» » Биотит-силлиманит (кианит)-гнейсовая (амфиболитовая) фациальная серия


Биотит-силлиманит (кианит)-гнейсовая (амфиболитовая) фациальная серия

02.08.2016

В этой фации критическими минералами считаются плагиоклаз и роговая обманка для основных магматических пород. Для метаморфпзованных седиментогенных пород не всегда с достаточной уверенностью удается определить их принадлежность к данной фации. Если для фации зеленых сланцев устойчивой является ассоциация эпидот — альбит, а для эпидот-амфиболитовой фации — эпидот — плагиоклаз (An30), то для рассматриваемой фации в породах, богатых кальцием и глиноземом, возможна ассоциация эпидот (цоизит, клиноцоизит) — плагиоклаз (лабрадор). Например, в породах Западного Беломорья среди пород высокотемпературной субфации рассматриваемой фации наблюдаются мономинеральные — клиноцоизитовые и цоизитовые — породы, местами содержащие анортит.
В богатых карбонатом кремнистых породах на низких температурах амфиболитовой фации вместе с эпидотом может появиться диопсид, но обычно пироксен диопсид-геденбергитового ряда появляется на более высоких температурах рассматриваемой фации, как это наблюдается в Западном Беломорье, а также на Северном Кавказе в бассейне р. Ардон, где в амфиболитах буронской метаморфической свиты палеозоя местами появляется пироксен диопсид-геденбергитового ряда, что указывает на некоторый скачок температуры в ходе образования этой породы. Ромбический пироксен в амфиболитовой фации является неустойчивым; вместо него в ультраосновных породах появляется антофиллит. Кордиерит следует считать характерным для данной фации, хотя он известен и в горных породах более высокотемпературной фации (рис. 94). Характерен для рассматриваемой фации также ставролит; его изограда приблизительно проходит по границе с эпидот-амфиболитовой фацией.
Биотит-силлиманит (кианит)-гнейсовая (амфиболитовая) фациальная серия

Типичным минералом данной фации является кианит; он встречается в ассоциации с мусковитом, либо альмандином и ставролитом. Известны случаи, когда вместо кианита наблюдался андалузит, иногда вместе с кордиеритом, как это установлено для Северного Приладожья.
Силлиманит часто образуется в более высокотемпературных условиях данной фации, чем кианит, как это описано для Шотландского нагорья и Мамского района Сибири. Однако и в более высокотемпературной фации в богатых глиноземом исходных горных породах может присутствовать кианит, как это наблюдается в западной части Кольского полуострова и в Финляндской Лапландии. Наряду с этим кианит распространен и в эклогитовых породах, что впервые отмечено П. Эскола в 1920 г.
Силлиманит встречается в ассоциации с биотитом в биотит-силлиманитовых и биотит-кордиерит-силлиманитовых сланцах и гнейсах, а кианит в гранулитах известен в парагенезисе с безводными минералами, что указывает на его кристаллизацию здесь в условиях высокой температуры.
Мусковит рассматривается как устойчивый минерал в условиях рассматриваемой фации. Для его кристаллизации, наряду с другими физическими условиями, необходимо присутствие воды (в небольшом количестве) и калия. Под воздействием калийсодержащих растворов кианит замещается мусковитом, что указывает на регрессию в метаморфизме.
Волластонит в данной фации может возникнуть в результате декарбонатизации кремнисто-карбонатных пород и высвобождения углекислоты. Он может выделиться при температуре в пределах 400° С.
В биотит-силлиманит (кнанит)-гнейсовую фацию нами включаются кордиерит-антофиллитовая субфация, или фация роговообманковых роговиков Ф. Тернера, и все три субфации, входящие в состав фации альмандиновых амфиболитов того же автора, выделенные им в 1956 г.
Кордиерит-антофиллитовая субфация была выделена благодаря исследованиям П. Эскола в 1915 г. в области Ориярви в Финляндии. Ф. Тернер исключил эту субфацию из амфиболитовой фации и выделил ее в качестве самостоятельной под названием фации роговообманковых роговиков на том основании, что амфиболиты и ассоциирующие с ними другие регионально метаморфические породы заметно отличаются от горных пород контактового ореола. Образование пород кордиерит-антофиллитовой субфацин П. Эскола также понимал в связи с воздействием интрузии олигоклазовых гранитов, вызвавших метаморфизм регионального характера.
Следует отметить, что контактово-метаморфические фации встречаются не только в ореолах интрузии, но и вне связи с последними и имеют региональное развитие. Это, в частности, наблюдается в Абердиншире (Шотландия).
