Полезные ископаемые связанные с метаморфическими породами
К метаморфическим относятся породы, образованные в слоях земной коры в процессе метаморфизма (название означает «превращение», это видоизменение магматических и осадочных пород под действием физико-химических явлений). Исходное состояние образует соответствующую форму залегания (магматические породы образуют интрузии, или ортогнейсы; осадочные — пластовые формы, или парагнейсы).
Автометаморфизм — это процесс перевоплощения благородных пород. Совершается под влиянием магматогенных условий. Основные воздействия: давление, температура, химические элементы. Образование минералов начинается при высокой температуре, в то же время ускоряются химические действия дегидратации и декарбонизации. В результате возникают пирогенные метаморфные благородные породы — минералы, лишенные жидкости.
Влияние магматогенных обстоятельств имеет многосторонний и ориентированный характер. Многосторонность возникает вследствие нагрузки более высоких толщ, побочное влияние оказывают расположенные рядом блоки и пласты Земли, залегающие ниже. Увеличение давления ведет к формированию благородных ископаемых метаморфного происхождения — минералы с концентрированной одинаковой текстурой и немаленькой температурой плавления.
В процессе метаморфизма, кроме того, принимают участие жидкость и углекислый газ — действующие элементы. Они присутствуют в порах почти всех минералов. Там же содержатся соляная и фторводородная кислота, топливо, азот.
Электрохимические действующие вещества, пребывая в водянистом или газовом виде, передвигаются из мест с повышенным давлением в места пониженного давления.
Основные типы и условия влияния
Для того чтобы разобраться, как возникают породы, необходимо провести анализ главных типов этого воздействия. Существует несколько типов метаморфических полезных ископаемых. Список разновидностей в зависимости от способа образования:
- Динамометаморфический (дислокационный, катакластический) — возникает в результате стресса (целенаправленного давления).
- Изохимический — при нем ископаемые никак не меняют свои признаки.
- Метасоматический (аллохимический) — меняется бутовый состав (некоторые элементы убираются, а некоторые прибавляются).
- Термальный (контактово-термальный) — возникает под воздействием жара магмы. В середине земной коры возникают минералы с повышенной температурой, а с отдалением от покрова — с пониженной.
- Областной — проходит в больших блоках земной коры под влиянием всех ключевых условий (функционирующих элементов, давления и температуры).
Спецификация метаморфизма может быть разделена по условиям влияния. Наиболее современным является разделение на:
- Автометаморфизм погружения — появляется в результате увеличения циркулирования водных элементов при воздействии давления.
- Гидратационный метаморфизм — связь жидкости с минералом.
- Результативный (импактный) автометаморфизм — сильные магматогенные взрывы либо снижение больших метеоритов.
- Дислокационный — различные деформации.
- Термальный — с изменением температуры.
Химическая структура этих пород достаточно многообразна и первоначально зависит от структуры начальных элементов. Безусловно, химический состав различается от начального, так как элементы подвергаются влиянию метасоматических действий. Метаморфическим породам присуща разнообразная минеральная структура. Минералы, образующие породы: кремний, сельные шпаты, амфиболы, слюды, пироксены.
Кроме того, могут содержаться характерные метаморфные минералы, в том числе дистен, силлиманит, андалузит, гранат, скаполит, дихроит. Элемент, из которого полностью состоят метаморфные ископаемые, — гранит (исландский шпат).
Для слабометаморфизованных свойственно присутствие хлоритов, моток, цоизита, эпидота, актинолита, карбонатов.
Структура и основной состав
Метаморфные ископаемые можно распределить в зависимости от вариантов структуры. Вот несколько способов наполнения текстурного места:
- Сланцевая — особенно часто встречается в метаморфных породах. Адаптируется к кристаллизации при повышенном давлении — расщепляется на маленькие пластиночки или плиточки.
- Пятнистая — минерал обладает пятнами, различающимися по составу, раскраске и стойкости к выветриванию.
- Полосчатая — чередование в минерале разнообразных полос, многообразных по составу, образующие текстуры. Такой структурой располагают породы магмовые, осадочные, метаморфные.
- Плойчатая — под воздействием высочайшего давления образуются небольшие складочки.
- Массивная — породообразующих минералов не имеется.
- Катакластическая — минералы распознаются по изменению и разделению, при этом завязываются зерна.
- Миндалекаменная, теннантит, — представлен сравнительно овальными или округленными аппаратами между сланцеватой массы породы.
