Прежде всего, сами метаморфические породы часто являются полезными ископаемыми (филлиты – кровельные сланцы; железистые кварциты - железная руда; кварциты – динасовое сырье; мраморы – флюсы). Ряд минералов, образованных при региональном метаморфизме, представляют собой ценное полезное ископаемое: дистен и силлиманит – алюминиевая руда; рутил – титановая руда; гранат – абразивный и формовочный материал и т.д.
Лекция 8. УЛЬТРАМЕТАМОРФИЗМ
Среди образований раннего докембрия широко распространены породы разного генезиса. Часто они представлены чередованием горизонтов, полос, линз метаморфических пород и пород гранитного состава (мигматиты, гнейсы). Гнейсы чаще всего по составу отвечают лейкократовым гранитам, аплитам, реже гранодиоритам. Первоначально предполагалось, что эти породы образуются в результате инъекции гранитоидной магмы в метаморфические породы по сланцеватости и по другим ослабленным зонам. Отсюда и возник термин «инъекционный метаморфизм».
В соответствии со второй точкой зрения на образование мигматитов и гнейсов, они возникли в результате избирательного плавления, которое называлось ультраметаморфизм, анатексис, палингенез. В настоящее время под анатексисом понимается локальное переплавление на месте. Если плавление имеет региональный характер, то применяется термин палингенез.
Процессы, происходящие в глубинных зонах земной коры и представляющие собой перекрещивающиеся явления метаморфизма и магматизма, называются ультраметаморфизмом. Существует теория метасоматического происхождения мигматитов и гнейсов, которая рассматривает эти породы как результат начальной стадии общего процесса гранитизации. Наиболее распространены послойные мигматиты, птигматиты и агматиты.
Послойные мигматиты – это породы, в которых гранитный материал образует тонкие прожилки по сланцеватости метаморфических пород. Они часто обладают линзовидно-полосчатой текстурой. Иногда наблюдается очковая текстура, где очковые фрагменты сложены крупными порфиробластами калиевого полевого шпата, реже плагиоклаза и соединены узкими кварц-полевошпатовыми прожилками. В зависимости от генезиса послойные мигматиты подразделяются на артерииты (гранитный материал внедрен по сланцеватости) и вениты (гранитый материал возник на месте в результате плавления).
Птигматиты (складчатые мигматиты) – породы, обладающие микроплойчатой текстурой. Гранитный материал распределен в микроскладках неравномерно.
Агматиты (брекчиевидные мигматиты) – породы, в которых отдельные более плотные горизонты растаскиваются при складчатости на отдельные линзы (будины), пространство между которыми заполняется гранитным материалом.
Мигматиты, вероятно, образуются под действием гранитизации. Гранитизация – это процесс образования гранитов за счет горных пород различного состава, причем все преобразования происходят в твердой среде при наличии водных растворов, но без перехода в расплав. При гранитизации в горные породы привносятся циркулирующими растворами Na2O, K2O, SiO2 и одновременно выносятся CaO, MgO, FeO. В процессе гранитизации различают три стадии: 1) раннюю щелочную, 2) кислотную, 3) позднюю щелочную.
В щелочную стадию при процессе гранитизации в исходных регионально метаморфизованных породах происходят разрушение цветных силикатов и силикатов алюминия с замещением их полевыми шпатами, а также раскисление плагиоклаза кристаллических сланцев с последующим его замещением калиевым полевым шпатом. При замещении цветных минералов плагиоклазом на начальной стадии часто образуются «рамочки» плагиоклаза. Широкое развитие получают симплектитовые срастания плагиоклаза с роговой обманкой или биотитом, развивающиеся по зернам моноклинного пироксена. Часто цветные силикаты замещаются плагиоклазом в виде агрегата зерен, но по контуру общей псевдоморфозы всегда видна форма замещенного кристалла. Внутри такой псевдоморфозы сохраняются реликтовые зерна замещаемого минерала. Если плагиоклаз развивается в полных псевдоморфозах, то его идиобласты сохраняют грани замещенного кристалла. Таким образом, для начальной стадии щелочного метасоматоза характерны коррозионные структуры, симплектитовые образования, псевдоморфозы плагиоклаза по цветным минералам и силикатам алюминия. Калиевый полевой шпат образуется позже плагиоклаза потому, что, несмотря на то, что натрий и калий привносятся в породы одновременно, калий в начале является более активным элементом, и его энергия идет целиком на разрушение решеток замещаемых полевыми шпатами минералов. Вот поэтому на начальной стадии щелочного метасоматоза формируются плагиогнейсы. При появлении калиевого полевого шпата (микроклина с неясной решеткой, распределенной пятнами) в гранитизированных породах наблюдаются замещение им плагиоклазов. При этом в самом начале процесса образуются вростки, похожие на антипертиты. На самом деле эти вростки носят коррозионный характер, и поэтому их называют псевдоантипертитами. Затем псевдоантипертиты переходят в псевдопертиты, сложенные андезином. При развитии процесса гранитизации в кристаллических сланцах наблюдается интенсивный порфиробластез полевых шпатов. Отдельные порфиробласты плагиоклаза и микроклина растут за счет основной ткани породы. Очень часто реликтовые включения зерен из основной массы сланца сохраняются внутри порфиробластов микроклина. Таким образом возникают микроклиновые гнейсы, обладающие порфиробластовой структурой и очковой текстурой.
Следующая стадия гранитизации носит кислотный характер. Для нее характерен привнос SiO2ый отлагается в виде кварца. Кислотная стадия часто бывает отделена от предыдущей дислокационными процессами, которые вызывают катаклаз в породах. Поэтому кварц часто образует сеть прожилков, корродирующих и цементирующих как реликтовые минералы, так и в новь образованные полевые шпаты. В большинстве случаев кварц образует линзовидные прожилки, ориентированные по сланцеватости исходных кристаллических сланцев. Широко развиты коррозионные структуры и структуры замещения кварцем уцелевших реликтов цветных силикатов. В кислотную стадию происходит также выщелачивание ряда минералов с последующим их переотложением в позднюю щелочную стадию (стадию осаждения) при нейтрализации циркулирующих растворов.
В стадию осаждения все вынесенные компоненты начинают выпадать из нейтральных растворов и образуют сеть прожилков, а иногда распределяются по всей массе гранитизированных пород. В это время происходит образование магнетита, железистого биотита, марганцевистого граната, альмандина, щелочных амфиболов, минералов группы эпидота, карбонатов.