21.03.2021

Значение расшифровки процессов регионального метаморфизма для литологических исследований докембрия


Основным положением в созданном П. Эскола в начале века учении о фациях метаморфизма является следующее: «В любой фации метаморфизма, породы которой находятся в химическом равновесии и достигли одинаковых условий температуры и давления, минеральный состав каждой из этих пород определяется только общим химическим составом». Это справедливое положение в последующие полстолетия развивалось в основном в направлении изучения зависимости возникающих при метаморфизме минеральных ассоциаций от изменяющихся давления и температуры. При этом химический состав исходных пород учитывался в минимальной и самой общей форме, а минеральный состав не рассматривался, не учитывался и не анализировался вообще. В определенной мере вопросы влияния минерального состава исходных пород на возникающие ассоциации метаморфических минералов выпали из поля зрения петрологов потому, что это не имеет принципиального значения в случае метаморфизма исходных изверженных пород. То же самое можно сказать и о значении текстуры пород при метаморфизме.

Долгое время в петрологии господствовало мнение о том, что метаморфические образования докембрия возникли при метаморфизме магматических пород. Последние изначально сложены высокотемпературными минералами и имеют сравнительно высокую степень однородности вещества как по химическому и минеральному составу, так и по своим структурным и текстурным особенностям.

Исследования последних полутора десятилетий показали, что среди докембрийских комплексов щитов и складчатых областей широко развиты первично осадочные хорошо стратифицированные породы, при литологическом изучении которых были выявлены все известные в фанерозое типы осадочных пород: терригенные, глинистые, хемогенные, в том числе соленосные, а также породы, обогащенные органическим веществом.

Резкие различия в характере и особенностях эндогенных и экзогенных процессов, формирующих соответственно магматические и осадочные серии пород, отражаются столь же ярко в их строении, обусловливая однородность состава и структурно-текстурных особенностей магматических комплексов и резкую разнородность строения и состава осадочных толщ, проявляющуюся как в разрезе (стратификация, слоистость), так и по площади их распространения (фациальная изменчивость). В результате экзогенных процессов формируются породы, состоящие из минералов и их ассоциаций, устойчивых лишь в поверхностных условиях. Изменчивость экзогенных процессов обусловливает быструю смену минерального состава осадочной породы во времени, что создает разных масштабов слоистость в породах и толщах. Возникающая текстурная неоднородность — важнейший генетический признак осадочных пород.

Совершенно естественно, что при метаморфизме ход преобразования магматических и осадочных пород будет различным. Устойчивые высокотемпературные минеральные ассоциации однородной магматической породы и низкотемпературные насыщенные микропримесями и летучими компонентами ассоциации любой, почти всегда неоднородной, осадочной породы в одинаковых условиях метаморфизма будут преобразовываться совсем по разному. При этом неустойчивость слагающих осадочные породы минералов и текстурная неоднородность вещества играют одну из ведущих ролей, а многообразие возникающих метаморфических минеральных ассоциаций и пород обусловливается разнообразием исходного вещественного состава осадочных толщ и пород.

Очевидно, что существующая теория метаморфизма не универсальна и вследствие этого не отражает характера и направленности метаморфических преобразований осадочных пород в той мере, в какой это относится к магматическим породам. Назрела необходимость разработки основ теории метаморфизма применительно к разным типам осадочных и вулканогенно-осадочных пород, разработки соответствующей классификации метаморфических пород на основе особенностей вещественного состава и строения исходных осадочных или иных эквивалентов. Однако, чтобы решать эти вопросы, необходимо еще разобраться в типах метаморфических процессов, которые имеют место в земной коре, и их характерных признаках. По сложившейся традиции термин «метаморфизм» употребляется и должен употребляться как термин свободного пользования, обозначающий лишь факт любого преобразования породы (преобразования минерального и химического состава ее, текстурных и структурных особенностей вообще). Ho если мы имеем в виду качество и количество такого преобразования, мы должны назвать конкретный тип метаморфического процесса.

Недостаточная разработанность общей теории метаморфизма явно тормозит изучение геологии докембрия и приводит к усложнению объяснения природных явлений и процессов, связанных с метаморфическими преобразованиями неоднородных осадочных пород. Отсюда родилось неверное представление о широких региональных масштабах диафтореза, метасоматоза, о многократности этапов прогрессивного метаморфизма, хотя для этого часто нет достаточных геологических и даже петрографических обосновании. Новый фактический материал по литологии докембрийских метаморфических толщ, полученный многими коллективами геологов, указывает на необходимость доработки всех указанных вопросов на современном уровне знаний.

Принцип построения классификации метаморфических процессов (типов метаморфизма) не может основываться на каком-либо одном признаке. При такой классификации необходимо брать за основу группу главных признаков. Такими признаками являются локальность или региональность процесса, степень его изохимичности, наличие или отсутствие следов плавления вещества. В предшествующих классификациях брались за основу либо неоднозначные признаки и потому несравнимые (в одном случае — региональность процесса, в другом высокие давления, в третьем — наличие метасоматоза), либо признаки, присущие всем типам метаморфических процессов (такие как температура и давление), но не изменяющиеся однонаправленно и потому непригодные для классификационных целей. В связи с этим возникает настоятельная потребность в выделении разных типов метаморфизма и создании их классификации.

Весь процесс постседиментационного преобразования осадочного вещества имеет длинный путь от диагенеза осадка до ультраметаморфизма. Его можно разделить на несколько последовательных этапов, переходы между которыми совершаются путем постепенных качественных преобразований минерального состава породы: диагенез, эпигенез, глубинный эпигенез (метагенез), начальный метаморфизм (или метаморфизм нагрузки), региональный метаморфизм низких ступеней (зеленосланцевая фация), региональный метаморфизм высоких ступеней (амфиболитовая, гранулитовая, эклогитовая фации), ультраметаморфизм.

