Метаморфизм

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ 
И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ 
ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ 
 
 
 
 
 
 
 
 
А.Н. Юричев 
 
МЕТАМОРФИЗМ 
 
У ч е б н о е  п о с о б и е  
 
Второе издание, дополненное 
 
 

Допущено УМО по классическому университетскому образованию в качестве 

учебного пособия для студентов, обучающихся по программам бакалавриата 

(05.03.01) и магистратуры (05.04.01) по направлению подготовки «Геология» 

 
 
 
 
 
 
Томск 
Издательский Дом Томского государственного университета 
2016 

УДК 552.16 
ББК 26.3Я73 
        Ю738 
 
 
Юричев А.Н. 
Ю738 Метаморфизм : учеб. пособие. – 2-е изд., доп. –  
 
Томск : Издательский Дом ТГУ, 2016. – 194 с. 
ISBN 978-5-94621-545-9 
 
В учебном пособии изложены основные сведения о метаморфизме, общие представления о методах изучения и картирования метаморфических комплексов. Охарактеризованы основные понятия и определения, приведены схема метаморфических фаций, элементы химической термодинамики и кинетики, 
парагенетический анализ, способы оценки температуры, давления и состава флюида, геологические обстановки образования, 
а также рассмотрены вопросы формирования и распространения важнейших метаморфогенных полезных ископаемых. 
Для студентов геологических специальностей университетов и аспирантов. 
 
УДК 552.16 
ББК 26.3Я73 
 

Рецензент 
доктор геолого-минералогических наук, 
профессор А.И. Чернышов 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ISBN 978-5-94621-545-9 © Юричев А.Н., 2016 
© Томский государственный университет, 2016

ПРЕДИСЛОВИЕ 
 
Процессы метаморфизма относятся к ведущим эндогенным 
факторам дифференциации литосферы во всем ее объеме и на 
всем протяжении геологической истории. С ними генетически связаны разнообразные металлические и неметаллические полезные 
ископаемые. Поэтому важность метаморфизма трудно переоценить в учебном комплексе дисциплин геологического профиля.  
Широкое развитие учение о метаморфизме получило в  
70-е гг. XX столетия. В это время были опубликованы фундаментальные исследования В.С. Соболева, Н.Л. Добрецова, 
В.В. Ревердатто, Е.Н. Ушаковой, А.А. Маракушева, А. Миясиро, 
Б.И. Омельяненко и других ученых. В трудах Д.С. Коржинского, 
его учеников и последователей (В.А. Жарикова, В.Л. Русинова, 
Б.И. Омельяненко и др.) разработана теория метасоматических 
процессов. 
Значительный вклад в развитие учения о метаморфизме 
был сделан отечественными геологами Н.Г. Судовиковым, 
В.А. Глебовицким, М.П. Кортусовым, Ф.А. Летниковым, А.В. Сидоренко, Ф.П. Митрофановым, Н.В. Соболевым, В.В. Хлестовым, Л.Л. Перчуком, Н.П. Семененко и многими другими. 
Многие вопросы теории метаморфических процессов рассматриваются только в научной литературе, что осложняет 
освоение студентами краткого курса «Метаморфизм». 
В учебном пособии рассмотрены основные представления 
учения о метаморфизме и метаморфических породах, развиваемые как российскими, так и зарубежными видными исследователями (Ф. Тернер, Дж. Ферхуген, У. Файфа, Х. Винклер, 
Н.А. Елисеев, А.А. Маракушев, А. Миясиро и др.). Особо подчеркивается большой вклад в развитие теоретических основ 
метаморфизма, а также представлений о метаморфических 
фациях и формациях коллектива сибирских петрографов под 
руководством В.С. Соболева (Н.Л. Добрецов, В.В. Ревердатто, 
Н.В. Соболев, Е.Н. Ушакова). 
При работе над изданием по возможности учтены достижения учения о метаморфизме, содержащиеся в монографических 

