SilentDog

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Тюменский государственный нефтегазовый университет

Сургутский институт нефти и газа (филиал)
Кафедра Нефтегазовое дело

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к лабораторной работе «ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕТАМОРФИЧЕСКИХ
ГОРНЫХ ПОРОД»
по дисциплине: «Общая геология» для студентов специальности:
090600 - «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений»
090800 – «Бурение нефтяных и газовых скважин»
090700 – ««Проектирование, сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ»
(очной, очно-сокращенной, заочной, заочно-сокращенной на базе высшего образования формы обучения и бакалавриат)

СУРГУТ 2006
Министерство образования Российской Федерации
государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Тюменский государственный нефтегазовый университет

Сургутский институт нефти и газа (филиал)
Кафедра Нефтегазовое дело

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к лабораторной работе «ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕТАМОРФИЧЕСКИХ ГОР-НЫХ ПОРОД» по дисциплине: «Общая геология» для студентов специаль-ности:
090600 - «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений»
090800 – «Бурение нефтяных и газовых скважин»
090700 – ««Проектирование, сооружение и эксплуатация газонефтепрово-дов и газонефтехранилищ»
(очной, очно-сокращенной, заочной, заочно-сокращенной на базе высшего образования фор-мы обучения и бакалавриат)

Директор______________Бахарев М.С.
«____»________________________2006 г.

Рассмотрено на заседании кафедры НГД
протокол № от __________ 2006 г.
Зав. кафедры ___________ П.М.Сорокин

Рассмотрено на заседании
методической комиссии СИНГ
Председатель _________ С.Я.Кривошеева
«__»____________ 2006 г.

СУРГУТ 2006
Утверждено научно-методическим советом
Сургутского института нефти и газа

Составитель: Тюкавкина Ольга Валерьевна к.г-м.н. ст.преподаватель

© государственное образовательное учреждение высшего профессионального образо-вания
Сургутский институт нефти и газа филиал Тюменского государственное нефтегазового университета

2006 г.
СОДЕРЖАНИЕ

МЕТОДИЧЕСКОЕ УКАЗАНИЕ 1
МЕТОДИЧЕСКОЕ УКАЗАНИЕ 2
Задание 5
МЕТАМОРФИЧЕСКИЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ 5
Важнейшие особенности метаморфических пород 6
Породы регионального метаморфизма 8
Породы динамометаморфизма 10
Породы контактного метаморфизма 10
Породы пневматолитового и гидротермального метаморфизма 10
Краткая характеристика наиболее распространенных пород регионального метаморфизма 11
Определение метаморфических пород 15
Литература 19

Задание
1. Ознакомиться с основными разновидностями метаморфических пород.
2. Научиться макроскопически определять метаморфические породы из образцов предложенных в коллекции горных пород.
МЕТАМОРФИЧЕСКИЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ

