"МЕТАМОРФИЧЕСКАЯ ПЕТРОЛОГИЯ""МЕТАМОРФИЧЕСКАЯ ПЕТРОЛОГИЯ"

дисциплина "ПЕТРОЛОГИЯ"дисциплина "ПЕТРОЛОГИЯ"курскурс

"МЕТАМОРФИЧЕСКАЯ ПЕТРОЛОГИЯ""МЕТАМОРФИЧЕСКАЯ ПЕТРОЛОГИЯ"

Лекция 1Лекция 1

ВВЕДЕНИЕ В ВВЕДЕНИЕ В Лекция 1Лекция 1

МЕТАМОРФИЧЕСКУЮ МЕТАМОРФИЧЕСКУЮ ПЕТРОЛОГИЮПЕТРОЛОГИЮПЕТРОЛОГИЮПЕТРОЛОГИЮ

А.Л. ПерчукА.Л. ПерчукА.Л. ПерчукА.Л. Перчук

Фото М.А. Богомолова. Николи Х.Фото М.А. Богомолова. Николи Х.

Основные положения Основные положения -- прежниепрежние

•• Перед каждой лекцией Перед каждой лекцией -- проверочная работа на 10 минут по проверочная работа на 10 минут по пройденному материалупройденному материалупройденному материалу.пройденному материалу.

О 10О 10 б й *б й *•• Оценки выставляются по 10Оценки выставляются по 10--бальной шкале*.бальной шкале*.

•• Проверочные работы пишутся только на лекцииПроверочные работы пишутся только на лекции ии не не переписываются.переписываются.

•• Семестр заканчивается экзаменом. Экзамен ставится автоматом Семестр заканчивается экзаменом. Экзамен ставится автоматом для тех у кого средний баллдля тех у кого средний балл не менеене менее 99 0 и нет задолженностей0 и нет задолженностейдля тех, у кого средний балл для тех, у кого средний балл не менее не менее 99..0 и нет задолженностей 0 и нет задолженностей по по семинарамсеминарам. .

* возможна апелляция

Лекции будут вывешиваться на сайтеЛекции будут вывешиваться на сайте

3.

http://www1.geol.msu.ru/deps/petro/courses.htm

Дополнительная Дополнительная литературалитература

б !б !только базовая информация! только базовая информация! Основные сведения Основные сведения -- в лекциях.в лекциях.

Дополнительная литература

Spear F.S. (1993)M t hi PhMetamorphic Phase Equilibria and Pressure-Temperature-Time PathsTemperature-Time Paths, 799 p. Mineralogical Society of America, y ,Washington.

Список доп. литературы

П О• Перчук и др. Основы петрологии магматических и метаморфических процессов. М.: ИД "КДУ" 2015. - 472 с.

• В В Ревердатто И И Лиханов О П Полянский В С ШеплевВ.В. Ревердатто, И.И. Лиханов, О.П. Полянский, В.С. Шеплев, В.Ю. Колобов. Природа и модели метаморфизма. 2016.-614 с.

• Э.М. Спиридонов. Генетическая минералогия. Электронное р д р ручебное пособие.

• Bucher K., Grapes M. Petrogenesis of metamorphic rocks. 8th di i S i V l 2011 428edition, Springer-Verlag. 2011. - 428 рр

• Winter J. D. Principles of Igneous and Metamorphic Petrology. 2nd (second) edition Pearson Prentice Hall 2010 702 pp (в сети(second) edition, Pearson Prentice Hall. 2010. - 702 pp. (в сети выложены замечательные лекции)

• Best M.G. Igneous and Metamorphic Petrology. Oxford Blackwell . . g m p gy. fScience. 2nd ed. 2003 - 752 pp.

• Yardley B.W.D. (1989) An introduction to metamorphic petrology. Longman earth science seires. 248 p.

Мы будем ориентироваться на ряд базовых принципов систематики метаморфических пород, выработанных специальной комиссией при Международном геологическом союзе (IUGS)Международном геологическом союзе (IUGS).

http://www.bgs.ac.uk/sc/ d t ht lmr/products.html

Products: полезные главы. Почему бы не скачать?скачать?

20072007

МетаморфизмМетаморфизм (от греч. «метаморфозис» - превращение) -это геологический процесс это геологический процесс твердофазовоготвердофазовогоизменения изменения текстурнотекстурно--структурных характеристик структурных характеристик и минерального состава пород и минерального состава пород под действием под действием факторов метаморфизма (Т, факторов метаморфизма (Т, РР, флюид). , флюид).

