Hornfels — это групповое название для набора контактных метаморфических пород, которые были обожжены и закалены теплом интрузивных магматических масс и стали массивными, твердыми, занозистыми и в некоторых случаях чрезвычайно прочными и долговечными. [1] Эти свойства обусловлены мелкозернистыми невыровненными кристаллами с пластинчатыми или призматическими габитусами , характерными для метаморфизма при высокой температуре, но без сопутствующей деформации. [2] [3] [4] Термин происходит от немецкого слова Hornfels , что означает «роговой камень», из- за его исключительной прочности и текстуры, напоминающей рога животных. Шахтеры в северной Англии называли эти породы точильниками . [5] [6]
Большинство роговиков мелкозернистые, и хотя исходные породы (такие как песчаник , сланец , сланец и известняк ) могли быть более или менее расщепляемыми из-за наличия напластования или плоскостей спайности , эта структура стерта или сделана неработоспособной в роговиках. Хотя многие роговики показывают остатки исходного напластования, [2] они ломаются поперек него так же легко, как и вдоль него; на самом деле, они имеют тенденцию разделяться на кубические фрагменты, а не на тонкие пластины. [1] Пластовые минералы могут быть обильными, но выровнены случайным образом. [7]
Роговик чаще всего образуется в ореоле гранитных интрузий в верхней или средней коре. Роговик, образованный в результате контактного метаморфизма вулканической активности очень близко к поверхности, может производить необычные и отличительные минералы. [2] [3] Иногда происходят изменения в составе, вызванные флюидами, выделяемыми магматическим телом (метасоматоз). [ 8 ] Фация роговика — это метаморфическая фация , которая занимает самую низкую часть давления метаморфического пространства давление-температура. [9]
Наиболее распространенные роговики ( биотитовые роговики) имеют цвет от темно-коричневого до черного с несколько бархатистым блеском из-за обилия мелких кристаллов блестящей черной слюды . Кроме того, наиболее распространенные роговики имеют черную полосу. Известковые роговики часто бывают белого, желтого, бледно-зеленого, коричневого и других цветов. Зеленый и темно-зеленый являются преобладающими оттенками роговиков, полученных в результате изменения магматических пород . Хотя в большинстве случаев составляющие зерна слишком малы, чтобы их можно было определить невооруженным глазом, часто встречаются более крупные кристаллы ( порфиробласты ) кордиерита , граната или андалузита, разбросанные по тонкой матрице, и они могут стать очень заметными на выветренных поверхностях породы. [1] [10]
Структура роговиков очень характерна. Очень редко какой-либо из минералов показывает кристаллическую форму, но мелкие зерна плотно прилегают друг к другу, как фрагменты мозаики; они обычно почти одинакового размера. Это было названо pflaster или структурой мостовой из-за сходства с грубой мостовой. Каждый минерал может также включать частицы других; в кварце , например, мелкие кристаллы графита , биотита, оксидов железа , силлиманита или полевого шпата могут появляться в большом количестве. Часто все зерна становятся полупрозрачными таким образом. Мельчайшие кристаллы могут показывать следы кристаллических очертаний; несомненно, они являются новообразованием и возникли in situ . Это заставляет нас полагать, что вся порода была перекристаллизована при высокой температуре и в твердом состоянии, так что у молекул минералов было мало свободы для создания хорошо индивидуализированных кристаллов. Регенерация породы была достаточной, чтобы стереть большую часть исходных структур и заменить бывшие минералы более или менее полностью новыми. Но кристаллизация была затруднена твердым состоянием массы, и новые минералы бесформенны и не смогли отторгнуть примеси, но выросли вокруг них. [1]
