Метаморфтық тау жылы
Метаморфтық тау жылы. Метаморфизм әрекеттерінің нәтижесінде ең соңында мета-морфтық тау жыныстары түзіледі.
Олардың құрамына кіретін минералдардың барлық түрлері толық кристалданған күйде болады. Метаморфтық жыныстардың химиялық құрамы өте күрделі. Өйткені олар алғашқы магмалық, алғашқы шөгінді немесе бұрынырақ пайда болған метаморфтық жыныстардың негізінде, қайтадан кристалдану жағдайында құралады. Олардың құралу барысында кейде әр түрлі химиялық компоненттердің бір-бірімен өзара орын алмасу әрекеттері маңызды роль атқарады.
Метаморфтық тау жыныстарының минералдық құрамы өзіндік ерекшеліктерімен сипатталады:
1. Олардың құрамында магмалық тау жыныстарын құрайтын басты минералдардың барлығы да (кварц, дала шпаттары, пироксендер, оливин, амфиболдар, слюдалар және т. б.) кездеседі.
2. Бұлардан басқа олардың құрамында метаморфтық жолмен жаңа пайда болған минералдар да (гранаттар, тальк, хлориттер, серпентин, дистен, серицит, эпидот, волластонит және т. б.) кездесіп отырады. Мұндай ми-нералдар метаморфтық әрекеттердің өзіндік индикаторы (белгісі) ретінде индекс-минералдар болып саналады.
Алғашқы аналық жыныстан сақталған минералдар Қалдық (реликт) минералдар тобын құрайды. Ал тек метаморфтық әрекеттерге байланысты түзілген минералдар типоморфты минералдар деп аталады. Белгілі бір термодинамикалық жағдайда түзілген минералдар ассоциациясы (тобы) метаморфтық тау жыныстарыныц минералдық фациясын құрайды.
Минералдық фациялар метаморфизм әрекеттерініі; әр турлі дәрежедегі сатыларына (төменгі, орта және жоғарғы) сәйкес келеді.
Өте төменгі дәрежедегі аймақтық метаморфизм тысында түзілген жыныстар қатарына сазды сланецтерді (тақтатастар) жатқызуға (кейбір зерттеушілер олардың жаратылысын метагенездік немесе апокатагенездік деп санайды) болады. Олар өте жұқа қабыршақтар түрінде жеке қабаттарға оңай ажыратылатын қатты күйде кездесетін сазды жыныстардан тұрады. Қейде мұндай сланецтердің түрі қара түсті болып келген жағдайда аспидті сланецтер деп аталады; олар Үлкен Кавказ тау жоталарының юра, Таулы Алтайдың девон шөгінділерірінің арасында және т. б. аймақтарда кең таралған. Аспидті сланецтердің қара түсті болуы алғашқы сазды жыныстардың құрамында кездесетін органикалық заттардың метаморфизм әрекеттеріне ұшырап графитке айналуымен байланысты деп саналады. Бұл фацияға тән болып саналатын жаңадан түзілген цеолиттердін болуы, метаграувактар арасында жиі кездеседі.
Құрамы негізді лавалар өте төменгі дәрежелі метаморфизм сатысында спилиттерге, ал құрамы орта негізді лавалар кератофирлерге (альбитофирлер) айналады; олардың негізгі құрамы дала шпатынан (екінші кезекте пайда болған альбит), хлориттен, эпидоттан және т. б. минералдардан тұрады; көкшіл түсті болып келеді.
Мұхиттық жер қыртысын құрайтын ультранегізді жыныстар (перидотиттер) мұхит суымен өзара әсерлесуі. араласуы нәтижесінде серпентиниттерге (змеевиктер) айналады. Жоғарыда айтылған сазды (аспидті) сланецтер метаморфизмнің төменгі сатысында филлиттерге айналады. Олар қат-қабат болып тақталана орналасқан слюдалардың жылтырақ түсті жапырақшаларымен көз-ге түсіп (жай көзбен-ак), оңай ажыратылады.
Төменгі сатылы метаморфизм өнімдерінің ішіндегі жетілген түрлері — көк-жасыл сланецтер (тақтатастар) фациясына жататын жыныстар, ең алдымен хлоритті- серицитті сланецтер (филлиттер, көк-жасыл түсті кремнийлі және хлоритті сланецтер) болып табылады. Олардың құрамында кездесетін типоморфтық минералдар қатарында — хлорит, актинолит, эпидот, альбит, сери- цит, кальцит секілді минералдарды атап өтуге болады. Әсіресе, актинолиттің болуы өте маңызды.
Төмен және өте төмен дәрежелі метаморфизм сатысына жататын метаморфтық фацияньщ ерекше бір түрі — көгілдір (аспан түсті) сланецтер болып саналады. Олардың құрамындағы ең басты индекс-минералдар ретінде көгілдір түсті глаукофанды және лавсонитті (Са— АІ-гидросиликат) айтуға болады.
