Метаморфизм (от греческого «метаморфозос» – преобразование, изменение) – процесс изменения минерального состава, структуры, текстуры любых других горных пород под воздействием, давления, температуры и химически активных веществ. Химический состав метаморфических пород разнообразен и в большинстве случаев зависит от состава исходных пород. Метаморфизм горной породы без существенного изменения ее состава называется изохимическим. Однако, в процессе метаморфизма химический состав исходной породы может и существенно изменяться. Такое изменение химического состава породы в результате привноса или выноса каких-либо компонентов (аллохимический метаморфизм) получило название метасоматоза. Минеральный состав метаморфических пород также разнообразен. Как осадочные и магматические породы они могут быть мономинеральными, т.е. состоять из одного минерала, например, кальцита (мрамор) или кварца (кварцит), или полиминеральными.
Метаморфические породы можно разделить по условиям образования, т.е. видам метаморфизма и масштабам его проявления. Наибольшее распространение имеют метаморфические горные породы, образовавшиеся в результате регионального метаморфизма, захватывающего обширные участки земной коры. Менее распространены продукты локального метаморфизма – контактового и динамического, проявляющихся соответственно лишь вблизи контактов интрузивных тел и зон разрывных нарушений.
Классификация метаморфических горных пород строится в соответствии с классификацией метаморфических процессов, с учётом структуры, текстуры и минерального состава горной породы. Для метаморфических пород характерны зернистые или бластические структуры, возникшие в результате перекристаллизации в твердом состоянии. Бластезом называется рост минералов в твёрдой среде. Среди бластических структур по форме выделений минералов различаются: зернистые или гранобластовые(характерны изометричные формы слагающих породу минералов); волокнисто-зернистые или нематобластовые (минералы, слагающие породу, имеют удлиненно-призматический облик); листоватые, чешуйчатые или лепидобластовые (порода сложена минералами листоватого или чешуйчатого облика). Для динамометаморфических пород характерны катакластичекая и милонитовая структуры. Катакластическая структура отличается раздроблением и деформацией многих минералов. Милонитовая структура – крайне тонкозернистая, отдельные обломки минералов не различимы невооруженным глазом, так как они перетерты в тонкий порошок и перекристаллизованы (полностью или частично).
Текстуры метаморфических пород подразделяются на унаследованные (отражающие неравномерность распределения компонентов в исходной горной породе) и новообразованные (отражающие специфику метаморфических процессов). Для метаморфизма, протекающего в условиях повышенных давлений, характерно возникновение директивных (ориентированных) текстур – сланцеватой и гнейсовидной. Сланцеватая текстура свойственна породам начальных (низкотемпературных) ступеней регионального метаморфизма, имеющих тонко- или микрозернистое сложение. При наличии в такой породе мелких выделений чешуйчатых минералов, она легко раскалывается на тонкие пластинки по параллельным плоскостям (плоскостям сланцеватости). Гнейсовидная текстура возникает на высоких ступенях регионального метаморфизма. Порода с гнейсовидной текстурой имеет отчётливо зернистое сложение и при этом все уплощённые и удлинённые минералы ориентированы параллельно друг другу.
Регионально-метаморфические породы:
- метаморфические сланцы – породы со сланцеватой текстурой, различного минерального состава; название даётся по набору главных породообразующих минералов (например: «биотит-мусковитовый сланец»);
- кристаллические сланцы – породы с гнейсовидной текстурой; название даётся по главным породообразующим минералам;
- гнейсы – породы с гнейсовидной текстурой, по минеральному составу соответствующие гранитам (около 30% – кварц, около 60% – полевые шпаты, остальное – второстепенные минералы);
- мраморы – зернистые метаморфические породы, сложенные кальцитом (возможно с небольшим количеством примеси других минералов); продукт метаморфизма известняков;
- яшмы – визуально однородные, пятнистые или полосчатые метаморфические породы, основу которых слагает микрозернистый агрегат кварца и халцедона; продукт начальных ступеней метаморфизма кремнистых осадочных пород;
- кварциты – отчётливо зернистые метаморфические породы кварцевого состава; продукт метаморфизма кремнистых пород или кварцевых песчаников;
- амфиболиты – зернистые метаморфические породы, сложенные роговой обманкой.