Глины , осадочные сланцы и сланцы дают биотитовые роговики, в которых наиболее заметным минералом является биотитовая слюда, мелкие чешуйки которой прозрачны под микроскопом и имеют темный красновато-коричневый цвет и сильный дихроизм . Также присутствует кварц и часто значительное количество полевого шпата, в то время как графит, турмалин и оксиды железа часто встречаются в меньшем количестве. В этих биотитовых роговиках обычно встречаются минералы, которые состоят из силикатов алюминия; обычно это андалузит и силлиманит , но кианит также появляется в роговиках, особенно в тех, которые имеют сланцевый характер. Андалузит может быть розовым и тогда часто плеохроирует в тонких срезах, или он может быть белым с крестообразными темными включениями матрицы, которые характерны для хиастолита . Силлиманит обычно образует чрезвычайно мелкие иглы, внедренные в кварц. [1]
В породах этой группы также встречается кордиерит, не редко, и может иметь очертания несовершенных шестиугольных призм, которые при наблюдении в поляризованном свете делятся на шесть секторов. В биотитовых роговиках слабая полосатость может указывать на изначальное залегание неизмененной породы и соответствовать небольшим изменениям в природе отложенного осадка . Чаще всего наблюдается отчетливая пятнистость, видимая на поверхности образцов. Пятна круглые или эллиптические и могут быть бледнее или темнее остальной породы. [1] В некоторых случаях они богаты графитом или углеродистым веществом; [11] в других они заполнены коричневой слюдой; некоторые пятна состоят из довольно крупных зерен кварца, чем встречаются в матрице. Частота, с которой эта особенность появляется в менее измененных сланцах и роговиках, довольно примечательна, особенно потому, что кажется определенным, что пятна не всегда имеют одну и ту же природу или происхождение. Турмалиновые роговики иногда встречаются вблизи границ турмалиновых гранитов; они черные с небольшими иголками шерла , которые под микроскопом имеют темно-коричневый цвет и богато плеохроируют. Поскольку турмалин содержит бор , должно было иметь место некоторое проникновение паров из гранита в осадки. Породы этой группы часто встречаются в районах добычи олова в Корнуолле , особенно вблизи жил. [1]
Вторая большая группа роговиков — это кальциево-силикатные роговики, которые возникают в результате термического изменения загрязненного известняка . Более чистые пласты перекристаллизовываются в мраморы , но там, где изначально была примесь песка или глины, образуются известковые силикаты, такие как диопсид , эпидот , гранат , сфен , везувиан и скаполит ; с этими флогопитами часто встречаются различные полевые шпаты, пириты , кварц и актинолит . Эти породы мелкозернистые, и хотя часто полосчатые, они прочные и намного тверже исходных известняков. Они чрезвычайно изменчивы по своему минералогическому составу и очень часто чередуются в тонких пластах с биотитовыми роговиками и затвердевшими кварцитами . При пропитывании борными и фтористыми парами из гранита они могут содержать много аксинита , флюорита и датолита , но альтиминовые силикаты в этих породах отсутствуют. [1]
Из диабазов , базальтов , андезитов и других магматических пород образуется третий тип роговиков. Они состоят в основном из полевого шпата с роговой обманкой (обычно коричневого цвета) и бледного пироксена. Сфен, биотит и оксиды железа являются другими распространенными компонентами, но эти породы показывают большое разнообразие состава и структуры. Там, где исходная масса была разложена и содержала кальцит, цеолиты , хлорит и другие вторичные минералы либо в жилах, либо в полостях, обычно имеются округлые области или нерегулярные полосы, содержащие набор новых минералов, которые могут напоминать те, что были у кальциево-силикатных роговиков, описанных выше. Первоначальные порфировые , флюидные, везикулярные или фрагментарные структуры магматической породы отчетливо видны на менее продвинутых стадиях роговикования, но становятся менее заметными по мере прогрессирования изменения. [1]
