Метаморфические (видоизмененные) горные породы.
Метаморфические горные породы
Горные породы, относящиеся к группе метаморфических, образовались в результате постепенных временных видоизменений изверженных и осадочных пород, т.е. произошли из них. В результате длительного воздействия факторов внешней среды (влага, температурные колебания, ветра и т.д.), эти породы приобрели качественные характеристики, которые могут значительно отличать их от первоначальных «родительских» пород по текстуре, прочности и минералогическому составу.
При метаморфизме в горных породах протекают процессы перекристаллизации в твердом состоянии, в результате которых у исходной породы существенно изменяются или даже появляются новые качественные характеристики. Метаморфическим преобразованиям подвержены любые горные породы — осадочные, магматические и ранее существовавшие метаморфические. Основой метаморфизма горных пород являются факторы воздействие внешней среды — температура, давление, химически активные вещества (растворы, газы и т.
***
Наибольшее применение в строительных отраслях имеют следующие метаморфические горные породы:
***
Гнейсы
Эти горные породы по своему минералогическому составу сходны с гранитами, из которых они и образовались. Гнейсы отличаются от гранитов сланцеватым сложением. Благодаря этому, гнейсы обладают очень высокой прочностью при сжатии в направлении, перпендикулярном слоям сланцевых отложений, но легко раскалываются вдоль этих слоев. Области применения гнейсов сходны с таковыми у гранитов.
Они применяются для изготовления щебня, брусчатки, различных плит и т.д. Специфическая структура (слоистость) гнейсов снижает качество щебня из этой породы.
***
Мрамор
Мрамор состоит из сросшихся кристаллов кальцита с примесью магнезита и других минералов. Как горная порода, мрамор образовался, в основном, из известняков. По цвету он бывает белым, розовым, красным, коричневьм и черным. Имеет красивую структуру при шлифовке и обработке поверхности.
Применяется мрамор, чаще всего, в качестве декоративного облицовочного материала, иногда используется, как щебень или мраморная крошка.
***
Кварциты
Горные породы кварциты образовались из кремнистых песчаников, в которых зерна кварца срослись между собой. По цвету эти породы бывают белесыми, красными, темно-вишневыми. Некоторые виды кварцитов обладают очень высокой твердостью (до 4000 кг/кв.см), но отличаются и повышенной хрупкостью.
Применяют эти горные породы, как материал для отделочных и облицовочных работ. Мавзолей В.И. Ленина облицован кварцитами шокшинского месторождения. Лучший кварцит добывают в Карелии у Онежского озера.
***
Сланцы
Метаморфические горные породы сланцы характеризуются параллельным расположением составляющих частиц, т.
е. слоистостью, сланцеватостью. Состоят сланцы, в основном, из кварца и слюды (слюдяные сланцы), графита (графитовые сланцы), глинистых веществ (глинистые сланцы). Наиболее широко распространены в природе глинистые сланцы. Глинистые сланцы обладают высокой твердостью в направлении, перпендикулярном слоям, однако легко раскалываются вдоль них. Хорошо противостоят размоканию и не раскисают при воздействии влаги.
Эти качественные характеристики позволяют использовать глинистые сланцы в качестве отделочного материала, а также при изготовлении кровельных покрытий зданий.
Некоторые виды сланцев, содержащие примеси угля и природных битумов, используются в качестве топлива и как сырье для получения органических вяжущих материалов.
***
Качественные характеристики щебня
Классификация горных пород.
Классификация горных пород. Породообразующие минералы и их влияние на устойчивость камня к внешним агрессорам. Технические характеристики камня.
Основные виды горных пород. Возможность их использования при облицовке фасадов натуральным камнем.
При облицовке фасадов и интерьеров, внешних и внутренних покрытий, необходимо учитывать происхождение, химико-минералогический состав и технические характеристики натурального камня. Корректный выбор камня с необходимыми техническими характеристиками повлияет на срок службы изделий из него, снизит затраты на обслуживание и сохранит эстетические свойства в течение длительного времени.
Состав и строение горных пород зависят от формирующих их геологических процессов. В соответствии с главными геологическими процессами, различают три генетических типа горных пород:
1. Магматические. Эта группа делится на два вида: эффузивные и интрузивные. Эффузивные породы (излившиеся, изверженные) образуются при изливании магмы на поверхность земли и дна океана. К этой группе относятся базальты, диабазы, порфиты и др. Интрузивные или глубинные породы образуются при медленном остывании магмы и под большим давлением в глубинах земной коры и мантии.
К этой группе относятся граниты, лабрадориты, габбро.
2. Осадочные. Образуются в результате переотложения продуктов выветривания и разрушения различных горных пород, химического и механического выпадения осадка из воды, жизнедеятельности организмов или всех трех процессов одновременно. К этой группе относятся известняки, песчаники, доломиты и др.
3. Метаморфические. Образованы путем преобразования магматических, осадочных и самих метаморфических горных пород под воздействием высокой температуры, давления и различных химических процессов. К этой группе относятся мраморы, кварциты, сланцы и др.
Каждая группа горных пород имеет свой химико-минералогический состав, что определяет устойчивость породы к различным внешним воздействиям. Горные породы по химико-минералогическому составу подразделяются на сульфатные, силикатные и карбонатные породы.
1. Силикатные породы, где основой является диоксид кремния, – это в своем большинстве изверженного или магматического способа образования породы, такие как гранит, габбро, базальт и другие.
Среди осадочных пород – силикатными являются песчаники, а среди метаморфических – кварциты, сланцы и гнейсы.
2. К сульфатным породам относятся породы метаморфического происхождения, например мраморы.
3. Карбонатные породы – это в основном осадочные породы, например известняки и травертины.
Химико-минералогический состав породы необходимо учитывать при использовании камня на внешних работах, например при облицовке фасадов зданий. Цокольную часть, стилобаты и любые другие элементы, имеющие непосредственный контакт с дождевой водой, снегом, льдом и химией следует выполнять из силикатных пород, например из гранита. Поля стены, декоративные элементы фасада выше цоколя можно выполнить из любой из вышеперечисленных пород, например из известняка или того же гранита. Камень дольше сохранит свои технические и эстетические свойства, при использовании системы креплений на относе с воздушной прослойкой (вентилируемый фасад).
Помимо химико-минералогического состава, на устойчивость горной породы воздействию окружающей среды влияют физико-механические свойства камня.
Физико-механические характеристики различных горных пород могут иметь широкий диапазон, например магматические породы, имеют плотность от 2500 до 3200 кг/м3, осадочные от 2000 до 2900 кг/м3 и метаморфические от 2500 до 3000 кг/м3. При этом твердость и прочность камня не всегда находятся в прямой зависимости. По плотности камня не следует судить о его прочности. Иногда, очень твердые породы, такие как габбро и сиенит, довольно хрупки, что не позволяет делать из них сложные элементы сооружений.
Прочность горных пород зависит от их структуры и силы межзерновых связей. По прочности горные породы можно разделить на высокопрочные с пределом прочности при сжатии более 40 Мпа, средней прочности (10-40Мпа) и низкой прочности с (0,4-10Мпа).
Морозостойкость камня – это способность материала в насыщенном водой состоянии выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание без видимых признаков разрушения и без допустимого понижения прочности. При контакте камня с водой происходит его насыщение, при температурах ниже нуля вода замерзает в порах, увеличиваясь в объемах примерно на 9%. Лед, образующийся в порах материала, постепенно разрушает структуру камня, а количество выдерживаемых камнем подобных циклов зависит от прочности его межзерновых связей.Резюмируя, можно заключить, что при выборе камня для отдельно взятого проекта необходимо учитывать химико-минералогический состав камня для различных элементов здания, физико-механические характеристики, которые прописаны в строительных нормах региона строительства, в том числе учитывая тип изделий, уровень загрязнения и другие аспекты. В соответствии с действующими СНиП II-22-81 «Проектирование и применение панельных и кирпичных стен с различными видами облицовок» рекомендуется применять следующие породы для облицовки отдельных частей зданий:
• Цоколя, порталов: гранит, габбро, лабрадорит, базальт, диабаз;
• Поля стены: мрамор, известняк, туф, доломит, песчаник, травертин.
• Отдельно стоящих конструкций (ограждения балконов, парапетов и др.) – гранит.
Технические характеристики облицовочных плит из природного камня должны удовлетворять требованиям ГОСТ 9479, ГОСТ 9480, ГОСТ 23342.
Перейти к следующей статье: Визуальный аспект. Оценка декоративности породы. Селекция по цвету. Виды обработки.
Узнать о следующем семинаре для архитекторов и дизайнеров на тему облицовочного камня можно по e-mail: [email protected] или отправив сообщение здесь.
Камни, которые могут вас заинтересовать:
Проекты, которые могут вас заинтересовать:
Какие бывают горные породы?
Минералы, как правило, редко встречаются поодиночке. Их совокупности образуют горные породы, которые представляют собой естественные природные агрегаты из множества минералов. Те минералы, которых в породе больше всего (20— 50%), геологи называют породообразующими, остальные, которых обычно не более 2 — 3%, — акцессорными минералами (от лат.
accessorius — добавочный).
Каждая горная порода характеризуется степенью кристалличности, величиной и формой минералов, расположением мельчайших частиц относительно друг друга. По происхождению различают горные породы магматические, осадочные и метаморфические.