Будины биотит-кварц-ортопирксеновых гранофельсов в гнейсах. Гридинский комплекс, Карелия.

Где встречаются метаморфические породы? Где встречаются метаморфические породы?

www.ngdc.noaa.gov/mgg/topo/img/

www.ifa.hawaii.edu

Границы метаморфизма

"Запретная зона" С/км

70

ГраницГраницы:ы:по Тпо Т

Запретная зона

(Р-Т условия на Земле

не реализуются)

гран

ита

гран

ита5

С/оци

и50

60200

по Тпо Т нижняя -диагенез верхняя - й”

сол

идус

ли

квид

ус гр

зона

х су

бдукц

бина

, км

40

50

150кбар

Так считалось ранее!Так считалось ранее!

верхняяликвидус (при нагревании)по Рпо Р

“сух

ой

"Н

2О “сух

ой” л

геотер

мы в

з

Глуб

30 100

вление

,

по Рпо Р нижняя -поверхность Земли ус

"гран

ит +Н

диагенезосадков частичное плавление средняя

корни горМЕТАМОРФИЗМ20Д

ав

Земли верхняя -граница мантии с ядром

соли

ду гранита средняя мощность конт. коры

10

с ядром

ТЕМПЕРАТУРА, Со0 200 400 600 800 1000 1 002 1 004

Нижняя температурная границаНижняя температурная граница -100-200оС-

Границы метаморфизмаНижняя температурная границаНижняя температурная граница 100 200 Сявляется весьма условной, т.к. зависит от:

литотипа породы; пористости; пористости; наличия флюида и его состава.

Устанавливается по появлению в породе низкотемпературных минералов (цеолитов, р ур р (ц ,стильпномелана, хлоритов и др.)

Верхняя границаВерхняя граница устанавливается по ликвидусу р р цр р ц у ду упород при их нагревании (но не наоборот!). Положение границы зависит от:

литотипа пород;р наличия флюида и его состава.

Полное плавление пород (до Т ликвидуса) при нагревании - экзотика: либо не хватает тепла, либо расплав покидает породу. Р-Т условия солидуса, наоборот, преодолеваются очень часто. Результаты этого процесса - частичное плавление в коре и в

( )мантии (напр., мигматиты). • В мигматитах проявлены и магматический, и метаморфический процессы. Мигматит, Тараташский комплекс

Границы метаморфизмаГраницы метаморфизма

0Давление, ГПа

100 200 300Температура, Со

1000 3000 50000

1000

Верхняя мантияПереходная зона

100 200 300

1000

5000Верхняя мантияПереходная зона

Земная кора Земная кора

2000Нижняя мантия

2000Нижняя мантия

3000

бина

, км

3000

бина

, км

4000Глуб

Внешнее ядро 4000Глуб

Внешнее ядро

6000

5000

Внутреннее ядро6000

5000

Внутреннее ядро6000 6000

Факторы метаморфизма

Метаморфизм может контролироваться одним или более факторамиМетаморфизм может контролироваться одним или более факторамиМетаморфизм может контролироваться одним или более факторами. Метаморфизм может контролироваться одним или более факторами.

Факторы метаморфизмаФакторы метаморфизма

Температура Температура [[ооСС, K], K]р урр ур [[ ]]Глобальные источники теплаГлобальные источники тепла: : ранняя аккреция, кристаллизация внутреннего ядра и распад радионуклидов 235U —> 207Pb, 238U —> 206Pb, 40K —> 40Ar и 232Th —> 208Pb

Изменения температурыИзменения температуры в результате: движения породы в условиях

> Ar и Th > Pb.

неоднородного термального поля (например, конвекция, субдукция); термального воздействия (например,

)от магматического очага). вязкого трения и др.

РР бРост температурыРост температуры способствует: протеканию метаморфических реакций (преодолеваются кинетические б р р )барьеры) рекристаллизации (увеличению размера зерен) гомогенизации зональных кристаллов гомогенизации зональных кристаллов сокращению количества равновесных фаз (в общем случае).