Метаморфические горные породы возникают в результате преобразования ранее существующих осадочных и магматических пород, происходящего в земной коре под воздействием эндогенных процессов. Эти преобразования протекают в твердом состоянии и выражаются в изменении минерального, и химического составов, структуры и текстуры пород. Реже минеральный состав сохраняется. Метаморфизм происходит под воздействием высокой температуры и давления, а также вследствие привноса и выноса вещества высокотемпературными растворами и газами, при этом большую роль играет также состав исходных пород.
По преобладанию тех или иных факторов в ходе преобразования выделяется несколько различных типов метаморфизма:
1. Региональный метаморфизм вызывается высоким неравномерным давлением и температурой и захватывает большие пространства. Этот процесс сопровождаются перекристаллизацией и новым минералообразованием в условиях расплющивания и пластического течения пород, что приводит к появлению наиболее характерной для метаморфических образований ориентированности (параллельному расположению) минеральных частиц. Таково происхождение большей части метаморфических пород.
2. Динамометаморфизм возникает под воздействием давления в условиях невысоких температур и заключается в интенсивном дроблении минеральных зерен без существенной их перекристаллиза-ции.
3. Контактовый метаморфизм вызывается действием высокой температуры, паров и растворов, связанных с внедрением магматического расплава в горные породы. Наблюдается вдоль границ магматических тел и имеет местное значение в преобразовании вмещающих пород, изменении их структуры, текстуры и состава.
4. Пневматолитовый и гидротермальный метаморфизм развивается при интенсивном привносе в породу новых веществ горячими водами растворами и газами, поднимающимися из остывающего магматического очага. При этом происходит изменение не только минерального, но и химического состава пород.
При очень интенсивном привносе новых веществ и развитии замещения возникает особый вид метаморфизма – метасоматоз.
Поскольку метаморфизм происходит под воздействием фильтрующихся флюидов, химический состав пород в ходе метаморфизма изменяется в отношении всех компонентов в меру их растворимости химической специфики флюидов. По нарастающей степени этого изменения состава пород различают изохимический и аллохимический типы метаморфизма и метасоматоз. Изохимическим условно называется метаморфизм, при котором существенно изменяются в породах содержание летучих компонентов (Н2О, СО2 и др.) и степень окисления железа, тогда как изменением содержания других компонентов можно пренебречь. При аллохимическом ме-таморфизме существенно изменение содержания помимо летучих компонентов также ряда других химических элементов, набор которых определяется спецификой метаморфизма (чаще всего щелочных металлов и кальция).
Метасоматоз (метасоматизм) всегда имеет локальное распространение и вызывается воздействием на горные породы гидротерминальных растворов высокой химической агрессивности, благодаря чему в ходе метасоматической переработки горных пород существенно изменяется и химический и минеральный состав с уменьшением числа минералов вплоть до образования мономинеральных разновидностей. Это объясняется высокой подвижностью многих компонентов при метасоматозе (Коржинский, 1953). Метасоматоз обычно происходит без изменения общего объема горной породы (правило Линдгрена) и поэтому непосредственно не зависит от литостатического давления нагрузки. Метаморфическое преобразование горных пород (в отличие от метасоматического) сопровождается изменением их объёма в непосредственной зависимости от литостатического давления, определяемого глубиностью. Собственно метаморфизм, как и метасоматоз, вызывается воздействием на горные породы потока растворов или флюидов, но они имеют более глубинный источник и не проявляют такой химической агрессивности. Вследствие этого химического изменения пород при метаморфизме в общем случае менее значительны, привносимые и выносимые компоненты ведут себя термодинамически инертно, чем обусловлена обычная полиминеральность метаморфических пород.

Важнейшие особенности метаморфических пород

Главнейшее отличие метаморфических пород от магматических и осадочных заключается в их минеральном составе, а также в их структурных и текстурных признаках. Метаморфические породы состоят лишь из минералов, устойчивых в условиях высоких температур и давлений. К ним относится большинство минералов магматических пород: кварц, альбит, и другие плагиоклазы, калиевый полевой шпат (микроклин), мусковит, биолит, роговая обманка, пироксен (авгит), магнетит, гематит, а также один из минералов осадочных пород – кальцит. Кроме того, в метаморфических породах распространены минералы, характерные только для них, - серицит, тальк, серпентин, гранат, графит, и др.
Метаморфические породы обладают кристаллической структурой, при-чем особенно характерны листовая, чешуйчатая, игольчатая и таблитчатая формы зерен, реже они зернисто – кристаллические. Имеются также слабо метаморфизованные скрытокристаллические породы и переходные разности, содержащие участки первичных пород некристаллического строения. Остаточные структуры первичных пород называются реликтовыми. По величине зерен различают крупнокристаллическую структуру (диаметр частиц более 1 мм), среднекристаллическую (1,25 – 1 мм) и мелкокристаллическую (менее 0,25 мм).
Текстурные особенности относятся к важнейшим признакам мета-морфических пород. По взаимному расположению и типам зерен выделяются следующие текстуры: сланцеватая – с параллельным расположением чешуйчатых и табличных минералов (рис. 1а); гнейсовая – с параллельным расположением табличных минералов, при малом содержании чешуйчатых частиц (рис. 2а); полосчатая – с чередованием полос разной толщины различного минерального состава; волокнистая – в породах, сложенных волокнистыми и игольчатыми минералами, вытянутыми примерно в одном направлении; очковая – с рассеянными в породе более крупными овальными зернами или агрегатами, обычно выделяющимися по цвету (рис. 1б); плойчатая – в случае присутствия в породе очень мелких складок (рис. 2б); беспорядочная – с неориентированным расположением зерен, обычно округло – неправильной формы; массивная – с прочным сложением породы, при плотном, связном соединении минеральных зерен, текстура породы может быть при этом также полосчатая, беспорядочная и гнейсовая.