Магматические горные породы
Магматические горные породы образуются обычно на большой глубине, где преобладают высокие температуры и давление. Они кристаллизуются из очень горячих природных расплавов (из магмы) с характерным силикатным составом. На долю полевых шпатов в них в среднем приходится около 60%, кварца — около 12%, пироксена — около 12%. Глубинным магматическим породам присуще равномерное распределение зерен минералов. Магматические породы делят на две большие подгруппы: интрузивные (граниты, диориты, габбро) и эффузивные, т. е. вулканические (базальты, андезиты, липариты, дациты). Кроме того, по химическому составу условно выделяют кислые, основные и ультраосновные магматические породы. К кислым относятся породы, содержащие в среднем 64 — 78% кремнезема (Si02): граниты, дациты, грано-диориты.
Граниты (от лат. granulum — зернышко) возникают при кристаллизации магмы на глубине более 2 км. Внешне граниты — среднезернистые или крупнозернистые породы, имеющие светлую (розовую, красную, серую) окраску. Цвет гранитов во многом зависит от содержания калиевого полевого шпата. В этих породах преобладающими являются кварц (30 — 35%), полевой шпат (50 — 60%), плагиоклаз (10 — 15%). Акцессорных минералов бывает очень много: апатит, циркон, сфен, монацит, турмалин, биотит, магнетит и др. Насчитывается более двух десятков разновидностей гранитных пород. Среди них есть гигантозернистые пегматиты и мелкозернистые аляскиты. В зависимости от химического состава граниты могут быть плагиоклазовыми или щелочными. Плотность гранитов колеблется от 2,58 до 2,81 г/см3. Граниты различаются по своей форме, происхождению и глубине образования.
Удалось выяснить, что часть магматических расплавов, образовавших граниты, залегала на глубине 15 — 20 км, при этом были отмечены следы поднятия гранитной магмы со скоростью примерно 100 — 150 см в год. Мощности гранитных тел достигают 6 — 8 км.
Гранит — прочная горная порода с красивым рисунком расположения кристаллов. Когда хотят сказать о чем-то очень прочном, говорят «крепкий, как гранит». Действительно, из гранита делают фундаменты, опоры мостов. Гранитной брусчаткой выложены улицы. Нижние этажи городских зданий часто облицовывают этим камнем. Гранит может противостоять ветру, дождю и снегу. Это объясняется особенностями его кристаллического строения, а внешний облик зависит от размеров породообразующих минералов и их цвета. Как правило, цвет гранита — это цвет его основного компонента — калиевого полевого шпата. Особой разновидностью гранитов являются пегматиты — крупно- и гигантозернистые магматические породы. Из-за роста кристаллов кварца, проникающих сквозь полевые шпаты, пегматиты имеют вид «клинописи» на камне.
Отсюда и такие названия, как «письменный гранит», «еврейский камень» и др. Из пегматитов добывают слюду, полевой шпат, драгоценные камни.
Гранит, как и всякая другая порода, может разрушаться на открытом воздухе, но происходит это медленно и едва заметно. Исторический опыт использования полированных плит гранита, которые подвергались воздействию резких колебаний температуры и атмосферных осадков, показал, что поверхность плит может начать изменяться только через 200 — 250 лет. Однако в современном мире выхлопные газы автомобилей, кислотные дожди и заводской дым существенно ускоряют процесс разрушения гранитов.
Магматические расплавы иногда прорываются по трещинам на поверхность, изливаясь в виде вулканических потоков. Излившиеся (эффузивные) потоки отличаются неравномерной кристалличностью, а отдельные минералы заключены в пористую или стекловидную массу. Кристаллы в ней практически не видны. К таким горным породам относят базальты, которые по своему химическому составу являются основными породами (их плотность составляет 2,85 г/см3), и липариты — кислые породы с плотностью 2,59 г/см3.
Базальтовый расплав бывает сильно насыщен газами. Попадая на поверхность Земли, газы улетучиваются, оставляя поры, в результате чего порода становится ноздреватой. Иногда газов настолько много, что образующаяся горная порода (пемза) становится легче воды.
Осадочные горные породы
Осадочные горные породы — это разрушенные при выветривании и перемещенные водой или ветром обломки пород разного размера и формы. Осадочные породы покрывают 75% поверхности Земли. Их объединяют в четыре группы: обломочные, вулканогенно-обломочные (чаще их называют вулканогенно-осадочными или пирокластическими), глинистые и биохимические.
Обломочные породы состоят из обломков минералов, горных пород, остатков органических тел (например, из известковых скелетов животных, стволов и веток деревьев и др.). Обломки бывают крупными (более 10 мм) и мелкими (от I до 0,01 мм), имеют различную форму, иногда слабоокругленную, а иногда шарообразную. В группу обломочных пород входят пески, алевриты, галечники и продукты их разрушения.
Иногда обломки прочно скреплены глинистым веществом — природным цементом, который различается по своему составу и может быть кремнистым, карбонатным, железистым, глинистым. Плотность обломочных пород низкая — от 1.2 до 2.0 г/см2.
Осадочное происхождение имеют многие минералы — кальцит, доломит, гипс, галит, сильвин, ангидрит, лимонит и др. Их относят к минералам — индикаторам осадочных пород. Они могут возникать в самых разных физико-географических условиях. Например, железистые породы образуются на дне морей и озер, а также в болотах.
Особенно разнообразны известняки. Они накапливаются на дне морей или озер, встречаются в долинах рек и вблизи источников, где в воде много извести. Это широко распространенные известковые туфы — травертины.
Пирокластические породы находят вблизи действующих или давно потухших вулканов. Эти породы тесно связаны с вулканическими процессами, и поэтому их можно встретить как на суше, так и под водой, вблизи подводных вулканов. Они представляют собой смесь вулканических пеплов, песков, шлаков, пемзы и даже вулканических бомб.
Глинистые породы разнообразны. Встречается более 50 разновидностей глин, которые отличаются по своим минеральному, химическому и органическому составам. Их объединяет преобладание частиц, размеры которых колеблются от 0,01 до 0,001 мм.
Существуют две разновидности таких пород — глины и аргиллиты.
Биохимические породы образуются на дне озер, морей и океанов. К ним, например, относятся известняки-ракушечники, коралловые рифовые известняки, планктонные и фораминиферовые илы, озерный мел, диатомиты (диатомовые илы), сапропели (водорослевые илы) и другие, на суше — торф.
Метаморфические горные породы
Метаморфические горные породы образовались в результате изменения (метаморфизма) толщ осадочных или магматических пород. При сильном и длительном их сжатии, а также под воздействием высоких температур и газов в породах происходит изменение состава минералов, появляются новые минералы; эпидот, хлорит, тальк, серицит, графит и др. Самая известная из таких пород — мрамор, образующийся при метаморфизме известняков.
Чистый, белоснежный мрамор может просвечивать в слое толщиной до 30 см, что придает мрамору характерное для него мерцание. Под воздействием сжатия и высоких температур вулканические и осадочные породы превращаются в гнейсы, а каменные угли — в графиты. Пейсы — метаморфическая горная порода. Насчитывают около 40 разновидностей гнейсов. Их чаще всего можно встретить в Финляндии, Карелии, Восточной Сибири, в Канаде. Для гнейсов характерны серый или зеленовато-серый цвет, тонкая полосчатость из темных, почти черных и светлых прослоек, включения сплюснутых минералов и обломков пород.
В гнейсах видны следы микроскладок и изгибов слоев.
Гнейсы образуются при температурах от 400 до 900°С и давлении в 3 — 9 тыс. атмосфер. Такие условия существуют только в глубоких недрах Земли.
Образование гнейсов протекает в несколько этапов. Сначала осадочные породы (илы, пески) превращаются в глины и песчаники, а иногда в глинистые сланцы. Обычно это происходит в верхних горизонтах земной коры, где еще невелики температура и давление.
Затем по мере погружения в глубину и с возрастанием температуры и давления сланцы и песчаники резко уплотняются, теряя при этом воду; минералы «расплющиваются». Смена геологических условий приводит к появлению характерных листовидных и чешуйчатых «метаморфических» минералов: хлорита, талька, силиманита, ставролита и др. Высокие температуры и горячие магматические расплавы способствуют частичному расплавлению уже измененных пород. На последнем этапе гнейсы приобретают пластичные свойства и способны сминаться в складки, образуя иногда даже характерные гранито-гнейсовые купола. Эти преобразования происходят очень медленно и постепенно. Возраст гнейсов в большинстве районов Земли составляет 2 — 2,4 млрд. лет. Чем древнее такие породы, тем больше фаз метаморфизма они испытали.
|
В структуре Земли имеется множество химических элементов, в частности азот, кремний, железо, др. По месту образования осадочные горные породы подразделяют на морские и континентальные. В обширную группу объединены биогенные осадочные породы, которые сформировались из остатков погибших растений и животных. Данная группа включает доломиты, известняки, мел, трепел, ряд горючих полезных ископаемых (каменный уголь, нефть, горючие сланцы). Породы, которые образовались при осаждении из водных растворов, также относятся к осадочным (каменная соль, гипс, бурый железняк, т. Группа метаморфических горных пород образовалась путем химических изменений осадочных и магматических пород под действием высокого давления и высоких температур. Так, из глины получаются глинистые сланцы, из известняка — мрамор, из песка – твердые песчаники, преобразующиеся при определенных условиях в прочные кварциты. Похожие материалы: |
Химические элементы формируют соединения из которых состоят минералы. В свою очередь, скопления одного либо ряда минералов образуют горные породы. Так, из одного минерала состоят такие породы, как известняк, мрамор, гипс, из нескольких – базальт, гранит. В настоящее время в природной среде изучено около 1000 разных горных пород. Все они делятся на три обширные группы в зависимости от происхождения. Это осадочные, магматические и метаморфические горные породы.Осадочные горные породы являются покровом более 80% земной поверхности. Их характерными чертами являются пористость и слоистость. Обычно осадочные породы формируются в процессе накопления в океанах и морях остатков погибших живых организмов либо принесенных с суши частичек разрушенных горных пород. В связи с тем, что накопление осадочных пород происходит неравномерно, образованные слои имеют неравную толщину (мощность). Часто в осадочных породах ученые обнаруживают древние окаменелости растений и животных.