Геотермические градиенты в разных Геотермические градиенты в разных геодинамических обстановках*геодинамических обстановках*

/кмC

10

/км

C

континентальные кратонызоны

субдукции

30 /кo C308

бар

5 o C

мрифтысубдукции

206

ние,

кб

5 C0 /кмo ина,

км

4

Давле 5 C0

Глуби

В действительности, градиенты В действительности, градиенты (т.е. линейный характер Р(т.е. линейный характер Р--ТТ островные дуги 10

2

(т.е. линейный характер Р(т.е. линейный характер Р Т Т зависимости) характерны лишь зависимости) характерны лишь для узкого диапазона глубин!для узкого диапазона глубин!

контактовый метаморфизм

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 100000

*B.Hacker http://www.geol.ucsb.edu/faculty/hacker/geo102C/lectures/part1.html

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 000

Температура, Со

А1В1островодужная

кора

о. СикокуТихий океан Японское мореВ З

ГеотермическийГеотермическийА1 кора слэбалу

бина

, км

Геотермический Геотермический градиент может быть градиент может быть очень неоднородным. очень неоднородным. Это хорошо видно на

А2B2

мантия

гл Это хорошо видно на примере термальной структуры зоны субдукции под островом

6 А2 B2

б

субдукции под островом Сикоку (Hacker et al., 2003).

е, Г

Па

4

5 область магма-

генерации A1A1--A2A2 - геотерма вдоль поверхности плиты

Дав

лени

е

2

3

рхность пли

ты

офиль

В1В1--В2В2 - геотермический градиент. Д

0

1поверх

вертикальный профи

А1В1

р д

Желтое поле –магматический фронт

Температура, Со

0 200 400 600 800 1000 1200 14000 магматический фронт.

Геодинамическое моделирование тектоноГеодинамическое моделирование тектоно--метаморфических процессовметаморфических процессов

Важно понимать, что реальные геологические процессы сложно описать в рамках простыхописать в рамках простых геотермических градиентов и даже геотерм.

Наиболее сложные изменениятермальной структуры коры и мантии происходят в зонах конвергенции литосферных плит.

Давайте посмотрим увлекательные Давайте посмотрим увлекательные сюжеты предсказываемыесюжеты предсказываемыесюжеты, предсказываемые сюжеты, предсказываемые численным моделированием, численным моделированием, выполненным в группе проф. Т.В. выполненным в группе проф. Т.В. ГериГериГери Гери

www.erdw.ethz.ch/people/tgeryawww.erdw.ethz.ch/people/tgerya

Факторы метаморфизмаФакторы метаморфизма

ДавлениеДавление [[бб ПП ]]ДавлениеДавление [[барбар, , ПаПа] ] 1100 кбаркбар = 1 ГПа = 1 ГПа (гигапаскаль)

литостатическоелитостатическое (Ps) - равностороннее давление, создается толщей вышележащих породсоздается толщей вышележащих пород.Связано c глубиной выражением Ps = g z;P= 1 кбар = 0.1 ГПа создается *P 1 кбар 0.1 ГПа создается

в перидотите ( =3300 кг/м3) – 3.0 км толщей, в метаосадке ( =2700 кг/м3) – 3.7 км толщей

флюидноефлюидное (P(Pff)) - давление внутреннего и/или ф дф д (( ff)) д у р /внешнего (пришедшего) флюида; возможны разные

соотношения между Pf и Ps :Pf < P s , Pf = P s и Pf > Ps..

стрессовоестрессовое - направленное давление.

* Н = кг м / с* Н = кг м / с2 2 ;;Па = Н/ мПа = Н/ м22, где размерности Н = Ньютон, Па = Паскаль, где размерности Н = Ньютон, Па = Паскаль

Анатомия давленияАнатомия давленияИ р н х о он н рИмеется три главных компонента стресса

(механического напряжения, ), являющихся взаимоперпендик лярными:взаимоперпендикулярными:11 – максимальный стресс22 – промежуточный стресс33 - минимальный стресс33 р

•• Литостатическое давлениеЛитостатическое давление при всестороннем (объемном) стрессе(объемном) стрессеРРss == (1 + 2 + 3 )/ 3, где 1 2 3

•• ДевиаторныйДевиаторный стрессстресс - неравностороннее давление

Стрессовое давлениеСтрессовое давлениеАнатомия давленияАнатомия давленияСтрессовое давлениеСтрессовое давление

Влияет наВлияет на

Изменение гнейсовидности в зоне сдвиговых деформаций.Сланцеватая текстура в Stav-Bt-Ms сланце.