а б

Породы регионального метаморфизма

В зависимости от состава и структуры исходных пород при регио-нальном метаморфизме возникают определенные виды метаморфических пород, которые по мере возрастания температуры и давления претерпевают закономерные изменения состава, структуры и текстуры. При этом образуются характерные ряды пород, представляющих собой последовательные этапы преобразования исходной породы. Особенно значительные изменения испытывают глинистые породы. Еще в процессе диагенеза глины уплотняются, обезвоживаются и превращаются в аргиллиты, отличающиеся от глин полной неразмокаемостью. В начальной стадии метаморфизма в условиях низких температур под воздействием тектонического давления аргиллиты претерпевают рассланцевание (динамометаморфизм) и превращаются в аргиллитовые сланцы. Изменения выражаются в появлении тонкосланцеватой текстуры. В глинистом материале появляются скопления мельчайших зерен кварца, микроскопические чешуйки слюды (серицита) и хлорита, кристаллы пирита, углистые частицы. Сланцы обычно сохраняют окраску исходных глин. Они легко раскалываются по сланцеватости на ровные плитки с матовой поверхностью. При возрастании количества кристаллических частиц порода твердеет, превращаясь в кровельные, или аспидные сланцы.
Дальнейшее усиление метаморфизма, связанное с повышением тем-пературы, приводит к полной перекристаллизации глинистого вещества с образованием филлитов. Это микрозернистые полнокристаллические породы с тонкосланцеватой, иногда плойчатой текстурой. Внешне они сходны с аргиллитовыми сланцами, отличаясь от них шелковистым блеском. Филлиты состоят из тонкочешуйчатой массы серицита, хлорита и кварца. Окраска их связана обычно с цветом господствующего минерала, однако нередко бывает унаследованной (черные филлиты с углистым материалом). Иногда она обусловлена примесями (красноватые и фиолетовые филлиты с тонкораспыленным гематитом).
При повышении температуры и дальнейшем изменении давления филлиты переходят в кристаллические сланцы (рис. 1а, 2б). В зависимо-сти от состава исходных глин и температурного режима это могут быть слюдяные, хлоритовые или хлорито-слюдяные сланцы. Они отличаются сильным шелковистым блеском и более крупной величенной чешуек. Структура чаще среднекристаллическая до крупной. Обладают хорошо развитой сланцевой или плойчатой текстурой. Сланцы состоят из кварца и слюды (мусковита или биотита) или хлорита. Встречаются двуслюдяные сланцы. Кристаллические сланцы часто содержат также гранат, графит, образующийся из углистого вещества, и другие минералы. Цвет этих пород обусловлен окраской господствующих минералов, реже связан с минеральными примесями (гематит, графит).
На высшей стадии метаморфизма глинистых пород они преобразу-ются в гнейсы (рис. 1б и 2б). Эти образования обладают массивной гнейсовой (полосчатой), реже сланцевой или очковой текстурой. Структура их зернисто – кристаллическая, средне – или крупнозернистая. Вместо хлорита и слюды, которая сохраняется в небольшом количестве, в гнейсах преобладают полевые шпаты – микроклин и плагиоклаз, имеется много кварца. Присутствуют биотит и мусковит, иногда амфиболы, пироксены, гранаты. Состав гнейсов близок к минеральному составу гранитов, от которых гнейсы отличаются ориентированной гнейсовой текстурой.
Существенно иные породы образуются при метаморфизме песчаников. Кварцевые песчаники с кремнистым цементом при метаморфизме превращаются в кварциты. Они состоят целиком из кварца, образующего неправильные зерна, которые иногда почти неразличимы (сливные кварциты). Это крепкие, массивные породы, нередко с раковистым блестящим изломом; иногда в них наблюдается сланцевая текстура. Кварцевые песчаники с глинистым цементом преобразуются в слюдяно-кварцитовые сланцы с тонкими прослойками слюды по сланцеватости. Аркозовые песчаники, богатые зернами полевого шпата, переходят сначала в кварцитовидные песчаники, а при высокой степени метаморфизма – в гнейсы, отличающиеся более равномерной зернистостью и повышенным содержанием кварца. Гнейсы и сланцы, образующиеся при метаморфизме осадочных пород (глин и песчаников), называются парагнейсами и парасланцами.
Известняки при перекристаллизации переходят в мраморы. Последние состоят из кальцита, имеют зернисто – кристаллическую структуру и обычно массивную, нередко расплывчатую текстуру. Реже наблюдается сланцевасть. Характерна белая или светло – серая окраска.
Кремнистые породы – опоки, яшмы – преобразуются в мелкозернистые кварциты, отличающиеся весьма равномерной слабо различимой зернистостью.
В результате метаморфизма кислых и средних магматических пород (гранитов, диоритов и др.) образуются гнейсы и слюдяные сланцы. В отличие от аналогичных пород, образующихся при метаморфизме осадочных образований, они носят название ортогнейсов (или ортосланцев).
Габбро и базальты преобразуются на низшей стадии ме-таморфизма в зеленые сланцы, состоящие из хлорита, эпидота, актинолита и альбита. Далее они переходят в амфиболиты – массивные крепкие породы сланцевой и волокнистой текстуры, темно – серого до черного цвета; они состоят из роговой обманки и плагиоклаза. На высшей ступени метаморфизма амфиболиты переходят в гранатовые амфиболиты и эклогиты, состоящие из граната и пироксена. Образование эклогитов происходит при очень высоких давлениях, поэтому они характерны для глубоких зон метаморфизма.
Ультраосновные породы (дуниты, перидотиты) преобразуются в змеевики (серпентиниты) и тальковые сланцы; змеевики состоят из сер-пентина с примесью магнетита и хлорита, образующих микрочешуйчатую темно – зеленую массу с пестрыми пятнами.