Местом образования морских пород является морское и океаническое дно. К этой группе принадлежат песок, некоторые виды глины, гравий. Примерами континентальных осадочных пород являются глина, лёсс. Глина представляет собой измельченные твердые горные породы и состоит из мелких чешуйчатообразных частиц. Глина обладает способностью хорошо впитывать влагу, это водоупорный и пластичный материал, имеющий разнообразную окраску. Широко распространена такая горная порода, как лёсс, которая, в отличие от глины, легко пропускает влагу. Лёсс состоит из кварца, углекислой извести, частиц глины, гидратов оксида железа.
д.).Магматические горные породы появляются при остывании магмы. Для них характерно кристаллическое строение, отсутствие слоистости. В этих породах не находят остатков умерших животных и растений. Породы данной группы делят на глубинные и излившиеся. Первые сформировались в глубине земной коры под большим давлением, где магма остывает крайне медленно. Самой распространенной горной кристаллической породой этого типа является гранит, в составе которого различают три минерала: слюда, полевой шпат и кварц. Излившиеся горные породы образуются в случае выхода магмы на поверхность Земли. Они выглядят как спекшаяся масса, иногда стекловидная (вулканическое стекло). Иногда может формироваться мелкокристаллическая порода – базальт.
Если магматические породы преобразуются под воздействием физических факторов среды, происходит их перекристаллизация. Например, из гранита образуется новая порода гнейс со слоистой структурой.Что такое метаморфические породы? | Геологическая служба США
Метаморфические породы возникли как некоторые другие типы горных пород, но существенно изменились по сравнению с их первоначальной изверженной, осадочной или более ранней метаморфической формой. Метаморфические породы образуются, когда горные породы подвергаются воздействию высокой температуры, высокого давления, горячих богатых минералами флюидов или, что чаще всего, некоторой комбинации этих факторов. Подобные условия встречаются глубоко внутри Земли или там, где встречаются тектонические плиты.
Процесс метаморфизма:
Процесс метаморфизма не плавит породы, а превращает их в более плотные и компактные породы.
Новые минералы создаются либо путем перегруппировки минеральных компонентов, либо в результате реакций с флюидами, проникающими в породы. Давление или температура могут даже превратить ранее метаморфизованные породы в новые типы. Метаморфические породы часто смяты, размазаны и складчаты. Несмотря на эти неудобные условия, метаморфические породы не нагреваются настолько, чтобы расплавиться, иначе они превратились бы в магматические породы!
Обычные метаморфические породы:
Обычные метаморфические породы включают филлит, сланец, гнейс, кварцит и мрамор.
Расслоенные метаморфические породы:
Некоторые виды метаморфических пород — например, гранито-гнейс и биотитовый сланец — сильно полосчатые или расслоенные. (Расслоение означает параллельное расположение определенных минеральных зерен, которое придает породе полосатый вид.) Слоистость образуется, когда давление сдавливает плоские или удлиненные минералы внутри породы, так что они становятся выровненными.
Эти породы имеют пластинчатую или пластинчатую структуру, которая отражает направление приложения давления.
Нерасслоенные метаморфические породы:
Нерасслоенные метаморфические породы не имеют пластинчатой или пластинчатой структуры. Существует несколько способов получения нерасслоенных горных пород. Некоторые горные породы, такие как известняк, состоят из минералов, которые не являются плоскими или удлиненными. Как бы сильно вы ни давили, зерна не выровняются! Другой тип метаморфизма, контактный метаморфизм, возникает, когда горячая магматическая порода внедряется в какую-то ранее существовавшую породу. Предварительно существовавшая порода по существу запекается под действием тепла, изменяя минеральную структуру породы без дополнительного давления.
Узнайте больше: Геологические образования, содержащие метаморфические породы
Метаморфические камни | Национальное географическое общество
Термин «метаморфоза» чаще всего используется в отношении процесса превращения гусеницы в бабочку.
Однако слово «метаморфоза» является широким термином, обозначающим переход от одного явления к другому. Даже камни, казалось бы, постоянное вещество, могут превратиться в новый тип камня. Горные породы, которые претерпевают изменения с образованием новой горной породы, называются метаморфическими горными породами.
В круговороте горных пород есть три разных типа горных пород: осадочные, изверженные и метаморфические. Осадочные и магматические породы начинались как нечто иное, чем скала. Осадочные породы изначально представляли собой отложения, которые уплотнялись под высоким давлением. Магматические породы образовались, когда жидкая магма или лава — магма, вышедшая на поверхность Земли, — остыли и затвердели. Метаморфическая порода, с другой стороны, начиналась как скала — будь то осадочная, магматическая или даже метаморфическая порода другого типа.Затем из-за различных условий внутри Земли существующая порода превратилась в метаморфическую породу нового типа.
Условия, необходимые для образования метаморфической породы, очень специфичны.
Существующая порода должна подвергаться воздействию высокой температуры, высокого давления или горячего, богатого минералами флюида. Обычно все три этих обстоятельства выполняются. Эти условия чаще всего встречаются либо глубоко в земной коре, либо на границах плит, где сталкиваются тектонические плиты. Чтобы создать метаморфическую породу, жизненно важно, чтобы существующая порода оставалась твердой и не плавилась.Если будет слишком много тепла или давления, скала расплавится и превратится в магму. Это приведет к образованию магматической породы, а не метаморфической породы.
Посмотрите, как гранит меняет форму. Гранит – магматическая горная порода, которая образуется, когда магма относительно медленно остывает под землей. Обычно он состоит в основном из минералов кварца, полевого шпата и слюды. Когда гранит подвергается сильному нагреву и давлению, он превращается в метаморфическую породу, называемую гнейсом.
Сланец — еще одна распространенная метаморфическая порода, образующаяся из сланца.
Известняк, осадочная порода, превратится в метаморфический мрамор, если будут соблюдены правильные условия.
Хотя метаморфические породы обычно образуются глубоко в коре планеты, они часто обнажаются на поверхности Земли. Это происходит из-за геологического поднятия и эрозии горных пород и почвы над ними. На поверхности метаморфические породы будут подвергаться процессам выветривания и могут распадаться на отложения. Затем эти отложения могут быть сжаты с образованием осадочных пород, которые запустят весь цикл заново.
Метаморфические породы Урок №14 | Мир вулканов
Горные породы образуются на Земле в виде изверженных, осадочных или метаморфических пород. Магматические породы образуются, когда горные породы нагреваются до точки плавления, которая образует магму. Осадочные породы образуются в результате сцементации отложений, или от уплотнения (сдавливания) отложений, или от перекристаллизации новых минеральных зерен, которые крупнее первоначальных кристаллов.
Метаморфические породы образуются в результате воздействия тепла и давления, превращая исходную или материнскую породу в совершенно новую породу. Исходная порода может быть либо осадочной, магматической, либо даже другой метаморфической породой. Слово «метаморфический» происходит от греческого и означает «Изменять форму».
На приведенной выше диаграмме показано, как горные породы на Земле постоянно менялись с течением времени от одного типа горных пород к другому. Эта смена типов горных пород называется «циклом горных пород».
Твердая порода может быть превращена в новую породу под действием напряжений, вызывающих повышение температуры и давления.Есть 3 основных агента, которые вызывают метаморфизм. Факторы, вызывающие повышение температуры, давления и химические изменения, — это три агента, которые мы собираемся изучить.
Повышение температуры может быть вызвано тем, что слои отложений погружаются все глубже и глубже под поверхность Земли.
По мере того, как мы спускаемся под землю, температура повышается примерно на 25 градусов по Цельсию на каждый километр спуска. Чем глубже залегают слои, тем выше становится температура.Большой вес этих слоев также вызывает повышение давления, что, в свою очередь, вызывает повышение температуры.
Спуск слоев горных пород в зонах субдукции вызывает метаморфизм двумя способами; сдвигающий эффект плит, скользящих мимо друг друга, вызывает изменение пород, соприкасающихся с опускающимися породами. Часть падающей породы расплавится из-за этого трения. Когда горная порода плавится, она считается магматической, а не метаморфической, но горная порода рядом с расплавленной породой может измениться под воздействием тепла и стать метаморфической горной породой.На приведенной выше диаграмме показано, где метаморфическая порода (ЖЕЛТАЯ ЗОНА) может образовываться в зоне субдукции.
Существует 3 фактора, вызывающих повышение давления, которое также вызывает образование метаморфических пород.
