3.3. Интрузивный магматизм

Интрузивный магматизм проявляется в случае, когда поднимающаяся магма медленно остывает и кристаллизуется на той или иной глубине, образуя по форме магматические тела, называемые интрузивами. Рассмотрим сущность интрузивного магматизма.

Большинство геологов придерживаются мнения о существовании двух родоначальных магм - основной (базальтовой), очаги которой формируются в верхней мантии, и кислой (гранитной), имеющей внутрикоровое происхождение. Родоначальная магма постоянно испытывает сложнейшие физико-химические превращения, называемые процессами ДИФФЕРЕНЦИАЦИИ. ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ МАГМЫ - это совокупность физико-химических процессов, приводящих к образованию из единого магматического расплава горных пород различного состава. Выделяют два главных типа дифференциации - магматическую и кристаллизационную.

Магматическая дифференциация происходит в еще жидком магматическом расплаве. Основным механизмом, приводящим к разделению магмы на фракции, считается ЛИКВАЦИЯ, т.е. разделение единого гомогенного расплава на две несмешивающиеся между собой жидкости, отличающиеся друг от друга по составу. Ликвация вызывается понижением температуры магмы и ассимиляцией расплавом вмещающих пород, приводящей к изменению ее состава.

Кристаллизационная дифференциация связана с процессом кристаллизации магмы и сопровождает этот процесс. По мере остывания магмы первыми из расплава выпадают кристаллы наиболее тугоплавких минералов и, в частности, оливина. За ним выделяются пироксены, чуть позже основные плагиоклазы, затем средние и кислые плагиоклазы, калиевые полевые шпаты, слюды и, наконец, кварц.

Выделившиеся из расплава первыми железомагнезиальные силикаты из-за высокой плотности погружаются в придонные горизонты расплава, вследствие чего верхние части магмы обедняются такими компонентами как железо, магний, кальций. В них накапливаются кремнезем и повышается степень кислотности. Таким образом, в процессе кристаллизационной дифференциации значительную роль играют гравитационные явления. С конечными стадиями кристаллизации магмы связано образование пегматитов. Пегматиты образуются из остаточных силикатных расплавов, обогащенных летучими компонентами. Летучие компоненты делают эти расплавы более подвижными, поэтому пегматиты обычно залегают в верхних частях материнских интрузивов или вблизи них, в породах кровли, куда пегматитовые расплавы проникают по трещинам.

Вокруг интрузива в период и после охлаждения и кристаллизации магмы также развиваются геологические процессы, называемые постмагматическими.

На отдельной стадии эволюции магмы, когда превышается предел растворимости в ней летучих компонентов, от нее отделяются в виде самостоятельной фазы газовые (пневматолитовые) растворы, основную роль в которых играют водяные пары. При снижении температуры растворов до 450-400°С они превращаются в жидкие, или гидротермальные (горячие водяные) растворы. Пневматолитовые и гидротермальные растворы нередко выносят значительное количество цветных, редких, благородных и радиоактивных металлов, содержащихся в исходном веществе, образуя месторождения полезных ископаемых.

На всех этапах развития магматических процессов формируются определенные ассоциации минералов, соответствующие конкретным условиям.

3.4. Основные факторы и типы метаморфизма

Под МЕТАМОРФИЗМОМ понимают изменение и преобразование горных пород под влиянием эндогенных геологических процессов, вызывающих значительные изменения термодинамических условий.

Преобразования в горных породах при метаморфизме происходит путем их перекристаллизации в твердом состоянии, лишь в редких случаях на больших глубинах метаморфизм сопровождается частичным или полным переплавлением горных пород.

Метаморфизму могут подвергаться все горные породы - осадочные, магматические и ранее существовавшие метаморфические. Наиболее легко метаморфизоваться будут породы, условия, образования которых наиболее отличаются от обстановки, создавшейся при метаморфизме.

При метаморфизме меняются структурно-текстурные особенности горных пород и их минеральный состав. В ряде случаев наблюдается изменение химического состава горных пород. Степень изменения первичных пород, т.е. степень метаморфизма, различна от незначительных преобразований до полного изменения состава и облика.

Главными причинами и факторами метаморфизма горных пород являются температура, давление и химически активные вещества — растворы, летучие вещества.

Температура. Процессы метаморфизма совершаются при температуре от 250-300 до 800°С. Повышение температуры всего на 10° вдвое увеличивает скорость химических реакций, а на100°С - примерно, в 1000 раз. В условиях земной коры повышение температуры вызывается следующими причинами: 1)погружение пород на большие глубины; 2) тепловое воздействие магматических расплавов, внедряющихся в земную кору; 3) поступлением глубинных флюидов; 4) местным возрастанием внутреннего теплового потока.

Давление. Различают давление петростатическое (всестороннее) и боковое (одностороннее) или стресс.

Петростатическое давление является функцией глубины и возрастает с погружением горных пород в глубь литосферы. Увеличение глубины на каждые 3 км соответствует увеличению давления на 100 МПа. Метаморфизм интенсивно проходит на глубине 10-50 км, давление в этих условиях равно 400-1500 МПа. Возрастание петростатического давления ведет к изменению объема пород, способствует образованию минералов с большими плотностями. Этот фактор также повышает температуру плавления минералов. Всестороннее давление способствует формированию горных пород с однородными текстурами.

Боковое давление (стресс) возникает при интенсивных тектонических движениях дислокационного характера. Оно приводит к деформации минералов, вызывает появление закономерной пространственной ориентировки их в горных породах. Например, пластинчатые минералы располагаются плоскостями спайности перпендикулярно к направлению давления (сланцевые текстуры). Вызывая в ряде случаев дробление пород, стресс повышает их фильтрационные свойства.

