» » Минеральные фации и температурно-фациальная систематика эндогенных пород

Минеральные фации и температурно-фациальная систематика эндогенных пород

02.08.2016

Учение о минеральных фациях относятся к крупным достижениям петрологии. Возникновение его связано с именем финского ученого П. Эскола. В 1914 г, этот исследователь, изучив метаморфические, метасоматические и минерализационные процессы, связанные с гранитоидами Ориарви (Финляндия), а затем, рассмотрев эти процессы применительно к роговикам района Осло (Норвегия), охарактеризованным В. Гольдшмидтом в 1911 г., пришел к заключению, что следует выделить метаморфические фации, аналогично тому как в стратиграфии выделены стратиграфические фации. По представлениям П. Эскола, метаморфические фации объединяют метаморфические породы, образовавшиеся в идентичных физических условиях.
Сначала П. Эскола выделил пять таких фаций. Позднее в результате исследований петрологов различных стран их число возросло. В 1958 г. П. Эскола фациальной схеме придал следующий вид (табл. 16).
В предлагаемой нами температурно-фациальной классификации объединены все главные типы эндогенных пород (табл. 17). При составлении ее были использованы работы П. Эскола о минеральных фациях, а также труды Ф. Тернера и Дж. Ферхугена, Г. Винклера, Д.С. Коржинского, В. С. Соболева, М.А, Елисеева, Н.Г. Судовикова, А.А. Маракушева и др.
В систематике фаций в свое время нами были сделаны некоторые изменения и дополнения, например включены в нее заведомо метасоматические породы и их минеральные ассоциации, принимая во внимание, что выделенные П. Эскола и дополненные другими исследователями некоторые фации являются метасоматическими.
Минеральные фации и температурно-фациальная систематика эндогенных пород
Минеральные фации и температурно-фациальная систематика эндогенных пород
Минеральные фации и температурно-фациальная систематика эндогенных пород
Минеральные фации и температурно-фациальная систематика эндогенных пород
Минеральные фации и температурно-фациальная систематика эндогенных пород
Минеральные фации и температурно-фациальная систематика эндогенных пород
Минеральные фации и температурно-фациальная систематика эндогенных пород