Породы динамометаморфизма

Под действием тектонического давления возникают тектонические брекчии и милониты.
Тектонические брекчии состоят из угловатых или линзовидных об-ломков раздробленных первичных пород самой разнообразной величины, сцементированных мелкораздробленным материалом тех же пород. Характерно отсутствие слоистости и однообразие состава обломков.
Милониты представляют собой породы, состоящие из мелкоперетертого материала первичных пород. Текстура их сланцеватая, тонкополосчатая, нередко очковая.
Породы контактного метаморфизма
Контактный метаморфизм выражается преимущественно в интен-сивной перекристаллизации пород, протекающей под действием высокой температуры, без заметного участия давления. Поэтому для возникающих на контакте при этом пород, носящих название роговиков, характерно отсутствие сланцеватых и вообще ориентированных структур. Роговики – очень крепкие мелкозернистые породы массивной структуры. Песчано-глинистые породы переходят в биотитовые роговики, состоящие из кварца и биотита, а также полевого шпата, магнетита, граната и других минералов. Основные и средние породы на контакте с гранитными интрузиями преобразуются в амфиболовые роговики, состоящие из амфибола и плагиоклаза. Карбонатные породы превращаются в известково – силикатные роговики. Они содержат гранат, пироксен, плагиоклаз, а также волластонит, скаполит и др. Карбонатные породы могут переходить и в мрамор, если метаморфизм протекает без привноса вещества. Цвет роговиков определяется окраской господствующих минералов. Обычно они серого, черного или темно – зеленого цвета.

Породы пневматолитового и гидротермального мета-морфизма

При этом типе метаморфизма образуются скарны и грейзены.
Скарны возникают на контакте карбонатных и интрузивных пород, в результате контактово – метасоматических процессов, протекающих при воздействии послемагматических растворов. Скарны имеют важное практическое значение, так как к ним приурочены многие полезные ископаемые (медь, железо, полиметаллы, молибден, вольфрам, олово). Главные породообразующие минералы скарнов — пироксены, плагиоклазы и гранаты, а при более низких температурах — эпидот, актинолит, карбонаты и рудные минералы.
Грейзены возникают за счет гранитов или песчано-глинистых пород. Они состоят из кварца и светлой слюды и имеют крупно – кристаллическую структуру.

Краткая характеристика наиболее распространенных пород регионального метаморфизма

