Региональный метаморфизм и связанные с ним процессы минералообразования

Наиболее сильные изменения как эндогенных, так и экзогенных образований наступают при так называемом региональном метаморфизме, когда вследствие тектонических перемещений целые области верхних участков земной коры могут оказаться в глубинных условиях, т. е. в условиях сильно повышенных температур и давлений или в условиях мощного проявления горообразующих процессов.

В этих условиях весьма существенно меняются минералогический и химический составы горных пород и руд, а также их свойства и внешний облик. Образовавшиеся в экзогенных условиях богатые водой соединения превращаются в безводные или бедные водой (например, опал переходит в кварц, лимонит - в гематит или магнетит и т. д.). Одновременно происходит перекристаллизация вещества (например, органогенный известняк превращается в мрамор с уничтожением прежних структурных особенностей). Во многих породах, в том числе в изверженных, происходит полная перегруппировка компонентов с образованием новых минералов. Некоторые минералы, такие, как гипс, самородная сера, каменная соль и др., совершенно не встречаются в метаморфических толщах. Химические реакции под влиянием высоких давления и температуры стремятся итти в сторону образования минералов с уменьшенным объемом и повышенным удельным весом. Парагенезис минералов зависит не только от состава метаморфизующихся пород, но и в значительной мере также от глубины, на которой происходит метаморфизм, т. е. от термодинамических условий.

Рис. 58. Обнажение кристаллических сланцев на берегу р. Пыпмы (Урал)

Сами породы под влиянием сильных динамических воздействий превращаются в кристаллические сланцы (рис. 58), способные раскалываться на пластинки и плитки (глинистые сланцы, аспидные сланцы, слюдяные сланцы, гнейсы и др.). Если метаморфизму подвергаются тонкослоистые осадочные породы, причем направление давления совпадает с направлением слоистости или близко к нему, то происходит сминание прослонков с образованием многочисленных мелких складок подобно тому, как это изображено на рис. 59.

Рис. 59. Тонкослоистая кварцево-магнетитовая порода, собранная в мелкие складки. 1/4 нат. вел

В перегруппировках минерального вещества бесспорную роль играют такие компоненты, как H₂O, CO₂ и другие минерализаторы, с помощью которых совершаются не только перекристаллизация масс, но и явления метасоматоза и даже переотложение минерального вещества. Источником H₂O и CO₂ в данном случае являются либо магматические погоны, либо те же породы, которые подвергаются метаморфизму. Из некоторых среди них, особенно из осадочных, в процессе перекристаллизации их массы в агрегаты безводных минералов должны освобождаться весьма существенные количества воды и отчасти углекислоты. В условиях повышенных температур и давлений эта метаморфическая вода должна приобретать все свойства типичных гидротерм, генетически связанных с интрузивной магматической деятельностью, т. е. повышенную способность к растворению, переносу и отложению минералов вдоль трещин или путем метасоматоза.

Однако это не исключает возможности также пропитывания метаморфизующихся пород парами магматических вод, особенно в районах внедрения крупных интрузивов кислых изверженных пород.

Среди месторождений полезных ископаемых, встречающихся в метаморфизованных толщах, выделяются следующие, несколько различные по генетическим признакам, типы:

• а) метаморфизованные месторождения, т. е. месторождения, существовавшие до момента метаморфизма (например, осадочные месторождения железа и марганца), и
• б) метаморфические месторождения, возникшие лишь в процессе метаморфизма.

Примером месторождений последнего типа может служить образование в метаморфических толщах графита за счет органических остатков. Известны случаи происхождения скрытокристаллического графита с отпечатками растении за счет пластов каменного угля (в метаморфических толщах восточного склона Урала). В данном случае графит, как новообразование, уже не представляет собой горючего ископаемого вследствие коренного изменения первоначальных свойств и потери летучих веществ.

Рис. 60. Схема строения 'жил альпийского типа'

К этому же типу месторождений относятся чрезвычайно интересные в минералогическом отношении так называемые "жилы альпийского типа" (название дано по месту их первоначального изучения). Эти жилы давно обратили на себя внимание минералогов тем, что в них встречаются замечательные по красоте друзы кристаллов различных минералов. Они приурочены к полым трещинам разрыва, возникшим в метаморфических толщах обычно вкрест сланцеватости пород (рис. 60). Характернейшей особенностью состава этих жил является то, что в них выкристаллизовываются те же самые минералы, которые возникают в процессе метаморфизма в самих окружающих породах, и примерно в тех же количественных соотношениях. Лишь более легко растворимые, редкие в породах минералы, содержащие Ti, Р, Сl, В и др., в трещинах встречаются в несколько больших количествах, чем в боковых породах. Весьма характерно также, что в них обычно не устанавливается присутствие таких химических элементов и минералов, которые указывали бы на генетическую связь их с гидротермальной деятельностью интрузий кислых магм (например, минералов золота, серебра, свинца, цинка, сурьмы, олова, вольфрама и др.), хотя отнюдь не исключается участие в этих процессах и магматических вод.

Тонкие трещины в метаморфических породах нацело выполняются минеральным веществом. Таковы, например, прожилки белого кальцита в серых известняках, молочно-белою кварца в яшмах и т. д. При этом размеры кристаллических зерен этих жилок всегда больше, чем в окружающей породе.