Состав определяет размерные характеристики зерен, формирующих породу. Текстуры появляются при кристаллизации в жестком виде.
Собственной неповторимой структурой, какая несвойственна другим типам минералов, характеризуются абсолютно все метаморфические горные породы. Перечень классифицируется в зависимости от объема и формы зерен минералов.
Породы областного метаморфизма
Вследствие областного метаморфизма появилось множество ископаемых. Основные из них:
- Филлиты — черная уплотненная сланцеватая порода с видом шелковистого отблеска, состоящая из серицита и полупроводника, вероятны добавки биотита, хлорита и альбита.
- Глинистые сланцы образуются на изначальном этапе метаморфизма пород глинистых, состоящие из хлорита, гидрослюд, редко — каолинита, смешанных минералов и монтмориллонита. Кроме того, в состав вступает полупроводник, кремний и разные неглинистые минералы. Свое наименование такие ископаемые приобрели благодаря сланцеватой структуре — это значит, что их достаточно просто раздробить на плитки. Расцветка у них коричневатая, сероватая, зеленоватая. Включают углистый элемент, сульфиды железа и карбоновые новообразования.
- Сланцы тальковые — включают в себя чешки, листочки талька сланцевой текстуры. Минерал легкий, обладает жирноватым блеском, тон белоснежный либо зеленый. В виде примесей может включать железняк, магнезит, апатит, камень, турмалин, глинкит. Обычно к тальку добавляется хлорит.
- Сланцы кристальные — широкая категория метаморфных пород, различающаяся большой степенью метаморфизма, состоящая из полупроводников, сельных шпатов, темноцветных минералов, взаимодействие разнообразно.
- Кварциты — породы, являющиеся полупроводниками. Могут образоваться при метаморфизме порфитов и небольших песчаников. Является «поисковым маячком» с целью определения залежей медноколчеданных руд.
- Сланцы хлоритовые — включают в себя в большей степени тюрингит с примесью слюды, тальк, актинолит, кварц, эпитод. Перечисленные породы на ощупь жирноватые, обладающие маленькой прочностью с зеленоватым окрасом.
Это не вся характеристика метаморфических горных пород областного метаморфизма. Также возможно выделить амфиболиты и гнейсы.
Происхождение монолитов и катаклизитов
Динамометаморфизмы происходят вследствие воздействия тектонических ошибок в области разделения и изменения минералов. Существуют две его разновидности:
- Монолиты — перетертая порода с отчетливо проявленной сланцевой текстурой. Подобные минералы появляются в местах разделения. Единичные блоки горных пород передвигаются и ведут к разделению, перетиранию и синхронному сдавливанию, в итоге становится гомогенной и малогабаритной. Отличительная особенность монолитов — полосы, флюидальность и разделение.
- Катаклазиты появляются вследствие дислокационного метаморфизма, не сопровождаемого действиями минералообразования и перекристаллизации. Внутри можно обнаружить очень измененные, изогнутые и разделенные семена минералов.
Метаморфические ископаемые по всему миру используются благодаря своей декоративной, поделочной и строительной функции, применяются в качестве промышленного сырья. В природе чаще всего обнаруживаются возле месторождений поделочных и драгоценных камней.
Из трех классов пород – осадочные, магматические, метаморфические – последние признаны самыми необычными. Это производные двух первых видов, поэтому считаются вторичными. Из них сложено 90% земной коры.
Термин древнегреческого происхождения означает преобразование, изменение, трансформацию.
В геологии и сопредельных науках это изменение характеристик горных пород под воздействием природных факторов.
Как образуются метаморфические горные породы
Что представляет собой порода
Порода метаморфического происхождения – это продукт преобразования осадочного или магматического материала под влиянием естественных процессов:
- Проникновение внутрь пластов газов, минерализованных растворов.
- Колоссальное давление со стороны пластов, которые залегают выше.
- Рост температуры.
- Попадание магмы в сформированные ранее агрегаты.
- Тектонические процессы, подвижка земной коры.
- Падение метеорита.
В результате меняются свойства пород: структура, твердость, минералогический, химический состав.
Метаморфические породы редко бывают мономинеральными. Чаще это конгломерат из многих составляющих.
В зависимости от происхождения метаморфические горные породы получают названия с приставками: для бывших магматических используется приставка орто, осадочного – пара. Например, ортогнейсы.
