Геология | Метаморфизм түрлері

Метаморфизм түрлері локалдық (жергілікті) және регионалдық (аймақтық) болып екіге ажыратылады. Локалдық түрі контактілік (шекаралас немесе жап-сарлық) және дислокациялық метаморфизм түрлеріне бөлінеді.

Контактілік метаморфизм ыстық магманын, суына келе (жер кыртысының жоғарғы суық қабаттарында) шөгінді жыныстар арасында интрузиялық денелер (плутондар) түрінде қалыптасу барысында, олардың шекаралық бөліктерінде немесе жапсарларын-да әр түрлі өзгерістер (ореолдар) түрінде байқалады. Шекаралық өзгерістер плутонды айнала қоршаған шөгінді жыныстардың жапсарларын (экзоконтактілік метаморфизм) және плутонның перифериялық шеткі бөліктерін (эндоконтактілік метаморфизм) бірдей қамтиды. Шекаралық өзгерістердің (контактілік ореолдардың) ені бір см-ден бірнеше км-ге дейін өзгеріп отырады (IX. 1-су-Рет). Контактілік метаморфизмнің дамуына әсерін тигізуші негізгі факторлар магмалық дененің ыстық температурасы және магманың дифференциациялық жіктелуі кезінде бөлініп шығатын ұшпалы компоненттер мен ыстық су ерітінділері. Соңғы айтылған фактормен (ыслық су ерітінділерімен) байланысты байқалатын метасоматоздық әрекеттердің нәтижесінде жаңа минералдар түзіліп (метасоматозға ұшыраған), тау жыныстарының алғашқы құрамы өзгеріп жаңарып отырады. Сонымен контактілік метаморфизм: термоконтактілік және контактілі-метасоматикалық болып екі түрге ажыратылады.

Термоконтактілік метаморфизм ыстық магманың (ин трузиялық плутондар түрінде қалыптасу барысында) өз жолында кездескен және оны айнала қоршаған тау жыныстарына тигізетін температуралық әсерімен сипатталады. Бұл процестердің нәтижесінде (қоршаған ортаны құрайтын) тау жыныстары қайта кристалданып жаңа минералдар түзіледі, бірақ олардың жалпы химиялық құрамы өзгеріссіз сол күйінше сақталады. Мысалы, тер-моконтактілік әрекеттерге ұшыраған құмды-сазды жыныстар тығыздала келе қайта кристалданып мүйізшелерге (роговиктерге), ізбесті тастар — мраморға, кварцты құмтастар — кварциттерге айналады.

Термоконтактілік метаморфизмнің ерекше бір түрі- пирометаморфизм деп аталады. Бұл жағдайда ыстық лаваның күйдіру-пісіру әсеріне байланысты, тау жыныстарының азды-көпті өзгерістері (структуралық) байқалады. Мұндай өзгерістердің аумағы әдетте шамалы (бірнеше см-дей) ғана болып келеді.

Контактілік-метасоматикалық метаморфизм кезінде суына бастаған магмалық дененің (интрузиялық плутонның) қоршаған ортаға тигізетін температуралы” әсеріне минералданған ыстық су ерітінділері мен газдардың (магмадан бөлінген) әсері қосылады. Олардың арасында байқалатын әр түрлі химиялық әрекеттерді (реакцияның) нәтижесінде кейбір элементтер бір-бірімен өзара орын алмастырады. Соған байланысты тау жыныстарының алғашқы химиялық және минералогиялық рамы өзгереді. Осындай жолмен пайда болған тау жыныстары — метасоматиттер деп аталады. Олардың ішінде ең жиі кездесетіндері — скарндар мен грейзендер болып саналады. Скарндар интрузиялық денелердің ізбесті тастармен жапсарлас шекаралық зоналарында пайда болады. Олармен байланысты темір, мыс, қорғасын, мырыш, вольфрам рудалары жиі кездеседі.

