Слоистость и сланцеватость в метаморфических толщах.

Лекция №8

Текстуры и структуры метаморфических горных пород

Особенности текстуры метаморфических пород.К метаморфическим толщам относятся исходные осадочные или магматические породы, в той или иной степени измененные и преобразованные в породы иного состава под влиянием процессов метаморфизма.

Перекристаллизация пород в земной коре происходит главным образом за счет высокой температуры (термометаморфизм), высокого давления (динамометаморфизм), а также привноса газообразного и парообразного вещества из глубины и может иметь как местное, так и региональное развитие. Местное (локальное) развитие метаморфических пород происходит главным образом при воздействии внедрившейся магмы на вмещающие породы, а также в зонах крупных разрывов. Породы, образующиеся при локальном метаморфизме, имеют самый различный возраст — от древнейших до неогеновых. Породы, возникшие при региональном метаморфизме, имеют широкое распространение, однако основная их часть сосредоточена среди архейских и нижнепротерозойских толщ, значительно реже они встречаются в верхнепротерозойских и палеозойских образованиях.

Метаморфические породы обычно обладают слоистостостью, которая может быть выражена так же хорошо, как и у осадочных пород, либо едва намечаться по окраске породы или преимущественной концентрации какого-нибудь минерала.

Слоистость в метаморфических толщах отражает различия в составе исходных пород и может быть, как и в породах осадочных, параллельной, косой, лннзовидной и т. п. Нередко она имеет ритмичное строение с правильным чередованием различных по составу пород.

Изучение ритмичной слоистости позволяет установить положение кровли и подошвы дислоцированных толщ, и, что особенно важно, характер ритмичности может служить основой при сопоставлении и корреляции стратиграфических разрезов.

Другое свойство текстур метаморфических пород выражается в ясной ориентировке в одном направлении линейных и пластинчатых минералов, таких как слюды, хлорит, амфиболы, кварц и др. Это явление носит название кристаллизациониой сланцеватости, а в гнейсах и метаморфизованных интрузивных породах гиейсовидности. Сланцеватость и гнейсовидность возникают в породах в процессе их преобразования при метаморфизме и поэтому являются вторичным, наложенным новообразованием. Они должны отличаться от первичной сланцеватости, возникающей в осадочных породах одновременно с накоплением осадка. Кристаллизационная сланцеватость и гнейсовидиость чаще совпадают со слоистостью, но нередко и секут ее под тем или иным углом. В складках сланцеватость, секущая слоистость, развивается параллельно осевым поверхностям. В замках складок она перпендикулярна к слоистости, а на крыльях сечет слоистость под тем или иным углом. Наложенная сланцеватость может развиться также в крыльях разрывов, особенно часто в крыльях взбросов и сдвигов. Ориентируется она параллельно сместителям.

Определение исходного состава метаморфических пород.Для выяснения первоначальной природы метаморфических пород необходимо тщательное изучение их состава, текстуры, структуры и химического состава. Чрезвычайно важно установить, за счет каких исходных пород — осадочных, вулканогенных или интрузивныx — образовались метаморфические толщи. Для решения этого вопроса особое значение имеют сохранившиеся в метаморфических толщах первичные минералы, структуры и текстуры. Магматическим породам свойственно частичное сохранение при метаморфизме первичного минерального состава. В метаморфических породах нередко встречаются реликты магматических структуp (особенно порфировой, офитовой) и текстур, свойственных только изверженным породам (вулканические брекчии, флюидальные и миндалекаменные текстуры).

Важными признаками первично-осадочных пород являются остатки слоистости, повторяющееся чередование одних и тех же свойств в отдельных слоях, следы косой слоистости, остатки кластической структуры конгломератов, брекчий, туфов, изредка сохраняющиеся органические остатки, а также частичное сохранение первичного минерального состава и химический состав, близкий к составу той или иной осадочной породы.

