Структуры метаморфических пород

Понятие «структура» не имеет строгого определения и носит интуитивный характер. Согласно практике геологических исследований «структура» больше характеризует размерные (крупно-, средне- или мелкообломочные) параметры слагающих породу зёрен.

Структуры метаморфических пород возникают в процессе перекристаллизации в твёрдом состоянии, или кристаллобластеза. Такие структуры называют кристаллобластовыми. По форме зёрен различают текстуры:

· гранобластовая (агрегат изометрических зёрен);

· лепидобластовая (агрегат листоватых или чешуйчатых кристаллов);

· нематобластовая (агрегат игольчатых или длиннопризматических кристаллов);

· фибробластовая (агрегат волокнистых кристаллов).

По относительным размерам:

· гомеобластовая (агрегат зёрен одинакового размера);

· гетеробластовая (агрегат зёрен разных размеров);

· порфиробластовая;

· пойкилобластовая (наличие мелких вростков минералов в основной ткани породы);

· ситовидная (обилие мелких вростков одного минерала в крупных кристаллах другого минерала).

Наиболее распространённые метаморфические породы

Филлиты (от греч. phyllon — лист) — метаморфизованные глинистые сланцы и аргиллиты, обладающие скрытокристаллической структурой. Текстура филлитов сланцеватая, полосчатая, нередко плойчатая. Породообразующие минералы: кварц, серицит, альбит, реже ортоклаз, кальцит. Как примесь могут присутствовать хлорит, пирит, гранат (спессартин), андалузит. Минералы, характерные для глинистых сланцев (содержащие кристаллизационную и конституционную воду), — гидрослюды, каолинит и другие — уничтожаются при метаморфизме. Цвет филлитов зеленоватый (из-за примеси хлорита). Окраска темная, до черной. Блеск шелковистый, вызванный тонкорассеянным серицитом. Филлиты широко распространены, особенно в молодых складчатых областях, и являются типичными представителями зеленосланцевой фации метаморфизма.

Слюдяные сланцы, как правило, представляют собой продукт преобразования филлита в условиях амфиболитовой фации. Это полнокристаллические породы со сланцеватой текстурой, обусловленной взаимопараллельной ориентировкой чешуек слюд. Кроме слюд (главные породообразующие минералы) могут присутствовать зерна кварца, полевых шпатов, граната, дистена, амфиболов. По соотношению биотита и мусковита различают биоти-товые, мусковитовые (серицитовые) и двуслюдяные сланцы.

Характеризуемые ниже тальковые, хлоритовые сланцы и серпентиниты представляют собой типичные ортопороды, возникшие из ультраосновных и основных изверженных пород в условиях зеленосланцевой, эпидотамфиболитовой и отчасти пироксенроговиковой фаций метаморфизма при сильном метасоматическом изменении состава исходных пород.

Тальковые сланцы — светло-зеленовато-серые породы, состоящие в основном из листочков и пластинок талька. Чистые тальковые сланцы называются тальковым камнем. Структура кристаллическая (лепидобластовая), текстура сланцеватая. Кроме талька могут присутствовать кварц, хлорит, актинолит.

Хлоритовые сланцы мягкие, чешуйчато-сланцеватые породы от луково-зеленого до черно-зеленого цвета, состоящие в основном из хлорита и серицита. При значительном содержании последнего образуются серицитохлоритовые сланцы. Кроме хлорита и серицита часто присутствуют тальк, кварц, полевые шпаты, магнетит, пирит. Структура лепидобластовая; текстура сланцеватая.

Серпентинит (змеевик) сложен серпентином — относительно низкотемпературным (ниже 500° С) продуктом замещения оливина и пироксена при автометаморфизме. Структура волокнистая, чешуйчатая. Текстура разнообразная: пятнистая, полосчатая, петельчатая и др. Помимо серпентина в породе могут присутствовать незамещенные пироксен и оливин, а также тальк, магнетит, хромит, амфибол и гранат. По внешнему виду серпентиниты — темноокрашенные плотные породы с занозистым изломом. При преобладании чистого серпентинового вещества они бывают желтоватозеленые или оливково-зелёные; в присутствии мелкораснылепного магнетита — черноватые, а гидроокислы железа могут придавать им красно-бурый оттенок. Кроме того, встречаются полосатые, сетчатые и пятнистые окраски разных цветов, напоминающие змеиную кожу (отсюда название породы от лат. serpentin us — змеиный, рус. — змеевик). С серпентинитами связаны месторождения асбеста и др.