Ал грейзендер болса, олар гранит, гнейс тәрізді жыныстарға су буы мен әр түрлі газдардың әсер етуі жағдайында пайда болады. Олардың негізгі құрамы — кварц пен слюдалардан тұрады. Грейзендермен байлаиысты сирек кездесетін металдардың рудалары (вольфрамит, молибденит, касситерит, топаз және т. б.) бірге кездеседі.

Метаморфтық әрекеттердің ішінде автометаморфизм (пневматолиттік және гидротермалдық) әрекеттерін жеке атап өтуге болады.

Автометаморфизм (грекше “авто” — өзі деген мағынада) әрекеттері магмалық тау жыныстарының қалыптасу барысында, алғашқы магманың өз құрамынан бөлініп шығатын химиялық активті заттардың магмалық жыныстарға тигізетін метасоматикалық әсерімен сипатталады. Мысалы, ультранегізді жыныстардың серпентинитке айналуы, базальттардың хлориттенуі, граниттердің грейзендерге айналуы және т. б.

Динамометаморфизм (катакластикалық, дислокациялық метаморфизм) жер қыртысынын, жоғарғы қабаттарында, тектоникалық қозғалыстарға байланысты дислокациялық зоналарда жиі байқалады. Бұл жағдайда тау жыныстарының құрылымдық-текстуралық ерекшеліктері өзгеріп, кейде уақталып ұсақ бөлшектерге айналады. Олар катаклазиттер (грекше “катаклазо” — уақталу, бөлшектену) деп аталады. Тау жыныстары өте майда бөлшектерге ұнтақталып, сонымен бірге жаншылу немесе тапталу әрекеттеріне ұшыраған жағдайда милониттер (грекше “милес” — диірмен) деп аталады.

Ал жер қыртысының тереңірек қабаттарында (температура жоғары болғандықтан) механикалық жолмен бөлшектену әрекеттері пластикалық деформациямен алмасады. Тау жыныстары өзіндік құрылымдық-текстуралық ерекшеліктерімен ажыратылады: ірілі-ұсақты минерал түйіршіктері ұзарып, бір бағытта созыла орналасады және әр түрлі бояулар түрінде кезек алмасып, жолақ-жолақ болып тақталы текстура құрайды (крнсталлизациялық тақталану).

Регионалдық метаморфизм (латын тілінде “регионалис” — аймақтық деген мағынада) белгілі бір аймақты түгелдей қамтып, кең алқапты (мыңдаған шаршы км) алып жатады. Әдетте бұл процесс жер қыртысының кейбір аудандарының ұзақ уақыт бойы төмен шөгіп иіліп-майысу жағдайында, жер қыртысының жоғары бөліктерін құрайтын тау жыныстарының терең қабаттарға қарай орын ауыстыруымен байланысты байқалады. Ре-гионалдық метаморфизмнің дамуына әсерін тигізетін ең негізгі факторлар — петростатикалық қысым күші мен жоғары температура болып саналады, ал жердің ішкі қойнауына тереңдеген сайын температураның жоғарылауы геотермиялық градиентке байланысты өзгеріп отырады; сонымен бірге бұл процестердің даму барысында бағытталған қысым (бүйірлік) күштерінің және химия-лық активті заттардың атқаратын ролі өте зор.

Ыстық сулы ерітінділердің миграциясы — метасоматоз, температураның жоғарылауы — қайта кристалдану, бағытталған (бүйірлік) қысым күштері — тақталануі әрекеттерін тудырады. Мысалы, тақталанып қайта кристалдану әрекеттеріне байланысты құмды-сазды жыныстар филлитке, кристалдық тақта-тастарға айналады. Сол секілді қайта кристалдану кезінде ізбесті тастар (әк тастар) мраморға, құмтастар кварцитке, магмалық жыныстар мен кейбір құмды-сазды жыныстар гнейске айналады. Регионалдық метаморфизм әрекеттері жер қыртысының әр түрлі жастағы қозғалмалы аймақтарында ! (геосинклиналдық аймақтарда), әсіресе ескі платформалардың фундамент қабаттарында және олардың жер; бетіне шығып жатқан бөліктерінде (қалқандарда) жиі байқалады.