Влияет наВлияет на•• перекристаллизацию минералов перекристаллизацию минералов •• деформациидеформации•• структуры и текстурыструктуры и текстуры

Принято считать, что стрессовое давление не превышает 1 Принято считать, что стрессовое давление не превышает 1 кбаркбар и не приводит к и не приводит к смене минеральных парагенезисов, т.е. стресс не является фактором состояния. смене минеральных парагенезисов, т.е. стресс не является фактором состояния. Однако численное моделирование показывает, что стрессовое давление может Однако численное моделирование показывает, что стрессовое давление может вдвое превышать литостатическое, вдвое превышать литостатическое, РРccтрестрес = 2 = 2 ** РРлитлит

Анатомия давленияАнатомия давленияФлюидное давление (РФлюидное давление (Рff))Флюидное давление (РФлюидное давление (Рff))

создается в межзерновом пространстве породы. Поры обычно закрываются на глубинах более 30 км, но могут возрождаться под действием флюидного потока.P > P на начальной стадииPf > Ps на начальной стадии

реакций дегидратации. Чтобы покинуть породу, флюид либо

Pf < PsСоотношение между литостатическим

покинуть породу, флюид либо устремляется в ослабленные зоны (фокусированный потокфокусированный поток),

Соотношение между литостатическим (Ps=Plith) и флюидным давлениями в породеWinter (2001).

либо мигрирует по границамзерен (пропитывающий потокпропитывающий поток). Волны пористостиВолны пористости - особый случай фокусированного потока,

когда Pf раскрывает поровое пространство породы. По мере исхода флюида из породы, Pf снижается до Pf Ps, с этого момента флюида из породы, Pf снижается до Pf Ps, с этого моментамиграция флюида может происходить за счет сил смачивания или иных механизмов (градиент Т, деформации и т.д.).

Флюидное давлениеФлюидное давление•• PPff есть сумма парциальных давлений летучих компонентов (P = P + P + )летучих компонентов (Pf = PH2O + PCO2 + …)

•• PPHH22OO = XXHH22OO x PPffPPHH22OO XXHH22OO PPff

•• XXHH22OO + X+ XCOCO22 + … = 1.0Правило.Правило. При снижении концентрации летучего При снижении концентрации летучего компонентакомпонента ii во флюиде сокращается полево флюиде сокращается полекомпонента компонента ii во флюиде сокращается поле во флюиде сокращается поле стабильности минерала, содержащего этот стабильности минерала, содержащего этот летучийлетучий

Например, если водный флюид разбавить СОНапример, если водный флюид разбавить СО22

летучий.летучий.

((т.е. снизить т.е. снизить XXHH22OO )), то, то РР--Т поле стабильности Т поле стабильности слюды сократится.слюды сократится.

Факторы метаморфизма

ФлюидФлюидФлюидФлюидФлюид Флюид -- газовогазово--жидкая фаза, находящаяся в жидкая фаза, находящаяся в

надкритическом состоянии. д р

ФлюидыФлюиды = = летучиелетучие (HH22O,O, COCO22, CH4, NO2, N2 и др.) ±растворенные компонентырастворенные компоненты (например(например NaNa++ ClCl-- и т д )и т д )

При температуре более 373 При температуре более 373 °°C и давлении более 221 бар сжатие водного пара не C и давлении более 221 бар сжатие водного пара не приводит к образованию жидкости, и наоборот. приводит к образованию жидкости, и наоборот. Фактически исчезает фазовая Фактически исчезает фазовая граница между этими фазами т е нет уже ни жидкости ни параграница между этими фазами т е нет уже ни жидкости ни пара Существует толькоСуществует только

растворенные компоненты растворенные компоненты (например, (например, NaNa , Cl, Cl и т.д.)и т.д.).

граница между этими фазами, т.е. нет уже ни жидкости, ни пара. граница между этими фазами, т.е. нет уже ни жидкости, ни пара. Существует только Существует только особая субстанция, называемая надкритическим флюидом. особая субстанция, называемая надкритическим флюидом. Критическая точка для Критическая точка для COCO22 –– Т = 31Т = 31ооС и Р = 74 бар. С и Р = 74 бар.

