Метаморфические породы являются одним из удивительных проявлений вечного круговорота геологических процессов на Земле. Эти породы возникают в результате трансформации других пород под воздействием высокого давления, температуры и химических процессов. Превращение, или метаморфизм, камня – это фундаментальный процесс, который приводит к образованию новых пород с уникальными структурами, текстурами и минеральным составом.
Основные типы метаморфических пород обладают своими характеристиками и образуются при различных условиях. Каждый тип породы имеет свою собственную историю формирования, отражающую процессы, происходящие внутри земной коры на протяжении многих миллионов лет.
В данной статье мы рассмотрим несколько основных типов метаморфических пород, исследуя их особенности, происхождение и распространение. От гнейсов и сланцев до амфиболитов и мраморов – каждая из них обладает своим уникальным обликом и важностью в геологическом мире.
Метаморфизм: описание и особенности
Метаморфизм – это процесс преобразования, изменения и трансформации. В геологии и смежных науках это изменение характеристик горных пород под воздействием природных факторов.
Метаморфические горные породы образуются в результате преобразования осадочного или магматического материала под влиянием естественных процессов. Они могут включать проникновение газов и минералов внутрь породных слоев, колоссальное давление со стороны вышележащих слоев, повышение температуры, проникновение магмы в уже сформированные агрегаты, тектонические процессы и падение метеоритов. В результате меняются свойства пород, такие как структура, твердость, минералогический и химический состав.
Метаморфические породы, в отличие от магматических и осадочных пород, образуются в результате превращения исходных пород под воздействием высоких температур и давления в земной коре. Они редко являются мономинеральными, то есть состоят из одного минерала, чаще всего представляя собой смесь различных минералов. Их структура может быть сложной и разнообразной.
Метаморфические горные породы получают названия с приставками, которые указывают на их происхождение и исходную породу. Например, если исходная порода была магматической, то метаморфическая порода будет называться “ортогнейс”. Если исходной породой была осадочная, то приставка будет “пара”. Эти приставки помогают классифицировать и идентифицировать метаморфические породы.
Места и способы добычи
Добыча метаморфических пород происходит на месте их образования, где находятся исходные сырьевые отложения. Для этого проводятся различные горнопромышленные работы, такие как взрывы, бурение и разрушение породы. Добыча может иметь огромные масштабы и оцениваться миллионами тонн, особенно если речь идет о породах, используемых в строительстве и промышленности.
Разновидности метаморфизма
Метаморфизм имеет три основных типа: региональный, контактовый и динамометаморфизм.
Региональный
Происходит при длительном погружении участков земной коры, перемещая горные породы в глубинные слои. Он обусловлен давлением, температурой и химическими факторами.
Контактовый
Возникает на границе магматических расплавов и окружающих пород. При этом образуется ореол метаморфических пород, вызванный повышением температуры и химической активностью расплавов.
Метасоматоз
Процесс замещения одних минералов другими при участии газовых и жидких растворов. Контактово-метасоматический метаморфизм может быть пневматолитовым или гидротермальным, в зависимости от агрегатного состояния растворов. Примерами контактово-метасоматических горных пород являются скарны и грейзены.
Динамометаморфизм
Связан с тектоническими движениями в верхней коре, приводящими к деформации и разрушению горных пород.
Классификация метаморфизма
Каждый тип метаморфизма имеет свои особенности и приводит к изменениям в структуре и составе пород.
По возрасту метаморфические породы моложе материнских. Но их история не менее бурная.
Классификация метаморфизма представлена в таблице.
| Тип метаморфизма | Факторы метаморфизма |
|---|---|
| Метаморфизм погружения | Увеличение давления, циркуляция водных растворов |
| Метаморфизм нагревания | Повышение температуры |
| Метаморфизм гидратации | Взаимодействие горных пород с водными растворами |
| Дислокационный метаморфизм | Тектонические деформации |
| Импактный (ударный) метаморфизм | Падение крупных метеоритов, мощные эндогенные взрывы |
Состав
Состав метаморфических пород зависит от химических компонентов исходного материала. Виды пород могут различаться в зависимости от присутствующих минералов. Они могут быть мономинеральными, состоящими из одного минерала, таких как кварциты и метаморфоза кальцита, или полиминеральными, содержащими разнообразные комплексные силикаты, включая кварц, пироксены, слюды, амфиболы, шпаты и другие.