Глаукофанды сланецтер өте жоғары қысым (10— 12 кбар) және төмен (<400°С) температуралық жағдайда түзіледі. Аймақтық метаморфизмнің орта дәрежелі сатысында пайда болатын тау жыныстары (кристалдық және слюдалы сланецтер, гнейстер, мраморлар, амфиболиттер) амфиболиттік фацияға жатады. Оларды құрайтын типо-морфтық минералдардың ішінде (гранаттар, волластонит, алдамшы мүйізше, дистен, қышқыл плагиоклаз, биотит, мусковит) алдамшы мүйізше (роговая обманка) индикаторлық роль атқарады. Кристалдық сланецтер — ірілі-үсақты кристалдык, түйіршік-терден құралған тақтатастар; олар әдетте жапырақ тәрізді жұқа қабаттар құрап, ұзыннан-ұзақ созылған силикаттарға (мусковит, биотит, хлорит және амфиболдарға) бай келеді. Басқаша айтқанда кристалдық сланецтер сазды жыныстардың метаморфтық өзгерістері нәтижесінде пайда болады. Олардың құрамында жоға-рыда аталған минералдардан басқа гранаттар, орта және негізді плагиоклаздар, кварц минералдары кездеседі. Гнейстер (кристалды сланецтермен салыстырғанда) ірі кристалдардан (кварц, дала шпаттары және түсті минералдардан) құралып, слюдалардың аздығымен сипатталады. Олар алғашқы құмтастар (әсіресе аркозды), сазды жыныстар, қышқыл вулканиттер және граниттер (гранитті гнейстер) негізінде түзіледі. Алғашқы шөгінді жыныстар негізінде түзілген гнейстер — парагнейстер, ал олар алғашқы магмалық жыныстардан түзілген жағдайда ортогнейстер деп аталады. Амфиболиттер — алдамшы мүйізше және плагиоклаз минерал-дарынан құралып, өзіндік тақталанған текстурасымен сипатталады. Олардың түстері қою көк, көкшіл қара болып келеді. Қосымша минералдар ретінде гранат, эпидот, биотит секілді минералдардың қатысуы мүмкін. Амфиболиттер құрамы негізді магмалық жы-ныстардың метаморфтық өзгерістері кезінде құралған жағдайда ортаамфиболиттер, ал карбонатты — сазды жьшыстардан түзілген болса, параамфиболиттер деп аталады. Амфиболиттік фацияның ең жоғары деңгейінде тау жыныстары жартылай кейде түгелдей балқып (анатексис) мигматиттер және анатектикалық граниттер түзіледі. Мигматиттер (грек тілінде “мигма” — аралас қоспа деген мағынада) тау жыныстарының жартылай балқып, қайта кристал-дануы нәтижесінде пайда болған, құрамы жағынан граниттерге ұқсас (кварц, дала шпатынан тұратын) жолақ-жолақ болып орналасқан жұқа қабаттар құрайды. Олардың құрамында кейде түсті минералдар да кездесіп тұрады. Мұндай жағдайда (кварц, дала шпаттарынан құралған) ашық түсті қабаттар (балқу температурасы жоғары) түсті минералдармен кезек алмасып (жолақ-жолақ жұқа қабаттардан құралған), өзіндік текстура құрайды. Д. С. Қоржинскийдің көзқарасы бойынша мигматиттер терең қойнаулық флюидтердін, қарқынды түрде қатысуы жағдайында, былайша айтқанда температура 650—700°С шамасында болып, метаморфизмнің амфиболиттік фациясына сәйкес келетін термодинамикалық жағдайда пайда болады. Аймақтық метаморфизмнің ең жоғарғы сатысында құрамында су болатын минералдар (слюдалар, алдамшы мүйізше толығымен жоқ болып) пироксендермен орын алмасады. Бұл сатыда түзілген тау жыныстары гранулиттік фация құрайды. Оның құрамы кварц, ортоклаз, плагиоклаз — гранат немесе кианит (немесеі силлиманит) немесе пироксен сияқты минералдардан тұрады. Пироксенді негіздік гранулиттердің құрамында кварц пен ортоклаз болмайды. Олар негізді магматиттердің (габбро немесе базальт) метаморфтық өзгерістері нәтижесінде түзіледі. Қышқыл гранулиттер әдетте сазды және құмды-сазды жыныс-тардың негізінде пайда болады. Олармен байланысты түзілетін тау жыныстары метаморфиттер мен магматиттердің (граниттердің) аралығындағы шекаралық жыныстар — чарнокиттер түрінде кездеседі. Чарнокиттердің құрамы кварц, калийлі дала