Кейінгі жылдары (соңғы он жыл ішінде) ғалымдар арасында жер қыртысының иіліп-майысуы метаморфизмнің ең басты себептерінің бірі деп санау қате екендігі туралы ой-пікірлер жиірек айтылуда. Өйткені, дислокациялық тектоникалық қозғалыстардың белгісі жоқ ірі ойпаттарды құрайтын шөгінді жыныстардың метоморфтық әрекеттерге ұшырамағандығы белгілі (мысалы, Қаспий маңайындағы ойпат). Сондықтан аймақтық метаморфизм әрекет-терінің дамуын жер қыртысының белгілі бір даму сатысымен байланысты қарастыру керек. Ал жер қыртысының даму сатылары өзіндік ерекшеліктерімен (қарқынды қатпарлану, магмалық заттардың және олармен байланысты ыстық сулы ерітінділердің жоғары қабаттарға көтерілуі) сипатталады. Тау жыныстарының регионалдық метаморфизм кезінде өзгеру дәрежесі қоршаған ортаның термодинамикалық жағдайының өзгерістерімен тікелей байланысты. Соған қарамастан бірқатар ғалымдар (У. Грубенман, Н. Д. Лукашевич және т. б.) термодинамикалық жағдайлардың өзгеруінің ең басты критерийі — тереңдік деп санайды. Соған сәйкес аймақтык метаморфизм үш зонаға (эпизона, мезозона, катазона) бөлінеді.

Эпизона (жоғарғы) температураның және петростатикалық қысым күшінің төмендігімен, ал белгілі бір бағытта байқалатын қысымның (стресс) жоғарылығымен сипатталады. Бұл жағдайда филлиттер, хлоритті және талькты сланецтер (тақтатастар) пайда болады.

Мезозона (ортаңғы) тереңірек қабатта орналасқандықтан температура мөлшері мен қысым күштерінін, (петростатикалық және барытталған қысым) жоғарылығымен сипатталады. Бұл жағдайда тау жыныстары толығымен қайта кристалданып және қат-қабат болып тақталанады. Мысалы, слюдалы сланецтер (тақтатастар) амфиболиттер, гнейстер, мраморлар және кварциттер мезозоналарда пайда болады.

Катазона (төменгі) температураның және петростатикалық қысым күшінің өте жоғарылығымен ажыратылады Бұл жағдайда бағытталған қысым (стресс) күштерінің атқаратын ролі шамалы болып, тақталы текстура сирек байқалады. Қатазоналық жыныстар пироксенді, биотитті және силлиманитті гнейстер, эклогиттер, квар-циттер түрінде жиі кездеседі.

Жер қыртысының ең терең қабаттарында температура мен қысым күшінің артуы тау жыныстарын жартылай, кейде тіпті түгелдей балқыту дәрежесіне дейін жеткізеді. Сондықтан мұндай зоналарда аймақтық метаморфизмнің ерекше бір түрі — ультраметаморфизм орекеттері байқалады. Тау жыныстарынын, жартылай балқуы анатексис (грек тілінде “тексис” — балқу, “ана” — жоғары саты деген мағынада), ал түгелдей немесе толығымен балқуы палингенез (грек тілінде “палин” — қайтадан деген мағынада) деп аталады Ультраметаморфизм кезінде пайда болған балқыманың құрамы әдетте гранит тектес болып келеді. Олар қоршаған ортаға араласып сіңісе келе өзіндік ерекшеліктерімен ажыратылатын аралас құрамды тау жыныстары мигматиттер түзіледі. Мұндай мигматиттер өте ертеде пайда болған (көне жастағы) қалқандарда (Балтық, Украина, Алдан және т. б.) кеңінен таралған.