Наиболее развиты стрессовые давления в верхних горизонтах земной коры. Роль петростатического давления повышается с увеличением глубины. Химически активные вещества (вода, углекислота, водород, соединения серы и др.) являются катализаторами, облегчающие реакции между кристаллами₅участвуют в образовании новых минералов.

Существенная роль при метаморфизме принадлежит фактору времени. Однако ошибочно было бы думать, что чем древнее порода, тем сильнее она метаморфизирована. Все определяет конкретная геологическая обстановка. В случае, если нет привноса и выноса компонентов, химический состав остается постоянным - такой метаморфизм называют нормальным или изохимическим. Если же привнес и вынос компонентов имеет место - такой метаморфизм называют метасоматический.

По преобладающей роли в процессе тех или иных факторов, а также в зависимости от масштабов развития явлений метаморфизма в пространстве выделяют отдельные виды или типы метаморфизма.

РЕГИОНАЛЬНЫЙ метаморфизм проявляется в условиях, когда отдельные участки земной коры испытывают длительное прогрессивное погружение, в результате чего горные породы перемещаются из верхних горизонтов в более глубокие. Прогибание компенсируется осадконакоплением и в качестве главных факторов метаморфизма выступают петростатическое давление и температура, иногда стрессовое давление и химически активные вещества.

Подобные условия реализуются в пределах геосинклиналях различного возраста, а также в фундаментах древних платформ и в щитах.

В соответствии с глубиной протекания процесса выделяется Несколько зон регионального метаморфизма, характеризующихся различной степенью изменчивости пород: эпизона (верхняя зона), мезозона (средняя) и катазона (нижняя).

В глубинных зонах может проявляться особая стадия метаморфизма - ультраметаморфизм, связанная с частичным и полным переплавлением вещества. Частичное переплавление вещества называется анатексисом, а полное - палингенезом. Расплавы, возникающие при ультраморфизме и имеющие гранитный состав, проникают во вмещающие породы, пронизывают их, образуя магматы. С ультраметаморфизмом часто связывают являения гранитизации - изменение горных пород любого состава с превращением их в граниты. Основными агентами гранитизации считающие поступающие с больших глубин флюиды.

Степень метаморфизма не зависит от глубины. Выше мы рассматривали региональный метаморфизм прогрессивного типа, т.е. в этом случае значение давления и температуры возрастает. Но в природе наблюдаются процессы, когда породы образовавшиеся при высоких температурах и параметрах, могут оказаться, например, в результате восходящих тектонических движений, в иных условиях.В этих случаях возникают новые устойчивые в создавшихся условиях низкой температуры ассоциации минералов, которые накладываются на ранее существовавшие.Подобные процессы носят название регрессивного метаморфизма или диафтореза.

КОНТАКТОВЫЙ МЕТАМОРФИЗМ проявляется на контактах магматических расплавов, внедряющихся в земную кору, с вмещающими породами. Вблизи контакта образуется ореол метаморфических пород, который обычно захватывает как окружающие магматическое тело порода (экзоконтактовый метаморфизм), так и краевые части самого магматического тела (эндоконтактовый). Ширина контактового ореола изменяется от сантиметров до первых километров.

Основные факторы: тепловое воздействие магматических пород на вмещающие породы и химически активные газовые и жидкие растворы.

В зависимости от особенностей течения процесса выделяют несколько разновидностей контактового метаморфизма.

Термоконтактовый метаморфизм выражается в чисто термальном воздействии магмы на вмещающие породы.

В зависимости от особенностей течения процесса выделяют несколько разновидностей контактового метаморфизма.

Термоконтактовый метаморфизм выражается в чисто термальном воздействии магмы на вмещающие породы.

Он приводит к перекристаллизации минералов. Породы, возникающие при таких процессах за счет глинистых и песчано-глинистых осадков, обладают плотным тонкозернистым строением и называются роговиками. Известняки превращаются в мраморы, пески в кварциты.

К разновидности термоконтактового метаморфизма относится пирометаморфизм, выражающийся в обжиге, спекании горных пород под воздействием лавы.

При контактово-метасоматическом метаморфизме к температурному воздействию остывающего интрузива присоединяется воздействие на вмещающие породы выделяемых им газов жидких растворов. Этот процесс идет с изменением химического состава. Процесс замещения одних минералов другими, протекающий при участии газовых и жидких растворов и сопровождающийся изменением химического состава минеральных образований называется метасоматозом, а образующиеся при этом горные породы такого генезиса являются скарны и грейзены.

Автоморфизм - это процесс изменения изверженных горных Пород в процессе их формирования (застывания и кристаллизации) под влиянием химически активных веществ, выделяемых самой магмой, в результате падения температуры. Так, например, происходит серпентизация ультраосновных пород.

Динамометаморфизм (катакластический, дислокационный метаморфизм) проявляется в верхних частях земной коры в зонах развития тектонических движений дислокационного характера. Основной причиной, вызывающей его является стрессовое давление. При этом виде метаморфизма изменяется структурно-текстурные особенности пород. Происходит их дробление (катаклиз), а в более глубоких зонах с повышением температуры появляются пластические деформации. В породах появляется полосчатость, возникает кристаллизационная сланцеватость,

ЛЕКЦИЯ № 4

ТЕКТОНИЧЕСКИЕ ДВИЖЕНИЯ. ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЕ.

План лекции

4.1. Общие сведения о тектонических движениях.

4.2. Колебательные тектонические движения.

4.3. Дислокационные тектонические движения.

4.4. Значение тектонических движений.

4.5. Основные сведения о землетрясениях.

Тектонические движения и землетрясения, также как магматизм и метаморфизм, относятся к эндогенным геологическим процессам.