В предлагаемой классификации рассматриваются совместно фациальные серии регионального и контактового метаморфизма, так как анализ отдельно каждой из них затушевывает основную идею учения о последовательном и постепенном изменении фации в зависимости от температуры и давления. Известно, что регионально-метаморфические породы могут возникнуть в процессе формирования крупных абиссальных магматических тел. Чем меньше по размеру магматическое тело, застывшее в гипабиссальных условиях, тем в большей степени метаморфизм вмещающих пород приобретает характер контактового.
Вслед за П. Эскола, мы считаем рациональным рассматривать метаморфические и метасоматические фацнальные серии совместно с магматическими.
Сложным является вопрос выделения фаций (фациальных серий) в эффузивных породах, так как в них равновесные минеральные ассоциации отсутствуют. В этих породах из двух главных переменных параметров (P, Т), один представляет собой постоянную величину. Следовательно, образование эффузивных пород происходит в изобарических условиях.
При остывании магмы на поверхности Земли при одном и том же ее составе могут возникнуть различные горные породы по текстурно-структурным особенностям, а иногда в какой-то мере и по составу. Это зависит от температуры магмы, типа извержений (гавайский, стромболнанский, вулканский и др.), от физикохимической, географической и биологической обстановок. Иначе говоря, в формировании эффузивных пород определенную роль играют те факторы, которые обусловливают образование экзогенных (осадочных) пород.
Исходный облик эффузивной породы может измениться в результате наложения поствулканических процессов, приводящих к образованию соответствующих палеотипных горных пород (в табл. 17 они поставлены в скобки). Эти процессы в нижних горизонтах толщи эффузивов будут носить глубинный (гипабиссальный) характер, в результате чего кайнотипная вулканическая порода в условиях привноса материала может превратиться в метасоматическую породу интрузивного облика.
В кайнотипных эффузивных (вулканических) телах по текстурно-структурным особенностям, обусловленным определенными физическими условиями их образования, выделяются следующие фацнальные серии (см. табл. 17) : 1) эффузивно-кристаллическизернистая (например, долерит), 2) порфирово-микрокристаллическая (порфировые породы с микрокристаллической основной массой), 3) порфирово-гипгиалиновая, и порфирово-анхигиалиновая (базальт, андезит и др.), гиалиновая (обсидиан, пехштейн, перлит, пемза, тахилит) и др.
Породы эффузивно-кристаллическизернистой фациальной серии могут образоваться в близповерхностных (субвулканических) условиях остывания магмы, в частности в магмоподводящих каналах и во внутренних частях мощных вулканических покровов.
В порфирово-микрокристаллическую фациальную серию объединяются вулканиты, основная масса которых микрокристаллическая и стекла обычно не содержит. Они образуются в результате излияния магмы ка поверхность Земли, по встречаются и в бывших магмоподводящих каналах, т. е. могут слагать также субвулканические тела. К этой фациальной серии относятся многие щелочные вулканические породы, в частности, альнеит, польценит, мончикит и фонолит. Кроме того, из микрокристаллической основной массы могут состоять трахилипариты, кварцевые трахиты и щелочные липариты (пантеллериты), трахиандезиты, трахиты и др., но основная масса этих пород обычно микрокристаллическигиалиновая. Поэтому на классификационной таблице они отнесены к обеим фациальным сериям.
Порфирово-гипгиалиновая, анхигиалиновая и гиалиновая фациальные серии среди эффузивных пород наиболее распространены, так как характерной особенностью этих пород является присутствие стекла в их основной массе.
Как и в соответствующей магматической серии, в этих фациальных сериях рассматриваются две метаморфические породы — бухит и санидинит, образование которых тесно связано с вулканизмом определенного состава и температуры.
В рассматриваемой классификационной таблице далее приводятся следующие температурные фациальные серии: I — глинистосланцевая, или аспидносланцевая, II — филлитовая (для исходных пелитов), или зеленосланцевая (для исходных бази-тов); III — лавсонит-глаукофановая; IV — слюдяно-плагиогнейсовая (для исходных пелитов), или эпидот-амфиболитовая (для исходных базитов); V — биотит-силлиманит (кианит-)гнейсовая (для исходных пелитов), или амфиболитовая (для исходных базитов), VI —гранат-кордиерит-гиейсовая, или пироксен-амфи-болитовая, VII — гранат-кордиерит-гиперстен-гнейсовая, или гранулитовая. Следует сказать, что филлитовая (зеленосланцевая) и лавсонит-глаукофановая фациальные серии метаморфитов образуются в близких температурных условиях и в природе встречаются подчас вместе. В последней графе таблицы перечисляются главные типы горных пород, образованные в результате почти чисто механического (тектонического) процесса (динамометаморфиты).
В основу приведенных в таблице классификаций метаморфических фацнальных серий положены исследования в этом направлении Г.М. Заридзе, труды А.А. Маракушева разработавшего общую схему распределения минеральных фаций по термодинамической устойчивости главных типов метаморфитов (рис. 87), а также исследования по петрохимии магматитов и метаморфитов. Римские цифры (I—VII) в таблице в основном отвечают фациальным сериям в порядке возрастания температуры по А.А. Маракушеву; совместно с буквами латинского алфавита (Л, В, С, D, Е, F, G), они указывают на диаграмме рис. 87 на изменение давления (фации глубинности). Как видно из диаграммы, лишь сочетания температурных фаций и фаций глубинности определяют конкретные поля диаграммы Ps—T (минеральные фации по температуре и давлению), характеризуемые специфическим набором парагенезисов метаморфических минералов с учетом переменности их состава.
Минеральные фации и температурно-фациальная систематика эндогенных пород