•• Надкритический флюид нельзя Надкритический флюид нельзя отождествлять с газом или с жидкостью!отождествлять с газом или с жидкостью!Между газом и жидкостью вМежду газом и жидкостью вМежду газом и жидкостью в Между газом и жидкостью в докритических условиях существует докритических условиях существует фазовая граница.фазовая граница. Например, границу Например, границу между водой и водным паром мы видим, между водой и водным паром мы видим, между водой и водным паром мы видим,между водой и водным паром мы видим,подогревая воду в котелке. подогревая воду в котелке.

В казане В казане надкритическогонадкритическогофлюида нет! флюида нет!

Фазовая диаграмма для водного флюидаФазовая диаграмма для водного флюидаКр т ч ск точк дл НКр т ч ск точк дл Н ОО 373373ооС 221 б рС 221 б рКритическая точка для НКритическая точка для Н22О О -- 373373ооС и 221 барС и 221 бар

T- диаграмма с изобарами P-T диаграмма с изоденсами

НН22ОО

ФЛЮИД

о С бар

водаератур

а,

влен

ие, б

вода

критическая критическая очкочк

Темпе Дав ФЛЮИД

парпар+вода

точкаточка

Температура, оСПлотность, г/см30 1 50 450

Роль флюидов в метаморфических процессахРоль флюидов в метаморфических процессах•• Катализатор а нередко и участник минеральныхКатализатор а нередко и участник минеральных•• Катализатор, а нередко и участник минеральных Катализатор, а нередко и участник минеральных реакций. реакций. •• Снижает температуру солидуса Снижает температуру солидуса частичное частичное р уру дур уру дуплавление. плавление. •• Снижает прочность пород Снижает прочность пород деформации.деформации.РР•• Растворяет и переносит компоненты пород. Растворяет и переносит компоненты пород.

Источники информации о Источники информации о NaCl

составе флюидасоставе флюида

•• Флюидные включения Флюидные включения •• Минеральные Минеральные

парагенезисыпарагенезисы•• Хим состав породХим состав пород

Морская вода

Магматический

?•• Хим. состав породХим. состав пород•• Термодинамическое Термодинамическое

моделированиемоделированиеМетеорная вода

Метаморфический

H O2 CO2

Bodnar Eurispet 2008Bodnar Eurispet 2008hays.outcrop.orghays.outcrop.org

Типы метаморфизма по масштабупо масштабу

• региональный: проявлен на обширных ( бплощадях (~десятки, тысячи и более

квадратных километров).

• локальный: имеет ограниченное распространение в виду локальности деформаций, флюидного и/или

йтермального воздействия

Региональный метаморфизмТипы метаморфизма по масштабупо масштабу

РазновидностиРазновидности Уральские горы - это орогенУральские горы Уральские горы -- орогенороген

Орогенный

Субдукционный

Морского дна

Погружения (захоронения).

Орогенный метаморфизм связан с процессами формирования горных сооружений в остановке ф р р р руколлизии континентов, когда скорость восходящих тектонических движений превышает скорость р х р н н ю рхнпроцессов, ведущих к выравниванию поверхности. Факторы метаморфизмаФакторы метаморфизма: Р, Т, флюид.

ОрогеныОрогены и и орогеныорогены....•• Холодные Холодные орогеныорогены -- фанерозойскиефанерозойские складсклад--чатыечатые пояса (напр., Урал, Кавказ, Гималаи). пояса (напр., Урал, Кавказ, Гималаи).

йй PPХарактерен высокий рельеф, есть Характерен высокий рельеф, есть LTLT--HP HP породы.породы.

Горячие Горячие орогеныорогены - метаморфические метаморфические комплексы некоторых щитов и фундамента комплексы некоторых щитов и фундамента платформ (платформ (ТТГТТГ гнейсы, грагнейсы, гранниты,иты,платформ (платформ (ТТГТТГ гнейсы, грагнейсы, гранниты, иты, зеленокаменные пояса). Характерен зеленокаменные пояса). Характерен невысокий рельеф, есть невысокий рельеф, есть HTHT--LP LP породы.породы.

аа

Cognard et al 2011Cognard et al 2011

Тип метаморфизма по масштабупо масштабуРегиональный метаморфизмТипы метаморфизма по масштабупо масштабу

Субдукционный метаморфизмСубдукционный метаморфизм связан с изменением Р-Т условий и обильным флюидным воздействием, возникающими при погружении литосферных плит ввозникающими при погружении литосферных плит в зонах субдукции. Изменения касаются как самих плит, так и висячего крыла р

мантии, куда устремляются флюиды из субдуцирующей плиты.