исследованиях и учебниках, опубликованных за последние десятилетия (Н.Л. Добрецов и др.; В.С. Попов и др.; А.М. Сазонов; 
Г.Г. Лепезин; А.И. Чернышов и др.). Для более углубленного 
изучения отдельных процессов метаморфизма, петрологии метаморфических образований студенты могут воспользоваться 
литературными источниками, приведенными в библиографическом списке в конце пособия. 
Автор выражает глубокую признательность и благодарность 
заведующему 
кафедрой 
петрографии, 
доктору 
геологоминералогических наук, профессору А.И. Чернышову за помощь 
в работе, критические замечания и ценные советы. 

СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ 
 

Аб 
Акер 
Акт 
Альм 
Ан 
Ант 
Анд 
Ар 
Би 
Бр 
Во (Вол) 
Гем 
Герц 
Гип 
Гр 
Грос 
Грф 
Диоп 
До 
Жад 
Жедр 
Ка 
Кв 
Ки 
Кор 
Корд  
(Fe-корд) 
Корн 
Kпш 

Лав 
Мерв 
Мзт 
Монт 

– альбит 
– акерманит 
– актинолит 
– альмандин 
– анортит 
– антофиллит 
– андалузит 
– арагонит 
– биотит 
– брусит 
– волластонит 
– гематит 
– герценит 
– гиперстен 
– гранат 
– гроссуляр 
– графит 
– диопсид 
– доломит 
– жадеит 
– жедрит 
– кальцит 
– кварц 
– кианит 
– корунд 
– кордиерит 
   (Fe-кордиерит) 
– корнерупин 
– калиевый 
   полевой шпат 
– лавсонит 
– мервинит 
– магнезит 
– монтичеллит 

Мп 

Мт 
Му 
Мул 
Не 
Ол 
Ос 
Пер  
Пир 
Пл 
Прф 
Ро 

Рп 

Срп 
Сил 
Сп 
Спф 
Ст 
Тил 
Тл 
Трем 
Фа 
Фо 
Хл 
Хлт 
Шп 
Эн 
Эп 

– моноклинный 
   пироксен 
– магнетит 
– мусковит 
– муллит 
– нефелин 
– оливин 
– осумилит 
– периклаз  
– пироп 
– плагиоклаз 
– пирофиллит 
– роговая 
   обманка 
– ромбический  
пироксен 
– серпентин 
– силлиманит 
– спуррит 
– сапфирит 
– ставролит 
– тиллиит 
– тальк 
– тремолит 
– фаялит 
– форстерит 
– хлорит 
– хлоритоид 
– шпинель 
– энстатит 
– эпидот 

1. ПОНЯТИЕ МЕТАМОРФИЗМА И ЕГО ФАКТОРЫ 
 
1.1. Определение понятий 
 
Метаморфические породы возникают в результате глубокого преобразования осадочных, магматических или ранее существовавших метаморфических пород, которые называются исходными или первичными. Процессы метаморфизма происходят на глубинах, расположенных ниже зоны формирования осадочных пород. 
Метаморфизм представляет собой процесс минералогического, структурно-текстурного, а иногда и химического приспособления исходных пород к новым термодинамическим и химическим условиям, происходящий при повышенных температурах 
и давлениях. 
Таким образом, при метаморфизме в различных сочетаниях 
изменяются минералогический состав, структурно-текстурные 
особенности и, в отдельных случаях, химический состав исходных пород. 
Характерной особенностью любого метаморфического процесса является перекристаллизация исходной породы в твердом состоянии. Иначе говоря, в каждый данный момент метаморфического процесса ни вся порода в целом, ни скольконибудь ее существенная часть не переходят в растворенное 
или расплавленное состояние. Жидкая фаза при метаморфизме 
присутствует только в подчиненных количествах. 
Всякий метаморфизм сопровождается перемещением и 
перегруппировкой вещества, которые происходят в ходе перекристаллизации исходной породы. В одних случаях перемещение и перегруппировка вещества носят характер взаимодействия между составными частями исходной породы. При этом 
метаморфический процесс не сопровождается сколько-нибудь 
существенным изменением валового химического состава исходной породы (содержание воды и углекислоты не учитывается). Такой метаморфизм, не сопровождаемый привносом и 
выносом компонентов, называется изохимическим мета