Их добывают там же, где исходное сырье. Добыча исчисляется миллионами тонн.
Климатические, геологические условия, другие природные особенности обусловили два типа проявления метаморфизма – локальный и региональный.
Региональный
Процесс образования проходит на значительных глубинах или площадях при высоких температурах, создавая гигантские монолиты.
Предельная интенсивность трансформации в слоях глубинного залегания ведет к появлению расплавов.
Если породы плавятся, процесс классифицируется как ультраметаморфизм.
Локальный
Охватывает небольшие участки либо формирование протекает на малых глубинах. На залежи воздействует жар магматического процесса и флюиды либо тектонические сдвиги.
По возрасту метаморфические породы моложе материнских. Но их история не менее бурная.
Классификация метаморфизма приведена в таблице №1:
| Тип метаморфизма | Факторы метаморфизма |
|---|---|
| Метаморфизм погружения | Увеличение давления, циркуляция водных растворов |
| Метаморфизм нагревания | Рост температуры |
| Метаморфизм гидратации | Взаимодействие горных пород с водными растворами |
| Дислокационный метаморфизм | Тектонические деформации |
| Импактный (ударный) метаморфизм | Падение крупных метеоритов, мощные эндогенные взрывы |
Состав
Сколько и чего будет в породе метаморфического происхождения, зависит от перечня химических компонентов исходного материала. Иногда видоизменения кардинальны.
По минеральному составу выделяют следующие виды:
- Мономинеральные. Включают один компонент: кварцит (из кварца), мрамор (метаморфоза кальцита).
Кварциты
- Полиминеральные. Состоят из комплексных силикатов.
Основные породообразующие минералы – кварц, пироксены, слюды, амфиболы, шпаты. Их дополняют компоненты метаморфической природы (андалузит, дистен, кордиерит, скаполит, другие). При слабой метаморфизации в составе присутствуют актинолиты, карбонаты, тальк, хлорит, эпидот.
Кварц
Для запуска метаморфических процессов требуются температуры от 150 до 1 500°C.
Структура
Разнообразие условий, в которых происходит трансформация материнских пород, породило множество типов метаморфических структур.
Их распределили по четырем группам:
- Катакластические. Характерны для залежей, деформированных механическим воздействием. Их можно отличить по наличию раздробленных частиц-зерен, растяжению, микросдвигам. Это кварцы, тальк, хлорит, другие.
Минерал Хлорит
- Метасоматические структуры – результат замены старых минералов новыми. Структура бывает пятнистой, порфиробластовой.
- Реликтовые структуры называют остаточными. В них сохранились остатки породы магматического или осадочного типа.
- Кристаллобластическое строение характерно для залежей, «переживших» бластез. Это агломераты хаотичных очертаний.
Структуры метаморфических пород, возникающие в процессе перекристаллизации в твердом агрегатном состоянии (кристаллобластезе), называют кристаллобластовыми.
В основу их классификации положено описание зернистости.
Примеры метаморфической горной породы
По форме зерен различают метаморфические структуры:
- Гранобластовая. Результат перекристаллизации с зернами разной формы, но одинаковых габаритов. Делает породы прочными. Ею наделены гнейсы, амфиболиты, кварциты.
- Лепидобластовая. Доминирующие минералы представляют собой упорядоченные чешуйчатые либо пластинчатые фрагменты. Не особо прочны, уязвимы перед выветриванием. Характерно для сланцев.
- Нематобластовая. Кристаллы выглядят как иголки или вытянутые призмы.
- Фибробластовая или волокнистая. Минералы из тонких, вытянутых в одном направлении «волокон». У них малая прочность, подверженность выветриванию. Представители: серпентиниты, кровельные сланцы.
Кусочки необработанного серпентинита на леске
По относительным размерам зерен:
- Гомеобластовая. Зерна одинаковых габаритов.
- Гетеробластовая. Зерна разных габаритов.
- Порфиробластовая. Мелкозернистая основа с крупными кристаллами (порфиробластами).
- Пойкилобластовая. Основа с мелкими вкраплениями минералов.
Последнюю разновидность также называют ситовидной.