Филлиты представляют собой первую стадию преобразования глинистых или алевритовых сланцев при региональном метаморфизме. Эти породы характеризуются слабой перекристаллизацией, которая проявляется в наличии многочисленных листочков серицита, биотита на плоскостях рассланцовки. В общем же филлит очень напоминает исходный глинистый сланец и отличается от него наличием шелковис-того блеска на плоскостях сланцеватости и более четко выраженной рас-сланцовкой.
При микроскопическом изучении породы оказываются лишенными первичных глинистых частиц и слагаются очень тонким агрегатом кварцита, кварцем, хлоритом и углистым материалом. Если в исходной породе присутствовали более крупные обломочные зернышки кварца или других минералов, то они сохраняются. Таким образом, филлиты характеризуются или лепидобластическими или реликтовыми (бластолевралитовая, бластопелитовая) структурами.
Серицитовые сланцы образуются при региональном ме-таморфизме глинистых пород или из милонитов кварц – полево – шпатового состава. Они представляют собой более высокую степень метаморфизма, чем филлиты. В процессе перекристаллизации исходных пород в них возникают многочисленные чешуйки серицита, чешуйки хлорита. Примесь углистого вещества, окислов железа в серицитовых сланцах исчезает. Появляются вновь образованные пластинки гематита, кристаллики магнетита, иголочки рутила. Структура серицитовых сланцев микролепидобластовая, текстура параллельно сланцеватая. Макроскопически породы светлые, но в случае значительного содержания хлорита постепенно переходят в хлористо-серицитовые сланцы с зеленоватой окраской. Серицитовые сланцы могут возникнуть метасоматическим путем при процессах серицитизации или в результате рассланцовки серицитосодержащих метасоматических пород.
Слюдяные сланцы представляют собой следующую более интенсив-ную стадию динамотермального метаморфизма глинистых пород. Для этих пород характерен сильный серебристый или золотистый блеск на плоскостях сланцеватости, что обусловлено развитием обильного мусковита или биотита, которые могут встречаться как вместе, так отдельно. Даже при сравнительно невысоком содержании слюд, последние кажутся макроскопически преобладающими в породе. Кроме мусковита и биотита в слюдяных сланцах почти всегда присутствует кварц, который нередко является преобладающим минералом. В качестве непосредственной составной части сланцев встречаются: гранат – альмандин, дистен, ставролит, чешуйки графита. В зависимости от особенностей минералогического состава выделяются следующие разновидности слюдяных сланцев: мусковитовые, биотитовые, двуслюдяные, дистеновые, гранатовые, ставролитовые.
Хлоритовые сланцы обычно возникают при динамотермальном ме-таморфизме основных и средней основности пород, мергелей и глинистых пород. Некоторая часть хлоритовых пород может возникнуть метасоматически при процессах хлоритизации. Макроскопически хлоритовые сланцы представляют собой зеленые или черно-зеленые сланцевые породы, существенно сложенные листочками хлорита. В зависимости от особенностей исходных пород могут воз-никнуть и другие минералы. Под микроскопом эти породы имеют лепидобластические структуры и наряду с хлоритом в их составе встре-чается альбит, эпидот, листочки серицита, иногда гранат, магнетит, кальцит, хлоритоид, кварц и некоторые другие минералы.
В зависимости от особенностей минералогического состава среди хлоритовых сланцев выделяются многочисленные разновидности: хлорито – эпидотовые, гранатовые, хлоритовые, хлоритоидные, хлорит-эпидо –альбитовые и др. Хлоритовые сланцы, которые всегда объединяются под общим названием зеленых сланцев.
Амфиболовые сланцы характеризуются присутствием в породе больших количеств минерала из групп амфиболов: актинолита, антофиллита, обыкновенной роговой обманки. Вместе с амфиболитом в подчиненных количествах могут присутствовать: хлорит, эпидот, биотит, альбит, клиноцоизит и некоторые другие минералы. Разновидности выделяются по присутствующему амфиболу. При возникновении этих пород нередко большое значение имеют метасоматические процессы.
Амфиболиты и амфиболитовые сланцы возникают в результате высоко-температурного метаморфизма в условиях сильного гидростатического давления и умеренного стресса основных и средней основности пород.
метаморфизме туфов и мергелей.
В зависимости от состава исходных пород выделяют ортоамфибо-литы и параамфиболиты. Ортоамфиболиты – это породы, возникающие при региональном метаморфизме магматических пород, а параамфиболиты – при метаморфизме осадочных пород.
Амфиболиты – это темные, часто с зеленым оттенком, зернистые породы массивной (амфиболиты) или сланцеватые (амфиболитовые сланцы) текстуры. Для минералогического состава этих пород характерно сочетание среднего плагиоклаза и обыкновенной роговой обманки. Кроме этих определяющих минералов может присутствовать гранат и моноклинный пироксен (диоксид). В качестве второстепенных составных частей встречается сфен, магнетит, биотит, ильменит. В зависимости от особенностей минералогического состава выделяют: гранатовые, пироксеновые и др. Разновидности амфиболитов.
Особо следует отметить амфиболиты, в которых вместе с обыкно-венной роговой обманкой присутствуют эпидот и альбит. Это так назы-ваемые эпидотовые амфиболиты. Такие породы образуются или при пониженных температурах, или при обыкновенных для амфиболитов условиях, но –из исходных пород, в которых имеется избыток кальция.
