Характеристика планет солнечной системы

      Все метаморфические породы можно разделить на две группы, исходя из того, какие осадочные или магматические породы подвергаются метаморфизму:

      1-я-группа  — парапороды, образовалась из  первично осадочных пород, например  из карбонатных пород получаются  мраморы, из песчаников — кварциты, из глин — филлиты и др.;

      2-я  группа — ортопороды, сформировалась  из первично магматических пород, например, метабазиты — из базальтов.

      Метаморфические породы весьма разнообразны. Из одних  и тех же исходных, первичных пород, в зависимости от действия факторов метаморфизма, могут образоваться различные метаморфические породы. Меняющиеся температура, давление, химический состав флюидов приводят к изменению минерального состава первичной породы. Этот комплекс новых минералов, или парагенезис (сонахождение), называют метаморфической фацией. Так как исходные породы, подвергающиеся метаморфическим изменениям, чрезвычайно разнообразны, то в пределах одной метаморфической фации могут существовать разные парагенезисы минералов, а одна исходная порода давать разные метаморфические породы в различных фациях. Например, глина, метаморфизуясь, превращается в глинистые сланцы, а они в фации зеленых сланцев превращаются в филлиты; в амфиболитовой фации — в двуслюдяные сланцы; в гранулитовой фации — в биотит-гиперстен — кордиеритовые гнейсы.

      Указанные выше фации — зеленосланцевая, амфиболитовая и гранулитовая отвечают ступеням метаморфизма: низкой, средней и высокой, соответствующим степени усиления метаморфических преобразований первичной породы. Гранулитовая фация и соответствующий ей парагенезис минералов свидетельствует о температурах 700 °С — 1000 °С, давлении от 2 до 12 кбар и глубинах порядка 10 — 40 км. При меньших температурах и давлениях другие минеральные парагенезисы будут характеризовать другие метаморфические фации — амфиболитовую, эпидот-амфиболитовую, зеленосланцевую, цеолитовую.

      Переход от пород низших ступеней метаморфизма к высшим называют прогрессивным  метаморфизмом. Если уже метаморфизованная порода подвергается воздействию более низких температур и давлений, то говорят о регрессивном метаморфизме.

      Существуют  породы, наиболее характерные для  разных ступеней метаморфизма. Так, для  низшей ступени типичны зеленые  сланцы, образовавшиеся за счет базальтовых  туфов и лав. Их зеленоватая окраска  обусловлена развитием хлорита и эпидота.

      Для фации зеленых сланцев также  типичны филлиты, сложенные очень мелкими, меньше 1 мм, зернами кварца и чешуйками серицита и хлорита. Два последних минерала придают филлитам шелковистый блеск на плоскостях сланцеватости. Хлорит-серицитовые сланцы образуются при метаморфизме глинистых пород и для них типичны хлорит и слюда — серицит (мелкие чешуйки мусковита), а также кварц.

      К низким ступеням метаморфизма относятся  весьма необычные породы — глаукофановые, или голубые сланцы с типичным для них минералом — голубой роговой обманкой. Особенностью формирования этих пород является обстановка низких температур 200 — 400 °С и очень высоких давлений — до 1200 МПа, а это отвечает глубине в 40 км, если брать литостатическое давление. Эти голубые сланцы являются результатом очень сильного стресса, т. е. одностороннего, а не литостатического давления, возникшего в условиях формирования крупных надвигов и покровов. Поэтому голубые сланцы образуют вытянутые полосы, согласно простиранию крупных разломов.

      К средним ступеням метаморфизма относятся  разнообразные кристаллические  сланцы и амфиболиты. Кристаллические  сланцы — полосчатые породы, состоящие  из кварца, полевых шпатов и слюд, образующихся как по осадочным породам — песчаникам и глинам, так и по магматическим — лавам, гранитам и др. Амфиболиты формируются за счет метаморфизма базальтов и габбро — основных изверженных пород и карбонато-глинистых пород. Кристаллические сланцы — результат преобразования в основном глинистых пород и состоят из слюд, хлорита и амфибола, образующих характерную сланцеватость.

      К высшей ступени метаморфизма относится  гранулитовая фация (температура 700—1000 °С, давление 400—1200 МПа, глубина 10 — 40 км). Характерными породами этой фации являются гнейсы, двупироксеновые и кристаллические сланцы и эклогиты. Гнейсы состоят из кварца, ортоклаза, плагиоклаза, граната, кордиерита, пироксена, замещающего роговые обманки, и слюды. Гранулиты образуются за счет как первичномагматических, так и осадочных пород. Эклогиты сложены пироксеном — омфицитом и пироповым гранатом и представлены плотными тяжелыми породами, типичными для глубоких частей земной коры.

      Таким образом, повышение температуры, давления и привнес флюидов изменяют первично-осадочные  и магматические породы и превращают их в метаморфические различных фаций и ступеней. Усиление действия этих факторов в конце концов приводит к плавлению наиболее легкоплавких компонентов породы, а потом и полному плавлению.

      Процессы  и факторы метаморфизма приводят к изменению минерального состава материнской породы.

      Новые минералы возникают в результате химических реакций, а также перекристаллизации минералов первичной породы, которые  приобретают новую форму и  размеры. В связи с увеличением  температуры начинается миграция, диффузия ионов сначала вдоль границ зерен минералов, а затем и внутри их, где небольшие ионы прокладывают себе путь между более крупными. Этот процесс происходит в твердом состоянии.