HH22OO

висячее крыловисячее крыло

HH22OO

HH22OO22

Региональный метаморфизмТипы метаморфизмапо масштабупо масштабу

Метаморфизм морского дна Метаморфизм морского дна связан с подводным преобразованием пород

йокеанической литосферы.

Главные факторы метаморфизмаГлавные факторы метаморфизма: Т и флюид

Распространение области спрединга: высокий Т/Р области спрединга: высокий Т/Р градиент + циркуляция горячей морской воды.воды. области перегиба литосферных плит: малый Т/Р градиент + проникновение морской воды по разломам.

Faccenda et al 2008

ММ ( )( )Региональный метаморфизмТипы метаморфизмапо масштабупо масштабу

МетаморфизмМетаморфизм погружения (захоронения)погружения (захоронения)возникает в мощных толщах осадочных или вулканических пород под воздействием геотермическоговулканических пород под воздействием геотермического градиента и создаваемого ими же давления. Главные факторы метаморфизмаГлавные факторы метаморфизма: Т, Р и флюидф р рфф р рф , ф дМетаморфизм погружения, как правило, не связанне связан с• аномальными температурамианомальными температурами• тектоническими процессами • магматизмом• деформациями.

igppweb ucsd eduigppweb ucsd eduПример.Пример. Бенгальский залив осадки > 22 км (снос рек Ганг и Брахмапутра).

igppweb.ucsd.eduigppweb.ucsd.edu

Т в основании 250-300oC (P ~ 6 кбар)В России: Каспий, моря Арктического бассейна и др.

Локальный метаморфизмЛокальный метаморфизмТипы метаморфизма по масштабупо масштабу

•• Ударный Ударный (может быть региональным)(может быть региональным)

•• ГидротермальныйГидротермальный•• КонтактовыйКонтактовый•• ДинамометаморфизмДинамометаморфизм р рр р

Контактовый метаморфизмКонтактовый метаморфизм - это метаморфические преобразования вмещающих пород в контактовых ореолах магматических телвмещающих пород в контактовых ореолах магматических тел.

Главные факторы метаморфизмаГлавные факторы метаморфизма: температура и флюид.

ПродуктыПродукты контактового метаморфизма – роговики Роговики ПродуктыПродукты контактового метаморфизма – роговики. Роговики часто сохраняют текстуры и структуры исходных пород.

РазмерРазмер контактовых ореолов меняется от нескольких рр рсантиметров до нескольких километров. Зависит от

температуры магмы

размера и формы очага

глубинности очага

температуры вмещающих пород

проницаемости вмещающих пород.

Локальный метаморфизмЛокальный метаморфизмТипы метаморфизма по масштабупо масштабу

Контактовый метаморфизмКонтактовый метаморфизм

СхематическоеСхематическоеСхематическое Схематическое изображение изображение контактовых контактовых изменений вокруг изменений вокруг глинистый сланецглинистый сланец руругранитного интрузива гранитного интрузива в зависимости от в зависимости от протолита.протолита.известнякизвестняк

глинистый сланецглинистый сланец

рр

Hornfels Hornfels -- роговикироговикиглинистый сланецглинистый сланец

глинистый сланецглинистый сланец интрузивный интрузивный гранитгранит

песчаникпесчаник

Winter (2010) Протолит определяет информативность пород!Протолит определяет информативность пород!

Типы метаморфизмаДинамометаморфизмДинамометаморфизм (иногда называетсяДинамометаморфизмДинамометаморфизм (иногда называется

дислокационным) - это метаморфические преобразования горных пород, возникающие в зонах преобразования горных пород, возни ающие в зонахразломов, деформаций и надвигов. Факторы состояния: стрессовое давление, обычно

превышающее литостатическое; температура и флюид могут играть подчиненную роль.

При хрупких деформациях*происходит дробление и р рперетирание исходных пород, в результате этого процесса образуются специфическиобразуются специфически породы - катаклазитыкатаклазиты. Процесс низкотемпературный (<~300oC) и малоглубинный(<~300 C) и малоглубинный(верхняя кора).* При хрупких деформациях нарушается сплошность пород, образуются трещины и разломы.