Среди контактово-метаморфических фаций, наряду с фацией роговообманковых роговиков, Ф. Тернер выделяет фацию пироксеновых роговиков, в которой калиевый полевой шпат сосуществует с андалузитом или кордиеритом, а диопсид либо гиперстен образуются вместо роговой обманки. Аналогично фации роговообманковых роговиков в фации пироксеновых роговиков также содержатся андалузит и силлиманит, образующийся вблизи интрузии.
Таким образом, пироксен, который наблюдается вместо амфибола, возникает при некотором возрастании температуры, в результате чего образуется пироксен-кордиерит-антофиллитовая ассоциация (субфация), аналогично выделенной Д.С. Коржинским для гранатсодержащих амфиболитов альмандин-диопсид-амфиболовой ассоциации (субфации), которая в настоящее время объединена с выделенной Ф. Тернером субфацией роговообманковых гранулитов. Минеральную ассоциацию пироксен — кордиерит — антофиллит (ввиду близости температурных условий образования) мы рассматриваем в качестве переходной в субфации пироксеновых гранулитов.
Кордиерит-антофиллитовая субфация характеризуется содержанием слюды (мусковита, биотита, флогопита), амфиболов (глиноземистой роговой обманки, антофиллита, тремолита), андалузита, кордиерита и иногда калиевого полевого шпата.
Рассматриваемая субфация отличается от эпидот-амфиболитовой фации присутствием глиноземистой роговой обманки и основного плагиоклаза. От субфации более высокой ступени данная субфация отличается содержанием андалузита, кордиерита и антофиллита в горных породах бедных калием и отсутствием эпидота, альмандина и ставролита.
Ниже перечислены остальные три субфации: ставролит-кварцевая, характерная для ставролитовой зоны пелитовых пород, по Барруа; кианит-мусковит-кварцевая, включающая породы кианитовой зоны; силлиманит-альмандиновая, соответствующая породам силлиманитовой зоны, которые обычно встречаются вместе с мигматитами.
1. Ставролит-кварцевая субфация характеризуется тем, что кианит, ставролит и альмандин сосуществуют в ней не с калиевым полевым шпатом, а также со слюдами — биотитом либо мусковитом. Последние минералы могут наблюдаться совместно с калиевым полевым шпатом. В высокоглиноземистых горных породах в ассоциации с гранатом, ставролитом или кианитом может содержаться парагонит.
2. Кианит-мусковит-кварцевая субфация подобна предыдущей, отличаясь от нее лишь отсутствием ставролита.
3. В силлиманит-альмандиновой субфации допускаются процессы гранитизации, вследствие чего температуры метаморфизма перекрывают магматические температуры. Этим объясняются некоторые отклонения в минеральных ассоциациях — сохранение кианита в силлиманитовой зоне, частичное замещение слюд войлоком призм силлиманита в сопровождении калишпата.
Глиноземистые (пелитовые) исходные породы в условиях рассматриваемой фации преобразуются в следующие породы.
Сланцы, гнейсы и мигматиты биотитсиллимaнитовые, биотит-кианитовые и силлиманит - кианитовые обладают текстурой и структурой, свойственными породам данного типа. Кроме минералов, входящих в название породы, содержат такие характерные минералы, как кварц, калиевый полевой шпат (ортоклаз) и плагиоклаз основного состава. В виде примеси могут присутствовать мусковит, антофиллит, андалузит, кордиерит, ставролит, альмандин (в породах более низкотемпературной субфации). При наличии кианита, ставролита и альмандина в рассматриваемых сланцах, гнейсах и мигматитах калишпат отсутствует, и калиевые минералы представлены слюдами — биотитом либо мусковитом.
В состав силлиманит-кианитовых гнейсов (докембрнйский комплекс Дарджилинг, Индия) входят мусковит, силлиманит, кианит, плагиоклаз, кварц, калиевый нолевой шпат, гранат (f = 82), биотит (f = 59), магнетит, апатит.
Роговик биотит-андалузитовый и биотит-кордисритовый, в отличие от других роговиков, характеризуется преобладанием соответственно биотита и андалузита и биотита и кордиерита. Кроме упомянутых минералов, породы содержат основной плагиоклаз, мусковит, кварц и др. Возникают по бедным калием и богатым алюминием глиноземистым породам и при условии отсутствия привноса калия извне. Из богатых калием и бедных алюминием пелитовых осадков могут возникнуть биотит-мусковит-кордиерит-плагиоклазовые роговики или при еще большем содержании калия биотит-мусковит-калишпат-плагиоклазовые.
С глинисто-песчанисто-железисто-марганцовыми исходными породами связано возникновение гондитов и виридиновых кварцитов.
Гондит [по назв. индийского племени-гондов] представляет собой мелкозернистую горную породу, состоящую главным образом из граната (спессартина), кварца, апатита и рутила, В его состав могут входить также родохрозит, родонит, амфибол, маг-петит, ортоклаз и окислы марганца.