А.А. Маракушев выделяет высокотемпературные фации (VII, VI, V), в пределах которых образуются породы с гиперстеном и парагенезисами силлиманита (андалузита или кианита) с калиевым полевым шпатом, граната с кордиеритом, форстерита с кальцитом и т. д., фации средней температуры (IV), в которых устойчивы эпидот в ассоциации с основным и средним плагиоклазом, мусковит с калиевым полевым шпатом, жадеит с кордиеритом и т. д. и низкотемпературные фации (III, II, I) с типичными для них парагенезисами хлорита с кварцем.
В зависимости от давления указанный автор выделяет фации по устойчивости граната и его парагенезисов, фации контактовых пород, в которых гранат неустойчив (VII-F, VI-А) или устойчив только в бескварцевых ассоциациях (VII-B, VI-B, V-B), и фации роговиков, содержащих железистый гранат с кварцем. При более высоком давлении намечаются фации регионально-метаморфических пород малой глубинности (VII-D, VI-D, V-D и др.) и глубинных (VII-B, VI-B, V-B, IV-B, III-B); различаются они но составу граната, находящегося в равновесии с кордиеритом. Особо глубинные метаморфиты объединяются в фации (VII-B, VI-B, VII-G, VI-G, V-G), характеризующиеся устойчивостью парагенезисов силлиманита или кианита с гиперстеном и клинопироксеном. В связи с выделенными фациями А.А. Маракушев рассматривает устойчивость главных типов метаморфитов.
В соответствии с общей схемой минеральных фаций, в которых обобщены данные по металелитовым и метабазитовым метаморфитам, А.А. Маракушев выделяет следующие фации:
I-D — глинистых отложений и мергелей;
II-D — филлитов, пренит-иумпеллиитовых и хлоритоидных зеленых сланцев;
III-D — слюдяных (ставролитовых и др.) и зеленых хлорит-актинолитовых сланцев, III-E — кианит-цоизитовых и жадеит-хлоритовых сланцев;
IV-D — биотит-мусковитовых и ставролитовых гнейсов и эпидотовых амфиболитов, IV-B и IV-B — кианитовых жадентитов и цоизитовых эклогитов, IV-C — мусковит-андалузитовых гнейсов и пироконтактовых пород;
V-D — биотит-силиманитовых гнейсов и амфиболитов, V-E — биотит-кианитовых гнейсов, гранатовых амфиболитов и амфибо-литовых эклогитов, V-B и V-G — гранатовых жедрититов и кианитовых эклогитов, V-C — биотит-андалуэитовых гнейсов и роговиковых пород, V-B — амфиболовых и слюдяных роговиков;
VI-D — гранат-кордиеритовых гнейсов и пироксеновых амфиболитов, VI-B — гранат-гиперстеновых гнейсов (гранатовых чарнокитов) и плагиоклазовых эклогитов (эклогитовых гранулитов), VI-B — эклогитов, гранат-силлиманит-гиперстеновых гнейсов, VI-C —кордиерит-андалузитовых гнейсов и роговиковых пород, VI-B и VI-Л — альмандиновых и пироксеновых роговиков.
VII-D — гранат-кордиерит-гиперстеновых гнейсов и двупи-роксеновых основных сланцев (гранулитов), VII-B —корднерит-гранатовых чарнокитов и гранат-двупироксеновых гранулитов (плагиоклазовых эклогитов), VII-F — силлиманит-гиперстеновых гнейсов и плагиоклазовых эклогитов, VII-C —кордиерит-гиперстеновых гнейсов и роговиковых пород, VII-B и VII-А — двупироксен-плагиоклазовых и гиперстен-кордиеритовых роговиков.
Все 10 минеральных фациальных серий (см. табл. 17) нами разделяются на 12 горизонтальных рядов, в которых сгруппированы метаморфиты, образованные по различным осадочным и магматическим породам и принадлежащие к определенным минеральным фациальным сериям, а также первично-магматические породы (магматиты), приблизительно отнесенные но температурным условиям образования к определенной фациальной серии. Первые пять рядов соответствуют исходным экзогенным (осадочным) образованиям (глиноземистые или пелитовые; глинисто-песчанисто-железисто-марганцевые; известков истые (известняки, доломиты, мергели, магнезиты); кварц-полевошпатовые, кварцевые и аркозовые песчаники и, наконец, бокситы и латериты). Следующие семь рядов (щелочноземельные — ультраосновные, основные, среднекремнекислотные, кремнекислотные; щелочные — кварцсодержащие, без кварца и фельдшпатидов, фельдшпатидные) отвечают исходным эндогенным породам (магматическим, частью метаморфическим). Кроме того, как отмечено, они объединяют различные магматиты, грубо отвечающие определенной температурной фациальной серии.
Горные породы, возникновение которых возможно в условиях более чем одной температурной фациальной серии, например; габброиды, гранитоиды и др., в табл. 17 помещены без разделяющих их линий.