Эти факторы;
1.
Огромная масса вышележащих слоев отложений.
2.
Напряжения, вызванные столкновением плит в процессе горообразования.
3.
Напряжения, вызванные скольжением плит относительно друг друга, например касательные напряжения в зоне разлома Сан-Андреас в Калифорнии.
Факторы, вызывающие химические изменения в горных породах, также способствуют образованию метаморфических пород. Очень горячие жидкости и пары могут из-за экстремальных давлений заполнять поры существующих горных пород. Эти жидкости и пары могут вызывать химические реакции, которые со временем могут изменить химический состав материнской породы.
Метаморфизм может быть мгновенным, как при сдвиге горных пород на границах плит, или может длиться миллионы лет, как при медленном охлаждении магмы, погребенной глубоко под поверхностью Земли.
Есть три способа образования метаморфических пород.
Три типа метаморфизма: контактный, региональный и динамический метаморфизм.
Контактный метаморфизм происходит, когда магма вступает в контакт с уже существующей породой. Когда это происходит, температура существующих пород повышается, а также пропитывается жидкостью из магмы. Площадь, затронутая контактом магмы, обычно невелика, от 1 до 10 километров.В результате контактного метаморфизма образуются нерасслоенные (породы без расщепления) породы, такие как мрамор, кварцит и роговик.
На приведенной выше диаграмме магма проникла в слои известняка, кварцевого песчаника и сланца. Тепло, выделяемое магматическим очагом, превратило эти осадочные породы в метаморфические породы, мрамор, кварцит, роговик.
Региональный метаморфизм происходит на гораздо большей территории.В результате этого метаморфизма образуются такие породы, как гнейсы и сланцы. Региональный метаморфизм вызван крупными геологическими процессами, такими как горообразование.
Эти скалы, выставленные на поверхность, демонстрируют невероятное давление, из-за которого скалы изгибаются и ломаются в процессе горообразования. Региональный метаморфизм обычно приводит к образованию слоистых пород, таких как гнейсы и сланцы.
Динамический метаморфизм также происходит из-за горообразования. Эти огромные силы тепла и давления заставляют скалы изгибаться, складываться, дробиться, сплющиваться и раскалываться.
Метаморфические породы почти всегда тверже осадочных. Обычно они такие же твердые, а иногда и более твердые, чем магматические породы. Они образуют корни многих горных цепей и обнажаются на поверхности после того, как более мягкие внешние слои горных пород разрушаются. Многие метаморфические породы сегодня встречаются в горных районах и являются хорошим индикатором того, что древние горы присутствовали в районах, которые сейчас представляют собой невысокие холмы или даже плоские равнины. Метаморфические породы делятся на две категории: листоватые и беслистные.
Лиственные состоят из большого количества слюды и хлоритов. Эти минералы имеют очень четкую спайность. Расслоенные метаморфические породы будут расщепляться по линиям расщепления, которые параллельны минералам, из которых состоит порода. Сланец, например, расколется на тонкие листы. Foliate происходит от латинского слова, означающего листы, как листы бумаги в книге.
Ил и глина могут отлагаться и спрессовываться в осадочный горный сланец.Слои сланца могут погружаться все глубже и глубже в процессе отложения. Отложение – отложение породообразующего материала под действием любого природного фактора (ветра, воды, ледников) с течением времени. Поскольку эти слои погребены, температура и давление становятся все выше и выше, пока сланец не превратится в сланец. Сланец представляет собой мелкозернистую метаморфическую породу с идеальной спайностью, позволяющей раскалываться на тонкие пластины.
Сланец обычно имеет полосу от светлой до темно-коричневой. Сланец производится в результате метаморфизма низкой степени, вызванного относительно низкими температурами и давлением.
Сланец использовался человеком по-разному на протяжении многих лет. Одним из применений сланца было изготовление надгробий или надгробий. Сланец не очень твердый и легко поддается резке. Однако проблема сланца заключается в его идеальной спайности. Надгробия из сланца треснули и раскололись вдоль этих плоскостей спайности, так как вода просачивалась в трещины и замерзала, что приводило к расширению.Это замораживание-оттаивание, замораживание-оттаивание со временем расколот надгробие. Сегодня надгробия изготавливают из различных пород, наиболее широко используемыми породами являются гранит и мрамор. Сланец также использовался для меловых досок. Черный цвет хорошо подходил в качестве фона, а камень легко очищался водой. Сегодня использовать эту породу не очень выгодно из-за ее веса, раскалывания и растрескивания со временем.
Сланец представляет собой метаморфическую горную породу среднего качества.Это означает, что он подвергался большему нагреву и давлению, чем сланец, представляющий собой низкосортную метаморфическую породу. Как вы можете видеть на фотографии выше, сланец представляет собой более крупнозернистую породу. Отдельные зерна минералов видны невооруженным глазом. Многие из исходных минералов превратились в чешуйки. Поскольку он был сжат сильнее, чем сланец, он часто оказывается сложенным и скомканным. Сланцы обычно называют по основным минералам, из которых они образовались. Примерами этого являются битотитовый слюдяной сланец, роговообманковый сланец, гранатовый слюдяной сланец и тальковый сланец.
Гнейс – метаморфическая горная порода высокого качества. Это означает, что гнейс подвергся большему нагреву и давлению, чем сланец. Гнейс крупнее сланца и имеет отчетливую полосчатость. Эта полоса имеет чередующиеся слои, состоящие из разных минералов.
Минералы, из которых состоит гнейс, такие же, как и гранит. Полевой шпат является важнейшим минералом, входящим в состав гнейса наряду со слюдой и кварцем.Гнейс может образоваться из осадочной породы, такой как песчаник или сланец, или он может образоваться в результате метаморфизма грантита магматической породы. Гнейс может использоваться человеком в качестве камня для мощения и строительства.
Non-Foliates представляют собой метаморфические породы, которые вообще не имеют спайности. Кварцит и мрамор — два примера нелистовидных материалов, которые мы собираемся изучить.
Кварцит состоит из метаморфизованного песчаника.Кварцит намного тверже исходной породы песчаника. Он образуется из песчаника, вступившего в контакт с глубоко залегающими магмами. Кварцит похож на свою исходную породу. Лучший способ отличить кварцит от песчаника — разбить камни. Песчаник рассыплется на множество отдельных песчинок, а кварцит разобьется на зерна.
Мрамор представляет собой метаморфизованный известняк или доломит. И известняк, и доломит имеют большую концентрацию карбоната кальция (CaCO3).Мрамор имеет много разных размеров кристаллов. Мрамор имеет много цветовых вариаций из-за примесей, присутствующих при формировании. Некоторые из различных цветов мрамора: белый, красный, черный, пестрый и полосатый, серый, розовый и зеленый.
Мрамор намного тверже, чем его порода. Это позволяет ему полироваться, что делает его хорошим материалом для использования в качестве строительного материала, изготовления раковин, ванн и резьбы по камню для художников. Сегодня надгробия делают из мрамора и гранита, потому что оба этих камня очень медленно выветриваются и хорошо вырезаются с острыми краями.
Мрамор добывают в Вермонте, Теннесси, Миссури, Джорджии и Алабаме.
Напишите ответы на следующие вопросы полными предложениями на листе бумаги.
1.
Дайте определение своими словами, что такое метаморфическая горная порода.
2.
Какие три агента метаморфизма?
3.
Какие три типа метаморфизма существуют?
4.
Своими словами напишите определение рок-цикла.
Метаморфическая порода – обзор
Введение
Горючие метаморфические (КМ) породы, образующиеся в результате естественного сжигания угольного пласта в Мостском бассейне (МБ) (известном также как Северо-Чешский буроугольный бассейн), расположенном на северо-западе (СЗ ) Чешской Республики, широко известны как порцелланиты. Порцелланит — это термин, используемый в Чешской Республике для обозначения разноцветных яшмоподобных пород, образованных из глин в результате метаморфизма горения.В более старой литературе эти горные породы CM также называются Erdbrand, ausgebrannte Letten и фарфоровой яшмой. Порцелланиты из-за их бросающегося в глаза внешнего вида изучались многими авторами с конца восемнадцатого века.
О появлении «фарфоровой яшмы» в Духкове сообщил Ф. А. Рейсс (1793). Важные петрологические данные приведены Хибшем (1924, 1929), Ване (1961), Воллером (1982), Мацуреком и Зеленкой (1985), Федюком (1988) и совсем недавно Зеленкой и Мартиновской (1995).Большинство этих авторов сосредоточились на минералогии и химии тонкозернистых порцелланитов, тогда как минералогический состав менее распространенных паралав и шлаков оставался в основном без внимания. Кроме того, большинство статей этих авторов написаны на чешском языке, малодоступны и поэтому не цитируются даже в самых последних сборниках по метаморфизму горения (Sokol et al., 2005; Grapes, 2006).
Эта глава следует за работой Žáček et al. (2005, 2010) и представлены данные о минералогии паралав и шлаков, образованных из термически измененных карбонатов, присутствующих в подчиненном количестве в порцелланитовом протолите.Эти породы отличаются от типичных стеклообразных порцелланитов более или менее полнокристаллической структурой, наличием более или менее макроскопических (закристаллизованных) минеральных фаз и высокой магнитной восприимчивостью в пределах примерно от 50 до 500 (10 -3 СИ).