Результаты исследований приведены в таблице №3.
| Породы | Регионы | Минералы | |||||||
| Qw | Bio | Il | Mt | Kf | Mus | Alb | Grn | ||
| Сланцы | Австрия | 700* | — | — | — | — | — | — | 330 |
| Сланцы | Гренландия | 700* | — | — | 610 | — | — | — | — |
| Сланцы | Гренландия | 700* | — | — | 594 | — | — | — | — |
| Метапелит | Альпы | 670 | — | 604 | — | — | — | — | — |
| Метапелит | 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. | |||||||||
Текстура
Метаморфические породы наделены разными текстурами:
- Сланцевая. Результат «стресса», напряжения в процессе преобразования. Зерна выстроены параллельно по удлиненным сторонам. Самая распространенная при региональном метаморфизме.
- Массивная. Формируется после перекристаллизации, но без напряжения в глубинных участках земной коры. Ее признак – однородность.
- Плойчатая. Высокое давление делает залежи складчатыми. Поэтому второе название структуры – гофрированная.
- Полосчатая. Создается двумя способами: перераспределение минералов при перекристаллизации либо остаточная (реликтовая) слоистость в осадочных слоях. Выглядит как полосы с разным рисунком, текстурой, составом.
- Пятнистая. Образцы представляют собой неравномерно расположенные минералы. Выглядит как пятна из разных по цветам и составу компонентов.
- Очковая (линзовидная) встречается в породах регионального метаморфизма. Опознается по крупной овальной зернистости или светлым оттенкам вкраплений минералов.
- Волокнистым строением наделены змеевики (серпентиниты).
«Мраморный змеевик» — офиокальцит
Условно причисляют к метаморфическим структурам миндалекаменную и катакластическую. Первая отличается округлостью или овальностью. Во второй минералы выделяются разрушением, дроблением.
Основные минеральные фации метаморфизма приведены в таблице №2.
| Тип метаморфизма | Фации метаморфизма | Давление (МПа) | Температурный интервал (°C) | Примеры пород |
| Метаморфизм погружения | Цеолитовая | < (200—500) | < (200—300) | Метаграувакки, метавулканиты |
| Пренит-пумпелиитовая | 200—500 | 200—300 | ||
| Лавсонит-глауковановая (голубых сланцев) | 400—800 | 300—400 | Глаукофановые 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 | Зелёных сланцев | 200—900 | 300—600 | Зелёные 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 |
Типичные представители
К метаморфическим горным породам относятся десятки названий. Самые известные:
- Амфиболит. Массивный материал темных цветов, результат метаморфозы базальта. В соответствии с доминирующим минералом выделены биотитовая, гранатовая, кианитовая, цоизитовая, другие разновидности.
- Мрамор. Метаморфизированный зернистый известняк хаотичной текстуры.
- Змеевик. Плотный крупнокристаллический полосчатый минерал.
- Кварциты. Созданный из песчаника зернисто-кристаллический материал массивной текстуры. Три четверти состава – частицы кварца. Остальное делят слюды, тальк, другие минералы, которыми создаются цвета и оттенки.
- Скарны. Сформированы кислой магматической средой из известняков. Массивны.
- Гнейс. Зернисто-кристаллический материал массивной текстуры, в составе которого кварц, слюды, палиоклаз. Разновидность гранита.
- Филлит – продукт видоизменения глинистых сланцев. Плотен. Серицит, кварц, альбит, толика хлорита в составе создают серые оттенки.
Выделяется группа метаморфических сланцев:
- Глинистый. Хрупкий. Состоит из кварца, гидрослюд, хлорита, неглинистых минералов. Они придают породе серые, зеленые, бурые оттенки.
- Кристаллический. Материал с хорошо сформированной структурой, плойчатой либо сланцевой текстуры.
- Тальковый. Белые либо зеленоватые образцы с пластинами талька в текстуре.
Сланец
Всего выделено два десятка сланцевых метаморфических разновидностей.
Где используются
Породы метаморфического происхождения используют преимущественно в строительстве:
- Из кварцитов делают дорожную брусчатку, щебень.
- Исходник кровельных материалов – глинистые сланцы и филлиты.
- Натуральные огнеупоры – кварциты и змеевик.
- Гнейсом мостят улицы, облицовывают бассейны, набережные. Это материал для фундаментов сооружений.
- Скарн – востребованный облицовочный материал.
Скарн дальнегорский
На особом счету мрамор. Это декоративное сырье. Из него делают ступени, столешницы, каминные полки, подоконники. Облицовывают стены. Используется даже мраморная крошка.
Лучшие сорта идут на изготовление скульптур, других изделий премиум-сегмента.
Цена большинства видов сырья демократична. Исключение – каррарский мрамор.