Ультраметаморфизм әрекеттерімен байланысты гранитизация-лық процестер жиі байқалады, басқаша айтқанда алғашқы кұрамы әр түрлі тау жыныстарының метаморфтық өзгерістерге ұшырауының нәтижесінде, ең соңында құрамы мен құрылысы гранит тектес тау жыныстары түзіледі. Бұл жағдайда өзгеріске ұшыраған алғашқы жыныс міндетті түрде магмалық балқу сатысынан өтеді. Гранитизациялық процестердің дамуына әсерін тигізетін ең басты агенттер (жердің терең қойнауынан жоғары қабаттарға көтерілетін күрделі құрамді ерітінділер) флюидтер деп саналады. Сонымен, ультраметаморфизм әрекеттеріне байланысты туатын өзгерістер негізінде магмалық және метаморфтық процес-тердің арасындағы айырмашылық түгелдей жойылады.

Соңғы жылдары жүргізілген ғылыми-зерттеу жұмыстарының нәтижесінде метаморфизм дэрежесінің көрсеткіші барлық уақытта да жер қыртысының тереңдігімен байланысты емес екендігі анықталды. Мысалы, метаморфтық өзгерістері шамамен бірдей болып келетін тау жыныстары әр түрлі тереңдікте байқалуы мүмкін. Мұндай жағдай көптеген факторлармен байланысты: геотермиялық градиенттің әр түрлі мөлшерде болып келуімен; дислокациялық тектоникалық қозғалыстармен (бағытталған қысым күштерінің ұлғаюымен) байланысты деп саналады.

Сол себепті егер қазіргі кезде метаморфизм зоналары туралы айтатын болсақ, белгілі бір тереңдікте байқалатын бүкіл физикалық-химиялық жардайды толығымен ескеру қажет екендігін ұмытпау керек. Соған сәйкес көптеген ғалымдар (П. Эскола, Д. С. Коржинский, А. А. Маракушев, В. С. Соболев және т. б.) метаморф-тық жыныстардың жіктелуін жасап, метаморфизм әрекеттерін толық сипаттап жазу үшін метаморфтық фация туралы түсінікті қолданады.

Метаморфтык, фация деп, құрамы әр түрлі, бірақ термодинамикалық ұқсас жағдайда түзілген тау жыныстарының белгілі бір тобын айтады. Термодинамикалық жағдайдың ұқсастығын көрсететін белгі ретінде, белгілі бір температура және қысым жағдайында тұрақты ) болып келетін индекс — минералдар пайдаланылады. Осындай жолмен, әр түрлі жағдайда байқалатын метаморфизм зоналарының әрқайсысы минералдардын, белгілі бір ассоциациясының болуымен сипатталады.

Біз бұған дейін аймақтық метаморфизм әрекеттерін сипаттағанда, температура мен қысым күшінің ылғи да артып отыратын жағдайында байқалатын процестерді, былайша айтқанда прогрессивтік метаморфизм ерекшеліктерін қарастырдық. Ал енді табиғатта прогрессивтік метаморфизмге қарама-қарсы барытта дамитын процестердің де болатындығын ескерткіміз келеді. Мысалы, белгілі бір метаморфтық зонада жоғары температура мен қысым жағдайында түзілген тау жыныстары кейінірек, жоғары бағытталған тектоникалық қозғалыстардын, нәтижесінде жер қыртысының беткі қабаттарына қарай ауысуы мүмкін. Бұл жағдайда жаңа термодинамикалық ортада тұрақты түрде кездесетін төмен температуралы минералдардың ассоциация-сы түзіледі.

Мұндай процестер регрессивтік метаморфизм немесе диафторез (грек тілінде “диафтора” — бұзылу деген мағынада) деп аталады.