Презентация на тему Радиогеохимия метаморфических процессов

связаны те или иные изменения в структуре, минеральном и

химическом составе горных пород в условиях, отличающихся от их первоначального образования (Геологический словарь, 1978).
Главными факторами метаморфизма является температура, давление, состав и химическая активность растворов или флюидов. Метаморфические преобразования заключаются в распаде первоначальных минералов, в молекулярной перегруппировке и образовании новых, более устойчивых ассоциаций минеральных видов, т.е. сводятся к частичной или полной перекристаллизации пород с образованием новых структур и, в большинстве случаев, новых минералов.
Метаморфические процессы весьма многообразны по форме проявления и характеру преобразования пород. Они классифицируются с учетом отдельных факторов: термодинамических, физико-химических и геологических условий. Главными типами метаморфизма являются:
региональный метаморфизм, в том числе ультраметаморфизм,
контактовый метаморфизм,
динамометаморфизм.

горных пород, вызываемых односторонним и гидростатическим давлением и температурой.

Они проявляются на больших пространствах в связи с формированием подвижных поясов земной коры и находятся вне зависимости от магм. На больших глубинах действие одностороннего давления постепенно затухает, а гидростатического – все возрастает. Растет и температура вплоть до проявления ультраметаморфизма и палингенеза. При региональном метаморфизме образуются метаморфические и кристаллические сланцы и гнейсы. Выделяют различные фации регионального метаморфизма: зеленосланцевую, эпидот-амфиболитовую, амфиболитовую, гранулитовую, глаукофановых сланцев и эклогитовую.
Ультраметаморфизм выделяется как крайний случай регионального метаморфизма. С ультраметаморфизмом связаны такие явления как гранитизация, мигматизация, анатексиз, палингенез и реоморфизм.

обусловленные тепловым и химическим воздействием интрузивных магматических масс.
Представляет

собой почти изохимическое преобразование пород под влиянием высоких температур вблизи интрузивных тел, происходящее обычно в статических условиях. Интенсивность контактового метаморфизма, характер вызванного им преобразования горных пород зависят от первоначального состава пород, удаленности их от контакта, глубинности процесса, размеров, формы и характера контактов интрузивного тела, состава слагающих его пород, участия в метаморфизме летучих веществ и растворов.
Степень преобразования пород убывает в направлении удаления от контакта с интрузией. Типичными продуктами контактового метаморфизма являются различные роговики. Выделяют фации контактового метаморфизма: альбит-эпидот-роговиковую, роговообманково-роговиковую, пироксен-роговиковую и санидинитовую.

преобразование горных пород под воздействием тектонических сил без участия

магмы. Основными факторами динамометаморфизма являются гидростатическое давление и одностороннее давление (стресс). В зависимости от величины и соотношения гидростатического и одностороннего давлений динамометаморфизм либо проявляется в частичной или полной перекристаллизации горных пород без нарушения их сплошности, либо приводит к разрушению, раздроблению пород. Продуктами такого метаморфизма являются катаклазиты, милониты и различные сланцы.
Особым типом динамометаморфизма является ударный метаморфизм – изменения в горных породах и минералах, обусловленные прохождением мощной ударной волны. Единственным известным природным процессом, при котором проявляется ударный метаморфизм, является падение крупных метеоритов. Его особенности: мгновенность проявления, высокие пиковые давления (от 10-100 кбар до Мбар), высокие остаточные температуры (свыше 1500°С) и кинетические реакции преобразования вещества. При ударном метаморфизме возникают высокобарические фазы ряда соединений (коэсит, стишовит, алмаз, рингвудит), происходит дробление минералов, разрушение их кристаллических решеток (появление диаплектовых минералов и стекол).

оценка содержания урана и тория в метаморфических породах представляет

довольно сложную задачу, так как их радиоактивность зависит не только от состава и геохимических особенностей первично-осадочных и магматических пород, но также от степени их метаморфизма и метасоматической проработки.
В общем случае содержание радиоактивных элементов в метаморфических породах зависит от двух основных факторов:
1. от их концентрации в исходных породах;
2. от степени преобразования этих пород в условиях метаморфизма.
Наиболее обогащены радиоактивными элементами породы развивающиеся по углеродистым, углеродисто-глинистым и другим породам, обогащенным органическим веществом и фосфором, по кислым и щелочным магматическим породам, а обеднены – развитые по карбонатным породам, базитам и ультрабазитам.