В КМ породах БМ выделено около 50 минералов и безымянных фаз: анатаз, ангидрит, анкерит, апатит, арагонит, бариоферрит, барит, бредигит, кальцит, цельзиан, халькопирит, кордиерит, корунд, кристобалит, диопсид, энстатит, эссенеит, фаялит, форстерит, графтонит кальция, гипс, гематит, герцинит, ильменит, киршштейнит, метакаолинит, маггемит, магнезиоферрит, магнетит, мелилиты, муллит, ортоферросилит, перовскит, плагиоклаз, пирит, кварц, секанинит, силлиманит, шпинель, сребродольскит, тридимит , Fe-аналог ренита, силикат кальция — Ca 2 SiO 4 , феррит кальция — CaFe 4 O 7 и несколько плохо идентифицированных фаз (Žáček et al., 2005, 2010, 2011).
Другие полезные ископаемые, связанные с метаморфизмом горения в ГМ, образовались во время редких недавних пожаров (Федюк и др., 2003). Процессы включают изменение пород горячими агрессивными газами или прямую сублимацию. К настоящему времени в этой ассоциации (в основном из разреза Билина) известны следующие минералы: алуноген, ангидрит, криптогалит, годовиковит, гипс, кладноит, летовицит, маскагнит, миллосевичит, аммиачная соль, сера, аморфный As-содержащий сера, реальгар, тенардит и чермигит (Боушка и Дворжак, 1997; Жачек и др.
, 1999, 2000).
В Чешской Республике СМ породы встречаются также в связи с внедрением основной или щелочной магмы или сжиганием отвалов, содержащих органический материал. Метаморфизм горения, связанный с магматической активностью, обычно имеет небольшой масштаб и в основном связан с пробками базальтов или фонолит-трахитов третичного возраста в горах Ческе-Стршедогоржи. Типичным примером является типовое местонахождение гибшита (Cornu, 1905), расположенное на холме Марианска гора (Мариенберг) в Усти-над-Лабем, где известковые ксенолиты мергеля в трахите содержат гибшит, связанный с апофиллитом и меланитом.
Наряду с вышеописанными горными породами, в результате недавних (техногенных) пожаров на отвалах в нескольких угольных районах Чешской Республики, особенно в Кладно в Среднечешском крае, образовались различные комплексы, состоящие примерно из 100 минералов и неназванных соединений. и в Радваницах, Восточная Богемия (например, Рост, 1937; Жачек, 1988; Жачек и Ондруш, 1997).
Они описаны в главе 5.
7.2 Классификация метаморфических горных пород – физическая геология
Существует два основных типа метаморфических пород: расслоенные, потому что они образовались в среде либо с направленным давлением, либо с напряжением сдвига, и те, которые не расслоены, потому что они образовались в среде без направленного давления или относительно близко к поверхности вообще с очень небольшим давлением.Некоторые типы метаморфических горных пород, такие как кварцит и мрамор, которые также образуются в условиях направленного давления, не обязательно проявляют слоистость, потому что их минералы (кварц и кальцит соответственно) не склонны к выравниванию (см. рис. 7.12).
Когда порода сжимается под направленным давлением во время метаморфизма, она, вероятно, будет деформирована, что может привести к изменению текстуры, так что минералы удлинятся в направлении, перпендикулярном основному напряжению (рис. 7.5). Это способствует формированию листоватости.
Когда горная порода нагревается и сжимается во время метаморфизма, а изменения температуры достаточно для образования новых минералов из существующих, существует вероятность того, что новые минералы будут вынуждены расти так, что их длинные оси будут перпендикулярны направление сдавливания. Это показано на рис. 7.6, где материнская порода представляет собой сланец с показанным напластованием.После нагревания и сжатия в породе образовались новые минералы, как правило, параллельные друг другу, а первоначальная слоистость была в значительной степени уничтожена.
Рисунок 7.6 Текстурные эффекты сжатия и выровненного роста минералов во время метаморфизма. На левой диаграмме представлены сланцы с напластованием в указанном направлении. На правой диаграмме представлен сланец (полученный из этого сланца), с кристаллами слюды, ориентированными перпендикулярно направлению основного напряжения, и исходное наслоение больше не видно.
[SE]На рис. 7.7 показан пример этого эффекта. На этом большом валуне слоистость все еще видна в виде темных и светлых полос, круто спускающихся вправо. Порода также имеет сильную сланцевую слоистость, которая является горизонтальной на этом снимке и образовалась из-за сжатия породы во время метаморфизма. Скала откололась от коренной породы вдоль этой плоскости расслоения, и вы можете видеть, что другие слабости присутствуют в той же ориентации.
Только сжатие и нагревание (как показано на рисунке 7.5), а также сжатие, нагрев и образование новых минералов (как показано на рис. 7.6) могут способствовать расслоению, но в большинстве случаев расслоение возникает, когда новые минералы вынуждены расти перпендикулярно направлению наибольшего напряжения (рис. 7.6). Этот эффект особенно силен, если новые минералы имеют пластинчатую форму, как слюда, или вытянутую форму, как амфибол. Минеральные кристаллы не обязательно должны быть большими, чтобы образовать слоистость. Сланец, например, характеризуется выровненными чешуйками слюды, которые слишком малы, чтобы их можно было увидеть.
Различные типы слоистых метаморфических пород, перечисленные в порядке степени или интенсивности метаморфизма и типа слоистости, включают сланец , филлит , сланец и гнейс (рис. 7.8). Как уже отмечалось, сланец образуется в результате низкостепенного метаморфизма сланца и имеет микроскопические кристаллы глины и слюды, выросшие перпендикулярно напряжению. Сланец имеет тенденцию ломаться на плоские листы. Филлит похож на сланец, но обычно нагревается до более высокой температуры; слюды стали больше и видны как блеск на поверхности. Там, где сланец обычно плоский, филлит может образовываться волнистыми слоями.
При формировании сланца температура была достаточно высокой, чтобы были видны отдельные кристаллы слюды, а также могут быть видны кристаллы других минералов, таких как кварц, полевой шпат или гранат.В гнейсе минералы могли быть разделены на полосы разных цветов. В примере, показанном на рис. 7.8d, темные полосы в основном относятся к амфиболу, а светлые полосы относятся к полевому шпату и кварцу. Большинство гнейсов содержат мало слюды или совсем не содержат ее, потому что они образуются при более высоких температурах, чем те, при которых слюда стабильна. В отличие от сланца и филлита, которые обычно образуются только из илистых пород, сланцы и особенно гнейсы могут образовываться из различных материнских пород, включая глинистые породы, песчаники, конгломераты и ряд как вулканических, так и интрузивных магматических пород.
Сланец и гнейс могут быть названы на основе присутствующих важных минералов. Например, сланец, полученный из базальта, обычно богат минералом хлоритом, поэтому мы называем его хлоритовым сланцем.
Один из сланцев может быть мусковит-биотитовым сланцем или просто слюдяным сланцем, или, если присутствуют гранаты, это может быть слюдяно-гранатовый сланец. Точно так же гнейс, который возник как базальт и в котором преобладает амфибол, является амфиболовым гнейсом или, точнее, амфиболитом .
Если камень зарыт на большую глубину и сталкивается с температурами, близкими к температуре его плавления, он частично расплавится. Образовавшаяся порода, включающая как метаморфизованный, так и магматический материал, известна как мигматит (рис. 7.9).
Рисунок 7.9 Мигматит из Праги, Чехия [http://commons.wikimedia.org/wiki/ File:Migmatite_in_Geopark_on_Albertov.JPG]
Как уже отмечалось, природа материнской породы определяет типы метаморфических пород, которые могут образоваться из нее в различных метаморфических условиях.
Виды горных пород, которые, как ожидается, могут образоваться при различных степенях метаморфизма из различных материнских пород, перечислены в Таблице 7.1. Некоторые породы, такие как гранит, не сильно изменяются при более низких степенях метаморфизма, потому что их минералы все еще стабильны до нескольких сотен градусов.
| Очень низкий класс | Низкосортный | Среднее качество | Высококачественный | |
|---|---|---|---|---|
| Приблизительные диапазоны температур | ||||
| Материнская порода | 150-300°С | 300-450°С | 450-550°С | Выше 550°C |
| Грязь | сланец | филлит | сланец | гнейс |
| Гранит | без изменений | без изменений | без изменений | гранит-гнейс |
| Базальт | хлоритовый сланец | хлоритовый сланец | амфиболит | амфиболит |
| Песчаник | без изменений | небольшое изменение | кварцит | кварцит |
| Известняк | небольшое изменение | мрамор | мрамор | мрамор |
Метаморфические породы, формирующиеся либо в условиях низкого давления, либо только в условиях ограничивающего давления, не расслаиваются.
В большинстве случаев это связано с тем, что они залегают неглубоко, а тепло для метаморфизма исходит от тела магмы, переместившегося в верхнюю часть земной коры. Это контактный метаморфизм . Некоторыми примерами неслоистых метаморфических пород являются мрамор , кварцит и роговик .
Мрамор представляет собой метаморфизованный известняк. Когда он образуется, кристаллы кальцита имеют тенденцию к увеличению, а любые осадочные текстуры и окаменелости, которые могли присутствовать, разрушаются.Если исходный известняк был чистым кальцитом, то мрамор, скорее всего, будет белым (как на рис. 7.10), но если в нем будут различные примеси, такие как глина, кремнезем или магний, мрамор может иметь «мраморный» вид.