Магнезиальные сланцы возникают при региональном метаморфизме ультраосновных пород и серпентинитов. К этому типу пород относятся серпентиновые, тальковые и серпентин – тальковые сланцы. Наиболее характерными минералами ассоциациями этих пород является: антигорит, антигорит – тальк, антигорит – хлорит, антигорит – тальк – карбонат, тальк – карбонат, тальк – кварц. При изучении магнезильных сланцев следует иметь ввиду, что эти породы большей частью возникают в результате привноса и выноса компонентов, т. е. При метасоматозе, но всегда возникают при метаморфизме пород ультраосновного состава.
Глаукофановые сланцы возникают при метаморфизме эффузивных пород среднего и основного состава, а также в результате преобразования песчаников, железистых, кремнистых и др. пород. Характерной особенностью глаукофановых сланцев является присутствие в них натриевого амфибола ряда глаукофан – рибекит, который ассоциируется с хлоритом, эпидотом, мусковитом, магнетитом и некоторыми другими минералами.
Глаукофановые сланцы возникают при динамометаморфизме, но при большой активности растворов, обогащенных натрием. Кроме того, кристаллические сланцы с глаукофаном встречаются в областях с особо интенсивной складчатостью. Видимо, их образование происходит еще и при повышенном давлении.
Кварцитовые сланцы – образуются при региональном метамор-физме исходных пород очень богатым кварцем (кварцевые песчаники, вторичные кварциты). Породы эти неотчетливо сланцеватые, что подчеркнуто присутствием чешуек серицита или мусковита. Кроме того, такие породы обладают закономерной ориентировкой зерен кварца, что устанавливается по ориентировке оптических осей зерен кварца, располагающихся субпараллельно направлению сланцеватости. В зависимости от особенностей состава исходных кремнистых пород в кварцитовых сланцах нередко присутствуют, в качестве существенной примеси, гематит, графит, серицит и некоторые другие минералы.
Железисто – слюдистые кварцитовые сланцы называют итабиритами, а кварцы и кварцево – полосчатые породы, содержащие значительные количества гематита (иногда магнетита) называют тактонитами.
Мраморы и сланцеватые мраморы возникают при метаморфизме карбо-натных пород. Обычно это массивные или неотчетливо сланцеватые породы, существенно сложенные кальцитом и реже доломитом (доломитовые мраморы). Если исходные породы содержали значительные количества примесей, то в мраморах могут появляться такие минералы как тремолит, эпидот, гроссуляр, везувиан, плагиоклаз т. д. По своему внешнему виду и минералогическому составу эти породы неотличимы от подобных пород, возникающих при контактовом метаморфизме. Главной чертой отличия нужно считать наличие сланцеватости, что проявляется в субпараллельном расположении зерен кальцита.
Гнейсы. Глинистые осадочные породы и все кварц – полевошпато-вые породы различного происхождения (граниты, кислые вулканические породы, аркозовые песчаники) на высокой ступени регионального метаморфизма превращающегося в гнейсы. Гнейсы – это светлые, средне –и крупнозернистые породы, похожие по составу на граниты. Они обладают кристаллизационной сланцеватостью.
Главной преобладающей составной частью всех гнейсов являются полевой шпат, представленный как калиевым полевым шпатом, так и плагиоклазом, кислым или даже средним. Калишпат и плагиоклаз присутствуют вместе. Обычно гнейсы подразделяются на гнейсы и плагиогнейсы. Кварц в гнейсах содержится в достаточно большом количестве.
Цветной минерал в гнейсах чаще всего представлен биотитом, реже роговой обманкой. Ромбическими и моноклинными пироксенами, а также мусковитом.
Типичными минералами гнейсов можно считать: гранат (альмандин), ставролит, андализит, дистен, силлиманит, кордиерит, графит и другие. Кордиерит часто выполняет роль темноцветного минерала. Акцессорные минералы в гнейсах представлены цирконом, апатитом, монацитом, сфеном, шпинелью и некоторыми другими минералами. В основе классификации гнейсов лежит минералогический состав: биотитовый, мусковитовый, двуслюдяной, биотит – роговообманковый, силлиманитовый, кордиеритовый, гранатовый гнейс и плагиогнейс.
По минералогическому составу гнейсов можно судить и об особен-ностях состава первоначальных глинистых пород или кварц – полево – шпатовых пород. Например, присутствие в большом количестве высоко-глиноземистых минералов (силлиманит, кордиерит, дистен и т. д.) укажет, что исходными были глинистые породы и т. д.
Все гнейсы представляют собой зернистые породы различной крупности зерна, обладающие гнейсовидными или плосчатыми текстурами. Перечисленные текстуры могут сочетаться между собой: гнейсовидно – полосчатые, сланцевато – полосчатые и т. д. При микроскопическом изучении у большинства гнейсов обнаруживаются хорошо выраженная гранобластическая структура, в отдельных случаях, в лепидобластическую или фибробластическую. Нередко встречаются порфиробластические структуры, часто встречаются разнообразные структуры прорастания. Образование гнейсов происходит различным путем и зависит от состава первоначальных пород, от роли стресса при метаморфизме, от температуры и давления, при которых процесс происходит.
Все гнейсы, образовавшиеся из осадочных горных пород (глинистых сланцев, песчано – глинистых толщ, аркозовых песчаников и т. д.) называются пелитовыми гнейсами. Образование гнейса из глинистого сланца и из продуктов его низкотемпературного метаморфизма связано с процессом дегидратации слюды и реакции: слюда + кварц – калишпат. Этот процесс начинается в прогрессивную стадию метаморфизма, в период прогревания первоначальной горной породы и в период достижения максимальной температуры (до 500 – 6000С) формирование гнейса почти заканчивается. Регрессивные реакции при образовании гнейсов не играют существенной роли. Поэтому биотит и полевые шпаты здесь всегда свежие, не как в граните.

