Породы, преобразованные «огнем» и «силой»

Все то, что ты видишь, будет всемогущей природой 
изменено, и из каждого вещества будет создано новое, 
а из нового снова новое так, чтобы мир оставался всегда юным. 

МАРК АВРЕЛИЙ

Мы уже знаем, что наряду с осадочными и магматическими породами в строении земной коры большая роль принадлежит породам третьей группы - метаморфическим. История их образования сложная. Каждой из них пришлось как бы родиться дважды, а иногда и более. Сначала это была осадочная или магматическая порода, а затем, пройдя испытания «огнем» и «силой», подвергшись влиянию высокой температуры и большого давления, родилась снова, с иным составом и структурой. Такие породы называются метаморфическими.

Метаморфические породы не менее разнообразны, чем осадочные и магматические. В кристаллических ядрах материков - щитах мы встретим зернистые полосчатые гнейсы и кристаллические сланцы, в горных сооружениях - глинистые сланцы, филлиты и мраморы, вокруг застывших внедрений магмы пояса измененных пород - роговики, скарны и др. Как правило, все они настолько сильно изменены, что лишь при тщательном изучении удается установить, за счет какого исходного материала они возникли. Какие же силы вызывают превращение обычной осадочной или магматической породы в метаморфическую?

Все геологические данные говорят о том, что метаморфизм горных пород происходит в глубинах нашей планеты, ибо только там царят необходимые для таких превращений огромные температуры и давление. Известно, что с углублением в Землю температура постепенно повышается. В шахтах воздух всегда теплее, чем у поверхности, а в нижних выработках глубоких рудников уже настолько жарко, что длительное пребывание в них становится мучительным.

Непрерывное повышение температуры в земной коре подтверждается измерениями температуры специальными приборами в скважинах глубиной 7 - 8 км. В среднем температура в земной коре возрастает на 3° на каждые 100 м.

Легко подсчитать, что на глубине 30 - 40 км температура должна возрасти до 900 - 1200°, при которой начинается плавление многих горных пород. Но в действительности земная кора на такой глубине не расплавлена и в ней нет сплошного жидкого слоя. Данные о скоростях распространения упругих волн в земной коре, возникающих при землетрясениях и искусственных взрывах, указывают на твердое состояние вещества на этих глубинах. Но почему оно не расплавлено, хотя и сильно нагрето? Переход в жидкое состояние не происходит из-за огромного давления на глубине, которое повышает точку плавления горных пород.

Давление растет с глубиной не менее быстро, чем температура. На глубине 1 км давление достигает 300 атмосфер, на глубине 30 км оно составляет уже 10000 атмосфер или, иначе, здесь на каждый квадратный сантиметр давит тяжесть в десять тонн!

Все эти данные говорят о том, что хотя в недрах Земли до глубины 30 - 40 км вещество не расплавлено, но оно находится в совершенно иных условиях, чем на поверхности Земли. Это значит, что образовавшиеся на поверхности Земли или на дне океана, или же на небольшой глубине от поверхности горные породы при опускании на большую глубину, попав в не свойственные им условия, неминуемо испытывают коренные изменения и начинают «новую» жизнь. Наиболее легкоплавкие могут частично или даже полностью расплавиться. Под влиянием давления минералы растрескиваются и дробятся. При возрастании давления минералы растворяются, затем в благоприятных участках кристаллизуются, меняя первоначальную форму и расположение кристаллов. Вступая в химическое взаимодействие между собой, они преобразуются в минералы иного состава, устойчивые в новых условиях. Так возникают метаморфические породы, в одних случаях повторяющие состав «предков», в других - заметно отличающиеся.