шпаты, қышқыл плагиоклаз, пироксен (гиперстен) және гранат секілді минералдар-дан тұрады. Гранулиттік фацияға жататын тау жыныстары архейлік туынды-лардың арасында өте кең таралған; протерозойлық жыныстардың арасында сирегірек, палеозойда өте сирек кездеседі; ал жас қабаттардың арасында жоқтың қасы деуге болады. Сондықтан болар, гранулиттік фацияға жататын жыныстардың белгілі бір ортадан табылуы, ол ортаның геологиялық жасы өте ескі (көне) деп жорамалдауға мүмкіндік береді. Әрине бұл жорамал радиометриялық әдіс арқылы зерттеліп, дәлірек анықталуға тиісті. Метаморфизмнін, ең жоғарғы сатысында гранулиттік фациямен бірге эклогиттік фация қатар байқалады. Эклогиттер құрамы жағьшан негізді магматиттерге (габбро, базальт) сәйкес келіп, пироксен (омфацит) мен гранаттан (пироп) тұрады. Бірақ (негізді гранулиттермен салыстырғанда) олар өте жоғары тығыздығымен (3,3—3,4 г/см3) және құрамында плагиоклаздың болмайтындығымен ажыратылады. Эклогиттер континентальдық жер қыртысының төменгі бөліктерінде және жоғарғы мантия қабаттарында, өте жоғары қысым мен жоғары температура жағдайында құралады. Құрамында алмас кездесетін эклогиттердін, сынық бөлшектері әр жерден табылғандығы (мысалы, Якутия жерінде табылған кимберлитті түтіктер сынығы арасында) белгілі. Сонымен біз аймақтық метаморфизм әрекеттеріне байланысты түзілетін тау жыныстарының негізгі түрлерімен танысып, қысқаша болсада метаморфтық фациялардың жеке түрлерін қарастырдық. Егер алғашқы құрамы сазды жыныстардың метаморфтық әрекеттерге байланысты өзгеру сатыларын құрылымдық-логикалық схема түрінде бейнелейтін болсақ, мына төмендегідей эволюциялық қатарды түзген болар еді: саз балшық—>-аргиллит -—> сазды сланец—>-филлит—>-кристалдық (слюдалы) сланец мигматит—>-гранит гнейс қышқыл гранулит —чарнокит
Осы жағдайда сазды жыныстардың үгілу заттары екенін біліп, ал үгілу қыртысы магмалық жыныстар (граниттер мен чарнокиттер және т. б.) негізінде пайда больш, одан ары қарай эволюциялық даму сатыларынан өтетінін ескерсек, бұл процестерді төмендегідей түрде көрсетуге болар еді (И. Д. Лукашевич, 1909—1911): Үгілу заттары — шөгінді қабаттардың түзілуі —> диагенез — катагенез — метаморфизм —>- магматизм (граниттік) —>- үгілу әрекеттері. Сонымен, осындай жолмен үздіксіз қайталанып отыратын жер қыртысың, атмосфера, гидро-сфера қабаттарын түгел қамтитын және биосфераның қатысуымен (үгілу әрекеттері) жабық түрде тоқтаусыз жүріп жататын процес-тердің тұйық цикл құрайтындығын айта аламыз.
Сондықтан да академик ғалым В. И. Вернадскийдің айтқанындай “қазіргі кездегі жер қыртысын бұрынғы биосфераның сақталған іздері”, деп түсінуге болады.
Жоғарыда аталған метаморфизм түрлерінен басқа метаморфизм-нің тағы бір ерекше түрі — екпінді-соқпалық метаморфизм болып табылады. Метаморфизмнің бұл түрі жер бетіне ірі метеориттердің орасан зор екпінмен құлап түсу кезінде туатын соқтығысу әрекеттерімен байланысты байқалады. Қазіргі кезде барлық конти-ненттерді қосып есептегенде (Антарктидадан басқа) екі жүзден астам метеориттік кратерлердің (астроблемдердің) бар екендігі анықталды.
Оның ішінде жүзге жуығын екпінді-соқпалы метаморфизм қатарына жатқызуға болады. Мысалы, дүние-жүзіндегі ең ірі Попигай атты астроблемнің (Солтүстік Сібірден табылған) диаметрі 100 км-ге дейін жетеді; астроблемдердің көпшілігі (көлденеңінен есептегенде) 2 км-ден 33 км-ге дейінгі шамада кездеседі.
Метеориттің жер бетіне құлап түсу сәтінде қас қағым уақыт ішінде (<0,1 с) орасан зор кинетикалық энергия бөлініп шығады. Бұл энергия механикалық (сығылу және уатылу немесе бөлшектену) және жылулық (балқу және буланып ұшып кету) әрекеттерге жұмсалады.