Определение метаморфических пород

Определение метаморфических пород нужно начинать с установления их минерального состава. Вторым важным признаком является текстура. Имеет значение также структура и цвет. Для определения этих пород можно пользоваться табл.1.
При исследовании метаморфических пород необходимо стремиться установить: 1) что представляла собой порода до метаморфизма и 2) какие явления обусловили метаморфизм (тип метаморфизма). Нужно отметить, что для полного и уверенного решения этих вопросов необходимо выяснение условий залегания пород и их взаимоотношений с окружающими породами, т. е. изучить породы в естественной обстановке, а также детально исследовать их под микроскопом. Но и предварительное макроскопическое определение очень полезно. Описание метаморфических пород проводится по тому же плану, что и магматических: 1) название; 2) цвет, структура и текстура породы; 3) минеральный состав; 4) жилы и прожилки минералов, встречающихся в породе; 5) построение включения и вкрапления. В конце дополнительно указывается: тип метаморфизма и название исходной породы (или ряда пород).

Таблица 1

Основные особенности важнейших метаморфических пород
(краткий определитель)
Минеральный состав текстура Строение и внешний вид Назва-ние
Серицит, хлорит,
кварц
Сланцеватая,
иногда плойчатая
Зеленая, светло – или темно – серая, мик-рочешуйчатая порода. Кварц заметен пло-хо. Слабый шелковистый блеск. Филлит

Биотит, мусковит, кварц, иногда гранат, графит и др.
То же

Средне – или крупночешуйчатая порода с очень обильной слюдой. Кварц заметен плохо. Слюдя-ной сла-нец
Кварц и слюда
(биотит, мусковит)

То же

Светлоокрашенная крепкая порода с шел-ковистым блеском на плоскостях сланце-ватости, нередко плитчатая.
Слюдя-но-кварци-товый сланец

Хлорит, кварц, примеси слюды и др.
То же

Чешуйчатая или листовая масса хлорита, зеленого цвета. Кварц заметен плохо.
Хлори-стый сланец
Хлорит, актинолит, альбит, эпидот
То же

Мелкозернистая, зеленая довольно мас-сивная порода с шелковистым блеском.
Зеленый сланец

Тальк

То же

Чешуйчатая масса талька.

Талько-вый сла-нец

Серпентин, магнетит

Массивная или
Сланцеватая

Тонкочешуйчатая масса серо-зеленая с пятнами темно-зеленого, белого, черного цвета и гладким зеркально-эмалевыми поверхностями. Змеевик (серпен-тинит)

Роговая обманка зеленого или черного цвета, средний
Плагиоклаз
То же

Зернисто-кристаллическая масса тем-но-зеленого или черного цвета, иногда тонкополосчатая. Нередко белый плагиок-лаз. Амфи-болит

Кварц, микроклин, биотит, могут быть пироксен, рого-вая обманка, гранат
Массивная гнейсовая

Зернисто-кристаллическая серая или жел-товатая порода. Иногда с полосчатой, очковой или сланцевой текстурой.
микро-клино-вый гнейс
Плагиоклаз, кварц, роговая обманка, биотит, пироксен

То же

То же, что и у микроклинового гнейса, но цвет чаще серый, более темный.

