Полевые методы определения метаморфических горных пород

На земной поверхности активно действует процесс выветривания (разрушения горных пород и строительных материалов). Под поясом выветривания располагается пояс цементации, где рыхлые осадочные породы уплотняются и цементируются природными цементами. Ниже этой зоны, примерно с глубины 1 км, простирается зона метаморфизма.

В зоне метаморфизма все горные породы – магматические и осадочные – подвергаются воздействию факторов метаморфизма – высокой температуры, давления, флюидов – химически активных веществ (магматических газов, растворов) – и претерпевают существенные изменения. Из них рождаются принципиально новые породы – метаморфические, которые имеют свой минеральный состав, структуры, текстуры, свойства.

Основными факторами метаморфизма являются высокое давление, высокая температура, газовые компоненты из состава магмы и действие водных растворов.

По преобладанию тех или иных факторов в ходе преобразования выделяется несколько различных типов метаморфизма.

1. Региональный метаморфизм вызывается высоким неравномерным давлением и температурой и захватывает большие пространства. Этот процесс сопровождается перекристаллизацией и новым минералообразованием в условиях расплющивания и пластического течения пород, что приводит к появлению наиболее характерной для метаморфических образований ориентированности (параллельному расположению) минеральных частиц.

2. Динамометаморфизм возникает под воздействием давления в условиях невысоких температур и заключается в интенсивном дроблении минеральных зерен без существенной их перекристаллизации.

3. Контактовый метаморфизм вызывается действием высокой температуры, паров и растворов, связанных с внедрением магматического расплава. Наблюдается вдоль границ магматических тел и имеет местное значение в преобразовании вмещающих пород, изменении их структуры, текстуры и состава.

4. Пневматолитовый и гидротермальный метаморфизм развивается при интенсивном привносе в породу новых веществ горячими водными растворами и газовыми эманациями, поднимающимися из остывающего магматического очага.

При очень интенсивном привносе новых веществ и развитии замещения первичных минералов химически активными веществами возникает особый вид метаморфизма – метасоматоз.

Важнейшие особенности метаморфических пород

Главнейшие отличия метаморфических пород от магматических и осадочных заключаются в их минеральном составе, а также в их структурных и текстурных особенностях.

Метаморфические породы состоят лишь из минералов, устойчивых в условиях высоких температур и давления. К ним относится большинство минералов магматических пород: кварц, альбит, плагиоклазы, калиевый полевой шпат (микроклин), мусковит, биотит, роговая обманка, пироксен (авгит), магнетит, гематит, а также один из минералов осадочных пород – кальцит. Кроме того, в метаморфических породах распространены минералы, характерные только для них, - серицит, хлорит, тальк, серпентин, гранат, графит и др.

Метаморфические породы обладают кристаллической структурой, причем особенно характерны листоватая, чешуйчатая, игольчатая и таблитчатая формы зерен, реже они зернистокристаллические. Имеются также слабометаморфизованные скрытокристаллические породы и переходные разности, содержащие участки первичных пород некристаллического строения. Остаточные структуры первичных пород называются реликтовыми. По величине зерен различают крупнокристаллическую структуру (диаметр частиц более 1 мм), среднекристаллическую (0,25 – 1 мм) и мелкокристаллическую (менее 0,25 мм).

По взаимному расположению и типам зерен выделяются следующие текстуры: сланцеватая – с параллельным расположением чешуйчатых или таблитчатых минералов; гнейсовая – с параллельным расположением таблитчатых минералов при малом содержании чешуйчатых частиц; полосчатая – с чередованием полос разной толщины различного минерального состава; волокнистая – в породах, сложенных волокнистыми и игольчатыми минералами, вытянутыми примерно в одном направлении; очковая – с рассеянными в породе более крупными овальными зернами или агрегатами, обычно выделяющимися по цвету; плойчатая – в случае присутствия в породе очень мелких складок; беспорядочная – с неориентированным расположением зерен обычно округло-неправильной формы; массивная – с прочным сложением породы при плотном, связном соединении минеральных зерен; текстура породы может быть при этом также полосчатая, беспорядочная или гнейсовая.

Описание некоторых метаморфических горных пород

Глинистый сланец, кровельный сланец. Текстура тонкосланцеватая. Состоит из макроскопически не различимых глинистых минералов, кварца, иногда серицита, хлорита. Структура скрытокристаллическая. Цвет серый до черного, зеленоватый, желтоватый, бурый, красноватый. Легко раскалывается на плитки с матовой поверхностью. Блеск тусклый, в воде не размокает. Плотная разновидность, раскалывающаяся на тонкие (2,5…6 мм), ровные и прочные пластинки – кровельный сланец.