Гнейсы — чрезвычайно широко распространенные породы, типичные представители амфиболитовой фации метаморфизма. По внешнему виду очень напоминают гранит, отличаясь от него по текстурным особенностям: текстура гнейсов полосчатая, «гнейсовая» при зернистой (гранобластовой) структуре, а у обычных гранитов текстура массивная. В глубокометаморфизованных комплексах граниты и гнейсы встречаются совместно, участвуя в строении гранито-гнейсовых куполов и образуя гибридные породы, именуемые гнейсо-гранитами. Выяснение исходной породы, породившей гнейсы, — в большинстве случаев трудная и часто неразрешимая задача. Встречаются и ортогнейсы, и парагнейсы. Минеральный состав гнейсов примерно соответствует составу гранита: кварц, полевые шпаты, слюды, метаморфическая роговая обманка. Кроме того, могут присутствовать гранат, цоизит, кианит, силлиманит и др. Гнейс — типичная порода регионального метаморфизма.

Кварциты — горные породы с массивной или пятнисто-сланцеватой текстурой и кристаллической (гранобластовой) структурой, образованные за счет метаморфизма кварцевых песков и песчаников и существенно состоящие из зерен кварца. В качестве примесей могут присутствовать слюды, полевые шпаты, гранат, хлорит, окислы железа. Особого внимания заслуживают железистые кварциты, в которых к кварцу присоединяются магнетит и гематит. Железистые кварциты образуются за счет перекристаллизации железистых песчаников или кремнистых сланцев. Они широко распространены в докембрийских толщах. Тонкополосчатые яшмовидные разности железистых кварцитов называются джеспилитами. При содержании железа более 45% железистые кварциты являются железной рудой, однако часто промышленные железные руды представляют собой результат вторичного обогащения железистых кварцитов растворами, циркулировавшими по тектонически ослабленным зонам и производившими перераспределение железа (так, например, объясняют происхождение месторождений Криворожского железорудного бассейна, в котором рудные залежи имеют форму штоков, расположенных в пластах железистых кварцитов и уходящих на глубину согласно с их падением). Железистые кварциты очень широко распространены в разных странах, причем главная масса их относится к докембрийскому времени, о чем говорят цифры их запасов — более 3400 млрд. т, в то время как запасы всех послепротерозойских месторождений оцениваются в 135 млрд. т.

Мрамор — горная порода полосчатой, пятнистой или массивной текстуры, кристаллической (гранобластовой) структуры, состоящая в основном из зерен кальцита. Как примесь могут присутствовать графит, окислы железа, амфиболы, пироксены, тальк, слюда. Мрамор из чистого кальцита окрашен в белый цвет, примеси придают ему голубоватую, серую, желтую и другие окраски. Является продуктом главным образом зеленосланцевой и амфиболитовой фаций метаморфизма. Образованный в условиях пироксенроговиковой фации, включает скарновые минералы — диопсид, гранат и др. Мрамор слагает пласты, линзы и штокообразные массы в гнейсах, слюдяных и других кристаллических сланцах, а также в осадочных породах.

Широко применяется в строительстве для изготовления архитектурных деталей (колонн, карнизов, капителей и пр.), скульптур и др. Известно более 200 месторождений мрамора. Из зарубежных месторождений следует упомянуть Каррарское в Италии и Паросское в Греции, из которых добывался мрамор для античных скульптур.

Амфиболит — метаморфическая горная порода, состоящая в основном из роговой обманки, с примесью плагиоклаза, граната, эпидота, сфена, апатита и др. Структура зернистая (гранобластовая), текстура полосчатая, линейная, реже массивная. По происхождению амфиболиты делятся на орто-амфиболиты (возникшие из габбро, диабазов и др.) и параамфиболиты (возникшие из магнезиальных мергелей и доломитов). Амфиболиты — типичные представители амфиболитовой фации, широко распространенные среди пород средней и высокой степени метаморфизма.

Роговики — очень твердые, плотные, серые, типично контактовые метаморфические породы, обладающие афанитовой структурой и массивной, реже пятнистой текстурой. Минеральный состав определяется только под микроскопом (кварц, альбит, биотит, корунд, андалузит, силлиманит, эпи-дот и др.). Возникают из пелитовых пород в условиях пироксен-роговиковой фации. При удалении от контакта роговики переходят в «узловатые сланцы» — плотные, частично метаморфизованные глинистые породы с желваковыми обособлениями углистого вещества, андалузита, кордиерита и др. Большая крепость роговиков по сравнению с неизмененными породами при выветривании приводит к появлению скалистых останцов на месте их выходов.

Скарны, как упоминалось, также являются типично контактовыми породами, образующимися главным образом на контакте гранитоидных интрузий с карбонатными породами. Структура скарнов кристаллическая, текстура полосчатая. Минеральный состав: пироксены (диопсид — геденбергит), гранаты, магнетит, сульфиды, везувиан, шпинель, кальцит. Со скарнами часто связаны промышленные контактово-метасоматические месторождения железа, редких металлов и др.

При метаморфических преобразованиях происходят разнообразные химические реакции. Считается, что они осуществляются в твёрдом состоянии. В процессе этих реакций происходит образование новых или перекристаллизация старых минералов так, что для конкретного интервала температур и давлений этот набор минералов остаётся относительно постоянным.