плаги-оклазо-вый гнейс

Кварц

Массивная

Мелкозернистая порода, иногда сливная (отдельные зерна нельзя различить), бело-го, желтого, красного цвета, блестящая на изломе, иногда сланцеватая, плитчатая.
Кварцит

Кальцит, реже доломит, ино-гда примесь графита и др.

То же

Зернисто-кристаллическая, белая, светло-серая, реже красноватая, или желто-бурая порода, изредка сланцеватая или неясно-волнисто-полосчатой текстурой.
Мрамор

Кварц, биотит, магнетит, иногда полевой шпат, гранат

Массивная беспоря-дочная

Мелкозернистая крепкая серая, буровато-серая, иногда розовато-серая порода

Биоти-товый роговик

Плагиоглаз, амфибол, пирок-сен

Массивная беспоря-дочная

Мелкозернистая, очень крепкая темно-серая, темно-зеленая или черная порода

Амфи-боловый роговик

Гранат, пироксен, плагио-глаз, эпидот, карбонат, руд-ные минералы, актинолит
То же

Внешний вид очень разнообразен. Струк-тура от мелко-до крупнокристаллической, часто неравномерно-зернистая
Скарн

Кварц, светлая слюда, иногда турмалин.

То же

Крупнокристаллическая белая или светло-серая порода

Грейзен

Важное значение в геологических исследованиях имеет выявление природы первичных пород, подвергшихся метаморфизму, и соответственно систематика метаморфических образований по исходным породам. Но при этом не следует ожидать полного соответствия исходных и метаморфических пород, так как метаморфизм имеет большей частью аллохимический характер. При метаморфизме всегда в той или иной мере изменяется первичных химический состав пород в соотношении не только летучих (Н2О, СО2, О2 и др.), но и многих других компонентов (Cl, F, Na2O, K2O, CaO и др.). Однако большей частью эти изменения не настолько значительны, чтобы нельзя было установить природу первичных пород, подвергшихся метаморфизму. Различают продукты метаморфизма глинистых отложений, основных эффузивов и их туфов, мергелей, граувакков, кислых эффузивов, песчаников, карбонатных пород, гипербазитов, железистых и марганцовистых кремнистых отложений и бокситов. Главнейшие мета-морфические производные этих пород и типичные минералы приводятся в табл. 2

Таблица 2
Классификация метаморфических образований по составу исходных пород, подвергшихся метаморфизму
Исходные породы Метаморфические породы Главные минералы
Глины (пелиты) Роговики Кварц, полевые шпаты, андалузит, кордиерит, магнетит, биотит
Гнейсы Кварц, полевые шпаты, биотит, мус-ковит, ставролит, силлиманит, андалузит, кордиерит, гранат
Слюдяные сланцы Кварц, слюда, хлорит, хлоритоид, альмандин, пирофиллит, стильпноме-лан
Мергели, известковые туфы, граувакки, основные эффузивы, их туфы, габбро и габброиды (базиты) Пироксеновые роговики Полевые шпаты, пироксены, кварц, амфиболы
Амфиболиты, пироксен-плагиоклазовые основные кристалли-ческие сланцы Плагиоклаз, роговая обманка, диопсид (гиперстен), гранат
Эпидотовые амфилобиты Плагиоклаз, эпидот, роговая обманка, кварц
Хлоритовые (зеленые) сланцы, пор-фиритоиды, спилиты Альбит, эпидот, хлорит, актинолит, кварц, пренит, пумпеллиит, кальцит
Глаукофановые (голубые) сланцы, жадеитовые метаграувакки Глаукофан, хлормеланит, эгирин, ри-бекит, альмандин, эпидот, хлорит
Эклогиты Альбит, лавсонит, жадеит, арагонит, кварц, гранат, пироксены, амфиболы, плагиоклаз, кианит, рутил, цоизит
Перидотиты (гипербазиты) Амфиболовые, хлоритовые, тальковые сланцы, талькиты, серпентиниты Оливин, пироксены, амфиболы, хло-рит, магнетит, тальк, брусит, магнезит, доломит, серпентин
Кислые эффузивы, грани-тоиды, аркозовые песчани-ки Серицитовые сланцы, порфироиды, альбитофиры Серицит, альбит, кварц, хлорит
Гнейсы Кварц, полевые шпаты, биотит
Кварцевые песчаники Кварциты Кварц и акцессорные: слюды, полевые шпаты, дистен, силлиманит, виридин, спессар