Структура
Минеральные парагенезисы являются вещественным отражением преобразования пород в процессе метаморфизма. Они представляют собой группы минералов, которые одновременно кристаллизуются и стабильно сосуществуют при определенных условиях метаморфизма.
Метаморфическая фация – это набор горных пород, которые претерпели метаморфизм в близких термодинамических условиях и обладают типичными стабильными минеральными парагенезисами для этих условий. На границах фаций происходят минеральные преобразования, отражающие смену одних парагенезисов на другие, которые стабильны в новых термодинамических условиях.
В рамках одной фации, породы с одинаковым химическим составом представлены одной и той же ассоциацией минералов. Это объясняет сходство составов пород при метаморфизме и является важным правилом в изучении этого процесса.
Текстура
Метаморфические породы обычно имеют кристаллическую или зернистую структуру. Существуют различные типы структур, включая:
- Гранобластовая, где зерна имеют изометрическую форму и одинаковые размеры. Примерами таких пород являются мраморы и кварциты.
- Лепидобластовая, где преобладают листоватые или чешуйчатые пластинчатые зерна. Это характерно для слюдяных, хлоритовых сланцев и гнейсов.
- Нематобластовая, где присутствуют удлиненные волокнистые игольчатые зерна. Примерами таких пород являются амфиболитовые сланцы, гнейсы и серпентиниты.
- Покилобластовая, где в крупных зернах присутствуют включения разноориентированных мелких зерен. Роговики, сланцы и гнейсы могут иметь такую структуру.
- Порфиробластовая, где крупнозернистые кристаллы находятся среди мелкозернистой матрицы. Это типично для некоторых сланцев, гнейсов и других пород.
Метаморфические породы также могут иметь различные текстуры, такие как сланцеватая (например, у кристаллических сланцев и гнейсов), полосчатая (у мигматитов и гнейсов), массивная (у мраморов и роговиков), плойчатая (у пород, смятых в мелкие складки), очковая (сочетание округлых или овальных агрегатов среди сланцеватой массы) и катакластическая (в зонах дробления и деформации горных пород).
Существует еще и пятнистая текстура, которая характеризуется наличием участков неправильной и гнездовидной формы в породе.
Основные минеральные фации метаморфизма:
| Тип метаморфизма | Фации метаморфизма | Давление (МПа) | Температурный интервал (°C) | Примеры пород |
| Метаморфизм погружения | Цеолитовая | < (200—500) | < (200—300) | Метаграваккиты, метавулканиты |
| Пренит-пумпелиитовая | 200—500 | 200—300 | ||
| Лавсонит-глауковановая (голубых сланцев) | 400—800 | 300—400 | Глауконитовые сланцы | |
| Эклогитовая | >800 | > (400—700) | Эклогиты | |
| Контактовый метаморфизм | Альбит-эпидотовых роговиков | – | 250—500 | Роговики контактовые, скарны |
| Амфиболовых роговиков | 450—670 | |||
| Пироксеновых роговиков | 630—800 | |||
| Санидиновая | > (720—800) | |||
| Региональный метаморфизм | Зеленых сланцев | 200—900 | 300—600 | Зеленые сланцы, хлорит-серицитовые сланцы |
| Эпидот-амфиболитовая | 500—650 | Амфиболиты, слюдяные сланцы | ||
| Амфиболитовая | 550—800 | Амфиболиты, биотитовые парагнейсы | ||
| Гранулитовая | > (700—800) | Гранулиты, гиперстеновые парагнейсы | ||
| Кианитовые сланцы | >900 | 500—700 | Кианитовые сланцы | |
| Эклогитовая | Эклогиты |
Примеры метаморфических горных пород
Метаморфические породы, такие как гнейсы, мрамор, сланцы и другие, широко используются в строительстве и промышленности. Вот некоторые из наиболее распространенных видов камней:
- Гнейсы очень похожи на гранит, но отличаются высокой прочностью. Они используются для изготовления плит, брусчатки и других строительных материалов.
- Сланцы состоят из графита, кварца, слюды и глинистых материалов. Они характеризуются твердостью в направлении, перпендикулярном слоям, и не размокают во влажной среде.
- Кварциты отличаются высокой твердостью, но они более хрупкие. Они могут иметь разнообразные цвета, от белесого до вишневого.
- Известняк является прочной метаморфической породой, состоящей из углекислого кальция и магния. Он обладает высокой сжимаемостью и часто используется в строительстве.
- Мрамор формируется из известняка с добавлением кальцита, магнезита и других кристаллов. Он обладает прочностью и легко поддается полировке, поэтому широко используется в отделке и скульптуре.