Кварцит виридиновый [виридин — зеленый андалузит, содержащей Mn2O3 7,66% и Fe2O3 9,6%; синоним — манганандалузит] — марганецсодержащий кварцит, развит в до-кембрийском метаморфическом комплексе Алданского щита.
По известковистым исходным породам формируются соответствующие мраморы и скарны.
Мраморы форстерит-кальцитовые, диопсид-доломитовые, волластонит- кальцитовые представляют собой породы с типичной для них гранобластовой структурой, состоящие в основном из указанных в названии горной породы минералов.
Скарн известковистый (швед, «скарн» — пустая горная порода, отброс; понятие, введенное для обозначения жильных пород, сопровождавших руду I — порода, образованная метасоматическим путем. Состоит из высокотемпературных известково-магнезиально-железистых силикатов и алюмосиликатов, образующихся в гипабиссальных и мезоабиссальных условиях (глубина от 3—4 до 15—16 км), Могут возникать как в контактах карбонатных и алюмосиликатных горных пород, так и вне их под воздействием высокотемпературных постмагматических щелочных растворов в температурном диапазоне от 1000 до 400° С. Типоморфный минеральный парагенезис данных скарнов: пироксен (ряда диопсид — геденбергит — иогансенит) + гранат (ряда гроссуляр — андрадит). Широко распространены также следующие минералы: скаполит, везувиан, волластонит, эпидот, плагиоклаз, калиевый полевой шпат и редкие скарновые минералы — монтичеллит, мервинит, спуррит, мелилит, куспидин, кюстерит и др., а также акцессорные минералы — сфен и апатит; из рудных минералов содержатся магнетит, гематит, гельвин и минералы более поздней стадии оруденения — шеелит, касситерит, сульфиды (Fe, Cu, Pb, Zn, Mo и др.).
В.А. Жариков на основании присутствия или отсутствия чувствительных к изменению глубинности богатых кальцием и магнием силикатов и алюмосиликатов выделяет фации глубинности; на основании различия в составе сосуществующих пироксена и граната, отражающего режим кислотности-основности и окислительно-восстановительные свойства скарнирующих растворов, он устанавливает фации кислотности; по парагенезисам, которые возникают в течение скарнового процесса в условиях давления 1 кбар, т. е. глубины порядка 3—4 км, выделяет температурные фации становления скарнов; в зависимости от активности или величин химического потенциала (μ) щелочей устанавливает фации щелочности и, наконец, по активности или величинам химического потенциала в растворах Fe, Mg и Mn, закономерно изменяющимся в течение скарнообразования в направлении развития все более железистых фаций, выделяет фации железистости.
Из кварц-полевошпатовых исходных пород образуются сланцы и гнейсы силлиманит-слюдяно-кварц-калишпатовые. Характерной особенностью этих гнейсов является значительное содержание введенных в название горной породы минералов в порядке увеличения их количественной роли слева направо. Кроме этих минералов, горная порода может содержать и другие минералы в подчиненном количестве, а также акцессорные.
По щелочноземельным основным исходным породам возникает в условиях амфиболитовой фации ряд перечисленных ниже пород. Сланец и гнейсантофиллитовые содержат ромбический амфибол — антофиллит, крайний член изоморфного ряда антофиллит — жедрит. Текстура этих пород сланцеватая, структура фибробластовая. Кроме антофиллита, в состав породы входят биотит, флогопит, плагиоклаз и др. В метаморфите наряду с антофиллитом может присутствовать кордиерит (см. рис. 94).
Наиболее высокотемпературная (650—750° С) гидратация ультраосновных исходных горных пород приводит к развитию магнезиальных антофиллитовых пород.
Сланец и гнейс куммингтонитовые образуются по ультраосновным породам. Текстура сланцеватая, структypa фибробластовай. Наряду с большим количеством куммингтонита (грюнерит — железистая разновидность куммингтонита), и состав указанных пород входят кварц, биотит, флогопит, плагиоклаз, оливин (железистый) и др.
Амфиболит гранатовый образуется в условиях данной фации и может встречаться в более высокотемпературных условиях, порядка 800°С. Минеральный состав — роговая обманка, гранат (гроссуляр-андрадитовый), основной плагиоклаз, кварц. При еще более высокой температуре он вытесняется двупироксеновыми основными кристаллическими сланцами (собственно гранулитами — см. ниже). В условиях высоких давлений в ассоциации с гранатовыми амфиболитами входят гранат-двупироксеновые кристаллические сланцы (эклогитовые гранулиты), развитые в глубоко эродированных докембрийских кристаллических массивах. Большим распространением пользуются двуминеральные (плагиоклаз-амфиболовые амфиболиты).