Рисунок 7.10. Мрамор с видимыми кристаллами кальцита (слева) и обнажение полосчатого мрамора (справа) [ЮВ (слева) и http://gallery.usgs.gov/images/08_11_2010/a1Uh83Jww6_08_11_2010/large/DSCN2868.JPG (справа)] Кварцит представляет собой метаморфизованный песчаник (рис.
7.11). В нем преобладает кварц, и во многих случаях исходные кварцевые зерна песчаника спаяны с дополнительным кремнеземом.Большинство песчаников содержат некоторые глинистые минералы, а также могут включать другие минералы, такие как полевой шпат или фрагменты горных пород, поэтому большинство кварцитов имеют некоторые примеси кварца.
Даже если кварцит образовался во время регионального метаморфизма , кварцит не склонен к расслаиванию, потому что кристаллы кварца не выравниваются с направленным давлением. С другой стороны, любая глина, присутствующая в исходном песчанике, вероятно, будет преобразована в слюду во время метаморфизма, и любая такая слюда, вероятно, выровняется с направленным давлением.Пример этого показан на рисунке 7.12. Кристаллы кварца не выровнены, но все слюды выровнены, что указывает на наличие направленного давления во время регионального метаморфизма этой породы.
[Фото Сандры Джонстон, использовано с разрешения]
Hornfels — еще одна нерасслоенная метаморфическая порода, которая обычно образуется при контактном метаморфизме мелкозернистых пород, таких как аргиллиты или вулканические породы (рис. 7.13). В некоторых случаях роговики имеют видимые кристаллы минералов, таких как биотит или андалузит. Если бы роговики образовались в условиях отсутствия направленного давления, то эти минералы были бы ориентированы беспорядочно, а не рассланцованы, как если бы они образовались при направленном давлении.
Рисунок 7.13 Роговики из Новосибирской области России.
Темные и светлые полосы являются постельными принадлежностями. Порода перекристаллизована при контактовом метаморфизме и не имеет слоистости. (масштаб в см) [http://en.wikipedia.org/wiki/Hornfels#mediaviewer/ File:Hornfels.jpg]
Упражнение 7.2 Называние метаморфических горных пород
Дайте разумные названия для следующих метаморфических пород:
| Описание камня | Имя |
|---|---|
| Горная порода с видимыми минералами слюды и мелкими кристаллами андалузита.Кристаллы слюды постоянно параллельны друг другу. | |
| Очень твердая порода с зернистым внешним видом и стеклянным блеском. Нет никаких признаков расслоения. | |
| Мелкозернистая порода, расщепляющаяся на волнистые пластины. Поверхность листов имеет блеск. | |
Порода, в которой преобладают выровненные кристаллы амфибола. |
10.3 Классификация метаморфических горных пород – физическая геология, Первый университет Саскачевана, издание
.Метаморфические породы широко классифицируются как рассланцованные или нерасслоенные . Нерасслоенные метаморфические породы не имеют выровненных минеральных кристаллов. Нерасслоенные породы образуются при равномерном давлении или вблизи поверхности, где давление очень низкое. Они также могут образовываться, когда материнская порода состоит из блочных минералов, таких как кварц и кальцит, в которых отдельные кристаллы не выровнены, потому что они больше не находятся ни в одном измерении.Это различие нарушается в зонах интенсивной деформации, где даже такие минералы, как кварц, могут быть сжаты в длинные нити, как зубная паста из тюбика (рис. 10.13).
Рисунок 10.13 Породы хребта Западные Карпаты без деформации (слева) и после деформации (справа). Масштабная линейка: 1 мм.
Слева — недеформированная гранитная порода, содержащая минерал слюды биотит (Bt), плагиоклазовый полевой шпат (Pl), калиевый полевой шпат (Kfs) и кварц (Qtz). Справа — метаморфическая порода (милонит), образовавшаяся в результате сильной деформации гранитных пород.Кристаллы кварца уплощены и деформированы. Остальные минералы были измельчены и деформированы в мелкозернистую матрицу (Mtx). Источник: Farkašovský et al. (2016) CC BY-NC-ND. Щелкните изображение, чтобы просмотреть оригинальные подписи к рисункам и получить доступ к полному тексту. Четыре распространенных типа слоистых метаморфических пород, перечисленных в порядке метаморфических степеней или интенсивности метаморфизма, это сланец , филлит , сланец (произносится как «шист») и гнейс »).Каждый из них имеет характерный тип слоения
.Шифер
Сланец (рис. 10.14) образуется в результате низкосортного метаморфизма сланца.
Сланец имеет микроскопические кристаллы глины и слюды, которые выросли перпендикулярно направлению максимального напряжения. Сланец имеет тенденцию ломаться на плоские листы или пластины, это свойство описывается как расщепление сланца.
Phyllite
Филлит (рис. 10.15) подобен сланцу, но обычно нагревается до более высокой температуры. В результате слюды стали крупнее. Они по-прежнему не видны как отдельные кристаллы, но больший размер приводит к атласному блеску на поверхности. Спайность филлита слегка волнистая по сравнению со спайностью сланца.
Рисунок 10.15 Филлит, мелкозернистая листоватая метаморфическая порода.
Слева — образец руки с атласной текстурой. Справа: скала того же типа в обнажении в городе Шопрон, Венгрия. Источник: Карла Панчук (2018 г.) CC BY-SA 4.0. Фотографии: Left-Chadmull (2006) Источник просмотра Public Domain; Справа — Laszlovszky András (2008) CC BY-SA 2.5 посмотреть исходный код Schist
Сланец(рис. 10.16) образуется при более высоких температурах и давлениях и содержит кристаллы слюды, которые достаточно велики, чтобы их можно было увидеть без увеличения.Отдельные грани кристалла могут мигать, когда образец поворачивается на свету, из-за чего кажется, что камень сверкает. Другие минералы, такие как гранат, также могут быть видны, но нередко можно обнаружить, что сланец состоит преимущественно из одного минерала.
Рисунок 10.16 Сланец, листоватая метаморфическая порода со средним и высоким содержанием золота. Образец сверху показывает свет, отражающийся от кристаллов слюды. Внизу — крупный план кристаллов слюды и граната. Источник: Карла Панчук (2018) CC BY-NC-SA 4.
0. Фото Р. Веллера/Cochise College. Щелкните изображение, чтобы просмотреть источники фотографий и условия использования. Гнейс
Гнейс (рис. 10.17) образуется при самых высоких давлениях и температурах и имеет достаточно большие кристаллы, чтобы их можно было увидеть невооруженным глазом. Гнейс состоит из минералов, которые разделены на полосы разных цветов. Полосы цветов определяют слоистость внутри гнейса. Иногда полосы очень заметны и непрерывны (рис. 10.17, вверху справа), но иногда они больше похожи на линзы (вверху слева).Темные полосы в основном представлены амфиболом, а светлые полосы — полевым шпатом и кварцем. Большинство гнейсов содержат мало слюды или совсем не содержат ее, потому что они образуются при более высоких температурах, чем те, при которых слюда стабильна.
Рисунок 10.17 Гнейс, крупнозернистая, высокосортная метаморфическая порода, характеризуется цветными полосами. Образцы сверху, показывающие, что цветные полосы могут быть непрерывными (слева) или менее продолжительными (справа).
Дно – гнейс в обнажении в заливе Бельтевига, Норвегия. Обратите внимание на светлые и темные полосы на камне. Источник: Карла Панчук (2018 г.) CC BY-SA 4.0. Нажмите на изображение, чтобы увидеть больше атрибуций. В то время как сланец и филлит обычно образуются только из протолитов илистых пород, сланцы и особенно гнейсы могут образовываться из различных материнских пород, включая глинистые породы, песчаники, конгломераты и ряд как вулканических, так и интрузивных магматических пород.
Сланец и гнейс могут быть названы на основе присутствующих важных минералов: сланец, полученный из базальта, обычно богат минералом хлоритом, поэтому мы называем его хлоритовым сланцем.Один из сланцев может быть мусковит-биотитовым сланцем или просто слюдяным сланцем, или, если присутствуют гранаты, это может быть слюдяно-гранатовый сланец. Точно так же гнейс, который возник как базальт и в котором преобладает амфибол, является амфиболовым гнейсом или амфиболитом (рис.
10.18).
Метаморфические породы, образующиеся в условиях низкого давления или под действием всестороннего всестороннего давления, не расслаиваются. В большинстве случаев это связано с тем, что они залегают недостаточно глубоко, а тепло для метаморфизма исходит от тела магмы, переместившегося в верхнюю часть земной коры.Метаморфизм, который происходит из-за близости к магме, называется контактным метаморфизмом . Некоторыми примерами неслоистых метаморфических пород являются мрамор , кварцит и роговик .
Мрамор
Мрамор (рис. 10.19) представляет собой метаморфизованный известняк. Когда он формируется, кристаллы кальцита перекристаллизовываются в (преобразовываются в более крупные блочные кристаллы кальцита), а любые осадочные текстуры и окаменелости, которые могли присутствовать, разрушаются.Если исходный известняк представляет собой чистый кальцит, то мрамор будет белым. С другой стороны, если в нем есть такие примеси, как глина, кремнезем или магний, мрамор может иметь «мраморный» вид (рис. 10.19, внизу).