Температура образования метаморфических горных пород
Результаты исследований о температурах образования метаморфических горных пород представлены в таблице. В ней можно найти информацию о различных породах и соответствующих им температурах, которые приводятся в таблице. Эти данные помогают нам лучше понять процессы, происходящие в земной коре и формирующие разнообразные породы.
| Породы | Регионы | Минералы | |||||||
| Qw | Bio | Il | Mt | Kf | Mus | Alb | Grn | ||
| Сланцы | Австрия | 700* | – | – | – | – | – | – | 330 |
| Сланцы | Гренландия | 700* | – | – | 610 | – | – | – | – |
| Сланцы | Гренландия | 700* | – | – | 594 | – | – | – | – |
| Матапелит | Альпы | 670 | – | 604 | – | – | – | – | – |
| Матапелит | Альпы | – | 740 | – | – | – | – | – | – |
| Ортогнейс | Альпы | 650 | – | 620 | – | 550 | – | – | – |
| Гнейс | Альпы | 700* | – | – | – | – | – | – | 320 |
| Минералы: Qw — кварц; Bio — биотит; Il — ильменит; Mt — магнетит; Kf — калиевый полевой шпат; Mus — мусковит; Alb — альбит; Grn — гранат. (*) — минерал взят в качестве эталона с указанной температурой. | |||||||||
Сферы применения
Метаморфические горные породы широко используются в различных областях промышленности и строительства. Например, гнейсы, кварциты и мраморы являются популярными материалами для строительства и отделки.
- Кварциты, благодаря своей высокой прочности, применяются в строительстве как строительный и облицовочный материал, а также как сырье для производства огнеупорных кирпичей.
- Сланцы, такие как филлиты и глинистые сланцы, используются в качестве кровельного материала.
- Тальковые сланцы, которые очень мягкие и жирные на ощупь, находят применение в технике в качестве смазочного средства, а также используются для изготовления огнеупорных кирпичей и других изделий.
- Гнейсы применяются для производства щебня, плит, бутового камня и тротуарных плит. Их полосчатая текстура делает их подходящими для облицовки различных сооружений. Однако из-за своей сланцеватости, изготовленные из гнейса изделия могут быть низкого качества и подвержены физическому выветриванию.
- Скарн используется в различных областях. Из него создают сувенирные изделия, такие как шары, яйца, фигуры животных, подсвечники и вазы. Также из скарна изготавливают настенные панно и фрески, в которых выразительно отображаются характерные рисунки горных массивов или хвойных лесов. Хотя скарн не используется в ювелирном деле, из него создают красивую бижутерию, такую как браслеты, бусы и подвески.
- Мрамор имеет широкую сферу применения. Из него создают скульптуры, настольные приборы, светильники, мозаичные панно и плитки. Он также активно используется для отделки зданий, как внутри, так и снаружи. Белый мрамор обладает высокими электроизоляционными свойствами, поэтому он используется в электротехнической промышленности для изготовления трансформаторных подстанций и распределительных щитов. Мрамор также используется в производстве бетонных смесей и металлургической промышленности. При правильном уходе мрамор может сохранять свой внешний вид в течение более 100-150 лет, что делает его одним из самых долговечных отделочных материалов с высокими эстетическими качествами.
Большинство метаморфических пород имеют демократичную цену, доступную для использования в различных строительных проектах. Однако карпатский мрамор может быть исключением и иметь более высокую стоимость, связанную с его уникальными свойствами и редкостью.
Вывод
- Метаморфические породы являются результатом превращения других пород под воздействием высокого давления, температуры и химических процессов.
- Основные типы метаморфических пород включают гнейсы, сланцы, амфиболиты, мраморы и кристаллический сланец.
- Каждый тип породы имеет свои уникальные характеристики, структуру и минеральный состав, отражающие условия и процессы их образования.
- Метаморфические породы играют важную роль в геологических процессах, а также имеют широкое применение в строительстве и промышленности.
- Изучение метаморфических пород позволяет углубить наше понимание геологической истории Земли и ее эволюции.
В заключении следует подчеркнуть важность метаморфических пород и их роли в понимании процессов, происходящих внутри Земли. Эти породы являются свидетелями древних геологических событий и предоставляют нам ценную информацию о составе и структуре нашей планеты. При изучении и использовании метаморфических пород мы можем увидеть, как камни претерпевают превращение и преображаются, создавая неповторимую красоту и функциональность в мире природных и искусственных строений.