В некоторых районах встречаются роговиковые породы, которые приобрели сланцевую структуру в результате сдвига, и они образуют переходы к сланцам и гнейсам, которые содержат те же минералы, что и роговики, но имеют сланцевую структуру вместо роговиковой. Среди них можно упомянуть кордиеритовые и силлиманитовые гнейсы, андалузитовые и кианитовые слюдяные сланцы и те сланцевые кальцит-силикатные породы, которые известны как циполины . То, что это осадки, которые подверглись термическому изменению, обычно признается, но точные условия, при которых они образовались, не всегда ясны. Основные черты роговиковой обработки приписываются воздействию тепла, давления и проникающих паров, восстанавливающих скальную массу без образования плавления (по крайней мере, в больших масштабах). Однако утверждается, что часто происходят обширные химические изменения из-за внедрения вещества из гранита в окружающие его породы. Образование нового полевого шпата в роговиках указывается как доказательство этого. Хотя эта фелспатизация могла иметь место в нескольких местах, в других она, по-видимому, явно отсутствует. Большинство авторитетов в настоящее время считают, что изменения имеют чисто физическую, а не химическую природу. [1]
Роговиковая фация занимает часть метаморфического пространства давление-температура с самым низким давлением и от низкой до высокой температуры. Она подразделяется на низкотемпературный режим альбит - эпидотовых роговиков, среднетемпературный режим роговиков с роговой обманкой , высокотемпературный режим пироксеновых роговиков и сверхвысокотемпературный режим санидинита. Последний иногда рассматривается как отдельная фация. Максимальные давления составляют около 2 кбар, а температуры составляют около 300-500 °C для фации альбит-эпидотовых роговиков, 500-650 °C для фации роговиков с роговой обманкой, 650-800 °C для фации пироксеновых роговиков и выше 800 °C для фации санидинита. [9] [4]
Фактические минералы, присутствующие в каждой фации, зависят от состава протолита . Для основного протолита фация альбит-эпидотовых роговиков характеризуется альбитом и эпидотом или цоизитом с второстепенным актинолитом и хлоритом . Это уступает место роговой обманке, плагиоклазу , пироксену и гранату в фации роговиков роговой обманки, которая в свою очередь уступает место ортопироксену , авгиту , плагиоклазу и характерному следу граната в фации пироксеновых роговиков и фации санидинита, причем последние два неразличимы для этого состава протолита. [9]
Для ультраосновного протолита альбит-эпидотовая фация характеризуется серпентином , тальком , тремолитом и хлоритом, уступая место форстериту , ортопироксену, роговой обманке, хлориту и характерным второстепенным алюминиевым шпинелем и магнетиту в фации роговой обманки, которая в свою очередь уступает место форстериту, ортопироксену, авгиту, плагиоклазу и алюминиевой шпинели в фации пироксеновых роговиков. Фация санидинита для этого состава отличается от фации пироксеновых роговиков только исчезновением алюминиевой шпинели. [9]
Для пелитового протолита последовательность такова: кварц , плагиоклаз, мусковит , хлорит и кордиерит в альбит-эпидотовой фации; кварц, плагиоклаз, мусковит, биотит, кордиерит и андалузит в роговообманковой фации роговиков; и кварц, плагиоклаз, ортоклаз, андалузит, силлиманит , кордиерит и ортопироксен в пироксеновой роговиковой фации. Санидинитовая фация включает кварц, плагиоклаз, силлиманит, кордиерит, ортопироксен, сапфирин и алюминиевую шпинель. [12] [9]
Для известкового протолита последовательность следующая: кальцит , доломит , кварц, тремолит, тальк и форстерит для фации альбит-эпидотовых роговиков; кальцит, доломит, кварц, тремолит, диопсид и форстерит для фации роговообманковых роговиков; кальцит, кварц, дипозид, форстерит и волластонит для фации пироксеновых роговиков; и кальцит, кварц, диопсид, форстерит, волластонит, монтичеллит и акерманит для фации санидинита. [9]
Роговики обладают способностью резонировать при ударе. Майкл Теллингер описал эти камни в Южной Африке, также известные как «кольцевые камни» из-за их способности звенеть как колокол. [13] Музыкальные камни Скиддо являются примером литофона, сделанного из роговиков. [14]
Медиа, связанные с Hornfels на Wikimedia Commons
