более древний субстрат (палеосома) и новообразованный жильный материал (неосома). Палеосома имеет состав и структуру, аналогичные метаморфическим породам. Неосома чаще всего бывает представлена гранитом, аплитом или пегматитом.

Мигматизация – процесс, заключающийся в смешении вещества субстрата и жильного материала, имеющего иной химический состав. Различают несколько форм мигматизации: 1) инъекция расплава в метаморфические горные породы, 2) метасоматическое замещение, 3) выплавление жильного вещества из субстрата в результате анатексиса, 4) метаморфическая дифференциация. Возможна комбинация нескольких форм мигматизации.

Мигматиты по условиям образования подразделяется на три генетических класса: метасоматический, метаморфический, инъекционно-магматический. В пределах каждого класса по особенностям химического состава выделяют петрохимические отряды. Породы первых двух классов (метасоматического и метаморфического ) по типу щелочности лейкосомы разделяют каждый на два отряда: калиевый и натриевый. Отряды делят по температуре образования (минеральной фации) на два семейства: 1) высокотемпературные (гранулитовые) породы и 2) среднетемпературные (амфиболитовые) породы. Далее по текстурному признаку выделяют роды пород, а по модальному минеральному составу – виды пород.

Класс инъекционно-магматических пород, в отличие от первых двух, предлагается подразделять в соответствии с систематикой магматических пород. В этом классе отряды должны выделяться по содержанию кремнезёма (ультраосновной, основной, средний, кислый), подотряды – по общей щелочности, семейства – по минеральному составу.

Класс метасоматических мигматитов Класс включает породы, по минеральному и химическому составу близкие к гранитам. К отряду калиевых мигматитов относятся те, в составе которых преобладают калиевые полевые шпаты: ортоклаз (моноклинный К[AlSi3O8]) или микроклин (триклинный К[AlSi3O8]), ортоклазовые или микроклиновые мигматиты. В породах отряда натриевых мигматитов в составе лейкосомы преобладает кислый плагиоклаз, содержащий в превалирующих количествах натриевый полевой шпат – альбит (Na[AlSi3O8]). Такие породы носят название «плагиомигматиты».

Класс метаморфических мигматитов Мигматиты класса отличаются контрастным по цвету обликом. Это связано с наличием в породе лейкократовых прослоев и жилок, содержащихся в меланократовой основной массе (палеосоме). К классу метаморфических мигматитов также относят пятнистые мигматиты, образование которых объясняют изначальным присутствием в гетерогенном субстрате лейкократовых обособлений, минеральный состав которых соответствует гранитной эвтектике.

Класс инъекционно-магматических мигматитов Инъекционно-магматические мигматиты характеризуются присутствием неосомы в тонких тектонических трещинах палеосомы. Инъекционный метаморфизм всегда имеет ярко выраженный аллохимический характер и сопровождается привносом кремнезема и щелочных металлов – преимущественно натрия при плагиомигматизации и калия в процессах развития нормальных ортоклазовых или микроклиновых мигматитов.

ИМПАКТНЫЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ Импактные (от английского слова impact – удар, столкновение), или коптогенные (от греческого слова χόπτο – разрушать ударами), горные породы образуются при падении метеоритов на земную поверхность. Причина образования – высокоскоростной удар, при котором в одно мгновение выделяется огромная масса энергии, поднимающая температуру до 10 000 С и давление до 40–50 тыс. атм.

Импактные породы подразделяются на три класса: Класс ударно-метаморфизованных пород включает земные породы, преобразованные в результате ударного метаморфизма под воздействием космического тела. Класс импактных литических брекчий объединяет кластиты, возникшие в результате дробления пород субстрата под действием ударного метаморфизма. Класс импактитов представлен продуктами плавления вещества исходных пород мишени, его перемешивания, переноса и последующей закалки или кристаллизации в результате охлаждения.