породах показывают, что они обеднены ураном по сравнению с

исходными породами и сопоставимы с ними по содержанию тория

исходных пород к метаморфизованным. Эта закономерность хорошо просматривается и

на обобщенном графике содержания урана и тория в породах различных фаций метаморфизма

Содержание урана и тория в метаморфических породах (по А.А. Смыслову, 1974).
Фации метаморфизма (цифры в кружках): I – зеленосланцевая и эпидот-амфиболитовая, II – амфиболитовая, III – гранулитовая, IV – эклогитовая.
Породы: 1 – гнейсы, 2 – кристаллические сланцы, 3 – амфиболиты, 4 – эклогиты, 5 – метаморфизованные карбонаты.

в различных геологических блоках материковой коры свидетельствует о снижении

радиоактивности парапород на глубоких уровнях земной коры (Ермолаев, 1996). На Русской платформе среднее содержание урана в осадочном чехле составляет 2,6 г/т при содержании в метаморфическом фундаменте 1,9 г/т. Для Северо-Американской платформы аналогичные характеристики соответственно 3,6 и 2,2 г/т.
Данные по снижению радиоактивности осадочно-метаморфических пород с нарастанием интенсивности регионального метаморфизма хорошо согласуются с изотопными наблюдениями многих специалистов, выявивших систематические неувязки при определении изотопного геологического возраста пород уран – свинцовым методом. Древние формации еще более удревнены по возрастам, рассчитываемым из отношений 207Pb/235U и 206Pb/238U. В то же время геохронологическая интерпретация хорошо увязывается по отношениям 207Pb/206Pb. Такой парадокс объясняется направленной миграцией урана (и тория) при инертности радиогенных свинцов (Ермолаев, 1996).
Радиоактивные элементы перераспределяются из нижних оболочек земной коры в верхние, то есть из условий с более напряженными P-T параметрами в менее напряженные условия. Иначе говоря, в геологической эволюции земной коры возникает и функционирует направленный поток радионуклидов в верхние оболочки планеты.

радиоактивных элементов в метаморфических породах принципиально не отличаются от

форм их нахождения в магматических и осадочных породах. По сравнению с отдельными типами осадочных и магматических пород в них уменьшается доля рассеянного урана и возрастает роль минеральных форм нахождения. Обусловлено это мобилизацией и выносом «подвижного» урана, составляющего основную часть рассеянного элемента, в условиях высоких градиентов давления и температур.

горных пород обуславливают направленную миграцию урана и тория из

термодинамических зон с высокими температурами и давлением в условия с менее напряженными физико-химическими параметрами.
В процессе регионального метаморфизма пород установлено отчетливое снижение концентрации как урана, так и тория. При этом содержание урана изменяется более контрастно, что приводит к возрастанию торий-уранового отношения. Согласно данным Я.Н. Белевцева и др., происходит последовательная потеря содержания урана в процессе регионального метаморфизма хемогенных и терригенных отложений от зеленосланцевой до гранулитовой фаций (табл.).

(По Heier, Adams, 1965)

гранито-гнейсовый купол в ПротероСаяне
Распределение урана и тория по

зонам в пределах Переберинско-Подпорогского гранито-гнейсового купола в Протеросяне.
I – глинистые сланцы, II – двуслюдяные сланцы с гранатом, III – плагиогнейсы биотитовые, IV – гнейсо-граниты биотитовые, V – гнейсо-граниты биотитовые флюоритизированные, VI – палингенно-анатектические жильные порфировидные граниты, VII – флюоритизированные палингенно-анатектические граниты.

прогрессивного контактового метаморфизма около гранитов, прорывающих хемогенные и терригенные

отложения, также наблюдается миграция урана. Особенно велика потеря урана породами на фоне отторжения углекислоты и воды и выгорания органического вещества при контактовом метаморфизме первично обогащенных рудными элементами битуминозных и углеродистых осадков
.