Рисунок 10.19 Мрамор представляет собой нерасслоенную метаморфическую породу с известняковым протолитом. Слева – мрамор из чистого кальцита белого цвета. Вверху справа: микроскопическое изображение кристаллов кальцита в мраморе, которые имеют блочную форму и не выровнены. Внизу справа — стена карьера, показывающая «мраморность», возникающую, когда известняк содержит компоненты, отличные от кальцита. Источник: Карла Панчук (2018) CC BY-NC-SA.
Нажмите на изображение, чтобы увидеть больше атрибуций. Кварцит
Кварцит (рис. 10.20) представляет собой метаморфизованный песчаник. В нем преобладает кварц, и во многих случаях исходные кварцевые зерна песчаника спаяны с дополнительным кремнеземом. Песчаник часто содержит некоторые глинистые минералы, полевой шпат или каменные фрагменты, поэтому кварцит также может содержать примеси.
Рисунок 10.20 Кварцит представляет собой нерасслоенную метаморфическую породу с протолитом из песчаника.Слева — кварцит из хребта Барабу, штат Висконсин. Справа — микрофотография, показывающая зерна кварца в кварците из Южных Аппалачей. В верхней левой половине изображения блочные кристаллы кварца демонстрируют некоторые признаки выравнивания, идущего от верхнего правого угла к нижнему левому. Источник: Карла Панчук (2018 г.) CC BY-SA 4.0. Микрофотография: Геолог (2011 г.) CC BY-SA 3.0 источник просмотра Даже если кварцит образовался под направленным давлением, он, как правило, не расслаивается, поскольку кристаллы кварца обычно не выравниваются с направленным давлением.
С другой стороны, любая глина, присутствующая в исходном песчанике, вероятно, будет преобразована в слюду во время метаморфизма, и любая такая слюда, вероятно, выровняется с направленным давлением.
Хорнфельс
Hornfels — еще одна нерасслоенная метаморфическая порода, которая обычно образуется во время контактного метаморфизма мелкозернистых пород, таких как аргиллиты или вулканические породы. В роговиках встречаются различные продолговатые или пластинчатые минералы (например, слюды, пироксен, амфибол и другие) в зависимости от точных условий и материнской породы, но поскольку давление в каком-либо конкретном направлении не было существенно выше, эти кристаллы остаются беспорядочно ориентированными.
Роговики на рис. 10.21 (слева), по-видимому, имеют гнейсоподобные полосы, но на самом деле они отражают чередующиеся слои песчаника и сланца, которые были в протолите. Они не связаны с выстраиванием кристаллов вследствие метаморфизма. Справа на рис. 10.21 представлен микроскопический вид другого образца роговиков, также из осадочного протолита.
Темная полоса наверху от исходного постельного белья. Здесь видно, что коричневые кристаллы слюды (биотита) не выровнены.
Природа материнской породы определяет типы метаморфических пород, которые могут образовываться из нее при различных условиях метаморфоза (температура, давление, флюиды).
Виды горных пород, которые, как ожидается, могут образовываться при различных степенях метаморфизма из различных материнских пород, перечислены в Таблице 10.1.
Некоторые горные породы, такие как гранит, не сильно изменяются при более низких степенях метаморфизма, потому что их минералы все еще стабильны до нескольких сотен градусов. Песчаник и известняк также не сильно меняются, потому что их метаморфические формы (кварцит и мрамор соответственно) имеют тот же минеральный состав, но вновь образовали более крупные кристаллы.
С другой стороны, некоторые породы могут существенно измениться.Грязная порода (например, сланец, аргиллит) может начинаться как сланец, а затем переходить в филлит, сланец и гнейс, при этом по пути образуется множество различных минералов. Сланец и гнейс также могут образовываться из песчаника, конгломерата и ряда как вулканических, так и интрузивных магматических пород.
Если метаморфическая порода достаточно нагрета, она может начать подвергаться частичному плавлению так же, как это происходит с магматическими породами. Более кислые минералы (полевой шпат, кварц) будут плавиться, а более мафические минералы (биотит, роговая обманка) — нет.Когда расплав снова кристаллизуется, в результате получается светлая магматическая порода с вкраплениями темной метаморфической породы. Эта смешанная порода называется мигматит (рис. 10.22). Обратите внимание, что слоистость, присутствующая в метаморфической породе, больше не присутствует в магматической породе. Жидкости не могут выдерживать дифференциальное напряжение, поэтому при кристаллизации расплава расслоение исчезает.
Рисунок 10.22 Мигматит, сфотографированный недалеко от Гейрангер-фьорда в Норвегии. Источник: Siim Sepp (2006) CC BY-SA 3.0 посмотреть источник Интересная характеристика мигматитов птигматический (произносится как «тигматический ») складчатый .
Эти складки кажутся невозможными, потому что они окружены породой, которая не проявляет такой же сложной деформации (рис. 10.23). Как эти волнистые складки могли попасть туда, если остальная часть скалы не была сложена таким же образом?
Ответ на загадку тайгматической складки заключается в том, что сложенный слой намного жестче, чем окружающие слои. Когда на скалу действуют сжимающие силы, жесткий слой прогибается, но окружающая порода скорее течет, чем прогибается, потому что она недостаточно прочна, чтобы прогибаться.
Какая метаморфическая порода описана в каждом из следующих?
- Горная порода с видимыми минералами слюды и мелкими кристаллами андалузита. Кристаллы слюды постоянно параллельны друг другу.
- Очень твердая порода с зернистым внешним видом и стеклянным блеском. Нет никаких признаков расслоения.
- Мелкозернистая порода, расщепляющаяся на волнистые пластины. Поверхность листов имеет блеск.
- Порода, в которой преобладают выровненные кристаллы амфибола.
Каталожные номера
Фаркашовский, Р., Бонова, К., и Кошут, М. (2016). Микроструктурные, модальные и геохимические изменения в результате милонитизации гранодиоритов – на примере Роловской зоны сдвига (Черная гора, Западные Карпаты, Словакия). Геологос 22 (3), 171-190. doi: 10.1515/logos-2016-0019 Посмотреть полный текст
ГЛАВА 8 (Метаморфические породы)
ГЛАВА 8 (Метаморфические породы)ГЛАВА 8: Метаморфические породы
1.
Метаморфические породы — это те породы, которые претерпели изменения в минералогии, текстуре и/или химическом составе в результате изменений температуры и давления. Первоначальная порода могла быть магматической, осадочной или другой метаморфической породой.
2. Давление и тепло, которые вызывают метаморфизм, являются следствием трех сил:
(а) внутреннее тепло Земли.
(б) масса вышележащей породы.
(c) горизонтальные или тектонические силы, вызывающие деформацию горных пород.
3. Рисунок 8.1 : Давление и температура увеличиваются по мере того, как мы углубляемся в землю. Температура увеличивается с глубиной с разной скоростью в зависимости от местоположения.
4, Рисунок 8.2 : Мера скорости, с которой температура увеличивается с глубиной, является мерой геотермического градиента . На большей части земной коры геотермический градиент составляет ~30 90 284 o 90 285 /км, но в некоторых регионах он выше, а в некоторых ниже.
Типы метаморфизма
Существует несколько видов метаморфизма.
1. Контактовый метаморфизм (рис. 8.3, 8.14 и 8.15) : обычно происходит там, где высокие температуры ограничены небольшой областью, как правило, вокруг краев магматических интрузий. Геотермальные градиенты высокие.
2. Гидротермальный метаморфизм (рис. 8.3) : обычно происходит вдоль центров спрединга срединно-океанических хребтов, где нагретая морская вода просачивается через горячий трещиноватый базальт. Химические реакции между нагретой морской водой и базальтом приводят к метаморфизму базальта.Гидротермальный метаморфизм также может происходить на континентах, где породы земной коры метаморфизованы вторжением горячих флюидов, связанных с магматическими интрузиями.
3. Погребальный метаморфизм (рис. 8.3) : происходит, когда осадочные породы, подвергшиеся диагенезу, погребаются еще глубже. Диагенез переходит в погребальный метаморфизм, относительно мягкий тип метаморфизма, возникающий в результате тепла и давления, оказываемых вышележащими отложениями и осадочными породами.
Хотя могут происходить частичные изменения минералогии и текстуры, слоистость и другие осадочные структуры обычно сохраняются.
4. Региональный метаморфизм (рис. 8.3) : Когда температура и давление превышают диапазон погребального метаморфизма, региональный метаморфизм берет верх. Региональный метаморфизм происходит в условиях высоких температур и давлений, которые могут распространяться на большие площади. Региональный метаморфизм приводит к интенсивным изменениям минералогии и текстуры горных пород, обычно до такой степени, что первоначальные осадочные структуры разрушаются. Региональный метаморфизм обусловлен прежде всего тектоническими силами, связанными с взаимодействием литосферных плит.Это происходит в районах активной субдукции и горообразования.
5. Катакластический метаморфизм : Метаморфизм высокого давления, возникающий в результате дробления и сдвига горных пород во время тектонических движений, в основном вдоль разломов. Катакластический метаморфизм обычно локализуется вдоль плоскостей разломов (областей отрыва, где породы соскальзывают одна с другой).
Катакластический метаморфизм производит расколотые, сильно деформированные породы, называемые милонитами .
