Л. И. Шабалин основы молекулярно-кинетической концепции рудо и магмообразования

2.5. Метаморфизм

В процессе образования метаморфических пород в изохими­ческих или близких к ним условиях без заметного привноса и вы­носа веществ происходит замещение одних минеральных ассо­циаций другими под влиянием температуры и давления, причем так, что перераспределение главных компонентов происходит на месте только в пределах зерен минералов. Метаморфизм осуще­ствляется в результате повышения темпе­ратуры и давления, в за­висимости от которых образуются различные фации метаморфи­ческих пород, устойчивые в определенных Р-Т усло­виях (Фации.., 1970). С повышением температуры метаморфизма становятся не­устойчивыми водосодержащие (гидроксилсодержащие) минералы, которые сменяются безводными. Кроме того, особенностью высо­котемпературных фаций служит появление минералов с мини­мальным количеством в них главных компонентов. К таким отно­сятся однокомпонентные (не считая кислорода) – корунд и рутил, двухкомпо­нентные – силлиманит, дистен, шпинель, волластонит, двух-трехкомпонентные – оливин, гиперстен, трех-четырехкомпо­нентные – моноклинный пироксен, гранат. В них более 90 % весо­вого состава ми­нерала приходится на один-четыре составляющих их компонента, тогда как для низкотемпературных пород харак­терны минералы (амфиболы, хлориты, биотит, хлоритоид и т. д.), в которых более 90 % состава при­ходится уже на четыре-пять со­ставляющих их компонентов. Иными словами, с повышением тем­пературы происходит более интенсивное перераспределение ве­щества с тенденцией к образованию однокомпо­нентных минера­лов. Каждый такой одно- или двух-трехкомпонентный минерал, замещая многокомпонентную породу, содержащую обычно не ме­нее 6–7 главных составных химических элементов, вытесняет те из них, которые не входят в его состав, и, наоборот, поглощает компонен­ты, являющиеся его составными частями. Так создаются встречные по­токи диффузионного перемещения компонентов. Причем эти потоки будут тем интенсивнее, чем меньшее число главных составных компо­нентов содержит новообразованный ми­нерал.

Следует отметить, что для метаморфических пород (так же как и для магматических) это справедливо только в отношении главных по­родообразующих минералов, поскольку образование акцессориев, вследствие их малого количества и небольших раз­меров кристаллов, не лимитируется величиной диффузионных по­токов, так как рост их мел­ких зерен, даже при резком отличии от вмещающих пород, может быть обеспечен минимальным диффу­зионным потоком из близлежащих уча­стков пород. Чем меньше размер зерен, тем меньшая энергия диффузии требуется.

Увеличение интенсивности диффузионного потока вещества при переходе от низко- к высокотемпературным породам проявля­ется также и в других признаках. В первых широко развиваются процессы псевдоморфного замещения первичных темноцветных минералов – пироксена, амфиболов – относительно близкими к ним по составу хлоритом, био­титом, эпидотом, а лейкократовых минералов – полевых шпатов – их более кислыми низкотемпера­турными разновидностями. Часто эти ме­таморфические породы сохраняют признаки первичной текстуры и даже структуры, отно­сясь к разряду порфиритоидов, порфироидов, метаамфиболитов, параамфиболитов и т. д.

В высокотемпературных породах происходит замещение пер­вич­ных пород полностью, почти без сохранения контуров первич­ных мине­ралов или их агрегатов, т. е. замещаются минералы как близкие по со­ставу, так и резко различающиеся, что в целом явля­ется признаком бо­лее интенсивного перераспределения вещества. Кроме того, высокотем­пературные метаморфические породы имеют, как правило, более круп­нозернистую структуру, чем низко­температурные, что также связано с большей энергетической пе­регруппировкой компонентов.

Следовательно, с повышением температуры в процессе ме­тамор­физма связано не только исчезновение неустойчивых водо­содержащих минералов, но и появление признаков более энергич­ного диффузионно­го движения вещества с тенденцией к образо­ванию малокомпонентных минералов. Причем, по-видимому, именно физическая возможность более интенсивного перемеще­ния вещества способствует появлению одно-, двух- или трехком­понентных минералов, у которых за счет этого возрастает конку­рентоспособность в борьбе за занимаемое пространст­во.

Причиной увеличения энергии диффузии компонентов явля­ется сам высокотемпературный фактор, так как известно, что с по­вышением температуры ускоряется тепловое движение молекул, увеличивается скорость растворения минералов в межзерновых растворах, за счет этого увеличивается градиент концентрации компонентов встречного дви­жения веществ, перераспределяю­щихся по соответствующим минера­лам.

Таким образом, при формировании метаморфических пород прин­цип устойчивости-энергоподвижности проявляется в том, что с повы­шением температуры увеличение скорости теплового дви­жения моле­кул способствует большей скорости и энергии пере­распределения веще­ства первичной породы с тенденцией образо­вания минералов с мини­мальным количеством компонентов вплоть до однокомпонентных.

В метаморфических породах широко проявляется метамор­фогенное рудообразование (Белевцев, 1979), которое принципи­ально не отличается от магматогенного, хотя и имеет свои особен­ности.

2.6. Осадочные процессы