На этот процесс в целом изохимического преобразования накладываются различные локальные процессы: в зонах разломов — это дислокационно-гидротермальный метаморфизм, вблизи интрузий — контактовый, прогрессивный или регрессивный (диафторез), обычно с при-вносом и выносом вещества (метасоматоз и гранитизация).

Региональный метаморфизм, охватывающий большие площади и толщи пород, как и метаморфизм нагрузки, всегда процесс прогрессивный независимо от количества фаз (этапов), в целом изохимический, без привноса вещества, с выносом (выжиманием) на начальных этапах воды, углекислоты и некоторых других легколетучих из метаморфизующихся осадочных пород. Этот процесс не может быть регрессивным, поскольку средне- и высокотемпературные минеральные ассоциации устойчивы в условиях более низких температуры и давления без привноса воды. В качестве примера можно рассмотреть конгломераты рижгубской свиты нижнего протерозоя, в которых обломки нижележащих пород, метаморфизованных в амфиболитовой фации, сохранили свои минеральные парагенезисы при метаморфизме конгломератов, происходившем в условиях фации зеленых сланцев. Факторы регионального метаморфизма — давление, в меньшей степени температура. Возникающие минеральные ассоциации и состав минеральных видов обусловливаются исходным вещественным составом метаморфизующихся осадочных пород.

Ультраметаморфизм, с которым связано частичное (мигматиты) или полное (анатектические граниты) плавление пород и возникновение гомогенных полнокристаллических пластовых или секущих интрузивных тел, в определенной мере также процесс изохимический (без привноса вещества извне, и, по-видимому, без выноса), распространяющийся, как правило, в толщах пород близкого состава. Факторы ультраметаморфизма — давление и температура. Возникающие породы по составу полностью отвечают исходным, минеральные ассоциации соответствуют таковым магматических пород. Ультраметаморфические процессы в земной коре — это тот мостик, который соединяет экзогенные и эндогенные образования и объясняет происхождение и разнообразие состава магматических пород, а также связь эндогенных процессов в фанерозое с метаморфическими преобразованиями кристаллического фундамента.

Локальные типы метаморфизма ограничены в своем площадном распространении зонами разломов и приконтактовыми зонами интрузий, где наиболее ярко проявляется одностороннее давление и реализуется привнос и вынос вещества, в частности воды. Это контактовый и дислокационно-гидротермальный типы метаморфизма. Они могут быть как прогрессивными, так и регрессивными (диафторез), с привносом или выносом вещества (метасоматоз), реже изохимическими. Факторы локального метаморфизма — давление и температура, кроме того возможны привнос и вынос вещества. Возникающие минеральные ассоциации определяются исходным вещественным составом метаморфизующихся пород, а также составом и количеством привнесенного или вынесенного вещества.

Метасоматические процессы, носящие название гранитизации, не являются региональными и проявляются лишь в локальных типах метаморфизма. He следует путать эти процессы с ультраметаморфическими, характерной чертой которых является в целом изохимичность, региональность и другие ведущие факторы, хотя результаты могут быть в чем-то и похожими (конвергенция). Геологические наблюдения показывают, что никакие метасоматические преобразования вещества не могут обусловить возникновение в значительных масштабах гранитной породы из основной, или наоборот. И связано это, прежде всего, с площадной ограниченностью метасоматических процессов.

Диафторез, так же как и метасоматоз, явление локальное, сопровождающее (и то не всегда) контактовый или дислокационно-гидротермальный метаморфизм. Вслед за Л.Н. Бельковой мы считаем, что главный агент диафтореза — вода. Без воды не может осуществляться замещение высокотемпературных минералов более низкотемпературными. И нельзя объяснять диафторезом несоответствие наших теоретических представлений о региональном метаморфизме с наблюдаемыми в природе фактами. Речь идет, в частности, о совместном нахождении в одном образце породы так называемых низкотемпературных и высокотемпературных минеральных ассоциаций амфиболитовой фации или амфиболнтовой и гранулитовой фаций. В подобном случае природные факты требуют иного объяснения. И таким объяснением является слабо учитываемое или вовсе не учитываемое влияние вещественного состава исходной породы на возникающие минеральные ассоциации в условиях регионального изохимического метаморфизма. Различающиеся по составу слои и слойки обусловливают возникновение разных ассоциаций метаморфических минералов. Особенно ярко это проявляется при метаморфизме железисто-карбонатно-глинистых слоистых пород, когда и возникают ассоциации минералов, характерные, по нашим прежним представлениям, для разных фаций или субфаций метаморфизма. В свете подобных данных давно назрел вопрос о доработке классификации метаморфических фаций и субфаций с учетом неоднородности состава и текстуры по слоям, пластам, пачкам метаморфизующихся осадочных пород.

Следует отметить, что в процессах изохимического регионального метаморфизма неоднородных осадочных пород метаморфическая дифференциация вещества крайне ограничена и не уничтожает, несмотря на перекристаллизацию, первичного слоистого и тонкослоистого строения пород и толщ даже при самой высокой степени метаморфизма. Процессы метаморфической дифференциации и перекристаллизации не выходят за пределы самых тонких слоев и слойков исходной осадочной породы.

На основании детального изучения метаморфизма докембрийских образований можно получить достоверные критерии распознавания типов исходных осадочных и вулканогенно-осадочных пород и тем самым подойти к проведению фациального и формационного анализа метаморфических толщ докембрия, восстановлению палеогеографических обстановок далекого прошлого и воссозданию геологической истории регионов в ранние этапы развития земной коры.





Яндекс.Метрика