морфизмом или просто метаморфизмом. Вместе с тем в 
природе широким распространением пользуются процессы метаморфизма, при которых происходит не только минералогическое и структурно-текстурное изменение исходной породы, но и 
коренное изменение ее химического состава. Такие метаморфические процессы называются неизохимическими, или метасоматозом. Таким образом, метасоматозом именуется процесс 
замещения породы в целом или отдельных минералов с изменением химического состава. При этом растворение исходных минералов и образование новых происходят одновременно, так что 
порода в течение всего процесса сохраняет твердое состояние. 
В общем метасоматоз представляет собой процесс, при котором 
в результате привноса и выноса компонентов происходит трансформация валового химического состава изменяемой породы 
одновременно с ее перекристаллизацией. 

Таким 
образом, 
под 
метаморфизмом 
(греч. 
meta
morphoómai – подвергаюсь превращению, преображаюсь) мы 
будем понимать процесс твердофазного минерального и структурного изменения магматических, осадочных и ранее метаморфизованных пород под воздействием факторов метаморфизма – 
температуры, давления и глубинных флюидов. 
 
1.2. Факторы метаморфизма и их значение 
 

Метаморфизм исходных горных пород происходит под вли
янием высокой температуры, высокого литостатического и одностороннего давления, а также химически активных растворов 
(флюидов), которые называются факторами или агентами метаморфизма. Например, повышение температуры способствует 
реакциям дегидратации и декарбонатизации; рост давления ведет к кристаллизации более плотных фаз; поля устойчивости 
минералов, содержащих Н2О и СО2, существенно зависят от  
состава флюида. 

Большое значение при перекристаллизации исходных горных 

пород имеет длительность геологического времени. Экспериментальные исследования показывают, что результаты моделиро

вания геологических процессов в лабораторных условиях часто 
не сопоставляются с природными процессами в силу краткосрочности экспериментов и невозможности учета всех условий, 
имевших место в природе. 
Рассмотрим подробнее значение каждого из перечисленных 
факторов метаморфизма. 

1.2.1. Температура 

Температура является ведущим фактором метаморфизма. 

Она стимулирует начало и увеличивает скорость химических реакций. Это обстоятельство при метаморфизме приобретает особое значение в связи с тем, что метаморфическим изменениям 
подвергаются породы, сложенные малоактивными при обычных 
температурах минералами. При воздействии на породы повышающейся температуры увеличивается их пористость, что приводит к повышению проницаемости флюидов. По данным 
Дж. Джонстона и П. Ниггли, скорость химических реакций удваивается при повышении температуры на 10°С, при возрастании 
температуры на 100°С скорость реакций увеличивается в тысячу 
раз, а при повышении температуры на 200°С – в миллион раз. 

Нижний предел температуры метаморфизма, по А. Миясиро, 

близок к 150°С; B.C. Соболев считает минимальной температурой 380°С. Эта температура отвечает устойчивости хлоритов, 
самых низкотемпературных минералов изохимического метаморфизма. Метасоматоз может проходить при 100°С и ниже. 
Верхняя температурная граница метаморфизма для пород, 
близких по составу к гранитам, не превышает 700–750°С, а для 
пород основного состава – 1 000–1 100°С. 

При изучении метаморфизма всегда возникает необходи
мость определения источников температуры. Возможными источниками повышения температуры являются близость магматических масс; повышение температуры с увеличением глубины; 
тепло, выделяющееся при тектонических движениях, и тепло, 
приносимое из недр Земли интрателлурическими растворами. 