      Если  при метаморфизме химический состав породы не меняется, то говорят об изохимическом метаморфизме, а если изменяется — об аллохимическом. Но не только одни минералы замещаются другими. Происходит изменение структуры, текстуры и наступает полная перекристаллизация первичной породы.

      Метаморфизм может проявиться на огромных площадях, поэтому называется региональным. В других случаях метаморфические изменения захватывают ограниченные участки, тогда метаморфизм называют локальным.

      Региональный  метаморфизм является наиболее распространенным, проявляясь на площадях в сотни тысяч км², что обусловлено погружением региона на глубины, достаточные для воздействия на первичные толщи пород высоких температур, всестороннего (лито-статического) давления и флюидов.

      Локальный метаморфизм проявляется на ограниченных площадях и подразделяется на контактовый и динамометаморфизм (дислокационный).

      Контактовый метаморфизм развивается в интрузивных  массивах, внедряющихся в любые толщи  пород, воздействие на которые осуществляется температурой и флюидным потоком.

      Среди пород контактового метаморфизма наиболее распространены роговики, массивные темные породы.

      Динамометаморфизм связан с крупными разломами, в основном надвигами, покровами и сдвигами, при образовании которых всегда возникает стресс — напряжение сжатия, ориентированное в одном направлении.

      Динамометаморфизм проявляется в сравнительно узких  зонах разрывных нарушений и  сразу же исчезает за их пределами.

      На  поверхность Земли всегда падали, падают и будут падать метеориты. При падении на Землю метеорита  образуется кратер, который всегда больше, чем упавший метеорит. Соударение метеорита о поверхность Земли зависит от массы тела и его скорости при движении в атмосфере.

      Образование большинства кратеров соответствует  скорости сближения с поверхностью Земли в 3 — 4 км/с. При такой скорости образуется ударная волна со скоростью 3 — 5 км/с, сжимающая горные породы с силой до 100 ГПа, давление возрастает в миллиардные доли секунды. Естественно, что это колоссальное мгновенное сжатие вызывает такой же быстрый нагрев пород до 10 000 °С и выше, причем нагрев происходит в момент разряжения сжатия, когда ударная волна исчезает. Все это сопровождается дроблением, плавлением и испарением вещества.

      Горные  породы, образующиеся при таком мгновенном ударном событии, называют импактитами и подразделяют на три группы: 1) импактированные породы, т. е. подвергнутые воздействию ударной волны; 2) расплавленные породы; 3) импактные брекчии. Ударный метаморфизм проявляется в образовании различных пород и новых минералов, в изменении структуры минералов. 
 
 
 
 
 
 
 
 

4. Методы определения абсолютного возраста горных пород 

      В геологии важно знать не только относительный  возраст горных пород, но и по возможности точное время их образования. Геохронологическая шкала дает представление только об относительном возрасте, но ничего не может сказать о продолжительности любых геохронологических подразделений, а тем более показать, как и насколько далеко от современного времени она отстоит. Время геологических событий помогают установить радиогеохронологические методы, которые довольно часто называют абсолютными. В абсолютной геохронологии применяется обычная астрономическая система летосчисления — астрономический год — период времени полного обращения Земли вокруг Солнца.

      Однако  употребление слова «абсолютный» неверно  ввиду того, что любые результаты не являются абсолютно точными, так как каждое полученное значение несет в себе определенную, а порой и существенную ошибку. Радиогеохронологический возраст показывается как приблизительная величина с допустимой ошибкой. Размер ошибки возрастает по мере удаления в глубь истории. Кроме того, надо иметь в виду, что продолжительность современного астрономического года не полностью соответствует продолжительности года в палеозое и тем более в протерозое или архее (допустимы разные скорости вращения Земли по солнечной орбите или изменение траектории самой орбиты).

      Данный  метод основан на явлении радиоактивного распада элементов, находящихся в горных породах или минералах. Для его определения используют радиоактивные изотопы урана, тория, рубидия, калия, углерода и водорода. Период полураспада нестабильного элемента точно известен, и метод определения возраста минерала заключается в том, чтобы найти отношение массы вновь образованного химического элемента к массе материнского изотопа в минерале. Отсчет времени по атомным часам начинается сразу же после кристаллизации данного минерала, который все последующее время вел себя как замкнутая система и сохранял как все продукты распада, так и количество исходного материнского изотопа, которое осталось после распада.

      Сегодня наука, занимающаяся определением абсолютного  возраста минералов и горных пород, называется радиологией. В ее арсенале имеются множество методов и методик, благодаря которым определение радиогеохронологического возраста постоянно совершенствуется (табл. 6.4).

      Изотопы, используемые для определения радиогеохронологического возраста приведены в таблице:

      Как видно из этой таблицы, различные  изотопы могут использоваться для определения возраста в разных временных диапазонах. Так, радиоактивный углерод ¹⁴С, образующийся в верхних слоях атмосферы в результате действия космических лучей на атом азота ¹⁴N, используется для определения возраста древесины и торфа в пределах 50 тыс. лет. Это позволяет применять его для временной характеристики событий в конце плейстоцена и голоцена, а также в археологии. Большое влияние на отношения ¹⁴С/¹²С оказывают проводимые в последние полвека испытания ядерного оружия, а также работы атомных реакторов и ускорителей.

      Изотопы с большим периодом полураспада применяются для определения возраста докембрийских пород, которые формировались более 1 млрд. лет назад. Широко используются уран-свинцовый, торий-свинцовый, свинец-свинцовый, калий-аргоновый, рубидий-стронциевый, самарий-ниодимовый и некоторые другие изотопные методы. Каждый их них имеет свои достоинства и недостатки.