Ультраметаморфические породы:
- мигматиты – породы смешанного состава; состоят из визуально контрастных частей: тёмной палеосомы (части породы, не испытавшей плавления) и светлой неосомы (наиболее легкоплавких компонентов, проходивших при ультраметаморфизме стадию плавления).
Контактово-метаморфические породы:
- роговики (плотные однородные горные породы с тонкозернистой структурой);
- мраморы (полностью аналогичны мраморам регионально-метаморфического происхождения).
Динамометаморфические породы:
- тектонические брекчии (сложены крупными угловатыми обломками исходной породы, подвергшейся дроблению в зоне разлома);
- катаклазиты (сложены мелкообломочными продуктами дробления и цементирующим их тонкораздробленным и частично перекристаллизованным материалом);
- милониты (сложены тонкоперетёртым и частично перекристаллизованным материалом).
Метасоматические породы чаще всего имеют пятнистый или неправильно-полосчатый облик. Общее наименование – метамоматиты (название даётся по набору минералов). Но есть и много типов метасоматитов, имеющих свои собственные названия. Самые распространённые из них – скарны, контактово-метасоматические породы специфического минерального состава (карбонатно-силикатного, нередко с сульфидами и/или магненитом).
Импактные породы:
Традиционно к числу метаморфических относят породы импактного (ударного) происхождения, образующиеся в результате преобразований под ударным воздействием падающих на поверхность Земли космических тел (астероидов, крупных метеоритов, возможно обломков ядер комет). Огромные ударные нагрузки (кратковременное, но очень резкое повышение давления) на горные породы приводят к преобразованию многих, ранее существовавших минералов, а также образованию новых. Так, отмечается разрушение кристаллической структуры некоторых плагиоклазов и они превращаются в аморфное стекловатое вещество. Образуются минералы, для формирования которых требуется сверхвысокое давление, обычно не свойственное условиям земной коры. Например, модификация SiO2 очень высокой плотности – коэссит, а также алмазы. Во многих минералах возникают закономерно ориентированные пересекающиеся трещины, подобные трещинам, образующимся в этих минералах в результате подземных ядерных взрывов.
Другими специфическими особенностями импактных пород являются признаки ударного плавления, а также контаминации (загрязнения) импактитов распыленным веществом упавшего космического тела.
Классы импактных пород выделяются, исходя из степени преобразования исходного материала в процессе ударного метаморфизма и наличия или отсутствия транспортировки обломков и степени их плавления. Выделяется 2 класса – импактные брекчии и импактиты.
Импактные брекчии представляют собой продукты дробления. Условная граница между ними и импактитами проводится по присутствию в последних не менее 10% продуктов ударного плавления (в виде самостоятельных фрагментов или цемента).
Среди импактитов выделяется два подкласса пород – импактиты I рода, состоящие из неперемещенного материала и имактиты II рода, сложенные перемещенным материалом (тагамиты, зювиты).
Зювитысостоят из спекшихся обломков различных горных пород и минералов, а также расплющенных кусочков стекла. На многих обломках отчетливо видны струи и борозды, образовавшиеся, когда из-за высокого нагрева материал этих обломков был пластичным и с огромной скоростью перемещался в атмосфере. Выделяют две генетические группы зювитов – отложения взрывного облака (фация выбросов) и отложения центробежных придонных потоков (донная фация).
Тагамиты– породы возникшие преимущественно из импактного расплава. Это стекловатые, иногда пористые (до пузырчатых) горные породы, содержащие многочисленные, часто оплавленные обломки гнейсов, кварца и плагиоклазов. О температурах образования таких пород мы можем судить, зная, что температура плавления кварца – 1710оС.
Относить импактные породы к числу метаморфических можно лишь с очень большой долей условности, так как их возникновение не является результатом преобразования других пород под действием эндогенных факторов. В современном «Петрографическом кодексе» эти породы предлагается выделить в самостоятельный генетический тип, возникший в результате воздействия космогенных факторов.