В недрах Земли тепло генерируется в результате следую
щих процессов: 1) гравитационной (плотностной) дифференци

ации, благодаря чему Земля приобрела оболочечное строение; 
2) распада радиоактивных элементов; 3) приливного взаимодействия Земли и Луны. 

Тепло, выделяющееся при плотностной дифференциа
ции вещества, превышает тепло, выделяющееся из других источников. Расслоение Земли на оболочки активно протекало 2–
3 млрд. лет. Источник тепла, связанный с гравитационной дифференциацией вещества внутри Земли, функционирует по 
настоящее время. 

Твердые приливы, связанные, главным образом, с гравита
ционным влиянием на Землю ее спутника – Луны, являются генератором тепла в земных недрах. Притяжение Луны вызывает 
на Земле приливные вздутия, перемещающиеся в приповерхностной зоне, при этом кинетическая энергия переходит в тепловую. Вклад твердых приливов в общий тепловой баланс не превышает первых процентов, но в прошлом, когда расстояние между Землей и Луной было гораздо меньшим, этот генератор тепла 
имел большее значение. 

Радиоактивный распад элементов – один из важнейших 

процессов, генерирующих тепло в земных недрах. Считают, что 
он является основным источником энергии внутриземных процессов, в том числе и метаморфических. Наиболее важные теплотворные изотопы – это 40К, 238U и 232Th, имеющие длительные 
периоды полураспада, которые измеряются миллионами лет. 
Например, период полураспада 238U равен 4 500 млн. лет, а у 
наиболее долгоживущего изотопа 232Th – 13 900 млн. лет. В ядре 
планеты радиоактивные элементы отсутствуют, большая их 
часть сосредоточена в земной коре и мантии. 

Тепло из глубин переносится конвективным и кондуктивным 

путями. Конвективный теплоперенос – это перенос тепла 
магмой, флюидом. Кондуктивный теплоперенос – это перенос тепла путем механического колебания атомов и молекул в 
кристаллической решетке минералов. 
Несмотря на исключительно большую роль высоких температур, действие только одной высокой температуры без участия 
химически активных растворов не может обеспечить суще

ственной перекристаллизации исходных пород. Только совместное действие высокой температуры и химически активных 
растворов может привести к коренному преобразованию пород. 

1.2.2. Давление 

Давление в Земле является вторым важным фактором, кон
тролирующим метаморфические процессы. Различают литостатическое и ориентированное давление (стресс). 

Общее давление в земной коре складывается из литостати
ческого давления, возрастающего с глубиной, и давления флюидов, заполняющих поры в горных породах (флюидное давление). 
Литостатическое давление – это давление нагрузки, является всесторонним, определяется весом вышележащих толщ. Поровое флюидное (гидростатическое) давление обычно 
уравнивают с общим всесторонним давлением нагрузки. Главные флюидные компоненты – вода и углекислота (в меньших количествах сернистый газ, хлор и др.) присутствуют в поровых 
пространствах между зернами, в мельчайших трещинах практически всех пород, в особенности осадочных. В недрах Земли породы и заключенные в них флюиды подвергаются воздействию 
нагрузки вышележащих толщ и температуры. При этом флюиды 
оказывают на окружающую среду внутри порового пространства 
парциальное давление и способствуют химическим реакциям. 
В большинстве случаев принимается, что Рфл = Рлит, однако это  
условие не всегда соблюдается. Давление флюида может превышать литостатическое, в таком случае применяют термин 
«флюидное сверхдавление» (Добрецов Н.Л. с соавт., 1980;  
Сазонов А.М., 2007). 

Величина всестороннего давления возрастает в зависимости 

от плотности пород в среднем на 270 бар на каждый километр 
погружения. Например, на глубине 10 км давление нагрузки соответствует 2,7 кбар, а на глубине 20 км – 5,4 кбар. В орогенных 
зонах в нижней части земной коры давление нагрузки оценивается в 15 кбар. Однако изучение минеральных парагенезисов, 
полученных экспериментальным путем, и сопоставление их с 
природными минеральными ассоциациями позволяют предпола