КатаклазированноеКатаклазированное габбро габбро www.alexstrekeisen.itwww.alexstrekeisen.it

Типы метаморфизмаДинамометаморфизмДинамометаморфизмДинамометаморфизмДинамометаморфизм,,cвязанный со сдвиговыми

деформациями, свойственен для ф рглубинных процессов. Проявлен в зонах сдвиговыхзонах сдвиговых деформаций, деформаций, часто часто называемыхназываемых ширзонамиширзонами (shear zone)называемых называемых ширзонамиширзонами (shear-zone).МощностьМощность: от первых сантиметров

до сотен метров. ПротяженностьПротяженность: от десятков метров

до десятков-сотен км (т.е. процесс может носить региональный характер)

Гранат со структурой снежного кома. comp1.geol.unibas.ch

носить региональный характер). Конвекция в мантииКонвекция в мантии тоже

происходит за счет динамометамор-Вфизма. В этом случае процесс -

региональный. В зонах сдвиговых деформацийВ зонах сдвиговых деформаций

образуются специфические породы -милонитмилонитыы. Классическая ширзона в гранодиорите. www.

geoscienze.un ipd.it/egu-summerschool/photos/Fig06a.h

• • МилонитМилонит – порода со сланцеватой (или гнейсовидной) текстурой и признаками измельчения минералов, вызванного сдвиговыми деформациями при динамометаморфизмедеформациями при динамометаморфизме.

УльтрамилонитыУльтрамилониты - результат предельной милонитизации, затронувшей более 90 объемных процентов породы. ""Прямые" р у р ц р д ргнейсы - разновидность ультрамилонитов.

Прямые гнейсы на острове Столбиха, Беломорье.

Обитатель этих местОбитатель этих мест у меня на сапоге

УльтрамилонитыУльтрамилониты в в ширзонеширзоне на леднике

h lFranz Joseph, Alpine Fault, South Island, New Zealand

No scale. Enjoy the beauty.

users.monash.edu.au/~weinberg/Pages/Alpine_fault

Ударный (импактный)Типы метаморфизмаУдарный (импактный)

метаморфизм — особая генетическая категория метаморфических р рфпроцессов, вызванная соударениями космических тел с Землей и между

б йсобой.Столкновение крупных метеоритов и

астероидов с поверхностью Земли длительность: наносекунды давление: 100-300 ГПа температура в точке удара: 10000-15000 оС продукты метаморфизма: импактиты

Крупнейший метеоритный кратер Крупнейший метеоритный кратер --ВредефордВредефорд ( > 300 км), ЮАР, образовался в результате падения астероида ~5-10 км. Возраст: ~2 млрд. лет (PR2).Импактные события планетарного масштабаИмпактные события планетарного масштаба –– столкновениястолкновенияИмпактные события планетарного масштабаИмпактные события планетарного масштаба столкновения столкновения

гигантских космических тел гигантских космических тел –– планетезималей (протопланет) и планетезималей (протопланет) и астероидов, происходившие на ранних стадиях формирования планет. астероидов, происходившие на ранних стадиях формирования планет.

Молнии тоже порождают ударно метаморфический процессударно-метаморфический процесс

Старт космического корабля:900 000 000 000 Д

Лекция В.И. Фельдмана на ISES-5

900 000 000 000 ДжВзмах крыла пчелы0.0009 Дж

Фульгуриты –р бр нн р р нпороды, образованные при ударе молнии

Гидротермальный метаморфизм -минералогические и химические изменения пород по трещинам ипород по трещинам и ослабленным зонам, вызванные миграцией ргорячих растворов или газов.

www.geologyin.com/2014/11/veinswww.geologyin.com/2014/11/veins--andand--hydrothermalhydrothermal--deposits.htmldeposits.html en.wikipedia.org/wiki/Vein_(geology)en.wikipedia.org/wiki/Vein_(geology)

Гидротермальный метаморфизм (в отличие от иных метаморфических процессов) в областях активнойметаморфических процессов) в областях активной вулканической деятельности поддается прямому изучению. На рисунке показана гидротермально-метаморфическая система в районе Mt. Cagua, Philippines (Bucher, Grapes, 2010; Reyes et al., 2003).

Пунктирные линии показывают Пунктирные линии показывают направление потока метеорных воднаправление потока метеорных вод

Типы метаморфизма по степени изменения хим. состава по степени изменения хим. состава исходной породы*исходной породы*

•• изохимическийизохимический метаморфизм метаморфизм происходит без происходит без изменения хим состава породыизменения хим состава породы

рр

изменения хим. состава породы.изменения хим. состава породы.