Метаморфические сорта и метаморфические фации
1. Рисунки 8.12 и 8.13 : Степень метаморфизма может быть определена на основе степени метаморфизма и Метаморфических фаций . Термин «метаморфические фации» описывает группировку горных пород различного минерального состава, образовавшихся в условиях различной температуры и давления. Метаморфические фации охватывают различные регионы в пространстве P-T и названы на основе определенных характерных минералов, которые образуются в результате метаморфизма преимущественно базальта.
2.Метаморфические породы, образовавшиеся при самых низких метаморфических температурах и давлениях (< 250 o С и <4 кбар), можно рассматривать как метаморфических пород очень низкой степени . Базальт, метаморфизованный в условиях очень низкого P-T, характерно образует определенные минералы, называемые цеолитами (рис.
8.12) , отсюда и название Zeolite Facies для этого диапазона P-T условий. Однако горные породы, отличные от базальта, метаморфизованные в аналогичных условиях, могут не содержать минералов цеолита, потому что они не имеют надлежащих химических ингредиентов.Однако эти другие породы все еще можно рассматривать как образовавшиеся в пределах цеолитовой фации метаморфизма.
3. Метаморфические породы, сформировавшиеся в пределах P-T интервала 2-9 кбар и 250-450 o C, могут быть отнесены к низкосортным метаморфическим породам. Основные вулканические породы, метаморфизованные в этих условиях, содержат зеленые минералы, такие как хлорит и эпидот, отсюда и название Greenschist Facies . Породы другого состава, метаморфизованные в аналогичных P-T условиях, могут не содержать этих минералов, но все же считается, что они были метаморфизованы до зеленосланцевой фации.
4. Породы, метаморфизованные в пределах Р-Т интервала 2-9 кбар и 450-700 o С, относятся к метаморфическим породам средней степени .
Основные магматические породы, метаморфизованные в средних условиях, содержат большое количество амфибола, поэтому эта область пространства PT называется амфиболитовой фацией .
5. Высшим классом метаморфизованных основных вулканитов являются пироксеновые гранулиты, представляющие собой породы, содержащие пироксен и Са-плагиоклаз. Высокосортные метаморфические породы гранулитовой фации образуются при температурах >700 o C и давлениях в диапазоне 4-10 кбар.
6. Метаморфизм при очень высоких давлениях и относительно низких температурах, например, происходящий вдоль зон субдукции, составляет голубых сланцевых фаций , поскольку метаморфизованные в этих условиях базальты и сланцы часто содержат голубые амфиболы, называемые глаукофаном.
7. Породы, образовавшиеся при чрезвычайно высоких давлениях (>10 кбар) и температурах от умеренных до высоких, называются эклогитами и часто богаты гранатом и пироксеном.
8.
Роговики включают серию пород, образовавшихся в результате контактового метаморфизма при низких давлениях и широком диапазоне температур.
9. Рисунок 8.15 : Hornfels — это метаморфические породы, которые были приготовлены на месте соседней магматической интрузией. Роговики обычно представляют собой продукты перекристаллизации исходной породы (обычно осадочной породы) при нагревании в сочетании с химическими реакциями с участием горячих флюидов из близлежащего магматического вторжения. Эти горячие флюиды проникают в горные породы через трещины и поры и вступают в реакцию с исходными минералами с образованием новых минералов. Край измененной породы вокруг магматической интрузии называется контактным ореолом .
10. Некоторые породы, подвергшиеся метаморфизации при более высоких давлениях и температурах, могут повторно метаморфизироваться при более низких температурах и давлениях, особенно в присутствии флюидов, в процессе, называемом ретроградным метаморфизмом .
Например, амфиболит может быть частично реметаморфизован в зеленый сланец. Серпентиновые минералы часто являются продуктами ретроградного метаморфизма ультраосновных пород.
Метаморфические породы и текстуры
1.Метаморфические породы характеризуются определенным набором минералов. Они включают знакомые минералы, такие как кварц, полевой шпат, слюда и в некоторых случаях пироксен. Новые минералы включают гранат, ставролит и кианит, которые встречаются только в метаморфических породах.
2. Метаморфические породы можно разделить на две группы в зависимости от их метаморфической структуры: (1) слоистых и (2) нерасслоенных .
Расслоение
1. Рисунок 8.4 : Деформация некоторых горных пород, таких как сланцы и глинистые песчаники (граувакки), приводит к структурным изменениям, включающим образование плоских или волнистых параллельных плоскостей внутри метаморфизованной породы.
Эти плоские или волнистые плоскости называются слоением .
2. Слоистость обычно разрезает породы под углом к исходной слоистости, если только деформация не такова, что слоистость и слоистость совпадают.
3. Рис. 8.5 : Расслоение в основном образуется в горных породах, содержащих пластинчатые минералы, такие как слюда и хлорит. Эти плитчатые минералы обычно образуются при метаморфозе сланца и глинистого песчаника (граувакка). По мере роста этих пластинчатых минералов их плоскости приобретают предпочтительную ориентацию, обычно перпендикулярную основному направлению сил, сжимающих породу.Минералы в исходной породе, пережившие метаморфизм, могут вращаться во время деформации, приобретая предпочтительную ориентацию, параллельную пластинчатым минералам.
4. Минералы, такие как амфиболы с длинными удлиненными кристаллами, также склонны принимать предпочтительную ориентацию во время метаморфизма. Удлиненные кристаллы амфибола выстраиваются параллельно плоскости расслоения и, кроме того, указывают в общем направлении, образуя линейность .
5. Фолированные породы, такие как сланец, легко расщепляются вдоль плоскостей расслоения, характеристика, называемая сланцевой спайностью (рис.8.6) .
Листовые и родственные породы
1. Рис. 8.7 : Метаморфизм сланцев и глинистых песчаников приводит к образованию различных слоистых метаморфических пород в зависимости от степени деформации (метаморфическая степень).
2. Рис. 8.8: Слоистость, обусловленная главным образом ориентацией плитчатых минералов, образует ряд метаморфических пород, названных в порядке возрастания степени метаморфизма сланец (самая низкая степень) — филлит — сланец .Сланцевая форма в пределах П-Т поля верхнего низко-среднестепенного метаморфизма. Увеличение степени метаморфизма сопровождается увеличением размеров пластинчатых кристаллов. Плитчатые минералы в сланце слишком малы, чтобы их можно было увидеть. В филлите чешуйки увеличились, о чем свидетельствует увеличение блеска.
В сланцах пластинчатые минералы хорошо видны невооруженным глазом.
3. Сланец часто называют в честь их самых распространенных полезных ископаемых. Так различают кварц-слюдяные сланцы, гранат-слюдяные сланцы ( рис.8.10 ), мусковитовый сланец и актинолитовый сланец.
4. Рис. 8.7 и 8.8: При высоких степенях метаморфизма гнейсы образуют . Гнейс представляет собой метаморфическую породу с высоким содержанием золота, состоящую из светлых и темных минералов, разделенных на полосы, линзы или прожилки. В целом, основные минералы, такие как биотитовая слюда и амфибол, сконцентрированы в темных полосах, тогда как светлые минералы, такие как кварц и полевой шпат, сконцентрированы в светлых полосах. Гнейс крупнозернистый и, как правило, имеет плохую слоистость из-за повышенного содержания неплитчатых минералов, таких как кварц и полевой шпат.
5. Амфиболит в основном состоит из длинных тонких кристаллов амфиболов, ориентированных в одном направлении.
Иногда видны отдельные светлые полосы полевого шпата. Амфиболиты образуются в результате метаморфизма основных магматических пород.
6. Если метаморфизм достигает температуры > 700 o С, горные породы могут начать частично плавиться. Образовавшаяся жидкость, богатая кремнеземом, проникнет в частично расплавленную породу в виде ряда жил и прожилков, образуя мигматит .
7. Гранулит представляет собой метаморфическую породу с высоким или очень высоким содержанием золота, имеющую зернистую структуру, обычно состоящую из кварца, плагиоклаза, пироксена, граната и алюминиево-силикатного минерала, называемого силлиминитом. Кристаллы обычно изометричные (одинаковый диаметр по длине и ширине) и редко имеют слоистость. Гранулит образуется в результате метаморфизма сланца, граувакки и многих видов магматических пород.
8. Рисунок 8.11 : Метаморфизм сланца дает определенные индексные минералы, которые характеризуют различные степени метаморфизма.
Эти минералы можно использовать для оценки последовательности и степени метаморфизма в горной летописи. Это делается в полевых условиях путем картирования первого появления индексного минерала и построения изоградных линий. Изограды используются для определения типа и степени метаморфизма в пределах определенного региона.
Прочие нерасслоенные горные породы
1. В результате метаморфизма богатого кварцем песчаника образуется кварцит e (рис. 8.9), очень твердая нерасслоенная метаморфическая порода, почти полностью состоящая из кремнезема.
2. Метаморфизм известняка и доломита вызывает перекристаллизацию кальцита с образованием мрамора (рис. 8.9) . Кристаллы кальцита в мраморе обычно срастаются и имеют одинаковый размер.
3. Роговицы образуются контактовым метаморфизмом ( рис. 8.15 ). Роговики практически сварены на месте соседней магматической интрузией без деформации. Таким образом, текстуры отражают простую рекристаллизацию и обычно являются гранулированными.