Метаморфическая фация — это набор минеральных ассоциаций в метаморфических породах , образовавшихся при схожих давлениях и температурах . [1] Ассоциация типична для того, что образуется в условиях, соответствующих области на двумерном графике зависимости температуры от давления (см. диаграмму на рисунке 1). [1] Поэтому породы, содержащие определенные минералы, могут быть связаны с определенными тектоническими обстановками, временем и местом в геологической истории области. [1] Границы между фациями (и соответствующими областями на графике зависимости температуры от давления) широки, поскольку они постепенны и приблизительны. [1] Область на графике, соответствующая образованию породы при самых низких значениях температуры и давления, представляет собой диапазон образования осадочных пород , в отличие от метаморфических пород, в процессе, называемом диагенезом . [1]
Название «фация» впервые было использовано для обозначения конкретных осадочных сред в осадочных породах швейцарским геологом Аманцем Грессли в 1838 году. Аналогично этим осадочным фациям ряд метаморфических фаций был предложен в 1920 году финским петрологом Пентти Эсколой . Классификация Эсколы была уточнена новозеландским геологом Фрэнсисом Джоном Тернером на протяжении всей его карьеры. Классической работой Тернера стала книга, опубликованная им в 1948 году под названием « Минералогическая и структурная эволюция метаморфических пород» . [2] Тернер продолжал работать в этой области, совершенствуя классификации метаморфических фаций до конца своей карьеры в начале 1970-х годов.
Различные метаморфические фации определяются минералогическим составом породы. Когда температура или давление в скальном теле изменяются, порода может перейти в другую фацию, и некоторые минералы становятся стабильными , а другие — нестабильными или метастабильными . Действительно ли минералы реагируют, зависит от кинетики реакции , энергии активации реакции и количества жидкости , присутствующей в породе.
Минералы в метаморфической породе и их возрастные соотношения можно изучать с помощью оптической микроскопии или сканирующей электронной микроскопии тонких срезов породы. Помимо метаморфических фаций породы, целый террейн можно описать сокращениями LT, MT, HT, LP, MP, HP (от low, medium или high; pressure или temperature). С 1980-х годов термин UHP (ultra high pressure) используется для пород, которые испытали экстремальные давления.
Какие минералы растут в породе, также зависит от исходного состава протолита ( исходной породы до метаморфоза). Карбонатные породы имеют другой состав, чем базальтовая лава , минералы, которые могут расти в них, также отличаются. Поэтому метапсаммит и метапелит будут иметь разный минералогический состав , даже если они находятся в одной и той же метаморфической фации.
Каждая метаморфическая фация имеет некоторые индексные минералы, по которым ее можно распознать. Это не значит, что эти минералы обязательно будут видны невооруженным глазом или вообще будут существовать в породе; если порода не имеет правильного химического состава, они не будут кристаллизоваться.
Очень типичными индексными минералами являются полиморфы алюмосиликата (Al 2 SiO 5 , все являются несосиликатами ). Андалузит стабилен при низком давлении, кианит стабилен при высоком давлении, но относительно низкой температуре, а силлиманит стабилен при высокой температуре.
Цеолитовая фация — это метаморфическая фация с самой низкой степенью метаморфизма . При более низких температуре и давлении процессы в породе называются диагенезом . Фация названа в честь цеолитов , сильно гидратированных тектосиликатов . Она может иметь следующие минеральные ассоциации:
В метамагматических породах и граувакках :
В метапелитах :
Пренит-пумпеллиитовая фация немного выше по давлению и температуре, чем цеолитовая фация. Она названа по минералам пренит ( Ca - Al - филлосиликат ) и пумпеллиит ( соросиликат ). Пренит-пумпеллиит характеризуется минеральными ассоциациями:
В метамагматических породах и граувакках:
В метапелитах:
Зеленосланцевая фация находится при низком давлении и температуре. Фация названа по типичной сланцевой текстуре пород и зеленому цвету минералов хлорита , эпидота и актинолита . Характерные минеральные ассоциации:
В метабазитах:
В метаграувакках:
В метапелитах:
В доломитовых породах, богатых кремнием :
Амфиболитовая фация — это фация среднего давления и средней или высокой температуры. Она названа в честь амфиболов , которые образуются при таких обстоятельствах. Она имеет следующие минеральные ассоциации:
В метабазитах:
В метапелитах:
В кремнисто-долокаменных породах:
Гранулитовая фация является высшей степенью метаморфизма при среднем давлении. Глубина , на которой она встречается, непостоянна. Характерным минералом для этой фации и пироксен-роговообманковой фации является ортопироксен . Гранулитовая фация характеризуется следующими минеральными ассоциациями:
В метабазитах:
В метапелитах:
Голубосланцевая фация находится при относительно низкой температуре, но высоком давлении, как это происходит в породах в зоне субдукции . Фация названа в честь сланцевого характера пород и голубых минералов глаукофана и лавсонита . Голубосланцевая фация образует следующие минеральные ассоциации:
В метабазитах:
В метаграувакках:
В метапелитах:
В карбонатных породах (мраморах):
Эклогитовая фация — это фация с самым высоким давлением и высокой температурой. Она названа по метабазисной породе эклогит . Эклогитовая фация имеет следующие минеральные ассоциации:
В метабазитах:
В метагранодиоритах:
В метапелитах:
Фация альбит-эпидот-роговиков — это фация низкого давления и относительно низких температур. Она названа в честь двух минералов альбита и эпидота , хотя они также стабильны в других фациях. Роговик — это порода, образованная контактным метаморфизмом , процессом, который обычно включает высокие температуры, но низкие давления/глубины. Эта фация характеризуется следующими минералами:
В метабазитах:
В метапелитах:
В известковой ассоциации: кальцит + тальк + кварц
Роговообманково-роговиковая фация — это фация с теми же низкими давлениями, но немного более высокими температурами, что и альбитово-эпидотовая фация. Хотя она названа по минералу роговая обманка, появление этого минерала не ограничивается этой фацией. Роговообманково-роговиковая фация имеет следующие минеральные ассоциации:
В метабазитах:
В метапелитах:
В отложениях или метамагматических породах с низким содержанием K2O :
В доломитах, богатых кремнием:
Пироксен-роговиковая фация является контактово-метаморфической фацией с наиболее высокими температурами и, как и гранулитовая фация, характеризуется минералом ортопироксеном. Она характеризуется следующими минеральными ассоциациями:
В метабазитах:
В метапелитах:
(Если температура ниже 750 °C, то вместо силлиманита будет андалузит)
В карбонатных породах:
Фация санидинита — редкая фация чрезвычайно высоких температур и низкого давления. Она может быть достигнута только при определенных контактно-метаморфических обстоятельствах. Из-за высокой температуры порода испытывает частичное плавление и образуется стекло. Эта фация названа по минералу санидин . Она характеризуется следующими минеральными ассоциациями:
В метапелитах:
В карбонатах:
Экологиты и голубые сланцы связаны с зонами субдукции . Гранулиты связаны с вулканическими дугами .