Для выяснения первичной природы важны ассоциации метаморфических пород. В парагенетических ассоциациях характерно присутствие мраморов, графитовых и пиритсодержащих слюдяных сланцев в сочетании с силлиманитовыми гнейсами, амфиболитами и пироксен-амфиболовыми сланцами. Характерен парагенезис кварцитов с высокоглиноземистыми сланцами.

Химический состав метаморфических образований довольно полно наследует первичные особенности пород, если только он не обусловлен ультраметаморфизмом и метасоматическими процессами. Существует несколько методов сопоставления отдельных элементов, окислов или групп окислов, описанных в специальных руководствах.

При выявлении первичных орто- и парапород могут быть использованы акцессорные минералы: циркон, монацит, ксенотим, рутил. Их внешний облик (окатанность, царапины, ячеистая поверхность) может свидетельствовать о первично обломочном происхождении; на это указывает приуроченность этих минералов к отдельным слоям.

В глубокометаморфизованных образованиях, гранитогнейсах, гранулитах, чарнокитах акцессорные минералы регенерируются и восстанавливают свою кристаллическую форму, но очень часто при этом сохраняют округлые ядра, указывающие на осадочное происхождение первичных пород.

Стратиграфическое расчленение метаморфических толщ.Докембрийские образования принято делить на две группы: архейскую и протерозойскую. К архейской группе относятся все образования древнее 2600 млн. лет. Протерозойская группа подразделяется на две подгруппы: ранний протерозой, охватывающий породы с возрастным интервалом от 2600 до 1600 млн. лет, поздний протерозой (1600—570 млн. лет). Последний подразделяется на рифей (1600—675 млн. лет) и венд, имеющий возрастной интервал от 675 до 570 млн. лет.

Возраст докембрийских пород определяется по радиометрическим данным. Для протерозоя имеют значение органические остатки.

Наиболее надежны стронциевый и свинцовый методы определения абсолютного возраста, но аргоновый метод является самым доступным. Чтобы избежать ошибок при определении возраста аргоновым методом, анализы выполняют по нескольким минеральным фракциям из одной пробы.

Палеонтологический метод может опираться па присутствие проблематических органических остатков от нижнего протерозоя и выше (сфероморфиды, строматолиты, микрофитолиты и др.) В породах архея подобные находки крайне редки. Для обнаружения органики изготавливают шлифы и породы протравливают кислотами.

При стратиграфическом расчленении метаморфических толщ в них выделяются комплексы, серии, свиты, горизонты. Метаморфический комплекс объединяет толщи метаморфических пород или серии со сходными проявлениями процессов регионального метаморфизма и магматизма. Серии должны различаться по возрасти характеру метаморфизма, нередко зависящим от исходного состава пород, магматизму (эффузивный и интрузивный) и отделяться друг от друга несогласиями.

При расчленении серий на свиты прежде всего во внимание принимаются родственный петрографический состав и общность происхождения пород. Все признаки должны быть достаточно характерными для выделяемой свиты, позволяющими отличать ее от смежных свит и производить сопоставления разобщенных участков ее распространения.

Свиты могут залегать согласно или отделяться несогласиями. Чрезвычайно важно внутри свит выделить опорные, маркирующий горизонты, которыми могут служить мраморы, кварциты, метаморфизованные эффузивные породы и др.

Различия в метаморфизме выражаются в степени преобразования первоначального состава пород, в появлении характерные вновь возникших минеральных ассоциаций и в текстурных особенностях.

Несогласия в метаморфических породах выявляются с большие трудом: обычные признаки несогласных взаимоотношений при рекристаллизации пород расплываются и исчезают. Наиболее достоверно перерывы в метаморфических толщах устанавливаются по угловым несогласиям и базальным образованиям, В отдельных случаях некоторое значение имеют явления древнего выветривания (физическое выветривание, образование коры выветривания).

Время внедрения интрузий, главным образом гранитных, может явиться опорной вехой в истории формирования метаморфических толщ, и поэтому возрастные данные гранитов широко используются для стратиграфического расчленения метаморфических комплексов. Интрузивный контакт позволяет решить вопрос о верхнем возрастном пределе пород, вмещающих интрузии.