•• аллохимическийаллохимический метаморфизм метаморфизм сопровождается сопровождается изменением хим состава породы (изменением хим состава породы (привноспривнос выносвыносизменением хим. состава породы (изменением хим. состава породы (привноспривнос--выносвыноскомпонентов осуществляется флюидом). компонентов осуществляется флюидом). МетасоматозМетасоматоз --предельный случай предельный случай аллохимическогоаллохимического метаморфизма, метаморфизма, р д ур д у рф ,рф ,приводящий к приводящий к существенномусущественному изменению минерального изменению минерального и химического состава пород под воздействием и химического состава пород под воздействием

Пфлюидов.флюидов. При метасоматозе отдельные инертные компоненты системы становятся вполне подвижными. вполне подвижными.

Г й |Границы изохимический метаморфизм|аллохимический метаморфизм| метасоматознуждаются в демаркации.нуждаются в демаркации.

* рассматриваются изменения содержаний породообразующих (и все чаще * рассматриваются изменения содержаний породообразующих (и все чаще редких компонентов). Летучие компоненты при этом не учитываются! редких компонентов). Летучие компоненты при этом не учитываются!

Типы метаморфизма по характеру изменения Р и Тпо характеру изменения Р и Т

••ПрогрессивныйПрогрессивный (проградный) (проградный) -- возрастание Т и/или Р (нагревание возрастание Т и/или Р (нагревание и/или погружение).и/или погружение).•• РегрессивныйРегрессивный (ретроградный)(ретроградный) снижение Т и/или Р (охлаждениеснижение Т и/или Р (охлаждение•• РегрессивныйРегрессивный (ретроградный)(ретроградный) -- снижение Т и/или Р (охлаждение снижение Т и/или Р (охлаждение и/или подъем).и/или подъем).•• Метаморфизм может быть прогрессивным по Т и регрессивным по Р и Метаморфизм может быть прогрессивным по Т и регрессивным по Р и наоборотнаоборотнаоборот.наоборот.

ние

Давле

ТР-Т тренд метаморфизма - сопряженное изменение Р и Т, которые претерпела порода (комплекс).

Температура

Типы метаморфизмаййПолициклический метаморфизмПолициклический метаморфизм - проявление нескольких этапов

метаморфизма, которые претерпела одна порода (комплекс).

ение

Давле

ТемператураНа диаграмме схематично показан Р-Т тренд метаморфизма габбро в

(№1) (№2)основании коры (№1), которое затем попало в зону коллизии (№2). Варианты могут быть самые разные. Давайте посмотрим анимацию Варианты могут быть самые разные. Давайте посмотрим анимацию проф. Т.В. Гери (проф. Т.В. Гери (ISPET 2003)ISPET 2003). .

Подведем некоторые итогиПодведем некоторые итогиМ Метаморфические процессы, как правило, являются эндогенными, но

встречаются и экзогенные проявления. Напр., метеоритные бомбардировки (ударный метаморфизм), изменения под лавовыми потоками и др.

ТИПЫ МЕТАМОРФИЗМА

Основные типы метаморфизма показы на блок-диаграмме.

ТИПЫ МЕТАМОРФИЗМА

б по изменениюпо масштабу по химизму по изменению Р и Т

р он н й н й н йрегиональный локальный регрессивный

орогенный контактовый

морского дна ударный

захоронения

Метаморфические породы "записывают" очень многое Метаморфические породы "записывают" очень многое в своей истории: в своей истории: рр

изменение температуры и давления;р ур

флюидный режим;

возраст на разных этапах метаморфизма;

структурно-деформационные этапы;

скорости охлаждения, нагревания,

подъема, погружения;

магнитную намагниченность;

протолит.

По результатам изучения этих пород удается реконструировать По результатам изучения этих пород удается реконструировать геологическую историю комплексов, регионов и даже континентов. геологическую историю комплексов, регионов и даже континентов. Поэтому метаморфические порода являются большими Поэтому метаморфические порода являются большими друзьями друзьями геологов геологов и "модельеров".и "модельеров".

карьер "Радостный"карьер "Радостный"карьер Радостныйкарьер Радостный

Метаморфизм Метаморфизм -- процесс процесс ййзагадочныйзагадочный