Филлит. Текстура тонкосланцеватая. Состоит из кварца, иногда хлорита, биотита, полевых шпатов, кальцита. Цвет зеленый, серый, красноватый, бурый, черный, фиолетовый. Структура микрозернистая (микрочешуйчатая) полнокристаллическая. Легко раскалывается на плитки со слабым шелковистым блеском на плоскостях сланцеватости.

Слюдяной сланец. Текстура сланцеватая. Состоит из слюд (мусковит, биотит), кварца, иногда граната, графита. Цвет белый, бурый. Черный. Структура средне- или крупнокристаллическая 9чешуйчатая). Легко расщепляется на тонкие упругогибкие пластинки с шелковистым блеском по плоскостям спайности.

Гнейс. Текстура массивная, полосчатая, реже очковая или сланцеватая. Состоит из кварца, полевых шпатов, биотита, роговой обманки, иногда пироксенита, граната, графита и др. Цвет серый, желтоватый, черный и др. Характерно чередование светлых (кварц, полевые шпаты) и темных полос (биотит, роговая обманка). В очковых гнейсах наблюдаются крупные кристаллы полевых шпатов среди более мелкозернистой массы. Структура зернисто-кристаллическая (средне- и крупнозернистая). По минеральному составу и свойствам близок к граниту, отличается от него текстурой. Переходные разности называются гнейсогранитами или гранитогнейсами.

Роговик. Текстура массивная беспорядочная. Состоит из кварца, биотита, часто полевых шпатов, граната, иногда роговой обманки, пироксена, магнетита. Цвет белый, буровато-, розовато-, светло-, темно-серый до черного, темно-зеленый. Структура мелкозернистая. Характерна значительная прочность и раковистый излом. В зависимости от преобладающих минералов выделяют разновидности роговиков: биотитовый, амфиболовый, известково-силикатовый, кварцево-слюдяной.

Грейзен. Текстура массивная беспорядочная. Состоит из кварца, мусковита, иногда турмалина, топаза, флюорита. Цвет белый, светло-серый, зеленоватый. Структура крупнокристаллическая с зубчатыми неровными очертаниями зерен кварца и чешуек слюды.

Кварцит, кварцитовый песчаник. Текстура массивная, редко сланцеватая. Состоит в основном из зерен кварца, сцементированных кремнеземом (смесь опала, кварца и халцедона). Структура мелко- и тонкозернистая; иногда зерна трудно различимы (сливной кварцит). Цвер белый, серый, желтый, красноватый, малиновый и др. Характерны большая прочность и твердость (царапает стекло). Спайность отсутствует, излом раковистый; поверхность в изломе блестящая; при ударе звенит. Кварцитовидный песчаник – переходная порода от песчаников к кварцитам (начальная стадия метаморфизации).

Известковистый сланец. Текстура сланцеватая. Состоит из кальцита, хлорита, кварца или доломита и кварца. Переходная порода от известняка (доломита) к мрамору (начальная стадия метаморфизации).

Мрамор. Текстура массивная, полосчатая, реже сланцеватая. Состоит из кальцита, реже доломита, иногда с примесью графита, хлорита и др. Цвет белый, светло-серый, розовый, голубой, желтоватый, черный, пестрый, пятнистый и др. Структура тонко-, мелко-, средне- и крупнозернистая. Характерны невысокая твердость (стекло не царапает), бурное вскипание при действии 10%-ной соляной кислоты. Доломитовый мрамор вскипает с соляной кислотой только в порошке или в нагретом виде.

Скарн. Текстура массивная беспорядочная или пятнистая. Состоит из авгита, граната, плагиоклазов, иногда рудных минералов и др. Структура от мелко- до крупнокристаллической, часто неравномернозернистая с кучным распределением зерен минералов. Цвет темный, бурый, зеленовато-бурый.

Кварцево-серицитовый сланец. Текстура сланцеватая, иногда плойчатая. Состоит из хлорита, часто с примесью кварца, талька, слюд, полевых шпатов, граната. Цвет зеленый различных оттенков. Структура чешуйчато-зернистая или листовая. На ощупь жирный, раскалывается на пластинки. Твердость невысокая: легко царапается ножом. Видны чешуйки или листочки хлорита. Кварц без увеличения заметен плохо.

Тальковый сланец, талькит. Текстура сланцеватая, у талькита – массивная. Состоит из талька, кварца, иногда хлорита, слюд. Цвет белый, светло-серый, зеленоватый, желтоватый. Структура чешуйчато-зернистая. Жирный на ощупь, царапается ногтем. При наличии одного талька называется тальковый камень. Талькит содержит 75…99% талька, кварц, рудные минералы. Структура мелкочешуйчатая.

Задание: Рассмотри, опиши и назови представленные метаморфические породы.

Лабораторная работа №6