Эклогит амфиболовый, наряду с характерными для всех эклогитов минералами, содержит в значительном количестве роговую обманку и цоизит. Полагают, что эти два минерала являются первичными. Данную разновидность эклогита относят к третьему типу, так как он образует слои и линзы в горных породах гранулитовых комплексов (гнейсы, мигматиты) и амфиболитов. Он, по-видимому, возник при не очень высокой температуре, но в условиях высокого давления. Содержание в гранате пироповой и альмандин-спессартиновой составляющих соответственно 44 ± 7 и 38 ± 7 мол. %.
Эклогит кианитовый, по А.А. Маракушеву, является одной из разновидностей известковистых эклогитов. Классификационным критерием кианитсодержащих эклогитов может служить отношение Ca : (Mg+Fe) в гранате и в равновесном с ним клинопироксене. Породы, в которых это отношение в гранате выше, чем в пироксене, называются гроспидитами, или гроссуляр-кианитовыми эклогитами. Породы с обратным соотношением, т. е. в которых [Ca : (Mg + Fe)]Alm < [Ca : (Mg + Fe)]Cpx, — относятся к собственно кианитовым эклогитам (см. рис. 93).
Гроссуляр-кианитовые эклогиты в высокотемпературных условиях формируются при очень высоком давлении. В метаморфических комплексах, обнаженных в современных эрозионных срезах, они отсутствуют; изредка они встречаются в виде ксенолитов (округлых желваков) в кимберлитах алмазоносных трубок. В гроссуляре этих горных пород содержание пироп-альмандинового компонента достигает 35%, в моноклинном пироксене содержится около 3% Na2O. Кианит образует идиоморфные, иногда изогнутые кристаллы. По-видимому, гроспидиты, как и алмазоносные эклогиты и другие горные породы, относящиеся к данной фации, вынесены с очень больших глубин земли.
Жедритит гранатовый — метаморфическая порода, состоящая в основном из магниевого амфибола — жедрита и граната.
Роговик амфиболовый, образованный по основным магматическим породам, характеризуется гранобластовой структурой. Минеральный состав: роговая обманка и основной плагиоклаз, но могут присутствовать также антофиллит или диопсид, биотит и кварц.
Щелочные фельдшпатоидные среднекремнекислотные и кремнекислотные исходные породы преобразуются в сланцы и гнейсы щелочные, а также жадеититы. Эти горные породы составляют особый ряд метаморфических пород. Текстура их часто сланцеватая, очковая, структура кристаллобластовая, частично пойкилобластовая, нематобластовая. Породы связаны с исходными вулканогенными и осадочными образованиями, обогащенными в процессе метаморфизма натрием. Щелочные сланцы и гнейсы характеризуются наличием калиевого полевого шпата (ортоклаза, микроклина), плагиоклаза (альбита, олигоклаза), фельдшнатоида (нефелина); из темноцветных минералов часто присутствуют арфведсонит, рибекит, эгирин, иногда биотит, ортит, гранат.
Выделяются арфведсонитовые, рибекитовые и эгириновые (щелочные) сланцы и гнейсы. В природе все эти гнейсы обычно ассоциируются с другими гнейсами и слюдяными сланцами.
Встречаются щелочные сланцы и гнейсы, в которых полевой шпат представлен альбитом, микроклин сохранился лишь в виде отдельных остатков, темноцветные минералы представлены глаукофаном, актинолитом, частично кросситом, присутствуют лавсонит, хлорит (нефелин отсутствует), Породы обычно сланцеватые, с полосчатой текстурой. К ним относятся глаукофан-ортоклазовые гнейсы; некоторые глаукофановые гнейсы тесно связаны с жилами натриевых сиенитовых порфиров.
Широко распространенные полосчатые щелочные нефелиновые гнейсы, образующие пояс в протерозойской формации Гренвилл (Канадский щит), подчинены толщам глиноземистых альмандин-силлиманитовых гнейсов и залегают в ассоциации с амфиболитами повышенной щелочности, магнезиальными и известковыми мраморами, магнетитовыми кварцитами и пироксеновыми гнейсами. В состав щелочных гнейсов входят нефелин, альбит или олигоклаз, микроклин, амфибол, гранат (андрадит-гроссуляр), биотит, клинопироксен, магнетит, сфен, апатит, циркон, флюорит и вторичные минералы — содалит и цеолиты, замещающие нефелин. В гнейсах хорошо выражены структуры замещения нефелином ранее образованных гнейсовых минералов — плагиоклаза, микроклина, амфибола. Сам нефелин в свою очередь подвергается поздней альбитизации. Эти взаимоотношения минералов приводят к представлению об относительно позднем региональном щелочном метасоматозе (резко аллохимическом метаморфизме), приведшем к формированию нефелиновых гнейсов. Этот процесс относится к завершающим этапам гренвилльского орогенического периода, с которыми связывается внедрение лейкократовых щелочных сиенитов, прорывающих нефелиновые гнейсы и частично их изменяющих.