Распределение урана в ороговикованных породах из зон контактового изменения гранитоидных интрузий Средней Азии (взято у А.А. Смыслова, 1974).
Сланцы: 1 – углеродисто-кремнистые, 2 – слабо ороговикованные (биотит-хлоритовые роговики); 3 – интенсивно ороговикованные породы, 4 – гранодиориты; мраморы: 5 – интенсивно перекристаллизованные, 6 – доломитизированные; известняки: 7 – окварцованные и частично скарнированные, 8 – неизмененные битуминозные; 9 – области выноса урана при контактовом метаморфизме.

contact metamorphism (bed XXXI, Мezhdurechenskoe deposit)

сланцев, имеет место четко выраженное снижение средних концентраций урана

на 35-40% от зоны к зоне в направлении к интрузии. Столь большая разница в концентрациях урана между выделенными зонами заведомо покрывает возможные поправки, появляющиеся при учете изменения объемного веса породы.
Главное значение, определяющее поведение урана, имеет степень метаморфизма, который породы испытали до внедрения гранитов. Воздействие последних на песчано-сланцевые породы, ранее измененные в условиях фации зеленых сланцев, вызывает их перекристаллизацию и приводит к исчезновению хлорита и эпидота – основных минералов-носителей урана. При этом породы теряют около 60% урана. Аналогичное воздействие гранитов на гранит-порфиры, ранее подвергшихся регрессивному метаморфизму, приводит к потере до 45% урана. В породах, измененных предшествующим метаморфизмом эпидот-амфиболитовой фации, наблюдается увеличение содержаний урана, проявляющееся лишь в непосредственном контакте с гранитами. Уран здесь фиксируется преимущественно в агрегатах рутила и цирконе. При контактовом метаморфизме известковистых алевролитов, испытавших только диагенез, залегающих в кровле куполов гранитного массива, поведение урана подчинялось особенностям развития гидротермально-метасоматических процессов и привело к общему повышению его содержания, достигшему своего максимума в альбит-цоизитовых роговиках

по Украинскому щиту, в зонах динамометаморфизма отмечается привнос U,

Be и Ga (Белевцев, 1975).
Более поздние данные В.К. Титова и др. (1978) показывают, что в пределах зон разломов происходит значительное перераспределение, привнос и вынос урана и тория, обусловленное динамотермальным метаморфизмом прогрессивной и регрессивной стадий.
На прогрессивной стадии образования бластомилонитов, милонитов и катаклазитов происходит, как и при региональном метаморфизме, вынос урана и тория, достигающий для производных амфиболитовой фации 30-60% от исходного количества этих элементов во вмещающих породах. В очково-сланцеватых гранитоидах вынос урана и тория минимален и отмечен лишь на участках максимальной деформации. Отмечено постепенное уменьшение усредненных содержаний урана и тория от неизмененных микроклиновых гранитов раннего протерозоя к их очково-сланцеватым разностям и далее к милонитам и бластомилонитам.

Изменение усредненных содержаний урана и тория при дислокационном метаморфизме микроклиновых гранитов раннего протерозоя (по В.К. Титову и др., 1978).
По оси абсцисс: 1– гранит; 2 – очково-сланцевый гранит; 3 – эпидот – хлоритовый милонит; 4 – биотит-амфиболовый бластомилонит.

вещества породы, в том числе рассеянного в ней урана

и тория. Кроме того, из пород, вовлеченных в прогрессивный метаморфизм, высвобождаются значительные количества воды и углекислоты, определяющие среду транспортировки радиоактивных элементов. По Н.П. Ермолаеву (1983), реакции перекристаллизации и замещения протекают на границе двух фаз: породообразующий минерал – окружающий пленочный раствор. Из анализа распределения урана методом осколочной радиографии в объеме минеральных зерен следует, что отторжение радиоактивной примеси от горной породы может происходить как при поверхностных явлениях (процессах десорбции в образующуюся при метаморфизме водно-углекислую фазу), так и при перекристаллизации минерала-носителя. В процессе перекристаллизации происходит самоочистка кристаллизующегося вещества от микропримесей, в том числе от урана и тория.

этапов процесса к завершающим. В наиболее поздних продуктах –

щелочных палингенно-анатектических гранитах и пегматитах ультраметаморфических комплексов – может наблюдаться значительная концентрация урана и тория при обеднении радиоактивной примесью вмещающих пород. Формы миграции радионуклидов в расплавах не ясны. Рудные месторождения урана и тория чисто метаморфического генезиса не известны. Процессы метаморфизма как бы «вскрывают» горные породы, переводя рассеянные в них уран и торий в формы, способные к дальнейшей геохимической миграции.